關于食品生物化學第1頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日第一章緒論第一節食品生物技術涵義一、生物技術生物技術（biotechnology）：是以生命科學為基礎，利用生物（或生物組織、細胞及其他組成部分）的特性和功能，結合先進的工程技術手段，設計、構建具有預期性能的新物質或新品系，加工生產產品或提供服務的綜合性技術。第2頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日二、食品生物技術食品生物技術（foodbiotechnology）：是指在食品工業領域里所應用的生物技術（BiotechnologyfortheFoodIndustry）,是食品科學技術與生物技術相互滲透而形成的一門交叉學科（FoodBiotechnology）。第3頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日一、傳統生物技術

生物技術的發展與食品發展的歷史是密不可分的，對促進人類社會的文明發展有著非常重要的意義，其發展簡史如下：

BC6000年，古埃及人和古巴比侖人利用微生物發酵生產酒精；我國也在石器時代后期，開始利用谷物釀酒；

BC4000年，古埃及人開始用酵母菌發酵生產面包；

BC221年，周代后期我國人民開始制作豆腐、醬油和醋生物技術的形成和發展第4頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日

1865年當時屬奧地利的布?。˙runn）基督教修道院的修士格里高·孟德爾（GregorJohannMendel），根據他8年植物雜交實驗的結果，2月8日在當地的科學協會上宣讀了一篇題為“植物雜交實驗”的論文，1866年正式發表在該協會的會刊上。

但這一偉大的發現被擱置了35年，孟德爾臨終前說：“等著瞧吧，我的時代總有一天要來臨”第5頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日第6頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日

1900年，孟德爾定律的二次發現（1）荷蘭阿姆斯特丹大學的教授狄夫瑞斯（deVries）他進行了月草雜交試驗，發現F2的分離比為3:1。1900年3月26日其論文“雜種分離法則”發表在《德國植物學會雜志》。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。第7頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日（2）德國土賓根大學的教授科倫斯（Correns,C.E）他于1900年4月21日閱讀了狄夫瑞斯法文版的論文，發現其結論和自己的實驗結果相同，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“雜種后代表現方式的孟德爾法則”一文，1900,4,24日發表在《德國植物學會雜志》(18)158-168。這對重新發現孟德爾法則起了重要的作用。第8頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日（3）奧地利維也納農業大學的講師切爾邁克(Tschermak)

他也作了豌豆雜交試驗，發現了分離現象，撰寫了“關于豌豆的人工雜交”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日也發表在《德國植物學會雜志》。三個人的工作都發表在《德國植物學會雜志》，都證實了孟德爾法則。

以上3位植物學家幾乎同時證明了孟德爾遺傳規律，從此揭開了遺傳學研究的新紀元。第9頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日HugodeVries(1848-1935)CarlErichCorrens(1864-1933)ErichvonTschermak

(1871-1962)第10頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日

1885年，巴斯德（LouisPasteur)首先證實發酵是由微生物引起的，并建立了微生物純種培養技術；

20世紀20年代，工業生產中大規模采用純種培養技術發酵生產丙酮和丁醇；同時代，AlexanderFleming爵士發現了青霉菌可以產生青霉素，50年代青霉素大量生產，為人類疾病治療做出了巨大貢獻，同時帶動了發酵工業和酶制劑工業的發展；以上屬于傳統傳統意義上的食品生物技術，也是近代生物技術的建立和全盛時期。第11頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日細菌的發現我們已經知道,單個的細菌是十分微小的,它們的奧秘是怎樣被發現的?細菌的發現者是誰?他為什么能發現細菌?第12頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日細菌的發現者是誰?17世紀的荷蘭人列文虎克并非職業科學家，但是他十分熱衷自己制造顯微鏡經過幾年的努力，他制造了能放大300倍的顯微鏡，是世界先進水平第13頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日列文·虎克用自制的顯微鏡觀察河水、人的精液、人的牙垢等，發現了一個新的世界他為什么能發現細菌?第14頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日他是怎樣讓世人知道他的發現的?列文·虎克把自己的發現仔細記錄下來他把觀察結果寄給了當時的權威科學機構——英國皇家學會，從此名揚天下，被譽為細菌學的開創者第15頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日他的成功是偶然的嗎？他善于發現和提出問題:微小的世界是怎樣的?制定實施實驗計劃: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:把觀察結果寄給英國皇家學會他的做法就是一個標準的科學探究過程他還發現了毛細血管、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？自然發生說第16頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日微生物學之父：法國人路易斯·巴斯德巴斯德以嚴謹的科學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第17頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日著名的巴斯德鵝頸瓶實驗讓認為細菌是自然產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經殺菌的食物不接觸細菌就不會腐敗第18頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日鵝頸瓶實驗原理的應用1、外科手術用具的消毒，挽救了許多病人的生命第19頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日鵝頸瓶實驗原理的應用2、巴氏消毒法，這種滅菌法由巴斯德發明,因此得名。牛奶、啤酒和葡萄酒、罐頭等，加熱到70～80℃維持5～30分鐘，就能消滅絕大部分細菌，但不會影響味道和營養。第20頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日二、現代食品生物技術的發展

R.Franklin&Wilkins在1952年底拍得了DNA的X-射線衍射照片第21頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（H.F.C.Crick）提出DNA分子是雙螺旋結構（doublehelix），奠定了現代分子生物學研究的基礎。第22頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日

1962年，Wilkins、Watson和Crick獲的諾貝爾醫學和生理學獎第23頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日1965年，法國科學家Jacob和Monod提出了著名的乳糖操縱子學說，開創了基因表達調控研究的先河；

1968年，美國科學家Nirenberg破譯了DNA的密碼，Holly闡明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，Khorana首次合成核酸分子，并且人工復制了酵母基因；從而三人分享了諾貝爾醫學和生理學獎。FigureThelacoperonincludesthreegenes

第24頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日MarshallW.Nirenberg

RobertW.Holley

HarGobindKhorana

CornellUniversity

Ithaca,NY,USAUniversityofWisconsin

Madison,WI,USANationalInstitutesofHealth

Bethesda,MD,USA1/3oftheprize

1/3oftheprize

1/3oftheprize第25頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日20世紀60年代末，斯坦福大學的生物化學教授PaulBerg開始研究猴病毒SV40，于1972年獲得了世界第一例重組DNA，1980獲得諾貝爾化學獎；——生物技術時代的新紀元PaulBerg

WalterGilbert

FrederickSanger

1/2oftheprize1/4oftheprize1/4oftheprize第26頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日1972年，美國加州大學的Boyer教授從大腸桿菌中分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切酶——生物學家有了強大的生物刀。

隨后，陸續發現了近百種內切酶，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

第27頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日1977年，美國科學家Sanger設計出了一種DNA測序的方法，即雙脫氧法；同年，Maxam和Gilberg也發明了一種化學測序方法——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的研究。FrederickSanger

WalterGilbert

1980年獲得了諾貝爾醫學和生理學獎第28頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日1984年，德國人Kohler、美國人Milstein和丹麥人Jerne由于發展了單克隆抗體技術，完善了極微量蛋白質的檢測技術而分享了諾貝爾醫學和生理學獎。NielsK.Jerne

CésarMilstein

GeorgesJ.F.K?hler

1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize第29頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日1986年，美國科學家Mullis發明了聚合酶鏈式反應技術（PolymeraseChainReaction,PCR），為分子檢測、基因突變、基因工程提供了有力的工具，因此，1993年獲得諾貝爾化學獎。forhisinventionofthepolymerasechainreaction(PCR)method

KaryB.Mullis

1/2oftheprize

第30頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日

當然，以上內容只是促進現代生物技術發展的幾個重要研究成果和里程碑！其實，還有許多重要的研究成果：如，1928年格里菲斯（FrederickGriffith）的細菌轉化實驗；Avery的離體轉化實驗等證明DNA是遺傳物質第31頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日Meselson和Stahl關于DNA的半保留復制等為現代基因工程技術奠定了堅實的基礎。與此同時，細胞培養技術、細胞融合技術、現代發酵工程、現代酶工程、生物工程下游技術和現代分子檢測技術等也取得了長足的發展。第32頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日第二節食品生物技術主要研究內容第33頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日一、生物技術的基本內容

及各內容間的關系生物技術的基本內容1基因工程（geneengineering）2發酵工程(fermentationengineering)3酶工程（enzymeengineering）4細胞工程（cellengineering）5蛋白質工程（proteinengineering）第34頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日各內容間的內在關系四者彼此密切聯系、難以分割

;酶工程是從發酵工程分離出來的一部分．被稱為“分子水平上的發酵工程”；細胞工程中的動植物細胞大規模培養技術也有人認為應列入發酵工程；蛋白質工程又稱第二代基因工程；基礎和歸宿是發酵工程和酶工程。

第35頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日（一）基因工程（Geneengineering）是20世紀70年代以后興起的一門新技術，也稱DNA重組技術主要原理：以分子遺傳學為基礎，利用人工方法把生物的遺傳物質分離出來，在體外進行切割、拼接和重組。然后將重組的DNA導入某種宿主細胞中，從而改變它們的遺傳性質。這種創造新生物并賦予新生物以特殊功能的過程稱為基因工程

第36頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日（二）細胞工程（Cellengineering）基本原理體外大量培養技術、細胞融合技術(也稱細胞雜交技術)、細胞拆分、染色體工程和繁殖生物學技術等第37頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日（二）細胞工程（Cellengineering）基本原理體外大量培養技術、細胞融合技術(也稱細胞雜交技術)、細胞拆分、染色體工程和繁殖生物學技術等第38頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日（三）發酵工程（Fermentationengineering）主要原理包括微生物生長動力學，發酵條件的優化和控制，生化反應器的設計，以及產品的分離、提取和精制等技術

第39頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日（四）酶工程（Enzymeengineering）主要原理酶固定化技術、細胞固定化技術、酶化學修飾技術和酶反應器設計等技術（五）蛋白質工程（Proteinengineering）主要原理第40頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日二、食品生物技術的研究內容1研究開發和生產食品新組分、新產品，特別是微生物細胞和真核細胞培養代謝物，以及用于功能性食品的天然活性物質和功能性因子；2應用生物技術，特別是酶和酶系，研究和解決食品及農產品的加工過程和保藏中的問題；3提高傳統食品的品質和工業化水平；4應用酶法分析、免疫酶聯分析和DNA探針等生物技術研究食品、糧油、油脂與植物蛋白以及飼料的快速分析和質量控制。（請對照教材P2-4學習。）第41頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日三、食品生物技術的發展趨勢1傳統釀造食品的技術改造2微生物酶制劑的開發和應用3酵母系列產品及單細胞蛋白（SCP）的開發4酶法淀粉糖的發展5利用生物技術開發出的新食品材料不斷涌現6利用生物技術獲得功能性食品基料大有可為第42頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日第三節生物技術的應用第43頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日一、農業二、醫藥三、環保四、化工第44頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日一、農業：

1.轉基因農作物目前，世界種植的主要轉基因農作物有4種：玉米、棉花、大豆和油菜籽；其它轉基因農作物包括煙草、番木瓜、土豆、西紅柿、亞麻、向日葵、香蕉和瓜菜類。發達國家已經或正在進行的田間試驗達數千次。發展中國家目前正在對約200種轉基因農作物進行田間試驗，其中在拉丁美洲田間試驗的轉基因農作物達152種，非洲為33種，亞洲為19種。第45頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日從性能上區別，現有的轉基因農作物可分為4個種類：一是Bt農作物，可抵御害蟲的侵害，減少殺蟲劑使用量；二是抗除草劑農作物；三是抗病毒農作物；四是營養增強型農作物。第46頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日轉基因農作物正面臨市場危機科學上引起的激烈爭論：（1）基因轉移對生態環境的潛在影響；（2）抗病毒和抗害蟲農作物的負面影響；（3）植入基因對人類和動物健康的負面影響。經濟和社會原因：（1）國家之間的經濟利益沖突；（2）各國之間的技術竟爭；（3）消費者的經濟利益；（4）消費者的文化背景和宗教信仰差異。

第47頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日轉基因農作物發展前景第一、與世界情況相反，美國轉基因農作物種植面積仍處在不斷增長之中，比5年前增加24倍。第二、世界轉基因農作物業已說服幾乎所有的國家政府和世界組織支持這一正在激烈爭議之中生物技術。

第三、隨著生物技術不斷完善，數年后肯定會出現可以同時給農場主和消費者都帶來巨大好處的新型轉基因農作物品種。

第四、世界各國相關法律強化對轉基因農作物的管理，但并不是絕對禁止。第48頁，共57頁，2023年，2月20日，星期日一種植轉基因玉米中色氨酸含量提高20％，而色氨酸是人體必需氨基酸；轉基因油菜籽不飽和脂肪酸含量明顯增加，對心血管有利；轉基因米，所含的維生素A比普通大米多2