食品生物技术

FoodBiotechnology第一章绪论克隆羊多莉转基因延熟番茄基因工程细胞工程酶工程蛋白质工程发酵工程〔五〕蛋白质工程〔Proteinengineering〕主要原理1865年当时属奥地利的布隆〔Brunn〕基督教修道院的修士格里高·孟德尔〔GregorJohannMendel〕，根据他8年植物杂交实验的结果，2月8日在当地的科学协会上宣读了一篇题为“植物杂交实验〞的论文，1866年正式发表在该协会的会刊上。但这一伟大的发现被搁置了35年，孟德尔临终前说：“等着瞧吧，我的时代总有一天要来临〞1900年，孟德尔定律的二次发现〔1〕荷兰阿姆斯特丹大学的教授狄夫瑞斯〔deVries〕他进行了月草杂交试验，发现F2的别离比为3:1。1900年3月26日其论文“杂种别离法那么〞发表在?德国植物学会杂志?。狄夫瑞斯曾从L.H拜莱的?植物育种?中查到孟德尔的工作。他在德文版中提到了孟德尔的工作，但在法文版中却只字未提。〔2〕德国土宾根大学的教授科伦斯〔Correns,C.E〕他于1900年4月21日阅读了狄夫瑞斯法文版的论文，发现其结论和自己的实验结果相同，尽管文中未提到孟德尔，但科伦斯已从老师未格里处知道了孟德尔的工作，于是他撰写了“杂种后代表现方式的孟德尔法那么〞一文，1900,4,24日发表在?德国植物学会杂志?(18)158-168。这对重新发现孟德尔法那么起了重要的作用。〔3〕奥地利维也纳农业大学的讲师切尔迈克(Tschermak)他也作了豌豆杂交试验，发现了别离现象，撰写了“关于豌豆的人工杂交〞的讲师就职论文，清样出来后他读到了狄夫瑞和斯科伦斯的论文，于是急忙投寄论文摘要，于1900，6,24日也发表在?德国植物学会杂志?。三个人的工作都发表在?德国植物学会杂志?，都证实了孟德尔法那么。以上3位植物学家几乎同时证明了孟德尔遗传规律，从此揭开了遗传学研究的新纪元。HugodeVries(1848-1935)CarlErichCorrens(1864-1933)ErichvonTschermak

(1871-1962)细菌的发现我们已经知道,单个的细菌是十分微小的,它们的奥秘是怎样被发现的?细菌的发现者是谁?他为什么能发现细菌?细菌的发现者是谁?17世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他十分热衷自己制造显微镜经过几年的努力，他制造了能放大300倍的显微镜，是世界先进水平列文·虎克用自制的显微镜观察河水、人的精液、人的牙垢等，发现了一个新的世界他为什么能发现细菌?他是怎样让世人知道他的发现的?列文·虎克把自己的发现仔细记录下来他把观察结果寄给了当时的权威科学机构——英国皇家学会，从此名扬天下，被誉为细菌学的开创者他的成功是偶然的吗？他善于发现和提出问题:微小的世界是怎样的?制定实施实验方案:自制显微镜,坚持观察各种微小物体60年,做详细记录善于表达和交流:把观察结果寄给英国皇家学会他的做法就是一个标准的科学探究过程他还发现了毛细血管、人类的精子、多种原生动物，成功绝非偶然遗憾：微生物从哪来？自然发生说微生物学之父：法国人路易斯·巴斯德巴斯德以严谨的科学精神向世人揭示了细菌的许多秘密。例如，细菌不会在自然界凭空出现著名的巴斯德鹅颈瓶实验让认为细菌是自然产生的人彻底闭嘴鹅颈瓶实验的启示：1细菌可以用高温杀灭；2经杀菌的食物不接触细菌就不会腐败鹅颈瓶实验原理的应用鹅颈瓶实验原理的应用

R.Franklin&Wilkins在1952年底拍得了DNA的X-射线衍射照片1953年，沃森〔〕和克里克〔〕提出DNA分子是双螺旋结构〔doublehelix〕，奠定了现代分子生物学研究的根底。

1962年，Wilkins、Watson和Crick获的诺贝尔医学和生理学奖1965年，法国科学家Jacob和Monod提出了著名的乳糖操纵子学说，开创了基因表达调控研究的先河；1968年，美国科学家Nirenberg破译了DNA的密码，Holly说明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，Khorana首次合成核酸分子，并且人工复制了酵母基因；从而三人分享了诺贝尔医学和生理学奖。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，美国加州大学的Boyer教授从大肠杆菌中别离出一种新的核酸酶EcoRⅠ，它可以特异性地切割DNA，这种新的核酸酶就是限制性内切酶——生物学家有了强大的生物刀。随后，陆续发现了近百种内切酶，可以更加自如地对DNA进行操作。Boyer教授成为美国第一家上市生物公司Genentech的副总裁。HerbertBoyer

1977年，美国科学家Sanger设计出了一种DNA测序的方法，即双脱氧法；同年，Maxam和Gilberg也创造了一种化学测序方法——两种方法为DNA序列分析提供了有力工具，极大地推动了分子生物学的研究。FrederickSanger

WalterGilbert

1980年获得了诺贝尔医学和生理学奖NielsK.Jerne

CésarMilstein

GeorgesJ.F.Köhler

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

KaryB.Mullis

1/2oftheprize

普通大米实际上不是“健康食品〞大米中含有一种叫做肌醇六磷酸的小分子，它能与铁紧紧地结合，使得小肠难以吸收食物中的铁以大米为主食的人，易患铁缺乏症而导致贫血哪种大米更有益身体健康？转基因水稻“金大米〞：转入胡萝卜素合成相关基因提高大米中维生素A前体的含量，以减少亚洲人普遍存在的维生素A缺乏症解决铁吸收的问题，往“金大米〞中再转入三种基因：一种是来自真菌的酶基因，这种酶能够把肌醇六磷酸降解掉；一种是来自菜豆的铁蛋白基因，铁蛋白能够储存铁；还有一种是来自印度香米的基因，它生产的蛋白质有助于人的肠道吸收铁低过敏性转基因水稻低蛋白转基因水稻哪种大米更有益身体健康？超级杂交稻2005年5月13日，位于三亚市田独镇新村田洋的中国超级杂交稻第一块“百亩片试种示范田〞正式通过了海南省级验收。经由全国多位农业专家共同检测，这批超级杂交稻的亩产高达833.23公斤功能稻米基尔米：拥有降血压、改善睡眠、减肥美容等功能的大米，售价最高的一种达１８元钱１斤2、抗性基因工程育种基因工程为培育抗病虫的作物提供了新的手段目前，已经获得的转基因抗虫农作物包括烟草、番茄、马铃薯、棉花、玉米等在抗逆境育种上的应用为克服干旱、盐碱等提供新思路美国斯坦福大学把仙人掌基因导入小麦、大豆等作物，育成抗旱、抗逆的新品种。我国已克隆了耐盐碱相关基因，通过遗传转化已获得了耐盐烟草、水稻、西红柿、草莓等。

转基因抗虫棉我国是世界上最大的棉花生产国和消费国，约占世界产棉总量的25%以上自90年代以来，由于棉铃虫在我国大局部棉区持续性大发生或爆发，给我国棉花生产带来了巨大的威胁，棉农谈虫色变，面积、单产、总产一直处于低谷的徘徊阶段我国现已有18个国产抗虫棉品种通过了审定，目前种植的转基因品种中约有一半是国产品种。在全国各棉区正在大面积推广。抗植物虫害的基因有多种，日前经常使用的主要有三种：Bt基因从植物中别离出的昆虫的蛋白酶抑制剂，其中应用最广泛的是豇豆胰蛋白酶抑制剂基因(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过合成酶的引入，增强单萜的合成花卉保鲜通过导入反义ACC合成酶基因及反义ACC氧化酶基因可阻止乙烯生化合成，延长花期和鲜切花寿命

花卉抗性基因工程圆个缤纷的梦－－花色工程花色素主要由类黄酮、类胡萝卜素、生物碱三类物质决定影响花色的因子还有共色作用、液泡的酸碱值及细胞的形状等基因工程改变花色的途径黄色：直接导入外源结构基因花卉基因转移结果常无法获得预期效果由于育成蓝色月季需要同时具备三个条件，即翠雀素的合成、黄酮醇共染剂和较高的PH值，其中关键是改变植物细胞液泡液的PH值4、在畜牧业中的应用中国科学院水生生物研究所朱作言首次用人的生长激素基因(hGH)构建了转基因鱼，制作的主要目的是提高生长速度、增加抗逆性以及为发育生物学和插入突变提供研究的材料。使用鱼类自身的基因元件构建转基因鱼，可以解决基因表达强度问题和推广转基因鱼的环境和伦理道德问题。自1984年以来先后进行了泥鳅、鲤鱼、鲫鱼等的转基因研究。绿色农药包括微生物杀虫剂、微生物杀菌剂、农畜抗菌素、植物源农药等植物源生物水剂农药〔松脂酸钠和茶皂素的复合制剂、苦楝油〕生物农药菌种资源〔苏云金杆菌〕特点环保，良好的环境相容性先天弱势：药效慢、击倒慢、适应力差综合防治农业领域的拓展主要应用在食品生物资源的改造、提高食品品质和改善食品风味、油脂生产以及食品卫生检测等不是仅仅解决粮食问题,更重要的是，满足人们对食物感官舒适、营养丰富、功能全面的完美要求食品级壳聚糖：用于功能性食品，保健品，胶粘剂，人体补铁剂，可降解性食品包装袋等一、应用现状二、在食品加工过程的应用工程菌改进食品微生物的生产性能改变合成途径，改善风味氨基酸生产生产食品酶制剂，提高活性、稳定性〔淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶等，添加酶类进行食品组分的改性〕食品保鲜：乳酸菌肽防腐三、农副产品深加工和综合利用玉米等深加工作为新型糖源、变性淀粉、玉米油、发酵酒精、环状糊精以及工业用材料提供优质充足的原料肉、奶、水产品加工植物纤维素资源在食品检测中的应用食源性病原菌快速检测转基因食品检测我国农业转基因生物平安管理2004年10月，我国制定?农业转基因生物平安管理条例?一般应经过中间试验、环境释放和生产性试验能源分类不可再生能源：煤、天然气和石油〔包括核能〕等化石原料可再生能源：太阳能、风能、地热能、生物能、海洋能和水能生物能源是从太阳能转化而来的绿色植物就是光能转换器和能源之源，碳水化合物是光能储藏库。

我国拥有丰富的生物质资源每年7亿多吨作物桔秆、2亿多万吨林地废弃物、25亿多吨畜禽粪便及大量有机废弃物生物能源制煤气：柴草桔杆气化炉〔一〕沼气〔二〕

氢气生物制氢产业化示范基地业已初具规模〔三〕生物柴油利用生物酶将植物油或其它油脂分解后得到的液体燃料，作为柴油的替代品更加环保欧洲、美国已专门种植油料作物用来生产生物柴油一些微生物也能合成油脂，可以为克服生物柴油的原料问题〔四〕燃料乙醇目前世界上生产规模最大的生物能源燃料乙醇是以玉米等为原料，经过粉碎、液化、糖化、发酵、蒸馏、脱水等一系列精密工艺流程而制成的，在汽油中混配10%的燃料乙醇即成为乙醇汽油,排放的尾气更清洁我国的燃料乙醇生产已形成规模，主要是以玉米为原料，同时正在积极开发甜高粱、薯类、秸秆等其他原料生产乙醇，目前产量居世界第三微生物与生物能源

生物传感器利用固定化生物层与目标污染物之间的专一性作用进行检测。根据所用敏感物质可将生物传感器分为生物催化和免疫(酶、微生物等)

利用核酸做探针的DNA传感器水污染监测在水质评价过程中最常用、最重要的指标之一是生化需氧量(BOD)常规BOD测定方法是:在(20