食品生物技術(shù)

FoodBiotechnology第一章緒論克隆羊多莉轉(zhuǎn)基因延熟番茄基因工程細胞工程酶工程蛋白質(zhì)工程發(fā)酵工程〔五〕蛋白質(zhì)工程〔Proteinengineering〕主要原理1865年當(dāng)時屬奧地利的布隆〔Brunn〕基督教修道院的修士格里高·孟德爾〔GregorJohannMendel〕，根據(jù)他8年植物雜交實驗的結(jié)果，2月8日在當(dāng)?shù)氐目茖W(xué)協(xié)會上宣讀了一篇題為“植物雜交實驗〞的論文，1866年正式發(fā)表在該協(xié)會的會刊上。但這一偉大的發(fā)現(xiàn)被擱置了35年，孟德爾臨終前說：“等著瞧吧，我的時代總有一天要來臨〞1900年，孟德爾定律的二次發(fā)現(xiàn)〔1〕荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)的教授狄夫瑞斯〔deVries〕他進行了月草雜交試驗，發(fā)現(xiàn)F2的別離比為3:1。1900年3月26日其論文“雜種別離法那么〞發(fā)表在?德國植物學(xué)會雜志?。狄夫瑞斯曾從L.H拜萊的?植物育種?中查到孟德爾的工作。他在德文版中提到了孟德爾的工作，但在法文版中卻只字未提?！?〕德國土賓根大學(xué)的教授科倫斯〔Correns,C.E〕他于1900年4月21日閱讀了狄夫瑞斯法文版的論文，發(fā)現(xiàn)其結(jié)論和自己的實驗結(jié)果相同，盡管文中未提到孟德爾，但科倫斯已從老師未格里處知道了孟德爾的工作，于是他撰寫了“雜種后代表現(xiàn)方式的孟德爾法那么〞一文，1900,4,24日發(fā)表在?德國植物學(xué)會雜志?(18)158-168。這對重新發(fā)現(xiàn)孟德爾法那么起了重要的作用?！?〕奧地利維也納農(nóng)業(yè)大學(xué)的講師切爾邁克(Tschermak)他也作了豌豆雜交試驗，發(fā)現(xiàn)了別離現(xiàn)象，撰寫了“關(guān)于豌豆的人工雜交〞的講師就職論文，清樣出來后他讀到了狄夫瑞和斯科倫斯的論文，于是急忙投寄論文摘要，于1900，6,24日也發(fā)表在?德國植物學(xué)會雜志?。三個人的工作都發(fā)表在?德國植物學(xué)會雜志?，都證實了孟德爾法那么。以上3位植物學(xué)家?guī)缀跬瑫r證明了孟德爾遺傳規(guī)律，從此揭開了遺傳學(xué)研究的新紀元。HugodeVries(1848-1935)CarlErichCorrens(1864-1933)ErichvonTschermak

(1871-1962)細菌的發(fā)現(xiàn)我們已經(jīng)知道,單個的細菌是十分微小的,它們的奧秘是怎樣被發(fā)現(xiàn)的?細菌的發(fā)現(xiàn)者是誰?他為什么能發(fā)現(xiàn)細菌?細菌的發(fā)現(xiàn)者是誰?17世紀的荷蘭人列文虎克并非職業(yè)科學(xué)家，但是他十分熱衷自己制造顯微鏡經(jīng)過幾年的努力，他制造了能放大300倍的顯微鏡，是世界先進水平列文·虎克用自制的顯微鏡觀察河水、人的精液、人的牙垢等，發(fā)現(xiàn)了一個新的世界他為什么能發(fā)現(xiàn)細菌?他是怎樣讓世人知道他的發(fā)現(xiàn)的?列文·虎克把自己的發(fā)現(xiàn)仔細記錄下來他把觀察結(jié)果寄給了當(dāng)時的權(quán)威科學(xué)機構(gòu)——英國皇家學(xué)會，從此名揚天下，被譽為細菌學(xué)的開創(chuàng)者他的成功是偶然的嗎？他善于發(fā)現(xiàn)和提出問題:微小的世界是怎樣的?制定實施實驗方案:自制顯微鏡,堅持觀察各種微小物體60年,做詳細記錄善于表達和交流:把觀察結(jié)果寄給英國皇家學(xué)會他的做法就是一個標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)探究過程他還發(fā)現(xiàn)了毛細血管、人類的精子、多種原生動物，成功絕非偶然遺憾：微生物從哪來？自然發(fā)生說微生物學(xué)之父：法國人路易斯·巴斯德巴斯德以嚴謹?shù)目茖W(xué)精神向世人揭示了細菌的許多秘密。例如，細菌不會在自然界憑空出現(xiàn)著名的巴斯德鵝頸瓶實驗讓認為細菌是自然產(chǎn)生的人徹底閉嘴鵝頸瓶實驗的啟示：1細菌可以用高溫殺滅；2經(jīng)殺菌的食物不接觸細菌就不會腐敗鵝頸瓶實驗原理的應(yīng)用鵝頸瓶實驗原理的應(yīng)用

R.Franklin&Wilkins在1952年底拍得了DNA的X-射線衍射照片1953年，沃森〔〕和克里克〔〕提出DNA分子是雙螺旋結(jié)構(gòu)〔doublehelix〕，奠定了現(xiàn)代分子生物學(xué)研究的根底。

1962年，Wilkins、Watson和Crick獲的諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎1965年，法國科學(xué)家Jacob和Monod提出了著名的乳糖操縱子學(xué)說，開創(chuàng)了基因表達調(diào)控研究的先河；1968年，美國科學(xué)家Nirenberg破譯了DNA的密碼，Holly說明了酵母丙氨酸t(yī)RNA的核苷酸序列，Khorana首次合成核酸分子，并且人工復(fù)制了酵母基因；從而三人分享了諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。FigureThelacoperonincludesthreegenes

MarshallW.Nirenberg

RobertW.Holley

HarGobindKhorana

CornellUniversity

Ithaca,NY,USAUniversityofWisconsin

Madison,WI,USANationalInstitutesofHealth

Bethesda,MD,USA1/3oftheprize

1/3oftheprize

1/3oftheprizePaulBerg

WalterGilbert

FrederickSanger

1/2oftheprize1/4oftheprize1/4oftheprize1972年，美國加州大學(xué)的Boyer教授從大腸桿菌中別離出一種新的核酸酶EcoRⅠ，它可以特異性地切割DNA，這種新的核酸酶就是限制性內(nèi)切酶——生物學(xué)家有了強大的生物刀。隨后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了近百種內(nèi)切酶，可以更加自如地對DNA進行操作。Boyer教授成為美國第一家上市生物公司Genentech的副總裁。HerbertBoyer

1977年，美國科學(xué)家Sanger設(shè)計出了一種DNA測序的方法，即雙脫氧法；同年，Maxam和Gilberg也創(chuàng)造了一種化學(xué)測序方法——兩種方法為DNA序列分析提供了有力工具，極大地推動了分子生物學(xué)的研究。FrederickSanger

WalterGilbert

1980年獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎NielsK.Jerne

CésarMilstein

GeorgesJ.F.K?hler

1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprizeforhisinventionofthepolymerasechainreaction(PCR)method

KaryB.Mullis

1/2oftheprize

普通大米實際上不是“健康食品〞大米中含有一種叫做肌醇六磷酸的小分子，它能與鐵緊緊地結(jié)合，使得小腸難以吸收食物中的鐵以大米為主食的人，易患鐵缺乏癥而導(dǎo)致貧血哪種大米更有益身體健康？轉(zhuǎn)基因水稻“金大米〞：轉(zhuǎn)入胡蘿卜素合成相關(guān)基因提高大米中維生素A前體的含量，以減少亞洲人普遍存在的維生素A缺乏癥解決鐵吸收的問題，往“金大米〞中再轉(zhuǎn)入三種基因：一種是來自真菌的酶基因，這種酶能夠把肌醇六磷酸降解掉；一種是來自菜豆的鐵蛋白基因，鐵蛋白能夠儲存鐵；還有一種是來自印度香米的基因，它生產(chǎn)的蛋白質(zhì)有助于人的腸道吸收鐵低過敏性轉(zhuǎn)基因水稻低蛋白轉(zhuǎn)基因水稻哪種大米更有益身體健康？超級雜交稻2005年5月13日，位于三亞市田獨鎮(zhèn)新村田洋的中國超級雜交稻第一塊“百畝片試種示范田〞正式通過了海南省級驗收。經(jīng)由全國多位農(nóng)業(yè)專家共同檢測，這批超級雜交稻的畝產(chǎn)高達833.23公斤功能稻米基爾米：擁有降血壓、改善睡眠、減肥美容等功能的大米，售價最高的一種達１８元錢１斤2、抗性基因工程育種基因工程為培育抗病蟲的作物提供了新的手段目前，已經(jīng)獲得的轉(zhuǎn)基因抗蟲農(nóng)作物包括煙草、番茄、馬鈴薯、棉花、玉米等在抗逆境育種上的應(yīng)用為克服干旱、鹽堿等提供新思路美國斯坦福大學(xué)把仙人掌基因?qū)胄←?、大豆等作物，育成抗旱、抗逆的新品種。我國已克隆了耐鹽堿相關(guān)基因，通過遺傳轉(zhuǎn)化已獲得了耐鹽煙草、水稻、西紅柿、草莓等。

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉我國是世界上最大的棉花生產(chǎn)國和消費國，約占世界產(chǎn)棉總量的25%以上自90年代以來，由于棉鈴蟲在我國大局部棉區(qū)持續(xù)性大發(fā)生或爆發(fā)，給我國棉花生產(chǎn)帶來了巨大的威脅，棉農(nóng)談蟲色變，面積、單產(chǎn)、總產(chǎn)一直處于低谷的徘徊階段我國現(xiàn)已有18個國產(chǎn)抗蟲棉品種通過了審定，目前種植的轉(zhuǎn)基因品種中約有一半是國產(chǎn)品種。在全國各棉區(qū)正在大面積推廣?？怪参锵x害的基因有多種，日前經(jīng)常使用的主要有三種：Bt基因從植物中別離出的昆蟲的蛋白酶抑制劑，其中應(yīng)用最廣泛的是豇豆胰蛋白酶抑制劑基因(CpTI)植物凝集素基因(lectingene)3、花卉基因工程花色工程花卉香味工程通過合成酶的引入，增強單萜的合成花卉保鮮通過導(dǎo)入反義ACC合成酶基因及反義ACC氧化酶基因可阻止乙烯生化合成，延長花期和鮮切花壽命

花卉抗性基因工程圓個繽紛的夢－－花色工程花色素主要由類黃酮、類胡蘿卜素、生物堿三類物質(zhì)決定影響花色的因子還有共色作用、液泡的酸堿值及細胞的形狀等基因工程改變花色的途徑黃色：直接導(dǎo)入外源結(jié)構(gòu)基因花卉基因轉(zhuǎn)移結(jié)果常無法獲得預(yù)期效果由于育成藍色月季需要同時具備三個條件，即翠雀素的合成、黃酮醇共染劑和較高的PH值，其中關(guān)鍵是改變植物細胞液泡液的PH值4、在畜牧業(yè)中的應(yīng)用中國科學(xué)院水生生物研究所朱作言首次用人的生長激素基因(hGH)構(gòu)建了轉(zhuǎn)基因魚，制作的主要目的是提高生長速度、增加抗逆性以及為發(fā)育生物學(xué)和插入突變提供研究的材料。使用魚類自身的基因元件構(gòu)建轉(zhuǎn)基因魚，可以解決基因表達強度問題和推廣轉(zhuǎn)基因魚的環(huán)境和倫理道德問題。自1984年以來先后進行了泥鰍、鯉魚、鯽魚等的轉(zhuǎn)基因研究。綠色農(nóng)藥包括微生物殺蟲劑、微生物殺菌劑、農(nóng)畜抗菌素、植物源農(nóng)藥等植物源生物水劑農(nóng)藥〔松脂酸鈉和茶皂素的復(fù)合制劑、苦楝油〕生物農(nóng)藥菌種資源〔蘇云金桿菌〕特點環(huán)保，良好的環(huán)境相容性先天弱勢：藥效慢、擊倒慢、適應(yīng)力差綜合防治農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的拓展主要應(yīng)用在食品生物資源的改造、提高食品品質(zhì)和改善食品風(fēng)味、油脂生產(chǎn)以及食品衛(wèi)生檢測等不是僅僅解決糧食問題,更重要的是，滿足人們對食物感官舒適、營養(yǎng)豐富、功能全面的完美要求食品級殼聚糖：用于功能性食品，保健品，膠粘劑，人體補鐵劑，可降解性食品包裝袋等一、應(yīng)用現(xiàn)狀二、在食品加工過程的應(yīng)用工程菌改進食品微生物的生產(chǎn)性能改變合成途徑，改善風(fēng)味氨基酸生產(chǎn)生產(chǎn)食品酶制劑，提高活性、穩(wěn)定性〔淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶等，添加酶類進行食品組分的改性〕食品保鮮：乳酸菌肽防腐三、農(nóng)副產(chǎn)品深加工和綜合利用玉米等深加工作為新型糖源、變性淀粉、玉米油、發(fā)酵酒精、環(huán)狀糊精以及工業(yè)用材料提供優(yōu)質(zhì)充足的原料肉、奶、水產(chǎn)品加工植物纖維素資源在食品檢測中的應(yīng)用食源性病原菌快速檢測轉(zhuǎn)基因食品檢測我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物平安管理2004年10月，我國制定?農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物平安管理條例?一般應(yīng)經(jīng)過中間試驗、環(huán)境釋放和生產(chǎn)性試驗?zāi)茉捶诸惒豢稍偕茉矗好骸⑻烊粴夂褪汀舶ê四堋车然峡稍偕茉矗禾柲?、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物能、海洋能和水能生物能源是從太陽能轉(zhuǎn)化而來的綠色植物就是光能轉(zhuǎn)換器和能源之源，碳水化合物是光能儲藏庫。

我國擁有豐富的生物質(zhì)資源每年7億多噸作物桔稈、2億多萬噸林地廢棄物、25億多噸畜禽糞便及大量有機廢棄物生物能源制煤氣：柴草桔桿氣化爐〔一〕沼氣〔二〕

氫氣生物制氫產(chǎn)業(yè)化示范基地業(yè)已初具規(guī)?！踩成锊裼屠蒙锩笇⒅参镉突蚱渌椭纸夂蟮玫降囊后w燃料，作為柴油的替代品更加環(huán)保歐洲、美國已專門種植油料作物用來生產(chǎn)生物柴油一些微生物也能合成油脂，可以為克服生物柴油的原料問題〔四〕燃料乙醇目前世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的生物能源燃料乙醇是以玉米等為原料，經(jīng)過粉碎、液化、糖化、發(fā)酵、蒸餾、脫水等一系列精密工藝流程而制成的，在汽油中混配10%的燃料乙醇即成為乙醇汽油,排放的尾氣更清潔我國的燃料乙醇生產(chǎn)已形成規(guī)模，主要是以玉米為原料，同時正在積極開發(fā)甜高粱、薯類、秸稈等其他原料生產(chǎn)乙醇，目前產(chǎn)量居世界第三微生物與生物能源

生物傳感器利用固定化生物層與目標(biāo)污染物之間的專一性作用進行檢測。根據(jù)所用敏感物質(zhì)可將生物傳感器分為生物催化和免疫(酶、微生物等)

利用核酸做探針的DNA傳感器水污染監(jiān)測在水質(zhì)評價過程中最常用、最重要的指標(biāo)之一是生化需氧量(BOD)常規(guī)BOD測定方法是:在(20