食品生物技術(shù)導(dǎo)論培訓(xùn)課件

主編：羅云波研究人員培育的“超級水稻〞在產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量兩方面均優(yōu)于尋常品種糧食

聯(lián)合國糧農(nóng)組織水稻研究所〔菲，馬尼拉〕綠色革命在稻穗下乘涼是我的一個夢,水稻產(chǎn)量還有好大的潛力

我現(xiàn)在有三個愿望：第一個就是超級稻向第三級超級稻攻關(guān)，2021年大面積的使用。第二個實(shí)施“種三產(chǎn)四〞的豐產(chǎn)工程，五年之內(nèi)在六千萬畝的土地上生產(chǎn)出八千萬畝土地的糧食。第三個愿望，把雜交稻推向其他國家，走向世界。超級雜交稻高產(chǎn)攻關(guān)取得重大突破，畝產(chǎn)900公斤的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)參考書第一章緒論工程倫理以分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)、遺傳學(xué)、食品營養(yǎng)與毒理學(xué)等幾乎所有生物學(xué)科的次級學(xué)科為支撐，同時又結(jié)合信息學(xué)、電子學(xué)、化學(xué)工程、社會倫理學(xué)等非生物學(xué)科，從而形成一門多學(xué)科相互滲透的綜合性學(xué)科。公元前6000年，古埃及人和古巴比侖人用微生物發(fā)酵產(chǎn)生酒精，并釀造啤酒。我國在石器時代后期，用谷物釀酒。

公元前4000年，古埃及人用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)面包。公元前221年，周代后期我國人民就能制作豆腐、醬油和醋。

1865年孟德爾(GregorMendal)利用豌豆做育種實(shí)驗(yàn)，建立了孟德爾遺傳規(guī)律學(xué)說1909年摩爾根(ThomasHuntMorgan)利用果蠅做遺傳實(shí)驗(yàn)，建立了基因?qū)W說，成為首位獲諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎的遺傳學(xué)家。

20世紀(jì)初產(chǎn)生了遺傳育種學(xué)，并在60年代取得了輝煌的成就，被譽(yù)為第一次綠色革命。

1953年沃森(Waston)和克里克(Crick)發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，奠定了現(xiàn)代分子生物學(xué)研究的根底。華生和克里克在討論DNA雙螺旋模型1965年，法國科學(xué)家Jacob和Monod提出了乳糖操縱子學(xué)說，開創(chuàng)了基因表達(dá)調(diào)控研究的先河。此外，他們還提出了在核酸分子中還存在一種與染色體脫氧核糖核酸序列互補(bǔ)的，能把遺傳信息帶到蛋白質(zhì)合成場所并翻譯成蛋白質(zhì)的信使核糖核酸mRNA分子，這一學(xué)說對分子生物學(xué)的開展起到了極其重要的作用。1969年，美國科學(xué)家Nirenberg由于在破譯了DNA的密碼。Holly的主要功績在于說明了酵母丙氨酸t(yī)RNA的核苷酸序列，并證實(shí)所有的tRNA在結(jié)構(gòu)上的相似性；Khorana那么是第一個合成核酸分子，并且人工復(fù)制了酵母基因。20世紀(jì)60年代末，斯坦福大學(xué)的生物化學(xué)教授PaulBerg將來λ噬菌體DNA

和猴病毒SV40的DNA連接起來，獲得了世界第一例重組DNA。

1972年美國加州大學(xué)的Boyer實(shí)驗(yàn)室從大腸桿菌中別離出一種新的核酸酶EcoRI，它可以在DNA特定的位置將DNA切斷，這種新的核酸酶就是限制性內(nèi)切酶.

1977年Sanger設(shè)計出了一種測定DNA分子內(nèi)核苷酸序列的方法，即雙脫氧法；同年，Maxam和Gilbert也創(chuàng)造了一種用化學(xué)方法測定DNA分子內(nèi)核苷酸序列的方法。他們于1980年獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。

1978年，胰島素在大腸桿菌中表達(dá)成功。第一個基因重組產(chǎn)品，也第一個基因工程藥物——人胰島素于1982年在美國問世我國第一個基因工程藥物干擾素-α1b于1989年上市1997年，第一只體細(xì)胞克隆羊-多莉在英國羅斯林研究所誕生。自從1997以后，“克隆〞一詞就像電波一樣，立即傳遍世界各地，各種克隆動物，比方克隆鼠、克隆牛、克隆猴、克隆豬、克隆貓和克隆兔等，也如雨后春筍般地紛紛問世，而瀕危的大熊貓、絕種的印度獵豹，甚至只存在于考古記錄中的哺乳動物猛犸等，科學(xué)家也都想嘗試克隆一下。

韓國研究人員2021年9月4日表示，世界上第一只克隆狗“斯納皮〞(snuppy)做父親了。首爾國立大學(xué)的一個科研組在聲明中說，通過人工授精方法，這只阿富汗獵犬成功使兩只相同品種的克隆母狗受孕。該科研組的領(lǐng)導(dǎo)者告訴記者說：“克隆狗生育小狗崽，這在世界上還是第一次。〞5月14日和18日，兩只母狗共生下10只小狗，其中一只狗崽在出生后不久死亡，其余9只非常健康。李說：“這展現(xiàn)了克隆狗的生殖能力。〞

〔一〕基因工程基因工程的步驟：獲得目的基因；將目的基因與載體連接形成重組DNA；將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞；篩選出能表達(dá)目的基因的受體細(xì)胞第一例基因工程實(shí)驗(yàn)〔二〕細(xì)胞工程按生物種類可以分為：植物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程微生物細(xì)胞工程?！?〕遺傳物質(zhì)完全一致的克隆動物將更有利于人們開展對生長、發(fā)育、衰老和健康等機(jī)理的研究；〔2〕有利于大量培養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良的家畜；〔3〕克隆轉(zhuǎn)基因動物，可以降低研究費(fèi)用，提高成功率，縮短大量繁殖轉(zhuǎn)基因動物的生產(chǎn)周期；〔4〕推進(jìn)了同種克隆向異種克隆的轉(zhuǎn)化，對保護(hù)瀕臨滅絕的動物具有重要意義?！踩车鞍踪|(zhì)工程通過改變酶促反響的Km和Vmax提高催化效率。通過改變蛋白質(zhì)對酸堿和溫度穩(wěn)定的適應(yīng)范圍，拓寬蛋白質(zhì)的應(yīng)用范圍。

改變酶在非水溶劑中的反響性，可使蛋白在非生理?xiàng)l件下作用；

減少酶對輔助因子的需求，簡化持續(xù)生產(chǎn)的過程。

增加酶對底物的親和力，以增加酶的專一性，減少不必要的副反響。蛋白質(zhì)工程的主要研究內(nèi)容提高對蛋白酶的抗性，可以簡化純化過程，提高產(chǎn)率。

改變酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)部位，減少反響抑制，提高產(chǎn)物產(chǎn)率。

提高蛋白的抗氧化能力。改變酶對底物的專一性。

改變蛋白發(fā)生作用的種屬特異性。總之蛋白質(zhì)工程研究內(nèi)容可歸納為：基因水平上的蛋白質(zhì)改造；蛋白質(zhì)修飾〔四〕

酶工程

(enzymeengineering)在食品工業(yè)領(lǐng)域，酶制劑占有非常重要的地位。食品的制造、食品添加劑的生產(chǎn)都離不開酶制劑。

(五)

發(fā)酵工程

主要研究內(nèi)容:菌種選育;菌體生產(chǎn);代謝產(chǎn)物的發(fā)酵;微生物機(jī)能的利用生物傳感器(biosensor)：將具有化學(xué)識別功能的生物分子固定在特定材料上再由換能器、信號放大器、信號轉(zhuǎn)換器等組成的分析檢測系統(tǒng)。分析速度快、操作簡單、價格低，可以進(jìn)行連續(xù)檢測和在線分析。已在食品新鮮度、食品口感、食品分析和食品衛(wèi)生檢測等方面得到了應(yīng)用。發(fā)酵工程在食品工業(yè)中起著舉足輕重的作用。

乳酸桿菌對乳制品具有許多益處：1、對乳制品的保存有益；2、改善乳制品的質(zhì)地與風(fēng)味；3、增加乳制品的營養(yǎng)。4、對保持人體腸道微生態(tài)平衡有益。

如：酒飲料、谷類發(fā)酵食品、發(fā)酵奶制品、蔬菜發(fā)酵制品、發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸、氨基酸、維生素、調(diào)味品等。食品生產(chǎn)離不開酶的處理。食品工業(yè)領(lǐng)域

現(xiàn)代生物制藥與醫(yī)藥領(lǐng)域

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

1993年Calgene公司轉(zhuǎn)反義PG〔多聚半乳糖醛酸酶〕基因的延熟番茄在美國批準(zhǔn)上市，轉(zhuǎn)基因植物食品原料的種植面積迅速增加。1996年170萬hm2，2001年5

260萬hm2，種植面積增加了30倍，6年累計種植面積為1億7

720萬hm2。經(jīng)濟(jì)效益2001年近40億美元。2005年產(chǎn)值增加到80億美元，轉(zhuǎn)基因食品的開展可以分為三個階段:第一代轉(zhuǎn)基因食品，是以增加農(nóng)作物抗性和耐貯性的轉(zhuǎn)基因植物源食品。這一代的轉(zhuǎn)基因食品研究起始于20世紀(jì)70年代末80年代初，是以轉(zhuǎn)入抗除草劑基因、抗蟲基因增加農(nóng)作物的抗逆性以及延遲成熟基因等為主要特點(diǎn)。轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒

第二代的轉(zhuǎn)基因食品是以改善食品的品質(zhì)、增加食品的營養(yǎng)為主要特征。

食品中新增營養(yǎng)因子

油脂的改進(jìn)蛋白質(zhì)的改進(jìn)

如Science在2000年1月14日報道了瑞士公立研究所成功開發(fā)了富含VitaminA前體的基因重組水稻，被稱之為Goldenrice

果蔬品質(zhì)的改進(jìn)

第三階段的轉(zhuǎn)基因食品是以研究增加食品中的功能因子和增加食品的免疫功能。

目前的研究主要集中在：乙肝疫苗：HBsAg基因已在番茄、馬鈴薯、煙草、羽扇豆和萵苣中表達(dá)。乙肝病毒外表蛋白M基因也在馬鈴薯和番茄中成功表達(dá)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)霍亂病菌疫苗：

在馬鈴薯中轉(zhuǎn)入霍亂弧菌毒素B亞單位(CTB)基因，在塊莖和葉片中CTB的最高表達(dá)量可達(dá)30μg／g。

狂犬病疫苗：

狂犬病是由狂犬病病毒引起的致命傳染病，目前已經(jīng)將RV糖蛋白基因轉(zhuǎn)入番茄中，并得到了轉(zhuǎn)基因番茄，但RV糖蛋白表達(dá)量還很低，如何提高表達(dá)量的研究正在進(jìn)行。

結(jié)核病疫苗。輪狀病毒疫苗

生產(chǎn)簡單：

沒有其他病原污染：可以食用：

貯存簡單：

使用平安：不污染環(huán)境：

基因工程藥物和疫苗的研究與開發(fā)將會突飛猛進(jìn)。轉(zhuǎn)基因動植物將會取得重大突破。

生命基因組方案將在許多生命領(lǐng)域展開，但重點(diǎn)集中在