食品生物技術(shù)導(dǎo)論復(fù)習(xí)必背

食品生物技術(shù)導(dǎo)論必背食品生物技術(shù)：指以現(xiàn)代生命科學(xué)的研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代工程技術(shù)手段和其他學(xué)科的的研究成果，用全新的方法和手段設(shè)計(jì)新型的食品原料。在食品工業(yè)發(fā)展的地位：已經(jīng)滲透到食品工業(yè)的方方面面，21世紀(jì)的食品工業(yè)將是建立在現(xiàn)代食品生物技術(shù)和現(xiàn)代食品工程技術(shù)兩大支柱上的一個(gè)全新的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。食品生物技術(shù)內(nèi)容：細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程、生物工程下游技術(shù)、現(xiàn)代分子檢測(cè)技術(shù)基因工程技術(shù)對(duì)未來(lái)新食品作用：利用基因工程對(duì)食品進(jìn)行改良，以提高食品產(chǎn)量和質(zhì)量，改善風(fēng)味，使人們吃到更多、更好的食品。生物技術(shù)食品的安全性特別是遺傳重組食品的潛在致敏性以及潛在毒性。每個(gè)物種的dna序列都是一個(gè)整體，雖然可能其中只有1%的dna是有意義的，但由于人類的干預(yù)，很有可能致使這個(gè)dna序列產(chǎn)生新的，且是人類預(yù)想之外的啟動(dòng)子或者密碼子，從而產(chǎn)生目標(biāo)之外的蛋白質(zhì)乃至目標(biāo)之外的新性狀。這就構(gòu)成了一種潛在的威脅，在沒有進(jìn)行完備的論證之前，都不能確定其是好是壞！基因工程：用人工的方法把不同的遺傳物質(zhì)（基因）分離出來(lái)，在體外進(jìn)行剪切、拼接、重組，形成基因重組體，然后再把重組體引入宿主細(xì)胞或個(gè)體中以得到高效表達(dá)，最終獲得人們所需要的基因產(chǎn)物。操作步驟：a.在供體細(xì)胞中用限制性內(nèi)切酶切割基因，以分離出含有特定的基因片段或人工合成目的基因并制備運(yùn)載體；b.把獲得的目的基因與制備好的運(yùn)載體用DNA連接酶連接組成重組體c.把重組體引入宿主細(xì)胞d.篩選。鑒定出含有外源目的基因的菌體或個(gè)體限制性內(nèi)切酶：能在特定部位限制性地切割DNA分子。命名原則：用具有某種限制性內(nèi)切酶的有機(jī)體學(xué)名縮寫來(lái)命名。分類：Ⅰ型限制性內(nèi)切酶、Ⅱ型~Ⅲ型~作用：在構(gòu)建重組載體的時(shí)候，需用限制性內(nèi)切酶切割目的基因和載體，再用連接酶將兩者連接起來(lái)。eg：EcoRⅠ即從大腸桿菌中分離出來(lái)的R株Ⅰ型限制性內(nèi)切酶。理想的基因工程載體應(yīng)具備的特征：a.能在宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行獨(dú)立和穩(wěn)定的DNA自我復(fù)制b.易于從宿主細(xì)胞中分離，并進(jìn)行純化c.在其DNA序列中有適當(dāng)?shù)南拗菩詢?nèi)切酶單一酶切位點(diǎn)d.具有能夠直接觀察的表型特征，在插入外源DNA后。目的基因：指根據(jù)基因工程的目的和設(shè)計(jì)所需要的某些DNA分子的片段，它含有一種或幾種遺傳信息的全套密碼。獲得~方法：鳥槍法、物理化學(xué)法、化學(xué)合成法、酶促逆轉(zhuǎn)錄合成法。PCR擴(kuò)增法構(gòu)建一個(gè)理想的DNA重組體分子：目的基因的獲得與序列分析，目的基因與與載體的連接(重組與克隆)，重組DNA向受體的轉(zhuǎn)化，重組體的篩選與外源基因的鑒定報(bào)告基因：是一種編碼可被檢測(cè)的蛋白質(zhì)或酶的基因，也就是說(shuō)，是一個(gè)其表達(dá)產(chǎn)物非常容易被鑒定的基因從不同水平上檢測(cè)外源基因是否導(dǎo)入的方法：點(diǎn)雜交、Southern吸動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物細(xì)胞培養(yǎng)、微生物細(xì)胞培養(yǎng)有怎樣的異同？由于沒有細(xì)胞壁最大的區(qū)別就是怕剪切力的影響。因此培養(yǎng)中的不同就是圍繞避免剪切力而展開。一般多采用靜置培養(yǎng)或者是載體培養(yǎng)或者是非常溫和緩慢的“氣升式"液體培養(yǎng)（替代傳統(tǒng)葉輪攪拌）。另外培養(yǎng)基自然是更復(fù)雜一些，多需要血清；很多種類需要貼壁培養(yǎng)（要有載體）大概就這些根植物細(xì)胞或者微生物培養(yǎng)最根本的原理是相似的。細(xì)胞融合的方法：生物學(xué)法（毒力低，對(duì)人危害小，且容易被紫外線或β-丙炔內(nèi)酯所滅活、化學(xué)融合劑法（活性穩(wěn)定，使用方便，同時(shí)促進(jìn)細(xì)胞融合的能力比較強(qiáng)）、電處理融合法植物細(xì)胞在食品產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用：生產(chǎn)香料、生產(chǎn)調(diào)料、生產(chǎn)食品添加劑生產(chǎn)天然食品、生產(chǎn)植物藥動(dòng)物細(xì)胞在食品中的應(yīng)用：疫苗生產(chǎn)上、干擾素生產(chǎn)上、單克隆抗體生產(chǎn)上、其他基于重組產(chǎn)品生產(chǎn)上細(xì)胞酶工程：沒的大批量生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)的過程。基本原理：生命活動(dòng)的推動(dòng)機(jī)內(nèi)容：化學(xué)酶工程、生物酶工程、酶技術(shù)的應(yīng)用酶的發(fā)酵生產(chǎn)原理：發(fā)酵條件既要有利菌體生長(zhǎng)繁殖，又不影響酶的形成。一般處理是先確定菌體生長(zhǎng)的最適條件，然后作出調(diào)整以滿足酶生成的需要酶的分離純化步驟：抽提、純化、制劑酶?jìng)鞲衅鞯墓ぷ髟恚喊衙鸽姌O插入待測(cè)溶液中，此時(shí)固定化酶專一地催化混合物中目的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生某種離子或氣體等電極活性物質(zhì)，再由基礎(chǔ)電極給出混合物溶液中目的物質(zhì)的溶度數(shù)據(jù)。酶的固定方法：吸附法、共價(jià)鍵結(jié)合法、交聯(lián)法、包埋法固定化酶對(duì)食品工業(yè)的作用：酶反應(yīng)系統(tǒng)的影響、酶穩(wěn)定性的影響蛋白質(zhì)工程：指通過生物技術(shù)對(duì)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或者對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造，以便獲得更適合人類需要的蛋白質(zhì)產(chǎn)品的技術(shù)。與蛋白質(zhì)相關(guān)技術(shù)：基因體外的定向突變和定向進(jìn)化蛋白質(zhì)的研究方法：定點(diǎn)誘變技術(shù)、定向進(jìn)化、DNA重組技術(shù)、體外異源雜交定位突變技術(shù)：需要人工合成同一個(gè)含有點(diǎn)突變的引物，經(jīng)過若干操作步驟后，最終用它來(lái)替換正常基因相應(yīng)位點(diǎn)上的堿基，再把這樣改造過的質(zhì)粒放到細(xì)胞內(nèi)中表達(dá)，得到定點(diǎn)突變的蛋白質(zhì)。對(duì)改造蛋白質(zhì)特性重要意義：在設(shè)計(jì)和改造新型蛋白質(zhì)方面的主要步驟：a.將各項(xiàng)物理標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，結(jié)合研究人員的工作經(jīng)驗(yàn)，借助計(jì)算機(jī)輔助的圖像顯示儀選定一個(gè)能與水溶性球蛋白相匹配的氨基酸順序。b.在勾勒出目標(biāo)蛋白的大體輪廓后，緊接著是對(duì)設(shè)計(jì)藍(lán)圖進(jìn)行具體操作。c.再用MonteCarlo法或分子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行能量極小化計(jì)算，使構(gòu)象的能量水平達(dá)到最低和穩(wěn)定，優(yōu)化目標(biāo)蛋白的三維模型。d.對(duì)于多肽合成法或基因表達(dá)法獲得的全新目標(biāo)蛋白質(zhì)，應(yīng)采用光譜法的方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行考查。蛋白質(zhì)在食品中的應(yīng)用：a.消除酶的被抑制特性b.引入二硫鍵，改善蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性c.轉(zhuǎn)化氨基酸殘基，改善蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性d.改變酶的最適pH值條件e.提高酶的催化活性f.修飾酶的催化特異性g.修飾Nisin的生物防腐效應(yīng)工業(yè)中的發(fā)酵：利用微生物形成產(chǎn)物的任何過程微生物代謝中的發(fā)酵：屬于有機(jī)物分解代謝并產(chǎn)生能量的過程。發(fā)酵工程的基本內(nèi)容：菌體、微生物的酶、微生物的代謝產(chǎn)物、轉(zhuǎn)化過程生物反應(yīng)器：用于生物反應(yīng)過程的容器總稱。類型：微生物細(xì)胞反應(yīng)器、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器、植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器對(duì)發(fā)酵罐中的pH值控制：a.調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的起始。b.即使加入弱酸或弱堿來(lái)調(diào)節(jié)pH值。c.及時(shí)補(bǔ)料調(diào)節(jié)pH值將會(huì)有利的促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)率的提高。d.才喲呵那個(gè)生理酸性鹽作為氮源時(shí)。e.可能流加氨水對(duì)發(fā)酵罐中通氣條件控制：通入大量的無(wú)菌空氣空氣過濾的主要原則：為了保證空氣過濾器擁有比較高的工作效率，特別是維持一定的氣流速度以及排除油、水的干擾，就需要配備一系列的加熱、冷卻、分離和除雜設(shè)備。工藝流程：兩級(jí)冷卻和加熱除菌流程、冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程、高效前置過濾空氣除菌流程、一次冷卻和析水的空氣過濾流程流加補(bǔ)料：指在發(fā)酵過程中補(bǔ)充某些營(yíng)養(yǎng)成分以維持生產(chǎn)菌株的代謝活動(dòng)和產(chǎn)物合成。原則：有效控制微生物的中間代謝過程，使之向著有利于產(chǎn)物積累的方向發(fā)展。優(yōu)點(diǎn)：能有力的調(diào)節(jié)生產(chǎn)菌種的生長(zhǎng)和代謝方向，使其在生物合成階段擁有足夠而又不過多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，保證菌種的正常代謝和產(chǎn)物合成。氧傳遞系數(shù)：氧從氣體進(jìn)入液體的傳遞阻力的倒數(shù)。影響因素：氧傳遞速率、比表面積、飽和溶氧濃度增加溶氧的工藝措施：a.改變通氣速率。b.改變攪拌速度。c.改變氣體組成中的氧分壓。d.改變罐壓。d.改變發(fā)酵液的理化性質(zhì)。e.加入中間傳氧介質(zhì)泡沫對(duì)發(fā)酵的影響：a對(duì)發(fā)酵罐的裝填系數(shù)減少b.產(chǎn)生大量逃液，導(dǎo)致產(chǎn)物的損失c.泡沫“頂罐”d.由于泡沫的液位變動(dòng)，以及不同生長(zhǎng)周期微生物隨泡沫漂浮或黏附在罐蓋或罐壁上e.影響通氣攪拌的正常進(jìn)行f.使微生物菌體提早自溶g.為了將泡沫控制在一定范圍內(nèi)消除泡沫的主要措施：化學(xué)消泡法，機(jī)械消泡法目的產(chǎn)物為胞內(nèi)蛋白質(zhì)時(shí)，說(shuō)起分離純化的主要步驟和擬采取的單元操作基因工程產(chǎn)物蛋白質(zhì)的分離的特殊性：困難性，基因工程產(chǎn)品的分離除了細(xì)胞破裂以外，還要進(jìn)行包涵體的分離、溶解和蛋白質(zhì)復(fù)性等操作。溶劑萃取法的基本規(guī)律：相似相溶，是用工業(yè)化生產(chǎn)離子吸附法：利用樹脂上的離子性功能團(tuán)與溶液中的離子進(jìn)行吸附，而將呈離子狀態(tài)的目的物質(zhì)或雜質(zhì)從溶液中分離出來(lái)。應(yīng)用較廣下游工程的技術(shù)步驟：預(yù)處理、固液分離、初步純化、精細(xì)純化、成品加工初步純化的單元操作：