食品生物技術(shù)(復(fù)習(xí)專用)

名詞解釋基因：是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。質(zhì)粒：質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中，是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。3、限制酶：是可以識(shí)別特定的核苷酸序列，并在每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵進(jìn)行切割的一類酶基因工程：又稱基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)，是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段，將不同來(lái)源的基因按預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，在體外構(gòu)建雜種DNA分子，然后導(dǎo)入活細(xì)胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品。酶工程：是指工業(yè)上有目的的設(shè)置一定的反應(yīng)器和反應(yīng)條件，利用酶的催化功能，在一定條件下催化化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)人類需要的產(chǎn)品或服務(wù)于其它目的的一門應(yīng)用技術(shù)。末端轉(zhuǎn)移酶：是一種無(wú)需模板的DNA聚合酶，催化脫氧核苷酸結(jié)合到DNA分子的3'羥基端。葡萄糖淀粉酶：又稱糖化酶。它能把淀粉從非還原性未端水解a-1.4葡萄糖苷鍵產(chǎn)生葡萄糖，也能緩慢水解a-1.6葡萄糖苷鍵，轉(zhuǎn)化為葡萄糖。同時(shí)也能水解糊精，糖原的非還原末端釋放β-D-葡萄糖。相對(duì)酶活力：具有相同酶蛋白量的固定化酶與游離酶活力的比值稱為相對(duì)酶活力。α-淀粉酶：可以水解淀粉內(nèi)部的α-1,4-糖苷鍵，水解產(chǎn)物為糊精、低聚糖和單糖，酶作用后可使糊化淀粉的黏度迅速降低，變成液化淀粉，故又稱為液化淀粉酶、液化酶、α-1,4-糊精酶。甲基化酶：作為限制與修飾系統(tǒng)中的一員，用于保護(hù)宿主DNA不被相應(yīng)的限制酶所切割。葡萄糖異構(gòu)酶：也稱木糖異構(gòu)酶，能將D-葡萄糖、D-木糖、D-核糖等醛糖可逆地轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酮糖。12、發(fā)酵工程：是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的一種新技術(shù)。13、補(bǔ)料分批發(fā)酵：

又稱“流加發(fā)酵”，是指在微生物分批發(fā)酵過(guò)程中，以某種方式向發(fā)酵系統(tǒng)中補(bǔ)加一定物料，但并不連續(xù)地向外放出發(fā)酵液的發(fā)酵技術(shù)，是介于分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵之間的一種發(fā)酵技術(shù)。分批發(fā)酵：分批發(fā)酵又稱為分批培養(yǎng)，是指在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量的微生物菌種進(jìn)行培養(yǎng)，使微生物生長(zhǎng)繁殖，在特定的條件下只完成一個(gè)生長(zhǎng)周期的微生物培養(yǎng)方法。初級(jí)代謝產(chǎn)物：初級(jí)代謝產(chǎn)物是指微生物通過(guò)代謝活動(dòng)所產(chǎn)生的、自身生長(zhǎng)和繁殖所必需的物質(zhì)，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂類、維生素等。次級(jí)代謝產(chǎn)物：指生物生長(zhǎng)到一定階段后通過(guò)次級(jí)代謝合成的分子結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、對(duì)該生物無(wú)明顯生理功能，或并非是該生物生長(zhǎng)和繁殖所必需的小分子物質(zhì)，如抗生素、毒素、激素、色素等。一級(jí)種子：采用茄子瓶孢子、營(yíng)養(yǎng)體或搖瓶種子接入體積較小的種子罐培養(yǎng)得到的種子。誘變育種：在人為的條件下，利用物理、化學(xué)等因素，誘發(fā)生物體產(chǎn)生突變，從中選擇，培育成動(dòng)植物和微生物的新品種。19、分子育種：將分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于育種中，在分子水平上進(jìn)行育種。通常包括：分子標(biāo)記輔助育種和遺傳修飾育種（轉(zhuǎn)基因育種）。簡(jiǎn)答題舉例說(shuō)明生物技術(shù)在食品中的應(yīng)用（6種以上）利用基因工程改造食品微生物。如面包酵母菌，啤酒酵母。利用基因工程改善食品原料的品質(zhì)。如提高植物性食品氨基酸產(chǎn)量利用基因工程改進(jìn)食品生產(chǎn)工藝。如改善牛乳加工特性。利用基因工程生產(chǎn)食品添加劑及功能性食品。如生產(chǎn)木糖醇，生產(chǎn)氨基酸利用基因工程進(jìn)行食品包裝和食品檢測(cè)。如利用PCR技術(shù)檢測(cè)是否為轉(zhuǎn)基因食品。利用生物技術(shù)處理食品工業(yè)廢水。2、基因工程的三大理論和三大技術(shù)基礎(chǔ)？三大理論基礎(chǔ)：（1）Avery等的肺炎球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)證明了生物的遺傳物質(zhì)是DNA；（2）Watson和Crick發(fā)現(xiàn)了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)及DNA半保留復(fù)制機(jī)理；（3）Crick確立了遺傳中心法則，即生物體中遺傳信息是按DNA→RNA→蛋白質(zhì)方向進(jìn)行傳遞。三大技術(shù)基礎(chǔ)：（1）如何從生物體龐大的雙鏈DNA分子中將所需要的基因片段切割下來(lái)（限制酶）；（2）如何將獲得的基因片段進(jìn)行連接（DNA連接酶）；（3）如何將切割下來(lái)的基因片段進(jìn)行繁殖擴(kuò)增（基因載體）。常用目的基因制備的方法及原理？目的基因的直接分離法。A.限制性內(nèi)切酶酶切法。B.物理化學(xué)法。C.逆轉(zhuǎn)錄獲取法?；蛭膸?kù)篩選法。A.鳥(niǎo)槍法B.基因組文庫(kù)法C.cDNA文庫(kù)法聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)法（PCR）。基因的化學(xué)合成法。4、多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的基本原理？過(guò)程有哪些？基本原理：（1）在模板DNA、引物和4種脫氧核糖核苷酸存在的條件下，利用DNA聚合酶催化合成反應(yīng)，體外擴(kuò)增特異DNA片段。（2）能夠指導(dǎo)特定DNA序列的合成。（3）使特定DNA區(qū)段得到了迅速大量的擴(kuò)增。反應(yīng)過(guò)程：（1）變性。通過(guò)加熱至一定溫度使雙鏈DNA兩鏈間的氫鍵斷裂，DNA雙鏈離解形成兩條DNA單鏈。（2）復(fù)性（退火）。當(dāng)反應(yīng)體系溫度突然降低時(shí)，由于模板DNA分子的結(jié)構(gòu)比引物DNA分子復(fù)雜得多，而且在反應(yīng)體系中引物的量大大多于模板，因此引物和與其互補(bǔ)的模板配對(duì)形成局部雜交雙鏈，而變性后離解形成的兩條模板DNA單鏈之間互補(bǔ)配對(duì)的機(jī)會(huì)則較少。（3）延伸。在4種脫氧核糖核苷三磷酸底物、Mg2+等存在的條件下，TaqDNA聚合酶以模板－引物雜交體分別為模板和引物催化DNA鏈沿5’→3’方向合成延伸。每個(gè)循環(huán)的擴(kuò)增產(chǎn)物作為下一循環(huán)的模板。5、酶的生產(chǎn)方法有哪些？各有哪些利弊？提取法、發(fā)酵法、化學(xué)合成法。常用的是微生物發(fā)酵法。6、酶提取和分離純化的方法有哪些？（一）根據(jù)酶分子溶解度不同的方法（1）鹽析沉淀法（2）等電點(diǎn)沉淀法（3）有機(jī)溶劑沉淀法根據(jù)酶分子大小和形狀不同的方法（1）離心分離法（2）體積排阻法（3）超濾根據(jù)酶分子電荷性質(zhì)的方法（1）離子交換層析；(2)等電聚焦電泳根據(jù)酶分子專一性結(jié)合的分離方法（1）親和層析7、酶的分離純化應(yīng)注意的問(wèn)題有哪些？根據(jù)溶解度變化的純化方法較適宜于早期純化階段，規(guī)模較大；而柱層析法或電泳分離更適宜于后期的純化過(guò)程，規(guī)模較小。某些價(jià)格昂貴的層析介質(zhì)方法，只適用于純化過(guò)程的最后幾步。8、酶的固定化方法有哪些？a.吸附法（1）物理吸附法；（2）離子吸附法；b.化學(xué)結(jié)合法（1）共價(jià)結(jié)合法；（2）共價(jià)交聯(lián)法；c.包埋法（1）凝膠網(wǎng)格型；（2）微囊型。8、固定化酶的性質(zhì)和評(píng)價(jià)指標(biāo)有哪些？固定化酶的性質(zhì)酶活力變化、酶穩(wěn)定性變化、最適pH變化、最適溫度變化、酶作用的專一性、動(dòng)力學(xué)常數(shù)變化。固定化酶的評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)酶活力、酶活力回收率、半衰期。配置和選擇培養(yǎng)基應(yīng)注意什么問(wèn)題？培養(yǎng)基的配制原則：（1）根據(jù)不同微生物的營(yíng)養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基（2）合適的碳氮比(3)合適的pH值(4）合適的滲透壓合適的氧化還原電位10、工業(yè)培養(yǎng)基有哪些類型？按組成物質(zhì)的成分可分為：合成培養(yǎng)基和天然培養(yǎng)基。按狀態(tài)分可分為：固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基。按用途可分為：斜面培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基。組成工業(yè)培養(yǎng)基的主要成分有哪些？（1）碳源：目前使用最廣的碳源是淀粉，主要來(lái)自玉米、谷物、木薯等，還可以用經(jīng)水解得到的各種淀粉糖，如葡萄糖、麥芽糖等。使用最多的是葡萄糖，另外還有蔗糖、乳糖等。用于疫苗、一些基因工程產(chǎn)品生產(chǎn)的培養(yǎng)基，通常采用牛血清蛋白、牛肉汁、酵母粉等作為碳源。（2）氮源：氨水、硫酸銨、硝酸銨等為無(wú)機(jī)氮源；黃豆粉、花生粉、酵母粉、魚粉等都是有機(jī)氮源。一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)氮源更有利于微生物的生長(zhǎng)。（3）無(wú)機(jī)鹽：磷酸鹽、硫酸鎂。（4）特殊生長(zhǎng)因子：一類對(duì)微生物正常代謝必不可少且不能用簡(jiǎn)單的碳源或氮源自行合成的有機(jī)物。維生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類等。（5）前體物質(zhì)及促進(jìn)劑：前體物質(zhì)是某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物結(jié)合到產(chǎn)物分子中；促進(jìn)劑和抑制劑是在發(fā)酵過(guò)程中，加入某些對(duì)發(fā)酵起促進(jìn)或抑制作用的物質(zhì)。如表面活性劑、EDTA、大豆油提取物、黃血鹽、甲醇等。（6）水：天然水含有不同類型和不同量的礦物質(zhì)，具有一定的硬度和堿度，水的質(zhì)量對(duì)微生物的生長(zhǎng)和發(fā)酵產(chǎn)物的形成有一定影響。如一些著名的釀酒廠附近都有優(yōu)質(zhì)的水源。5、食品發(fā)酵工業(yè)對(duì)微生物菌種的一般要求是什么？（1）純度高、穩(wěn)定：生產(chǎn)菌種純度高，不易變異退化，以保證發(fā)酵生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。（2）易培養(yǎng)：菌種可以在要求不高，易于控制的培養(yǎng)條件下（糖濃度、溫度、pH值、溶解氧和滲透壓等）迅速生長(zhǎng)和發(fā)酵。（3）周期短：菌株生長(zhǎng)速度和產(chǎn)物生成速度應(yīng)較快，發(fā)酵周期較短。（4）來(lái)源廣泛：菌種能在廉價(jià)原料制成的培養(yǎng)基上迅速生長(zhǎng)和繁殖，并且生成所需的代謝產(chǎn)物產(chǎn)量要高。（5）產(chǎn)物單一。（6）不易被感染：選擇一些不易被噬菌體感染的菌株。（7）非病源菌：不產(chǎn)生任何有害的生物活性物質(zhì)（包括激素和毒素等），以保證安全。三、論述題（2題，每題15分）1、請(qǐng)說(shuō)出果葡糖漿生產(chǎn)中常用的糖酶及其作用特點(diǎn)。果葡糖漿的生產(chǎn)：以淀粉為原料，通過(guò)α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶水解形成葡萄糖，再利用葡萄糖異構(gòu)酶的異構(gòu)化反應(yīng)，制成一種含有果糖與葡萄糖的混合糖漿；α-淀粉酶：淀粉內(nèi)切酶，能隨機(jī)水解直鏈或支鏈淀粉分子α-1,4糖苷鍵生成不同長(zhǎng)度的寡糖，最終產(chǎn)物為α-極限糊精和少量的葡萄糖及麥芽糖;葡萄糖淀粉酶：糖化酶，主要催化淀粉和寡糖的α-1,4糖苷鍵水解，從分子的非還原性末端釋放出β-葡萄糖分子。此酶還可緩慢水解α-1,6糖苷鍵和α-1,3糖苷鍵，水解后生成DE為97～98，葡萄糖含量為95%～97%(w／w)的葡萄糖漿；（3）葡萄糖異構(gòu)酶：也稱木糖異構(gòu)酶，能將D-葡萄糖、D-木糖、D-核糖等醛糖可逆地轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酮糖。綜述一種基因工程技術(shù)在酶制劑工業(yè)中的應(yīng)用。凝乳酶是第一個(gè)應(yīng)用基因工程技術(shù)把小牛胃中的凝乳酶基因轉(zhuǎn)移至細(xì)菌生產(chǎn)的一種酶。重組DNA技術(shù)生產(chǎn)小牛凝乳酶，首先從小牛胃中分離出對(duì)凝乳酶原專一的mRNA，然后借助反轉(zhuǎn)錄酶、DNA聚合酶和S1核苷酸酶的作用獲得編碼該酶原的雙鏈DNA。再以質(zhì)?；蚴删w為運(yùn)載體導(dǎo)入大腸桿菌。目前，采用基因工程技術(shù)將凝乳酶基因?qū)氲酱竽c桿菌、啤酒酵母、乳酸克魯維酵母等微生物細(xì)胞中并使之表達(dá)來(lái)生產(chǎn)凝乳酶已取得較好的效果。近20年來(lái)用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)的食品酶制劑主要有：凝乳酶、α－淀粉酶、轉(zhuǎn)化酶、脂肪酶、溶菌酶等。在食品加工過(guò)程中，通過(guò)添加一些酶類，可以改善產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)。例如，蛋白酶可以改善蛋白質(zhì)的溶解性；轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶可以使蛋白質(zhì)分子間發(fā)生交聯(lián)，可用于增加大豆蛋白的膠凝性能，使肉制品等添加大豆蛋白后具有更好的品質(zhì)；用葡萄糖氧化酶可以去除蛋液中的葡萄糖，改善蛋制品的色澤；用脂酶和蛋白酶可加速奶酪的成熟；葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香；木瓜蛋白酶可分解膠原蛋白，用于肉的嫩化。附加題：酶的非水相催化中水的作用。水的作用：（1）所謂非水介質(zhì)并不是絕對(duì)無(wú)水，其水含量在0.01以下酶活力構(gòu)象的形成有賴于各種氫鍵，疏水鍵等非共價(jià)鍵的相互作用，水分子直接或間接參與氫鍵和疏水鍵的形成。酶只有在一定量水存在的條件下才能催化反應(yīng)，與酶分子緊密結(jié)合并維持其催化活力的水分子層稱為必須水。有機(jī)溶劑對(duì)酶活性的影響。吸附在酶分子上