生物技术概论 3发酵工程 4酶工程 5蛋白质工程 6生物技术与食品

第三章发酵工程第一节发酵工程概述一、发酵工程的概念发酵工程是生物技术的重要组成局部，是生物技术产业化的重要环节它将微生物学、生物化学和化学工程学的根本原理有机地结合起来，是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。由于它以培养微生物为主，所以又称微生物工程。人们把利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程统称为发酵。第一节发酵工程概述一、发酵工程的概念现代的发酵工程不仅包括包括菌体生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物机能的利用。其主要内容包括生产菌种的选育，发酵条件的优化与控制，反响器的设计及产物的别离、提取与精制等。第一节发酵工程概述二、发酵类型〔一〕微生物菌体发酵是以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。传统的菌体发酵工业：有用于面包制作的酵母发酵及用于人类或动物食品的微生物菌体蛋白〔单细胞蛋白〕发酵两种类型。新的菌体发酵可用来生产一些药用真菌药用真菌可以通过发酵培养的手段来生产出与天然产品具有同等疗效的产物。有的微生物菌体还可用作生物防治剂第一节发酵工程概述〔二〕微生物酶发酵〔三〕微生物代谢产物发酵〔四〕微生物的转化发酵微生物转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。可进行的转化反响包括：脱氢反响、氧化反响、脱水反响、缩合反响、脱梭反响、氨化反响、脱氨反响和异构化反响等。第一节发酵工程概述〔五〕生物工程细胞的发酵是指利用生物工程技术所获得的细胞，如DNA重组的“工程菌〞及细胞融合所得的“杂交〞细胞等进行培养的新型发酵，其产物多种多样。第一节发酵工程概述三、发酵技术的特点及应用①发酵过程以生物体的自动调节方式进行，数十个反响过程能够在发酵设备中一次完成。②反响通常在常温常压下进行，条件温和，能耗少，设备较简单。③原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品、工业废水或可再生资源〔植物秸杆、木屑等〕，微生物本身能有选择地摄取所需物质。④容易生产复杂的高分子化合物，能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、复原、官能团引人或去除等反响。⑤发酵过程中需要防止杂菌污染，设备需要进行严格的冲洗、灭菌；空气需要过滤等。应用：①医药工业。用于生产抗生素、维生素等常用药物和人胰岛素、乙肝疫苗、干扰素、透明质酸等新药。②食品工业。用于微生物蛋白、氨基酸、新糖源、饮料、酒类和一些食品添加剂〔柠檬酸、乳酸、天然色素等〕的生产。③能源工业。通过微生物发酵，可将绿色植物的秸杆、木屑、工农业生产中的纤维素、半纤维素、木质素等废弃物转化为液体或气体燃料〔酒精或沼气〕，还可利用微生物采油、产氢、产石油以及制成微生物电池。④化学工业。用于生产可降解的生物塑料、化工原料〔乙醇、丙酮、丁醇和癸二酸等〕和一些生物外表活性剂及生物凝集剂。⑤冶金工业。微生物可用于黄金开采和铜、钢等金属的浸提。⑥农业。用于生物固氮、生产生物杀虫剂及微生物饲料，为农业和畜牧业的增产发挥了巨大作用。⑦环境保护。可用微生物来净化有毒的高分子化合物，降解海上浮油，去除有毒气体和恶臭物质以及处理有机废水、废渣等。第二节微生物发酵过程微生物发酵过程即微生物反响过程，是指微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反响过程。根据微生物的种类不同〔好氧、厌氧、兼性厌氧〕，可以分为好氧性发酵和厌氧性发酵两大类。第二节微生物发酵过程按照设备来分，发酵又可分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。液体深层发酵优点：①液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境。②在液体中，菌体及营养物、产物〔包括热量〕易于扩散，使发酵可在均质或拟均质条件下进行，便于控制，易于扩大生产规模。③液体输送方便，易于机械化操作。④厂房面积小，生产效率高，易进行自动化控制，产品质量稳定。⑤产品易于提取、精制等。第二节微生物发酵过程一、工业生产常用微生物工业生产上常用的微生物主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌，由于发酵工程本身的开展以及遗传工程的介人，藻类、病毒等也正在逐步地变为工业生产用的微生物。第二节微生物发酵过程二、培养基〔一〕培养基的种类①孢子培养基：是供制备孢子用的。②种子培养基：是供孢子发芽和菌体生长繁殖用的。③发酵培养基：是供菌体生长繁殖和合成大量代谢产物用的。第二节微生物发酵过程二、培养基〔二〕发酵培养基的组成1.碳源2.氮源3.无机盐和微量元素4.生长因子5.水6.产物形成的诱导物、前体和促进剂许多胞外酶的合成需要适当的诱导物存在。第二节微生物发酵过程三、发酵的一般过程〔一〕菌种〔二〕种子扩大培养种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻枯燥管或冰箱中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过茄子瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养，获得一定数量和质量的纯种的过程。这些纯种培养物称为种子种子扩大培养流程图1．砂土孢子；2.冷冻孢子；3.斜面孢子；4.摇瓶液体培养〔菌丝体〕；5.茄子瓶斜面培养；6.固体培养基培养；7、8.种子罐培养；9.发酵罐培养第二节微生物发酵过程〔三〕发酵所用的培养基和培养设备都必须经过灭菌，通入的空气或中途的补料都是无菌的，转移种子也要采用无菌接种技术。通常利用饱和蒸汽对培养基进行灭菌，灭菌条件是在120℃〔约0.1MPa表压〕维持20~30min。〔四〕下游处理第三节液体深层发酵一、深层发酵的操作方式〔一〕分批发酵根据不同发酵类型，每批发酵需要十几个小时到几周时间。其全过程包括空罐灭菌、参加灭过菌的培养基、接种、培养的诱导期、发酵过程、放罐和洗罐，所需时间的总和为一个发酵周期。分批培养系统属于封闭系统，只能在一段有限的时间内维持微生物的增殖，微生物处在限制性条件下的生长，表现出典型的生长周期典型的分批发酵工艺流程图微生物分批生长的生长曲线1.延滞期；2.加速生长期；3.指数生长期；4.减速期；5.稳定期；6.衰亡期第三节液体深层发酵一、深层发酵的操作方式〔二〕连续发酵所谓连续发酵，是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长。稳定状态可以有效地延长分批培养中的对数期。在稳定的状态下，微生物所处的环境条件，如营养物浓度、产物浓度、PH值等都能保持恒定，微生物细胞的浓度及其生长速率也可维持不变，甚至还可以根据需要来调节生长速度。第三节液体深层发酵一、深层发酵的操作方式〔二〕连续发酵连续发酵使用的反响器可以是搅拌罐式反响器，也可以是管式反响器管式连续发酵1.管式反响器；2.种子罐第三节液体深层发酵一、深层发酵的操作方式〔二〕连续发酵优点：①可以维持稳定的操作条件，有利于微生物的生长代谢，从而使产率和产品质量也相应保持稳定；②能够更有效地实现机械化和自动化，降低劳动强度，减少操作人员与病原微生物和毒性产物接触的时机；③减少设备清洗、准备和灭菌等非生产占用时间，提高设备利用率，节省劳动力和工时；④由于灭菌次数减少，使测量仪器探头的寿命得以延长；⑤容易对过程进行优化，有效地提高发酵产率。第三节液体深层发酵一、深层发酵的操作方式〔二〕连续发酵缺点：①由于是开放系统，加上发酵周期长，容易造成杂菌污染；②在长周期连续发酵中，微生物容易发生变异；③对设备、仪器及控制元器件的技术要求较高；④粘性丝状菌菌体容易附着在器皿壁上生长和在发酵液内结团，给连续发酵操作带来困难。第三节液体深层发酵一、深层发酵的操作方式〔三〕补料分批发酵补料分批发酵又称半连续发酵，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术。通过向培养基系统中补充物料，可以使培养液中的营养物浓度较长时间地保持在一定范围内，既保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，从而到达提高产率的目的。第三节液体深层发酵一、深层发酵的操作方式〔三〕补料分批发酵补料分批发酵可以分为两种类型：单一补料分批发酵和反复补料分批发酵补料分批发酵作为分批发酵向连续发酵的过渡，兼有两者之优点首先它可以解除营养物基质的抑制。还可以减少菌体生成量，提高有用产物的转化率。与连续发酵相比，它不会产生菌种老化和变异问题，其适用范围也比连续发酵广。第三节液体深层发酵二、发酵工艺控制〔一〕温度〔二〕PH值〔三〕溶解氧浓度第三节液体深层发酵三、发酵设备〔一〕机械搅拌式发酵罐1.通用式发酵罐第三节液体深层发酵2.自吸式发酵罐自吸式发酵罐罐体的结构大致上与通用式发酵罐相同，主要区别在于搅拌器的形状和结构不同。自吸式发酵罐使用的是带中央吸气口的搅拌器。第三节液体深层发酵〔二〕通风搅拌式发酵罐常用的有循环式通风发酵罐和高位塔式发酵罐循环式通风发酵罐优点：①发酵罐内没有搅拌装置，结构简单，清洗方便，加厂容易；②由于取消了搅拌用的电机，而通风量与通用式发酵罐大致相等，所以动力消耗有很大降低。第三节液体深层发酵〔三〕厌氧发酵设备设备和工艺都较好氧发酵简单。严格的厌氧液体深层发酵的主要特色是排除发酵罐中的氧。厌氧发酵需使用大剂量接种性的厌氧发酵设备如酒精发酵罐和用于啤酒生产的锥底立式发酵罐

酒精发酵罐锥底立式发酵罐第三节液体深层发酵四、下游加工过程〔一〕发酵液预处理和固液别离〔二〕提取〔三〕精制〔四〕成品加工第四节固体发酵固体发酵所用原料一般为经济易得、富含营养物质的工农业中的副、废产品，如鼓皮、薯粉、大豆饼粉、高梁、玉米粉等。一般过程为：将原料预加工后再经蒸煮灭菌，然后制成含一定水分的固体物料，接入预先培养好的菌种，进行发酵。发酵成熟后要适时出料，并进行适当处理，或进行产物的提取。固体发酵所需设备简单，操作容易，并可因陋就简、因地制宜地利用一些来源丰富的工农业副产品第五节典型产品的发酵生产一、抗生素发酵生产〔一〕青霉素发酵生产菌株〔二〕青霉素发酵生产培养基碳源氮源前体无机盐

第五节典型产品的发酵生产一、抗生素发酵生产〔三〕青霉素发酵工艺

1.种子制备2.发酵培养3.以发酵后处理过滤、提炼、脱色、结晶：第五节典型产品的发酵生产二、氨基酸发酵生产〔一〕谷氨酸发酵生产的菌种〔二〕谷氨酸发酵生产的原料制备〔三〕菌种扩大培养1.一级种子培养2.二级种子培养〔四〕谷氨酸发酵生产〔五〕谷氨酸提取第五节典型产品的发酵生产三、维生素发酵生产第一步发酵二级种子扩大培养发酵培养第二步发酵二级种子扩大培养发酵培养发酵液浓缩，精制第五节典型产品的发酵生产四、柠檬酸的生产培养条件。包括：①供给大量的氧气，因黑曲霉是严格的好氧菌；②培养基中锰元素不能超标；③要供给大量的葡萄糖。过程中有两个关键的调节酶：磷酸果糖激酶〔PEK,一种糖酵解酶〕和α-酮戊二酸脱氢酶〔α-KDH，一种TCA循环酶〕。第五节典型产品的发酵生产五、发酵乳的生产大规模的细胞培养在乳业生物科技的主要应用是先向牛奶中接种乳酸菌〔LAB〕发酵剂，然后将牛奶转化为各类产品豆腐乳的制作一、实验目的学习豆腐乳发酵的的工艺过程豆腐乳的制作二、实验原理腐乳的主要生产原料为大豆及其制品，生产过程包括磨浆、制坯、前期培菌、腌制和后期发酵等环节。民间老法生产豆腐乳均为自然发酵，现代酿造厂多采用蛋白酶活性高的鲁氏毛霉和根霉发酵。豆腐坯上接种毛霉，经过培养繁殖，分泌蛋白酶、淀粉酶、谷氨酰胺酶等复杂酶系，在长时间后发酵中与淹坯调料中的酶系、酵母、细菌等协同作用，使腐乳坯蛋白质缓慢水解，生成多种氨基酸，加之由微生物代谢产生的各种有机酸，与醇类作用生成酯，形成细腻、鲜香等豆腐乳特色。豆腐乳的制作三、实验材料AS3.25〔武通桥毛霉〕或AS3.2778〔放射状毛霉〕，新鲜豆腐，无菌水，三角瓶，食盐，黄酒，红曲米，面曲，甜酒酿等豆腐乳的制作四、实验步骤1.将毛霉制成孢子悬液。2.将新鲜豆腐冷却后，按规格大小划块。3.接种4.培养与晾花5.装瓶与腌坯6.装坛发酵7.质量鉴定豆腐乳的制作五、实验结果根据SB∕T10170—2007规定，从腐乳的外表及断面色泽、组织形态〔块形、质地〕、滋味及气味、有无杂质等方面综合评价腐乳质量。第四章酶工程第一节酶工程概述一、酶及酶工程的概念〔一〕酶1．酶的定义酶是具有生物催化功能的生物大分子，按照其化学组成，可以分为蛋白类酶〔P酶〕和核酸类酶〔R酶〕两大类别。蛋白酶主要是由蛋白质组成，核酸类酶主要由核酸〔RNA〕组成。目前已发现的酶有7000种以上第一节酶工程概述一、酶及酶工程的概念2．酶的特性〔1〕酶催化作用的专一性强〔2〕酶催化作用的效率高〔3〕酶催化作用的条件温和3．酶的分类和命名第一节酶工程概述一、酶及酶工程的概念〔二〕酶工程狭义：是指在一定的生物反响器中，利用酶的催化作用，将相应的原料转化成有用物质的技术广义：是指研究酶的生产和应用的一门技术性学科，它包括酶的发酵生产、酶的固定化、酶的化学修饰、酶反响器和酶的应用等方面内容。第一节酶工程概述二、酶的开展历程1833年1896年1913年1926年1960年1965年1982年20多年来，新发现的核酸类酶越来越多第二节酶的发酵生产优点：①微生物生长繁殖快，生活周期短，产量高；②微生物培养方法简单，生产原料大多为农副产品，来源丰富，价格低廉，机械化程度高，经济效益高；③微生物菌株种类繁多，酶的品种齐全；④微生物具有较强的适应性和应变能力，可以通过适应、诱导、诱变及基因工程等方法培育出新的产酶菌种。第二节酶的发酵生产一、产酶菌种的筛选〔一〕优良菌株的标准一个优良的产酶菌种应具备以下几点：①繁殖快，产酶量高，生产周期短；②适应性强、易培养和控制，便于管理和降低生产本钱；③产酶性能稳定，不易退化，不易受噬菌体侵袭；④产生的酶容易别离纯化；⑤菌种本身和代谢产物平安无毒，对生产人员、生产环境，酶的应用不会产生不良影响。第二节酶的发酵生产一、产酶菌种的筛选〔二〕菌株筛选过程主要包括以几个步骤：含菌样品的采集，菌种别离，产酶性能测定及复筛等。第二节酶的发酵生产一、产酶菌种的筛选〔三〕产酶常用的微生物1．细菌2．放线菌3．霉菌4．酵母菌第二节酶的发酵生产二、基因工程菌的构建理想的宿主载体系统应具备以下几个特性：①载体与宿主相容，携带酶基因的载体能在宿主中稳定维持；②菌体容易大规模培养，生长无特殊要求，且能利用廉价的原料；③所生产的目标酶占总蛋白质的比例较高，且能以活性形式分泌；④宿主菌对人平安、不分泌毒素。第二节酶的发酵生产三、微生物酶的发酵生产微生物酶的发酵生产是指在人工控制的条件下，有目的利用微生物培养来获得所生产需要的酶制剂。微生物酶的发酵生产包括菌种活化、菌种扩大培养、培养基制备和发酵生产等。微生物发酵产酶的一般工艺流程第二节酶的发酵生产三、微生物酶的发酵生产微生物酶的发酵生产是指在人工控制的条件下，有目的利用微生物培养来获得所生产需要的酶制剂。微生物酶的发酵生产包括菌种活化、菌种扩大培养、培养基制备和发酵生产等。微生物发酵产酶的一般工艺流程如图4-1所示。第二节酶的发酵生产三、微生物酶的发酵生产〔一〕菌种活化与扩大培养应用于生产时，保藏菌种必须接种于新鲜的斜面培养基或液体培养基，在适宜的条件下培养一定时间，以恢复菌种的活力，称之为菌种活化。活化的菌种经过种子罐扩大培养后得到的菌种称一级菌种，可用作发酵罐大规模生产；如果生产规模非常大，还需将菌种再扩大培养一次，称为二级菌种。第二节酶的发酵生产三、微生物酶的发酵生产〔一〕菌种活化与扩大培养菌种活化与扩大培养工艺流程：菌种〔原菌〕→斜面试管→小三角瓶→大三角瓶→卡氏罐→一级种子罐→二级种子罐第二节酶的发酵生产三、微生物酶的发酵生产〔二〕发酵方法1.温度的控制枯草杆菌的最适生长温度为34～37℃，黑曲霉的最适生长温度为28～32℃。2.通气和搅拌在发酵过程中必须不断供给氧，一般通过供给无菌空气来实现；第二节酶的发酵生产三、微生物酶的发酵生产〔二〕发酵方法3.pH值的控制细菌和放线菌的生长最适pH值为6.5～8.0；霉菌和酵母的生长最适pH值为4～6；植物细胞的生长最适pH值为5～6。第二节酶的发酵生产三、微生物酶的发酵生产〔三〕培养基1.碳源2.氮源3.无机盐4.生长因子5.产酶促进剂第二节酶的发酵生产三、微生物酶的发酵生产〔四〕提高酶产量的措施1.添加诱导物酶作用底物、酶反响产物、酶底物类似物2.控制阻遏物浓度3.外表活性剂4.添加产酶促进剂第三节酶的别离纯化一、酶制剂生产的根本过程〔一〕细胞破碎第三节酶的别离纯化一、酶制剂生产的根本过程〔二〕酶的提取酶的提取是指在一定条件下，用适当的溶剂或溶液处理含酶原料，使酶充分溶解到溶剂或溶液中的过程，又称为酶的抽提。酶的提取方法第三节酶的别离纯化一、酶制剂生产的根本过程〔三〕沉淀别离第三节酶的别离纯化一、酶制剂生产的根本过程〔四〕离心别离〔五〕过滤与膜别离第三节酶的别离纯化一、酶制剂生产的根本过程〔六〕层析别离第三节酶的别离纯化一、酶制剂生产的根本过程〔七〕电泳别离带电离子在电场中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的过程称为电泳。电泳的方法很多。纸电泳、薄层电泳、薄膜电泳、凝胶电泳、自由电泳和等电聚焦电泳。第三节酶的别离纯化一、酶制剂生产的根本过程〔八〕萃取别离萃取别离是利用物质在两相中的溶解度不同而使其别离的技术。萃取中的两相一般为互不相溶的两个液相或其他流体。按照两相的组成不同，萃取可以分为有机溶剂萃取、双水相萃取、超临界萃取和反胶束萃取等。第三节酶的别离纯化一、酶制剂生产的根本过程〔九〕结晶结晶是溶质以晶体形式从溶液中析出的过程。酶的结晶是酶别离纯化的一种手段。酶在结晶之前，酶液必须经过纯化到达一定纯度和浓度。第三节酶的别离纯化一、酶制剂生产的根本过程〔十〕枯燥枯燥是将固体、半固体或浓缩液中的水分或其他溶剂除去一局部，以获得含水分较少的固体物质的过程。物质经过枯燥后，可以提高酶的稳定性，利于产品保存、运输和使用。常用的枯燥方法有真空枯燥、冷冻枯燥、喷雾枯燥、气流枯燥和吸附枯燥等。第三节酶的别离纯化二、酶的纯度与酶活力酶活力是指在一定条件下，酶所催化的反响初速度。1961年国际生物化学与分子生物学联合会规定：在特定条件下〔温度可采用25℃，pH值等条件均采用最高条件〕，每1min催化1μmol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位，这个单位称为国际单位(IU)。第三节酶的别离纯化三、酶制剂的保存〔一〕温度〔二〕缓冲液〔三〕氧化/复原〔四〕蛋白质的浓度及纯度第四节酶分子的改造一、酶分子修饰酶分子修饰是指通过各种方法使酶分子结构发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的技术。主要包括金属离子置换修饰、大分子结合修饰、侧链基团修饰、肽链有限水解修饰、核苷酸链有限水解修饰、氨基酸置换修饰和酶分子物理修饰等。第四节酶分子的改造一、酶分子修饰酶分子修饰是指通过各种方法使酶分子结构发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的技术。主要包括金属离子置换修饰、大分子结合修饰、侧链基团修饰、肽链有限水解修饰、核苷酸链有限水解修饰、氨基酸置换修饰和酶分子物理修饰等。第四节酶分子的改造一、酶分子修饰〔一〕金属离子置换修饰〔二〕大分子结合修饰〔三〕侧链基团修饰〔四〕侧链水解修饰第四节酶分子的改造二、酶的蛋白质工程酶的蛋白质工程是在基因工程的根底上开展起来的，酶的蛋白质工程致力于天然蛋白质的改造，制备各种定做的蛋白质。第四节酶分子的改造三、生物酶的人工模拟人工合成酶：在结构上具有两个特殊部位：底物结合位点、催化位点。固氮酶的模拟、过氧化氢酶、生物印迹技术抗体酶：本质上是免疫球蛋白，在其易变区域赋予了酶的活性。抗体酶具有较高的活性，其催化效率远比模拟酶高。第五节酶与细胞的固定化一、酶的固定化固定化酶是指在一定空间内以闭锁状态存在的酶。第五节酶与细胞的固定化一、酶的固定化〔一〕载体结合法1.物理吸附法2.离子吸附法3.共价结合法4.螯合法第五节酶与细胞的固定化一、酶的固定化〔二〕包埋法〔三〕供价交联法第五节酶与细胞的固定化二、细胞的固定化〔一〕吸附法〔二〕包埋法将细胞包埋在多孔载体内部而制成固定化细胞的方法称为包埋法。包埋法可分为凝胶包埋法、纤维包埋法和微胶囊法。其中凝胶包埋法应用最广泛第五节酶与细胞的固定化三、固定化酶的性质〔一〕酶的活性变化〔二〕酶稳定性提高〔三〕最适pH的变化〔四〕最适温度提高〔五〕反响动力学常数变化第五节酶与细胞的固定化四、固定化酶的指标〔一〕相对酶活力〔二〕酶的活力回收率〔三〕固定化酶的半衰期第六节酶反响器一、酶反响器的根本类型〔一〕搅拌罐型反响器〔二〕固定床型反响器〔三〕流化床型反响器〔四〕膜式反响器间歇式酶反响器第六节酶反响器二、酶反响器的设计原那么底物的酶促反响动力学以及温度、压力和pH等操作参数对反响器的影响，反响器的类型和反响器内流体的流动状态及传热特性，生产工艺流程和生产量的需求等。在设计酶反响器时，还应在经济、社会、时间和空间上实现最优化。第六节酶反响器三、酶反响器的性能评价〔一〕空时〔二〕转化率〔三〕生产强度第六节酶反响器四、酶反响器的操作〔一〕酶反响器中微生物污染的控制〔二〕酶反响器中流动状态的控制〔三〕反响器中恒定生产能力的控制第七节生物传感器生物传感器是一种由生物学、医学、电化学、光学、热学及电子技术等多学科相互渗透而开展起来的分析检测装置，具有选择性高、分析速度快、操作简单和价格低廉等特点，而且能进行连续测定和在线分析，甚至可以活体分析。生物传感器的诞生是酶技术与信息技术结合的产物。第七节生物传感器一、生物传感器的原理生物传感器是使用固定化的生物分子结合换能器，用来侦测生物体内或生物体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的一种装置。第七节生物传感器一、生物传感器的原理工作原理：待测物质经扩散作用进入固定化生物敏感层，经分子识别，发生生物化学反响，产生的信息继而被相应的化学或物理换能器转化为可定量和可处理的电信号，再经仪表的放大和输出，便可获得待测物的相关数据信息。第七节生物传感器一、生物传感器的原理生物传感器由两个主要关键局部所构成。一局部是生物传感器信号接收或产生局部，来自于生物体分子、组织局部或个体细胞的分子识别组件；另一局部属于硬件仪器组件局部，主要为物理信号转换组件。第七节生物传感器二、生物传感器的分类酶传感器、微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、场效应晶体管传感器第七节生物传感器三、生物传感器的开展前景〔一〕功能更加全面，朝微型化方向开展〔二〕智能化程度更高第八节酶的应用一、酶应用的领域第八节酶的应用二、酶应用的例子〔一〕酶在葡萄糖生产中的应用葡萄糖的酶法生产工艺流程：淀粉→调浆→液化→糖化→脱色→过滤→离子交换→真空浓缩→结晶→别离→枯燥→葡萄糖产品第八节酶的应用二、酶应用的例子〔二〕酶在疾病诊断方面的应用【实验实训】淀粉酶在果葡糖浆生产上的应用一、实验目的掌握淀粉酶水解淀粉的原理，了解温度、pH值和淀粉酶添加量的变化对果葡糖浆得率的影响。二、实验原理淀粉水解的方法有酸解法、酸酶结合法和酶法三种。酶法是采用酶液化和酶糖化得到葡萄糖液的一种工艺。此法已经广泛用于淀粉糖品的生产，其中果葡糖浆的生产即采用双酶法。淀粉酶在果葡糖浆生产上的应用三、材料用具〔一〕材料玉米淀粉或薯类淀粉〔二〕试剂α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶〔糖化酶〕、异构酶、浓度0.1%稀盐酸、0.1mol/LCaCl2溶液、0.01mol／L的硫酸镁溶液〔三〕器具500ml烧杯、量筒、微量移液器、磁力搅拌器、离子交换树脂、真空浓缩器、恒温干箱、连续蒸发器、异构酶柱桶、酸度计、高效液相色谱、封口膜淀粉酶在果葡糖浆生产上的应用四、制备方法〔一〕工艺流程淀粉酶在果葡糖浆生产上的应用四、制备方法〔二〕操作要点1.调浆与液化2.糖化3.糖化液精制4.酶法异构葡萄糖为果糖5.果糖与葡萄糖的别离6.制备高果糖浆淀粉酶在果葡糖浆生产上的应用五、本卷须知1.α-淀粉酶根据热稳定性和最适反响温度的不同2.pH值的影响3.Ca2+的影响4.影响葡萄糖淀粉酶作用的主要因素是pH值和温度。5.现在推出的新型异构酶，酶分子中含有钴和镁，最适pH值8.0，最适温度60℃。6.异构化反响温度控制。第五章蛋白质工程第五章蛋白质工程【知识目标】①了解蛋白质工程的产生背景及目前的开展状况。②理解蛋白质工程的主要的研究过程及具体操作手段。③掌握蛋白质工程的概念并明确其研究的目标。【技能目标】①能够运用蛋白质工程的根本原理解析在实际生产生活中蛋白质工程应用的实例。②掌握胰蛋白酶酶活力的测定方法。第一节蛋白质工程概述一、蛋白质工程的概念根据对蛋白质己知结构和功能的了解，借助计算机辅助设计，利用基因定点诱变等技术，特异性地对现有蛋白质结构基因进行改造，借以改善蛋白质的物理和化学性质，如提高蛋白质的热稳定性、酶的专一性等，或者利用化学和物理手段，对目标基因按预期设计进行进行修饰和改造，合成新的蛋白质的技术手段，并可以借此对蛋白质的结构与功能的关系进行更加深入的研究。第一节蛋白质工程概述二、蛋白质概述〔一〕蛋白质的组成组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种其中除甘氨酸和脯氨酸外，均属于L-α-氨基酸第一节蛋白质工程概述二、蛋白质概述〔二〕蛋白质的结构一级结构二级结构三级结构四级结构第一节蛋白质工程概述二、蛋白质概述〔三〕蛋白质结构与功能的关系1.蛋白质一级结构与功能的关系(1)相似的结构具有相似的功能(2)不同结构具有不同的功能2.蛋白质空间结构与功能的关系空间结构发生改变，其功能活性也必然会随之改变第二节蛋白质工程的研究方法一、蛋白质工程的研究策略研究过程就是通过严格的分子设计，把它定向地改造成一个具有预期的新的特性的蛋白质。一种是对天然蛋白质进行改造；另一种是完全重建一个新的蛋白质。在具体操作中，前者是对天然蛋白质中的少数几个氨基酸残基进行的替换(小改)、分子剪裁(中改)或者局部重建(大改)；后者是从头设计—个全新的蛋白质。我们目前的蛋白质工程研究中主要进行的是“小改〞和“中改〞。第二节蛋白质工程的研究方法二、改变现有蛋白质的结构〔一〕小改——少数几个氨基酸残基的替换定点突变是目前蛋白质工程研究的主要技术手段。〔二〕中改——分子剪裁分子剪裁是指在对天然蛋白质的改造中替换一个肽段或一个结构域。第二节蛋白质工程的研究方法三、蛋白质全新设计对蛋白质的全新设计所应用的技术手段是我们前面所提到的“大改〞或“从头设计“工作是在人们认识蛋白质、掌握其结构规律并了解其结构功能关系的根底上进行的。同时也是人们更加深入全面认识蛋白质的一个过程，它的目的是人工创造出自然界中不存在的蛋白质分子，使之具有人们所需要的特殊结构和功能，为人类所利用。目前该技术仍处于实验初级阶段。第三节蛋白质工程的应用实例一、胰蛋白酶胰蛋白酶〔〕是丝氨酸蛋白酶类，它是一条单链肽，由223个氨基酸残基组成，N末端为异亮氨酸。主要作用于精氨酸或赖氨酸羧基端的肽键。是特异性最强的蛋白酶，在决定蛋白质的氨基酸排列中，它成为不可缺少的工具。第三节蛋白质工程的应用实例一、胰蛋白酶胰蛋白酶极易自溶，自溶产物经层析别离后，会得到4个具有胰蛋白酶活性的片段。通过对N末端残基的分析，说明这些活性产物是由于Arg117-Val118、Lys145-Ser146及Lys159-Ala160处发生了断裂而出现的。人们运用了蛋白质工程手段，对Arg117位自溶点进行了缺失突变，最终得到了稳定性明显提高的突变株。第三节蛋白质工程的应用实例二、金属硫蛋白金属硫蛋白(metallothionein,MT)是由微生物和植物产生的金属结合蛋白，是一类富含半胱氨酸的短肽，是半胱氨酸残基和金属含量极高的蛋白质，可以通过半胱氨酸的巯基结合大量的金属素，对多种重金属有高度的亲和性。一般由两个大小相近，结构与功能类似的结构域组成，即α-结构域和β-结构域。人们为将含有α-结构域的基因转移到烟草中，成功的获得了对镉，铜，铅等重金属具有较高抗性的工程株。第三节蛋白质工程的应用实例三、人白细胞介素-2IL-2是第—个被发现的白细胞介素。天然人白细胞介素-2是一个由133个氨基酸残基组成的多肽，133个氨基酸中共有3个半胱氨酸，其中有一个半胱氨酸〔Cys125〕以游离方式存在，而另两个半胱氨酸〔Cys58和Cys105〕缩合成活性所必需的二硫键。第三节蛋白质工程的应用实例三、人白细胞介素-2人们用蛋白质工程中的定位诱变技术将Cys125的密码TGT转换成TCT或GCA，使Cys125转换成丝氨酸或丙氨酸，防止了错误配对的产生。结果不但使IL-2的生物活性不受影响，而且其热稳定性等方面也得到了较明显的改善。工程IL-2目前已被美国FDA批准上市，用于治疗肾细胞瘤。我国卫生部也已经批准了在国内试生产基因工程白细胞介素-2。第三节蛋白质工程的应用实例四、组织纤维蛋白溶酶原激活因子tPA能够切割纤溶酶原形成纤溶酶，从而激活纤溶作用(fibrino1ysis)，使血栓溶解。作为一种高效特异性溶血栓药物。优点:(1)血栓选择性高但几乎不激活循环血液中的纤溶系统，可直接静脉注射；(2)对中毒性休克引起的弥散性血管内凝血疗效显著等。第三节蛋白质工程的应用实例四、组织纤维蛋白溶酶原激活因子利用基因定点诱变技术，改变tPA分子中的某些糖基化氨基酸而减少或防止了糖基化，有效地减缓了它在血浆中被去除的速率，到达了延长其半寿期的目的，临床应用价值得到有效提高第三节蛋白质工程的应用实例五、枯草杆菌蛋白酶枯草杆菌蛋白酶(subtilisin)是由枯草芽抱杆菌(Bacillussubtilis)合成的一种丝氨酸蛋白酶。枯草杆菌蛋白酶根据来源的不同可分为Carlsberg，E，BL，YaB等多种。第三节蛋白质工程的应用实例五、枯草杆菌蛋白酶枯草杆菌蛋白酶可以催化蛋白质，把蛋白质水解成氨基酸。具有重要的应用价值，被广泛应用在洗涤剂、制革及丝绸工业中，是一种重要的工业用酶。三维结构及编码基因目前已经根本搞清楚，而且配有适宜的克隆、表达系统以及准确的定量分析催化活性的方法，因此缺点目前已经可以通过蛋白质工程得到改进第三节蛋白质工程的应用实例五、枯草杆菌蛋白酶对枯草杆菌蛋白酶所做的定点诱变已有400多个，在理论和应用方面均取得了相当大的进展和成功。枯草杆菌蛋白酶早在几十年前就被开发成为商用的纺织品洗涤剂的添加酶，目前仍然是最根本、最重要，也是使用最广泛、最成熟的洗涤用酶。应用定点改造后的枯草杆菌蛋白酶制成的洗涤剂，便可以实现与漂白剂共同使用的目的了。第三节蛋白质工程的应用实例五、枯草杆菌蛋白酶另一方面枯草杆菌蛋白酶在作为蛋白质工程的研究对象过程中，不仅仅使它自身的诸多性能得到了改善；更为重要的是在研究它的过程中，蛋白质工程的研究理论同时也得到了大大的丰富，这为蛋白质工程技术应用于其他酶的研究，尤其是对其他工业酶的性能改造提供了非常珍贵的范例和理论指导。胰蛋白酶酶活力的测定一、实验目的1.掌握胰蛋白酶的根本性质；2.学会纯化、结晶胰蛋白酶的根本方法；3.能够独立完成胰蛋白酶的活性及比活性的测定。

胰蛋白酶酶活力的测定二、实验原理胰蛋白酶可以催化蛋白质的水解，化学键的催化水解活性的敏感性依次为：酯键>酰胺键>肽键。可以利用含有这些键中的任一键形的化合物作为底物来测定胰蛋白酶的专一催化活性。本实验以BAEE为底物，用紫外吸收法测定胰蛋白酶活力。胰蛋白酶酶活力的测定三、试剂和器材1.材料新鲜或速冻的猪胰脏2.仪器剪刀、镊子；绞肉机；研钵；大玻璃漏斗；布氏漏斗；抽滤瓶；显微镜；纱布；恒温水浴锅；紫外分光光度计；计时器；pH试纸。胰蛋白酶酶活力的测定三、试剂和器材3.试剂pH2.5乙酸酸化水；2.5mol/LH2SO4；5mol/LNaOH；2mol/LNaOH；2mol/LHCl；0.001mol/LHCl；硫酸铵；氯化钙。0.8mol/LpH9.0硼酸缓冲液：取20mL0.8mol/L硼酸溶液，加80mL0.2mol/L四硼酸钠溶液，混合后，用pH计检查校正。0.4mol/LpH9.0硼酸缓冲液〔用0.8mol/L稀释1倍即可〕；0.2mol/LpH8.0硼酸缓冲液：取70mL0.2mol/L硼酸溶液，加30mL0.05mol/L四硼酸钠溶液，混合后，用pH计校正。0.05mol/LpH8.0Tris－HCl缓冲液：取50mL0.1mol/Ltris〔三羟甲基氨基甲烷〕，加29.2mL0.1mol/LHCl，再加水定容至100mL。BAEE底物溶液的配制：即每毫升0.05mol/LpH8.0Tris－HCl缓冲液中加0.34mgBAEE和2.22mg的氯化钙。胰蛋白酶酶活力的测定四、实验步骤〔一〕猪胰蛋白酶制备1.猪胰蛋白酶原的提取2.胰蛋白酶原激活3.胰蛋白酶的别离4.胰蛋白酶的结晶5.胰蛋白酶的重结晶胰蛋白酶酶活力的测定四、实验步骤〔二〕胰蛋白酶活性的测定以苯甲酰-L-精氨酸乙酯〔BAEE〕为底物，用紫外吸收法进行测定胰蛋白酶酶活力的测定五、本卷须知

1.胰脏必需是刚屠宰的新鲜组织或速冻的。2.在室温14～20℃条件下8～12h可激活完全，比活性到达“3000～4000BAEE单位/mg蛋白〞时即可停止激活。3.进行结晶时应十分细心地按规定条件操作。4.必须严格控制PH。5.第一次结晶时，3～5d后仍然无结晶，应检查pH，必要时调整pH，促使结晶形成。胰蛋白酶酶活力的测定六、思考题1．提取制备猪胰蛋白酶的过程中，应特别注意哪些因素？2．PH值在制备中起到什么作用？3．影响晶体形成的因素有哪些？4．在测定酶的比活力过程中应注意哪些因素？第六章生物技术与食品【知识目标】①了解现代生物技术在食品领域中应用的主要方面；②理解生物技术与食品生产的关系；③掌握生物技术在食品生产和检测中的应用；④掌握转基因食品的概念和平安性；⑤了解消费者对食品生物技术的观点；⑥理解食品生物技术未来的开展方向。第六章生物技术与食品【技能目标】①能够把生物技术知识运用到食品领域中；②会处理生物技术与食品生产的关系；③会应用生物技术知识，处理食品生产和检测中的问题；④能够把握食品生物技术未来的开展方向。第一节生物技术与食品生产一、单细胞蛋白〔一〕SCP产生的背景微生物生产SCP的优点：①在适宜条件下微生物可快速生长，有些微生物的生物量倍增时间为0.5~1h；第一节生物技术与食品生产一、单细胞蛋白〔一〕SCP产生的背景②微生物比动植物更容易进行基因改进，更容易通过大规模筛选出高产菌株，改善酸含量等，更容易采用转基因技术；③微生物蛋白质含量较高，且蛋白质营养价值好；④微生物可采用连续发酵工艺生产，占地面积小，不受气候影响；⑤微生物可在众多原料，特别是低价值废物中生长，一些微生物还可利用植物纤维。第一节生物技术与食品生产一、单细胞蛋白〔二〕SCP的平安性及其被接纳程度SCP生产过程中所用的原材料是影响平安性的关键因素要想将SCP直接作为人类的食品，就必须具备高超的制作工艺和技能第一节生物技术与食品生产一、单细胞蛋白〔三〕SCP的生产1.用能源物质生产SCP2.用废弃物生产SCP3.用农作物生产SCP4.用藻类生产SCP〔1〕污水预处理〔2〕小球藻培养〔3〕收获及加工。第一节生物技术与食品生产一、单细胞蛋白〔四〕SCP的经济性SCP主要用途是作为动物饲料，可局部替代豆粉及鱼粉之类高蛋白原料SCP生产最终产物不受微生物，特别是人类致病菌的污染开发SCP生产工艺中，发现了其他与工艺相关的一些新的技术方法SCP未来的开展主要依靠降低生产本钱和提高产品质量。第一节生物技术与食品生产二、食品和饮料的发酵生产〔一〕酒精饮料1.葡萄酒〔1〕白葡萄酒〔2〕红葡萄酒2.啤酒制麦工序、糖化工序、发酵工序、加工与成熟工序、过滤工序、装罐工序：3.白酒和黄酒啤酒工艺流程示意图第一节生物技术与食品生产二、食品和饮料的发酵生产〔二〕奶制品1.奶酪2.酸奶3.双歧杆菌乳〔三〕蔬菜发酵〔腌制〕第一节生物技术与食品生产二、食品和饮料的发酵生产〔四〕谷类发酵食品面包食醋〔五〕豆类发酵食品1.分子生态技术的应用2.激活酶减曲酿造酱油技术第一节生物技术与食品生产二、食品和饮料的发酵生产〔六〕植物蛋白饮料植物蛋白饮料是利用蛋白质含量较高的植物种子及各种核果类为主要原料，经加工制成的一种乳状饮料。在以大豆为代表的植物蛋白原料中，含较高的蛋白质、维生素、矿物质和其他营养成分。发酵型植物蛋白饮料兼有植物蛋白饮料和乳酸菌饮料的双重优点。豆奶饮料是一种理想的植物蛋白饮料，通过乳酸菌对其进行发酵作用，可进一步改善产品的品质。第一节生物技术与食品生产三、酶与食品加工第一节生物技术与食品生产四、新型甜味剂〔一〕功能性甜味剂1.功能性低聚糖2.糖醇第一节生物技术与食品生产四、新型甜味剂〔二〕高甜度新型甜昧剂1.阿斯巴甜2.甜蜜素3.甜菊甙4.甜蛋白5.二氢查尔酮6.其他第一节生物技术与食品生产五、其他食品添加剂〔一〕食用有机酸〔二〕氨基酸和维生素〔三〕调味剂或调味增强剂第一节生物技术与食品生产六、转基因食品〔一〕产生的背景〔二〕转基因食品的概念转基因食品〔geneticallymodifiedfood〕是指以转基因生物为原料加工生产的食品，转基因食品包括转基因动物性食品、转基因植物性食品和转基因微生物性食品。第一节生物技术与食品生产六、转基因食品〔三〕转基因食品的主要优点1.延长水果和蔬菜的货架期及感官特性2.提高食品的品质3.提高必需氨基酸的含量4.增加碳水化合物含量5.提高肉、奶和畜类产品的数量和质量6.增加农作物抗逆能力7.生产可食性疫苗或药物8.生产功能性食品第一节生物技术与食品生产六、转基因食品〔四〕转基因食品的检查转基因产品的检测实质就是检测转基因产品中是否存在外源DNA序列或重组蛋白产物。对植物性转基因食品的检测采用的技术路线有两条，一是检测表达的重组蛋白，主要采用ELISA法、蛋白杂交和生物学活性检测等；二是检测插入的外源基因，主要应用生物芯片技术、PCR技术和核酸杂交技术等。第一节生物技术与食品生产七、重组牛生长激素〔rBST〕牛生长激素〔bovinegrowthhormone，bGH〕是由脑垂体前叶嗜酸性细胞分泌的一种具有调节生长和催乳功能的内源性激素蛋白质。1993年，美国FDA允许在奶牛中使用rBST，作为bGH人工合成的替代品，给奶牛注射，可以人工增加奶牛产量，最高可增产15％－20％。研究证明，rBGH使用会增加牛奶中IGF-l的浓度。人和牛的IGF-l几乎完全相同，免疫学分析方法无法区别。可能会对消费者有害。第一节生物技术与食品生产八、转基因动物〔一〕促进动物生长，提高生产性能。〔二〕提高抗病力和适应性〔三〕利用动物生物反响器提取保健蛋白〔四〕提高动物性食品的相关特性第一节生物技术与食品生产九、转基因植物〔一〕改善食品营养品质1.改善食品营养成份2.改善食品风味3.增加食品的药用价值和保健功能〔二〕改善食品加工品质〔三〕改善食品贮藏品质第二节生物技术与食品包装一、酶工程在食品包装中的应用〔一〕葡萄糖氧化酶〔二〕细胞壁溶解酶〔三〕转谷氨酰胺酶第二节生物技术与食品包装二、基因工程在食品包装中的应用塑料作为四大包装材料之一，由于其质轻、强度好，用量逐年递增。聚β-羟基脂肪酸〔PHA〕是一类微生物合成的大分子聚合物，其结构简单，是可生物降解材料研究的热点。目前，PHB的生产本钱依然太高。可向植物体内引入PHB生物合成途径，以植物为表达载体，利用CO2及光能合成。这是大规模廉价生产PHB的一种很有前景的方法，用转基因植物来生产PHB是降低生产本钱的较好选择。第二节生物技术与食品包装三、包装检测指示剂在食品包装中的应用反映商品质量的信息型智能包装技术，主要是利用化学、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变，主要研究成果有包装渗漏指示剂和保鲜指示剂。保鲜指示剂通过对微生物生长期间新陈代谢的反响，直接指示出食品的微生物质量。第二节生物技术与食品包装四、生物信息技术在食品包装检测中的应用①酶技术将会在食品包装中发挥先驱性的作用，利用生物酶技术已经可以很好地实现保鲜和防腐功能。②开发新的环保型包装材料,减少白色污染。③致力于开发包装检测指示剂，及时发现包装中存在的问题,使检测更加及时准确。④开展基因芯片技术在包装中的应用研究，将基因芯包装的平安性和促进包装的长足进步。第三节生物技术与食品检测一、核酸探针技术核酸探针〔nucleicacidprobe〕技术又名基因探针技术或核酸分子杂交技术，是在20世纪70年代基因工程学根底上开展起来的一项新技术。具有敏感性高和特异性强等优点。第三节生物技术与食品检测一、核酸探针技术〔一〕原理核酸探针技术原理是碱基配对〔二〕制备核酸探针的制备就是合成含有标记的核苷酸序列。常用的标记方法有2类：放射性同位素标记法和非放射性标记。探针的标记RNA探针的制备cDNA探针的合成第三节生物技术与食品检测一、核酸探针技术〔三〕在食品检测中的应用与操作核酸探针技术已被用于检验食品中一些常见的病原菌。如大肠杆菌和沙门氏菌等。核酸探针技术在检测食品中其他致病菌及产毒素菌等方面也有广泛的应用。

利用核酸探针检测食物中沙门氏菌病原体的过程

第三节生物技术与食品检测二、聚合酶链反响技术〔PCR〕〔一〕原理PCR的根本原理是在体外对特定的双链DNA片段〔或称靶DNA〕进行高效扩增，故又称基因体外扩增法。传统的PCR分析实时荧光PCR检测技术实时荧光PCR不仅具有传统PCR的高灵敏性和特异性，而且进行定量分析，具有光谱技术的高精确性，并且克服了传统PCR的许多缺点第三节生物技术与食品检测二、聚合酶链反响技术〔PCR〕〔二〕在食品检测中的应用PCR技术在检测食品中致病微生物和追踪传染源方面已被广泛应用。该方法尤其适合于那些培养困难的细菌和抗原性复杂细菌的检测鉴定PCR技术不仅可以用于细菌、螺旋体等病原菌的检测，并且可用于病毒的检测。尤其是对那些难以进行病毒培养和血清学检验的病毒，用PCR法可快速检测与诊断。第三节生物技术与食品检测三、DNA芯片与微阵列技术〔一〕原理DNA微阵列或芯片“探针〞可与用放射标记物如32P或荧光物如荧光素、丽丝胺等标记的目的材料中的DNA或cDNA互补核酸序列相结合，通过放射自显影或激光共聚焦显微镜扫描后，对杂交结果进行计算机软件处理分析，获得杂交信号的强度及分布模式图，以此反映目的材料中有关基因表达强弱的表达谱第三节生物技术与食品检测三、DNA芯片与微阵列技术〔二〕操作过程DNA芯片和微阵列技术二者本质上是传统核酸杂交技术小型化的延伸。〔三〕在食品检测中的应用生物芯片与微阵列技术已经在食物微生物技术中得到许多应用，例如，在病原体细菌中由酸性防腐剂接触而引发的基因表达，在作为检测手段方面上有很大的潜力，不过目前仍然处于研究和开发阶段。第三节生物技术与食品检测四、抗体检测系统〔一〕原理根本原理是抗原抗体反响，抗原抗体反响是指抗原与相应抗体之间所发生的特异性结合反响，不同的微生物有其特异的抗原，并能激发机体产生相应的特异性抗体。在免疫检测中，可利用单克隆抗体检测微生物的特异抗原，也可利用微生物抗原检测体内产生的特异抗体。两种方法均能判断机体的感染状况。第三节生物技术与食品检测四、抗体检测系统〔二〕方法及应用其应用范围包括：①食品成分的检测，包括食品中诸如蛋白质等营养成分、香气成分及某些不期望成分的检测等；②食品生产和加工过程中某些引起食品质量问题的成分的检测，如定性或定量检测腐败微生物及其酶等；③食品平安性的检测，如病原微生物或微生物毒素、杀虫剂、抗生素以及食品掺假物等检测。第三节生物技术与食品检测四、抗体检测系统1.酶免疫测定技术根据抗原抗体反响是否需要别离结合的和游离的酶标记物而分为均相和非均相两种类型。测定方法：①测定抗体的间接法；②测定抗原的双抗体夹心法；③测定抗原的竞争法；④测IgM抗体的捕获法；⑤ABS〔avidinbiotinsystem〕-ELISA法；⑥PCRELISA法；⑦斑点免疫酶结合试验〔DIA〕等。第三节生物技术与食品检测四、抗体检测系统2.免疫层析技术免疫层析〔immunochromatography,IC〕将免疫学原理和层析原理相结合，借助毛细管的作用,样品在条状纤维制成的膜上泳动，其中的待测物与膜上一定区域的配体结合，通过酶促显色反响或直接使用着色标记物，在短时间〔20min内〕便可得到直观的结果。免疫层析按其原理可分为两类：一类以酶促反响显色为根底，以显色高度来定量；另一类那么使用着色标记物如乳胶颗粒、胶体硒、胶体金以及脂质体等。第三节生物技术与食品检测四、抗体检测系统3.免疫荧光技术〔IFT〕免疫荧光技术〔immunofluorescenceTechnique,IFT〕就是将不影响抗原抗体活性的荧光色素标记在抗体〔或抗原〕上，与其相应的抗原〔或抗体〕结合后，在荧光显微镜下呈现一种特异性荧光反响。免疫荧光技术在实际应用上主要有直接法和间接法。第三节生物技术与食品检测四、抗体检测系统4.酶联荧光免疫分析技术酶联荧光免疫分析技术〔enzyme-linkedfluorescentimmunoassay,ELFIA〕是在酶联免疫吸附分析的根底上开展起来的一种快速检测微生物的方法。该方法将酶系统与荧光免疫分析结合起来，在普通酶免疫分析的根底上用理想的荧光底物代替生色底物，可提高分析的灵敏度和增宽测量范围，减少试剂的用量。5.免疫印迹技术6.乳胶凝集试验第三节生物技术与食品检测五、荧光检测技术〔一〕卫生评测用检测ATP〔三磷酸腺苷〕的方法来指示设备上的微生物含量ATP的检测首先收集检测区域的物质并且溶解收集到的微生物细胞。如果有ATP存在，荧光酶会引起荧光反响，反响如下：产生光的量与ATP的量成比例。由于这种检测依赖于对低亮度光的感应性，所以用ATP法监测卫生需要特殊的设备〔照度计〕。第三节生物技术与食品检测五、荧光检测技术〔二〕荧光技术的新应用荧光技术在其他的食品平安应用方面也有巨大的潜力。荧光技术的另一个应用是带有细菌荧光酶基因的重组噬菌体的使用第三节生物技术与食品检测六、生物传感器检测技术生物传感器选用选择性良好的生物材料〔例如酶、DNA和抗原等〕作为分子识别元件，当待测物与分子识别元件特异性结合后，所产生的复合物〔或光、热等〕通过信号转换器变为可以输出的电信号、光信号等并予以放大输出，从而得到相应的检测结果。生物传感器具有较好的敏感性和特异性，其操作简便、反响速度快，正逐步挑战传统检测方法的主体地位。生物传感器可大大缩短检测时间，如对沙门氏菌的检测时间可缩短到24h以内。第四节转基因生物与食品平安一、转基因食品的PC