食品生物技术第一讲 绪论课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,食 品 生 物 技 术,Food biotechnology,食品科学与工程系,2024/9/29,1,成绩评定,考勤分、课堂讨论参与（,10,）,作业分（30）：分组讨论， 老师提供文献，制作,ppt,，每个人都要上台讲。,期末考试（60，开卷）,2024/9/29,2,课程主要内容,基因工程 (,gene engineering),细胞工程 (,cell engineering),酶工程 (,enzyme engineering),发酵工程 (,fermentation engineering),2024/9/29,3,参考书目,基因工程,，孙明主编，高等教育出版社,酶工程原理与技术,，郭勇主编， 高等教育出版社,新编生物工艺学,，俞俊棠 化学工业出版社,食品生物技术导论，罗云波，中国农业大学出版社,2024/9/29,4,绪论,食品生物技术定义,食品生物技术的主要内容,食品生物技术与食品工业,展望,2024/9/29,5,食品生物技术定义,食品生物技术是现代生物技术在食品领域的应用，是指以现代生命科学的研究成果为基础，结合现代工程技术和其它学科的研究成果，用全新的方法和手段设计、生产新型的食品和食品原料。,现代生物技术，是对生命有机体在分子水平、细胞水平、组织水平、个体水平进行不同层次的创造性设计和改造，使之能定向组建具有特定性状的新物种或新品系，从而造福人类的现代应用技术。,2024/9/29,6,其他定义,采用生物技术生产食品、食品添加剂与食品原料的技术。,应用生物信息（核苷酸序列等）或生物体（包括微生物、动物细胞、植物细胞）或其组成部分（细胞器和酶），在适宜条件下，生产有价值的产物，或进行有益过程的技术。,2024/9/29,7,食品生物技术的主要内容,基因工程(,gene engineering),细胞工程(,cell engineering),酶工程(,enzyme engineering),发酵工程(,fermentation engineering),蛋白质工程（,Protein engineering）；,生物工程下游技术（,downstream processing biotechnique ),现代分子检测技术（,molecular diagnosis biotechnique ),。,2024/9/29,8,食品生物技术研究内容关系树,2024/9/29,9,基因工程,将不同生物的外源,DNA(,基因）插入到载体分子上，形成“杂种”,DNA,分子，导入受体细胞中扩增和表达。,2024/9/29,10,植,物的转基因流程图,Cell,Extracted DNA,Cell division,Transgenic plant,A single gene,Transformation,Plant cell,2024/9/29,11,抽取,DNA,切下鼠,DNA,切开质粒,DNA,将质粒导入宿主细胞,混合、连接,基因工程的基本过程,重组,DNA,技术,2024/9/29,12,细胞工程,定义,将一种生物细胞中携带的,全套或部分遗传信息的基因或染色体,转入另一种生物细胞，从而改变细胞的遗传性，改造生物的性状和功能。它包括,DNA,重组、细胞融合、体外受精和胚胎移植、 细胞器移植、染色体工程,、,细胞和组培技术、细胞大量培养,七大类。,2024/9/29,13,细胞工程,按生物种类分：,动物细胞工程：以动物细胞为生产对象,植物细胞工程：以植物细胞为生产对象,微生物细胞工程（发酵工程）。,2024/9/29,14,动物细胞工程,通过生物学、化学或物理学的方法，使两个不同种类的体细胞融合在一起，从而产生具有两个亲本遗传性状的新细胞,包括：动物细胞融合、淋巴细胞瘤杂交产生单克隆抗体、细胞拆合以及动物细胞培养。,2024/9/29,15,动物细胞工程,产品以药物为主：,集落刺激因子,红细胞生成素,抗血友病因子,组织纤溶酶原激活物,2024/9/29,16,植物组织与细胞培养技术,细胞培养技术是建立在组织培养技术上的。,植物细胞的潜在全能性：离体细胞在一定培养条件下具有能诱导细胞分化，最终产生与母体相同再生植株或器官的能力。,组织培养,/,快速无性繁殖,利用植物组织、植物细胞的全能性，进行快速无性繁殖。从培养的植物细胞中提取所需的次生代谢产物。,2024/9/29,17,快速无性繁殖,2024/9/29,18,利用植物细胞工程生产的部分商品,生物碱,紫杉醇,植物多糖,麻醉剂,强心苷,各种激素,有机酸,苯酚,各种维生素,抗过敏剂,青蒿素,风味素,单宁生物碱,苯基苯乙烯酮,天然杀虫剂,各种蛋白及多肽,植物生长调节剂,抗血友病因子,抗病毒剂,甜味素,黄酮类,各种蛋白酶,各种植物油脂,香水,甾醇类及其衍生物,抗肿瘤因子,芳香剂,橡胶乳液,苯醌,酶抑制剂,核酸及核苷酸,抗过敏剂,色素,萜类及其衍生物,2024/9/29,19,蛋白质工程,蛋白质分子折叠,2024/9/29,20,一级结构,二级结构,三级结构,四级结构,2024/9/29,21,血红蛋白质的三级结构和四级结构,2024/9/29,22,蛋白质工程的两类方法,蛋白质工程就是在对蛋白质的化学、晶体学、动力学等结构与功能认识的基础上，对蛋白质人工改造与合成，最终获得商业化的产品。,蛋白质工程的两类方法：基因改造和蛋白质改性（酶工程）,2024/9/29,23,蛋白质工程的两类方法,对生物体的结构和功能直接发生作用的是,DNA,表达产物,蛋白质，因此通过工程化方法直接设计、改造或合成出具优良性质和功能的蛋白质产品或酶制剂产品，具有立竿见影的商业效果。,目前，蛋白质工程主要是改造和表达现有的蛋白质，包括通过修改氨基酸序列来改善蛋白质的结构和构象，以提高蛋白质的活性、稳定性和产率。,2024/9/29,24,酶工程,定义：在一定生物反应装置中,利用酶的催化作用,将相应的原料转化成有用物质的技术。,研究内容：新酶的开发和生产、酶分子的修饰、酶的分离纯化技术、酶的固定化技术、酶反应器、酶生物传感器等。,2024/9/29,25,发酵工程,定义即微生物工程。主要是指利用微生物、包括利用,DNA,重组技术改造过的微生物在全自动发酵罐或生物反应器中生产某种商品的技术。,2024/9/29,26,现代发酵工程分为两个方向,生命科学研究,优良菌种选育和突变选育,构建新的基因工程菌,现代工程技术研究,连续发酵技术,代谢调控技术,高密度培养技术,固定化增殖细胞技术,反应器设计技术,发酵与产物分离偶联技术,在线检测技术,自动控制技术,产物分离纯化技术,2024/9/29,27,发酵工程的主要步骤,菌种选育,细胞大规模培养,生产活性的诱导,菌体和产物的收获,2024/9/29,28,发酵工程产品种类,抗菌素,免疫调节剂,类固醇,核苷酸,酶制剂,抗病毒剂,心血管药物,杀虫剂,氨基酸,有机溶剂,抗肿瘤剂,神经系统药物,除草剂,有机酸,食品与饮料,抗氧化剂,维生素,多肽,色素,气体化合物,可降解塑料,2024/9/29,29,生物工程下游技术,是指将发酵工程、酶工程、蛋白质工程和细胞工程生产的生物原料，经过提取、分离、纯化、加工等步骤，最终形成产品的技术。,生物技术产品的特点是：需要在常温、常压、比较温和的条件下保持活性。 分子量一般比较大。,2024/9/29,30,现代分子检测技术,是应现代生物技术的发展以及其他诸如医学、食品、农业、环保等产业发展的需要而发展起来的一门新技术。,是建立在现代分子生物学、免疫学、微电子技术、探测技术、信息技术等多门学科基础上的。,其特点是：分子水平检测；专一性强；灵敏度高；检测速度快。,2024/9/29,31,现代分子检测技术的主要内容,核酸分子检测技术（亲子鉴定、核酸探针等）；,蛋白质分子检测技术（免疫技术、单克隆抗体技术）；,生物芯片（序列测定、功能分析等）；,生物传感器（葡萄糖、蒜氨酸等）；,等等,2024/9/29,32,生物芯片,使用微机电技术分析或制备的微小化装置，以从事生物性之反应与分析,2024/9/29,33,2024/9/29,34,2024/9/29,35,DNA Chip Technology,Solid support (glass, membrane, plastic, silicon),Miniaturized array of DNA (genetic material),Work on the biochemical principle of DNA/DNA hybridization,Hybridized probes (DNA molecules) are fluorescently labeled,2024/9/29,36,食品生物技术与食品工业,1.食品原料：,增加某些特需食品营养素（如富硒茶）的食品原料；,提高人体免疫力或免疫某种疾病的食品原料（如抗乙肝、抗病毒病）；,优良的食品微生物（乳酸菌、生产菌种等）；,调节人体代谢能力的食品原料。,转基因农作物,2024/9/29,37,食品生物技术与食品工业,2,.,食品添加剂,酶制剂,抗菌防腐剂,3,.,食品,新型食品 （功能性食品、保健品,),2024/9/29,38,农业资财,食品工业,特用化学品工业,制药工业,生物技术工业,发酵食品,动物用疫苗,菌种改良与筛选,生物农药,环保检测,废弃物处理,功能食品,食品添加剂,色素与香料,氨基酸,酶,原料及中间体,诊断试剂,人用疫苗,生技药品,环保工业,生物技术的工业范围,2024/9/29,39,保健食品,食品添加剂,酒类,酶,氨基酸,谷类加工,食用油脂,香料,转基因植物,食品品质与安全检测,废弃物处理,菌种改良乳酸菌,、,醋酸菌,、,酵母菌,、,真菌,食品生物技术与食品工业,2024/9/29,40,1. 大大提高食品的功能,2. 解决了过去许多传统方法难以解决的生产难题,3. 有助于提高食品安全和食品保障。,4.,有助于改善环境。,食品生物技术与食品工业,2024/9/29,41,Bovin,somatotropin,(BST),牛生长激素,Chymosin,凝乳酶,Bakers yeast,Brewers yeast,Rapeseed oil (canola),菜子油,Fresh tomato,Processing tomato,产 品,增加牛奶产量,取代取自小牛胃之凝乳酵素,用于,cheese,制造,加速二氧化碳产生,改善面团特性,分解淀粉,用于低热量啤酒之制造,增加月桂酸含量,提高固态脂质含量,取代化学氢化植物油,提高组织硬度,使果实可在藤蔓上成熟,增进风味,提高固形量,降低生产成本,Monsato, Eli,Liily,Gist-Brocades,Genencor,Intl., Chr.,Hansens(Phizer,),Gist-Brocades,BRF International,Calgene,/Monsanto,Calgene,/Monsanto,Zeneca,資料來源,:,Genetic Modification in the Food Industry, S. Roller and S. Harlander eds., 1997,功 能,制造厂商,製,食品生物技术与食品工业,2024/9/29,42,乳制品,转基因农产品,/,食品,保健品,功能性食品,2024/9/29,43,世界转基因农作物种植面积,2024/9/29,44,转基因食品,以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是“转基因食品”，包括转基因植物食品、转基因动物食品和转基因微生物食品。,2024/9/29,45,转基因食品,中国允许六种转基因植物的商业化种植棉花、矮牵牛、番茄、柿子椒、杨树和木瓜，现只有抗虫棉在大规模种植。,温家宝总理在2008年9月接受美国科学杂志主编、生物化学家艾伯茨专访时明确表示：“我力主大力发展转基因工程，特别是最近发生的世界性粮食紧缺更增强了我的信念。”,2024/9/29,46,转基因食品,2008,年，中国政府启动,35,亿美元的转基因重大项目，刺激商业化应用。,2009,年,11,月，我国农业部给“转,cry1Ab/cry1Ac,基因抗虫水稻华恢,1,号”、“ 转,cry1Ab/ cry1Ac,基因抗虫水稻,Bt,汕优,63”,以及“转植酸酶基因玉米,BVLA430101”,发放了生产应用的安全证书，认为农业转基因技术“在缓解资源约束、保障粮食安全、保护生态环境，拓展农业功能等方面潜力巨大”。,2024/9/29,47,转基因食品的安全性,当代人类健康的现时影响,是否会影响生物多样性,是否会破坏生态系统,2024/9/29,48,墨西哥玉米遭受严重转基因污染,墨西哥被誉为“玉米的故乡”，早在公元前,5000,多年，古代印第安人就已开始种植玉米。然而，墨科学家近日对本国部分地区的玉米地抽样检测表明，,95%,的玉米种子存在转基因污染。墨西哥自,1998,年禁止转基因玉米的种植，但仍有几家公司非法销售转基因玉米种子。,2024/9/29,49,食品生物技术研究进展与展望,2024/9/29,50,重要历史事件,现代意义的食品生物技术,1953年，,Waston ,1965,年，一种基因一种酶；,1969年，破译了,DNA,遗传密码；,1972年，,Eco,R I,的发现；,1977，核苷酸测序,1984年，单克隆抗体技术；,1986年，,Polymerase Chain Raction, PCR,2024/9/29,51,In 1953 Watson and Crick discover the double helix structure of DNA,2024/9/29,52,一是大科学工程研究方式的出现。,二是精细分析和广阔综合的统一。,三是科学进步和技术革命互为因果。,四是基础与应用的结合,。,五是产业化的速度大大加快,。,当前生物技术的特征,2024/9/29,53,对未来生物技术发展的预测,人类基因序的排出代表了世代的开始,信息革命使数据处理获得突破,信息革命使微技术发展得以突破,(,纳米）,相较于信息科技，生物技术在技术上、伦理上的复杂性超过千万倍,未来发展会很快，然因在长远目标上路程极长，走入瓶颈的时间仍然还早,2024/9/29,54,中国如何抢占“生物技术“制高点?,增加基础研究投入,重点支持可能领先的领域,改革项目评审制度,但是，最为重要的是人才，包括国内外培养,2024/9/29,55,第四次科技革命来临，生物经济,塑料将不以石油为原料而完全以玉米替代；,建筑材料将由洋麻等纤维类作物替代；,石油的枯竭也不再可怕，因为用秸秆完全可以替代；,2050年人类的寿命有可能达到120岁；,5亿亩的不毛之地、盐碱地将会成为植物的生长乐园。,这并非天方夜谭，因为有很多已经实现或者即将实现。,2024/9/29,56,期望食品生物技术要解决的问题,解决食品短缺，缓解由于人口增长带来的压力；,丰富食品种类，满足不同层次消费人群的需求；,开发新型功能食品，保障人类健康；,生产环保食品，保护环境；,开发新资源食品，拓宽人类食物来源。,2024/9/29,57,对生物技术的另外看法,任何事物都是“一分为二”的，对于生物技术的看法目前存在着很大的分歧，食品生物技术也不例外。,2024/9/29,58,The Future of Food,2024/9/29,59,思考题,1.什么是食品生物技术？你对食品生物技术在食品工业发展的地位持什么态度？,2.食品生物技术主要包含哪些内容？基因工程技术对未来有什么作用？,3,.,你对生物技术的安全性，特别是遗传重组食品的安全性是怎样理解的？,2024/9/29,60,