生物技术与食品详解

生物技术与食品详解演示文稿当前第1页\共有45页\编于星期四\19点优选生物技术与食品当前第2页\共有45页\编于星期四\19点

生物技术与食品8生物技术与食品蛋白质的需求生产动物蛋白需消耗大量植物蛋白，如要获得牛蛋白１kg，需消耗植物蛋白３-４kg，有些甚至需要植物蛋白７-１０kg，很不经济。但要解决经济发达、人口急增而造成的蛋白质供给不足的矛盾。目前，人们已公认的SCP是最具有应用前景的蛋白质新资源之一当前第3页\共有45页\编于星期四\19点单细胞蛋白（SCP）的生产SCP生产的方法本质上就是以工业方式培养微生物，其过程为预处理、发酵培养及菌种回收等步骤。具体流程如下：原材料前处理→水解→调节pH→澄清→配液→发酵→分离压榨→干燥→成型→包装

生物技术与食品8生物技术与食品当前第4页\共有45页\编于星期四\19点SCP生产的菌种主要有酵母、霉菌、细菌、藻类真菌等微生物，这些微生物菌体的蛋白质含量很高，以干重计，大部分可达42%

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75%，而且含有人体八种必需氨基酸，具有较高的生物效价。酵母菌是最早用于SCP生产也是现在应用最广的生产SCP的菌种。

生物技术与食品8生物技术与食品（赖、色、苯丙、蛋、苏、异亮、亮、缬）当前第5页\共有45页\编于星期四\19点用微生物生产SCP的优点在最佳条件下，微生物能以惊人的速率生长，有些微生物的生产量每隔0.5～1h增加1倍。微生物比植物和动物更容易进行遗传操作；它们更适宜于大规模筛选高生长率的个体，更容易实施转基因技术。微生物有相当高的蛋白质含量，蛋白质的营养价值高。微生物能在相对小的连续发酵反应器中大量培养，占地小，不依赖气候。微生物的培养基来源很广泛，低廉，特别是利用废料，如有些微生物能利用植物的“残渣”——纤维素作原料。

生物技术与食品8生物技术与食品当前第6页\共有45页\编于星期四\19点原料主要有两类：一类为再生资源，如淀粉质原料、废糖蜜、食品加工厂的废弃物、农林工业的有机废弃物。这些物质大部分是各工厂排放的废液，给环境带来很大的污染。另一类为矿物产品（如正烷烃）和石油化工产品（石蜡烃、柴油、甲烷、甲醇、乙醇类），这类原料是20世纪60年代末期和70年代初期开发出的SCP工艺，这些技术有些适用于大规模工业化生产。

生物技术与食品8生物技术与食品当前第7页\共有45页\编于星期四\19点SCP的可接受程度及其毒理任何一种新型食品原料的问世，都会产生可接受性、安全性等问题。单细胞蛋白也不例外。例如，单细胞蛋白的核酸含量在4%～18%，食用过多的核酸可能会引起痛风等疾病。此外，单细胞蛋白作为一种食物，人们在习惯上一时也难以接受。但经过微生物学家的努力，这些问题会得到圆满解决。

生物技术与食品8生物技术与食品当前第8页\共有45页\编于星期四\19点生产现状

20世纪80年代中期，全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0×106t，广泛用于食品加工和饲料中。单细胞蛋白不仅能制成“人造肉”，供人们直接食用，还常作为食品添加剂，用以补充蛋白质或维生素、矿物质等。但由于人们往往对来自微生物的产品有安全顾虑（SCP核酸含量在4%～18%，食用过多的核酸可能会引起痛风等疾病）及抵触心理（饮食习惯、社会和宗教的影响等），可暂不把SCP直接供给人们食用，而是先用它饲养家畜、家禽及鱼类等。当前第9页\共有45页\编于星期四\19点食品和饮料的发酵生产酒精饮料葡萄酒

采摘、分离、压榨、发酵、装瓶

啤酒

制麦芽、制浆、发酵、加工成熟

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产当前第10页\共有45页\编于星期四\19点白葡萄酒红葡萄酒葡萄酒灌装生产线当前第11页\共有45页\编于星期四\19点白葡萄酒的酿造发酵前低温浸皮制造法澄清酒槽培养装瓶前的澄清橡木桶培养橡木桶发酵酒槽发酵破皮榨汁采收当前第12页\共有45页\编于星期四\19点红葡萄酒的酿造澄清装瓶橡木桶中的培养酒槽中的培养浸皮与发酵采收破皮去梗CO2浸皮法榨汁当前第13页\共有45页\编于星期四\19点啤酒的生产过程当前第14页\共有45页\编于星期四\19点食品和饮料的发酵生产奶制品

乳酸杆菌凝乳酶保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产当前第15页\共有45页\编于星期四\19点食品和饮料的发酵生产蔬菜发酵（腌制）乳酸杆菌温度盐浓度空气

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产当前第16页\共有45页\编于星期四\19点食品和饮料的发酵生产谷类食品发酵酵母

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产当前第17页\共有45页\编于星期四\19点食品和饮料的发酵生产豆类发酵以大豆为原料，经纳豆菌及关联细菌发酵而成。大豆的蛋白质具有不溶解性，而做成纳豆后，变得可溶并产生氨基酸，而且在米饭与同时食用时，纳豆菌及关联细菌产生各种酶，可帮助消化米饭，使其易于吸收。

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产当前第18页\共有45页\编于星期四\19点8.1.3酶与食品加工

食品加工业中应用的酶大部分是来自特定的微生物，60%属于蛋白质水解酶类，10%属于糖水解酶类，3%属于脂肪水解酶类，其余部分为较特殊的酶类。

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产当前第19页\共有45页\编于星期四\19点食品加工业中的主要用酶工业酶酿造奶制品面包果蔬加工淀粉和糖α淀粉酶﹑β淀粉酶﹑蛋白酶﹑木聚糖酶﹑木瓜蛋白酶﹑淀粉转糖苷酶动物/微生物凝乳酶﹑乳糖酶﹑脂酶﹑溶菌酶α淀粉酶﹑木聚糖酶﹑蛋白酶﹑磷酸酯酶A和D﹑脂肪氧合酶果胶酯酶﹑多聚半乳糖醛酸酶﹑果胶水解酶﹑半纤维素酶α淀粉酶﹑β淀粉酶﹑淀粉葡萄糖苷酶﹑木聚糖酶﹑异构酶、支链淀粉酶﹑寡聚淀粉酶、纤维素酶

生物技术与食品8.1.3酶与食品加工当前第20页\共有45页\编于星期四\19点8.1.4新型甜味剂

传统的和替代的甜味剂的甜度比较产品相对甜度蔗糖55%高果糖浆Cyclamate安赛蜜(AcesulfameK)阿斯巴甜(Aspartame)糖精天丙甲酯Thaumatin蛋白（非洲甜叶菊）1.01.450150200300~65020003000

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产当前第21页\共有45页\编于星期四\19点8.1.5其他食品添加剂

1）醋（酵母菌和醋酸杆发酵而成）2）食用有机酸（柠檬酸、醋酸等）3）氨基酸和维生素（谷氨酸和天冬氨酸的钠盐，甲硫氨酸、赖氨酸等）4）低聚糖（二个到十个分子的单糖组成的低聚合度糖）5）调味剂和增味剂（味精）

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产当前第22页\共有45页\编于星期四\19点利用生物技术，特别是发酵工程技术生产食品添加剂甜味剂中的木糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、甜味多肽等；酸味剂中的L-苹果酸、L-琥珀酸等；氨基酸中各种必需氨基酸；增稠剂中的黄原胶、普鱼兰、茁霉多糖、热凝性多糖等；风味剂中的多种核苷酸、琥珀酸钠、香茅醇、双乙酰；芳香剂中的脂肪酸酯、异丁醇等；色素中的类胡萝卜素、红曲色素、虾青素、番茄红素等；维生素中的维生素C、维生素B12、核黄素、肉碱；生物活性添加剂中的各种保键活菌、活性多肽等防腐剂中的乳链菌肽、杀菌肽、爪蟾抗菌肽、防御素等。

生物技术与食品8.1.5其他食品添加剂当前第23页\共有45页\编于星期四\19点8.1.6转基因食品基因工程的应用

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产当前第24页\共有45页\编于星期四\19点即以DNA重组技术或克隆技术为手段，实现动物、植物、微生物的基因转移或DNA重组，以改良食品原料或食品微生物。如利用基因工程技术改良食品加工的原料、改良微生物菌种的性能、生产酶制剂、生产保健食品的有效成分等。通过转基因技术制造有利于人类健康的食品或有效因子。如低胆固醇肉猪、低胆固醇蛋和高特种微量元素蛋、人类血液代用品、高异黄酮大豆、高胡萝卜素稻米等。基因工程的应用

生物技术与食品8.1.6转基因食品当前第25页\共有45页\编于星期四\19点在农副产品深加工和综合利用方面的应用

选育和推广适宜贮藏加工的品种，以便向食品、医药行业提供更多易贮藏的工业原料；玉米的深加工和综合利用，为现有或有待开发的新产品提供充足的原料；肉、奶、水产品的加工利用和肉类保鲜方面，提高综合品质以及瘦肉、嫩肉和肥肉的综合利用；还有发酵乳制品、双歧杆菌发酵乳等新产品；分离提取水产品中有效成分，不断推出保健制品和药物制品；绿色食品添加剂的研制与开发，重点在防腐、抗氧化、保鲜、强化、复合添加剂等方面；麦秸、稻草、豆秸、木屑、枝叶、玉米秆、薯蔓等植物纤维素资源，通过生物转化，生产一些重要的生物产品。

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产当前第26页\共有45页\编于星期四\19点酶工程在食品包装中的应用

食品(包括很多生鲜食品和农副产品)都是由于生物酶的作用而产生变质糜烂的。8.2生物技术与食品包装

生物技术与食品8生物技术与食品当前第27页\共有45页\编于星期四\19点生物酶是一种催化剂,它可用于食品包装而产生特殊的保护作用。葡萄糖氧化酶

消除氧化

茶叶、冰淇淋、奶粉、罐头、啤酒溶菌酶

消除微生物繁殖水产、香肠、奶油、生面转谷氨酰胺酶

食品小分子的结合

转谷氨酰胺酶聚合作用可增加蛋白质热稳定性当前第28页\共有45页\编于星期四\19点利用生物技术制造一种有利于食品保质的环境如葡萄糖氧化酶能除O2，延长食品的保鲜期，保持食品色、香、味的稳定性，被应用于茶叶、冰淇淋、奶粉、罐头等产品的除氧包装；溶菌酶能消除有害微生物的繁殖，而让某些有益菌得以繁殖，被广泛应用于清酒、乳制品、水产品、香肠、奶油、生面条等食品中以延长保鲜期。利用生物技术制造有特殊功能的包装材料包装纸、包装膜中加入生物酶,使其具有抗氧化、杀菌、延长食品反应速度等。利用生物技术改变食物贮藏方式和贮藏期如利用基因工程技术生产耐贮番茄等，延长货架期。

生物技术与食品8.2生物技术与食品包装当前第29页\共有45页\编于星期四\19点基因工程在食品包装中的应用

PHA（聚β-羟基脂肪酸）

PHB（聚β-羟基丁酸）

可生物降解材料

8.2生物技术与食品包装

生物技术与食品8生物技术与食品当前第30页\共有45页\编于星期四\19点8.2.3包装检测指示剂在食品包装中的应用利用化学、微生物和动力学的方法,通过指示剂的颜色变化记录包装商品在生命周期内商品质量的改,主要研究成果有包装渗漏指示剂和保鲜指示剂。

氧敏性染料——气调包装包装破损信息指示肌红蛋白指示剂——食品微生物质量

颜色变化与禽肉质量相关联

生物技术与食品8.2生物技术与食品包装当前第31页\共有45页\编于星期四\19点8.2.4生物信息技术在包装检测中的应用生物芯片

对致病微生物的检测、对包装物特定蛋白的检测和包装独立分析与检测毒理分析与检测

生物技术与食品8.2生物技术与食品包装当前第32页\共有45页\编于星期四\19点免疫学技术的应用

——ELISA分子生物学技术的应用

——PCR生物传感器技术的应用

生物技术与食品8生物技术与食品8.3生物技术与食品检测

当前第33页\共有45页\编于星期四\19点食品质量检测如用固定化酶技术制备酶电极、酶试纸，可以快速简便地检测食品中的化学成分。利用基因工程的DNA指纹技术可以鉴定食品原料和终端产品是否掺假，检测谷物、坚果、牛奶中是否含有微量毒素。利用PCR技术可迅速检测是否为转基因食品。利用生物转化、厌氧发酵等方法处理食品工业废水，达标排放。

生物技术与食品8.3生物技术与食品检测当前第34页\共有45页\编于星期四\19点转基因食品的PCR检测

生物技术与食品8生物技术与食品8.4转基因食品的检测

聚合酶链反应(PCR)技术应用于转基因食品的检测，其敏感、快速、简便的特点是其他检测技术所无法比拟的。

当前第35页\共有45页\编于星期四\19点8.4.2转基因食品的ELISA（酶联免疫吸附）检测

生物技术与食品8.4转基因食品的检测转基因食品也可以通过转基因的表达产物——蛋白质进行检测，ELISA方法是检测转基因作物中的重组蛋白产物的常用方法。当前第36页\共有45页\编于星期四\19点转基因食品的生物芯片检测基因芯片具有高通量且能并行检测的优点,仅靠一个实验就能筛选出大量的各种转基因食品,被认为是最具潜力的检测手段之一。

生物技术与食品8.4转基因食品的检测当前第37页\共有45页\编于星期四\19点新时代食品工业呈现的新特点食品生产模式发生“绿色位移”食品加工“重心前移”“食品安全”的内涵发生变化食品产业实现综合利用和零排放8.5生物技术与未来食品工业

生物技术与食品8生物技术与食品当前第38页\共有45页\编于星期四\19点现代生物技术在未来食品工业上的应用大力开发食品添加剂新品种

根据国际上对食品添加剂的要求，今后要从两个方面加大开发的力度，用生物法代替化学合成的食品添加剂，迫切需要开发的有保鲜剂、香精香料、防腐剂、天然色素等。要大力开发功能性食品添加剂，如具有免疫调节、延缓衰老、抗疲劳、耐缺氧、抗辐射、调节血脂、调整肠胃功能性组分。

生物技术与食品8.5生物技术与未来食品工业

当前第39页\共有45页\编于星期四\19点发展微生物的保健食品

微生物食品有着悠久的历史，酱油、食醋、饮料、酒、蘑菇等属于这个领域，它们与双歧杆菌饮料、酵母片剂、发酵乳制品等微生物医疗保健品一样，有着巨大的发展潜力。利用微生物生产食品具有独特的特点，繁殖过程快，在一定条件下可大规模生产，要求营养物质简单。食用菌的投入与产出比高于其他经济作物，食用菌不仅营养丰富，还含有许多保健功能成分，应大力发展食用菌保健食品。

生物技术与食品现代生物技术在未来食品工业上的应用当前第40页\共有45页\编于星期四\19点螺