食品生物技術(shù)論文

食品生物技術(shù)基因工程的應(yīng)用進(jìn)展與未來(lái)展望摘要：食品生物技術(shù)具有悠遠(yuǎn)的發(fā)展歷史，是伴隨著人類社會(huì)由狩獵向農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)轉(zhuǎn)變出現(xiàn)的，在促進(jìn)人類社會(huì)文明的發(fā)展方面有著非常重要的作用。食品生物技術(shù)已經(jīng)滲透到食品工業(yè)的方方面面。食品生物技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用，是指以現(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)科的研究成果，用全新的方法和手段設(shè)計(jì)新型的食品和食品原料。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)。關(guān)鍵詞：食品生物技術(shù)基因工程轉(zhuǎn)基因食物食品工業(yè)應(yīng)用安全前景展望食品生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用首先是基因工程的應(yīng)用，即以DNA重組技術(shù)或克隆技術(shù)為手段，實(shí)現(xiàn)動(dòng)植物、微生物等的基因轉(zhuǎn)移或DNA重組，以改良食品原料或食品微生物?；蚬こ碳夹g(shù)在20世紀(jì)90年代開(kāi)始在食品工業(yè)中應(yīng)用，其標(biāo)志是第一例重組DNA基因工程菌生產(chǎn)的凝乳酶在奶酪工業(yè)的應(yīng)用。微生物源基因工程食品是最早的轉(zhuǎn)基因食品，在1988年瑞士當(dāng)局通過(guò)了重組DNA基因工程菌生產(chǎn)凝乳酶的安全性評(píng)價(jià)，允許在奶酪工業(yè)中使用。目前，轉(zhuǎn)基因微生物主要生產(chǎn)用于食品加工的酶和食品添加劑。從轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展階段來(lái)看，轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展可以分為三類：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。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(yíng)養(yǎng)為主要特征。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。1基因工程的概念基因工程是20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興科學(xué)，由此而引發(fā)了當(dāng)今世界各國(guó)所矚目的生活技術(shù)?；蚬こ逃萌斯さ姆椒ò巡煌锏倪z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。2基因工程的理論基礎(chǔ)2.1不同基因具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)2.2基因是可切割和轉(zhuǎn)移的。2.3多肽與基因之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且有著相同的遺傳密碼。2.4基因的遺傳信息是可以遺傳的。3基因工程技術(shù)在食品行業(yè)中的應(yīng)用基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容，即采用類似工程設(shè)計(jì)的方法，按照人類的特殊需要將具有遺傳性的目的基因在離體條件下進(jìn)行剪切、組合、拼接，再將人工重組的基因通過(guò)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞，進(jìn)行無(wú)性繁殖，并使目的基因在受體細(xì)胞中高速表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)品或組建成新的生物類型。塑料作為四大包裝材料之一，由于其質(zhì)輕、強(qiáng)度好用量逐年遞增。但由于用石油產(chǎn)品制成的傳統(tǒng)塑料，其廢棄物很難降解，造成白色污染。因此，可降解塑料成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。目前PHB的生產(chǎn)成本依然太高，用細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)PHB的成本至少是化學(xué)合成聚乙烯的5倍，這嚴(yán)重限制了PHB在商業(yè)上的應(yīng)用。為降低PHB的生產(chǎn)成本，提高PHB與傳統(tǒng)塑料的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，可向植物體內(nèi)引入PHB生物合成途徑，以植物為表達(dá)載體，利用CO2及光能合成PHB，是大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)PHB的一種很有前景的方法，用轉(zhuǎn)基因植物來(lái)生產(chǎn)PHB是降低生產(chǎn)成本的較好選擇。在食品保藏、貯運(yùn)方式上，利用基因工程可延長(zhǎng)食物的貯藏期，改變傳統(tǒng)的貯運(yùn)方式。如通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的延熟番茄，主要通過(guò)乙烯合成途徑調(diào)控，抑制乙烯合成，從而達(dá)到延遲成熟、耐貯藏的目的。鄭鐵松[5]等報(bào)道，促進(jìn)果實(shí)成熟和器官衰老是乙烯最主要的生理功能，在果實(shí)中乙烯生物合成的關(guān)鍵酶主要是ACC合成酶和ACC氧化酶，在果實(shí)成熟時(shí)這兩種酶的活力明顯增加，導(dǎo)致乙烯含量急劇增加，促進(jìn)果實(shí)成熟。另?yè)?jù)劉全永[6]報(bào)道，采用基因工程技術(shù)，使外源性基因?qū)腭R鈴薯中，可賦予其特定的抗病性，從而大大提高了原材料的品質(zhì)。基因工程技術(shù)在食品行業(yè)中的應(yīng)用具體概括有以下幾個(gè)方面：利用基因工程改造食品微生物利用基因工程改善動(dòng)物食品原料的品質(zhì)利用基因工程改進(jìn)食品生產(chǎn)工藝改良食品風(fēng)味利用基因工程生產(chǎn)食品添加劑及功能性食品基因工程的歷史發(fā)展概況基因工程的前期準(zhǔn)備階段1944年，美國(guó)微生物學(xué)家Avery等通過(guò)細(xì)菌轉(zhuǎn)化研究證明DNA是基因載體，明確了基因的分子載體是DNA而不是蛋白質(zhì)，即遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)?；蚬こ痰恼Q生1972年，Berg等首次用限制性內(nèi)切酶EcoRI切割病毒SV40DNA和噬菌體DNA，經(jīng)過(guò)連接，組成重組DNA分子。1980年人們首次通過(guò)顯微鏡注射培育出世界第一個(gè)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物—轉(zhuǎn)基因小鼠，1983年美國(guó)和法國(guó)的科學(xué)家在世界上第一次進(jìn)行了抗除草劑轉(zhuǎn)基因煙草的田間實(shí)驗(yàn)。基因工程的迅速發(fā)展階段近20年是基因工程迅速發(fā)展的階段，，在基因工程基礎(chǔ)研究方面，開(kāi)發(fā)了大量的基因操作技術(shù)，開(kāi)發(fā)了許多共供轉(zhuǎn)化原核生物和動(dòng)物、植物細(xì)胞載體，并獲得了大量轉(zhuǎn)基因生物。在農(nóng)業(yè)上，基因工程發(fā)展速度勢(shì)頭強(qiáng)勁。據(jù)估計(jì)，2000年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積由1996年的170萬(wàn)hm2，增加到4420萬(wàn)hm2，增加了25倍之多。基因工程基本技術(shù)目的基因獲得與序列分析目的基因的定義與結(jié)構(gòu)目的基因的制備方法目的基因的分離策略DNA序列測(cè)定目的基因與載體的連接（重組與克?。﹣喛寺○ば阅┒诉B接平端連接同聚物加尾連接人工接頭連接重組DNA向受體的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化反應(yīng)磷酸鈣沉淀法體外包裝轉(zhuǎn)染法共轉(zhuǎn)化電轉(zhuǎn)化法基因槍法微注射技術(shù)法脂質(zhì)體導(dǎo)入法轉(zhuǎn)化酵母菌植物細(xì)胞轉(zhuǎn)化技術(shù)重組DNA載體轉(zhuǎn)化法植物細(xì)胞外源基因的直接轉(zhuǎn)化法重組體的篩選與外源基因的鑒定重組體的篩選重組體的鑒定反義基因技術(shù)RNA沉默技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)食品安全自從發(fā)現(xiàn)遺傳物質(zhì)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代分子生物學(xué)的研究進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。20世紀(jì)60年代末斯坦福大學(xué)教授Berg嘗試用來(lái)自細(xì)菌的一段DNA與猴子病毒SV40的DNA連接起來(lái)，獲得世界第一例重組DNA。但這項(xiàng)研究受到其他科學(xué)家的質(zhì)疑，因?yàn)镾V40病毒是一種小型動(dòng)物的腫瘤病毒，可以將人類的細(xì)胞培養(yǎng)裝化為類腫瘤細(xì)胞。如果研究中的一些材料擴(kuò)散到環(huán)境中將對(duì)人類造成巨大的災(zāi)難。1990年召開(kāi)的第一屆FAO/WHO專家咨詢會(huì)議在安全性評(píng)價(jià)方面邁出了第一步，認(rèn)為傳統(tǒng)的食品安全性評(píng)價(jià)毒理學(xué)方法已不再適用于轉(zhuǎn)基因食品。1993年經(jīng)濟(jì)發(fā)展合作組織召開(kāi)了轉(zhuǎn)基因食品安全會(huì)議，會(huì)議提出了《現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因食品安全性評(píng)價(jià)：概念與原則》的報(bào)告，報(bào)告中的“實(shí)質(zhì)等同性原則”得到了世界各國(guó)的認(rèn)同。雖然生物技術(shù)食品代表著未來(lái)食品的發(fā)展方向，但其任然存在一定的潛在性風(fēng)險(xiǎn)，目前世界各國(guó)已經(jīng)達(dá)成共識(shí)：建立科學(xué)合理的安全評(píng)價(jià)技術(shù)體系，加強(qiáng)生物技術(shù)食品的安全管理，積極促進(jìn)生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)和食品領(lǐng)域的發(fā)展，使生物技術(shù)可以更好地為人類服務(wù)。7我國(guó)在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理上建立的五大體系7.1法規(guī)體系7.2安全評(píng)價(jià)體系7.3技術(shù)檢測(cè)體系7.4監(jiān)測(cè)體系7.5標(biāo)準(zhǔn)體系我國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的食用安全性評(píng)價(jià)是依據(jù)CAC的指導(dǎo)原則，以“實(shí)質(zhì)等同性原則”為基本原則，結(jié)合個(gè)案分析原則，分階段管理原則，逐步完善原則，預(yù)防為主原則等制定的。我國(guó)的轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究盡管起步晚，但是由于受到有關(guān)部門(mén)的高度重視，發(fā)展速度非?？欤谀承╊I(lǐng)域已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。1993年我國(guó)的抗蟲(chóng)草的煙草進(jìn)入了大田試驗(yàn)階段，2000年我國(guó)抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因棉花的種植面積超過(guò)了36.7萬(wàn)hm2。轉(zhuǎn)基因食品在不知不覺(jué)間已經(jīng)變得與我們的生活密切相關(guān)。也越來(lái)越認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因生物安全管理的重要性。8前景展望隨著人們生活水平的提高和消費(fèi)觀念的改變，人們更關(guān)注食品的內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)和食品的衛(wèi)生安全，同時(shí)提倡綠色消費(fèi)，這就對(duì)食品生產(chǎn)提出了更高的要求?，F(xiàn)代生物技術(shù)在食品領(lǐng)域所起的作用是傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法比擬的，它在食品工業(yè)中的地位越來(lái)越重要。目前，現(xiàn)代生物技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用涉及到基因工程、細(xì)胞工程、酶工程和微生物(發(fā)酵)工程等當(dāng)今公認(rèn)的四大生物技術(shù)體系。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的幾個(gè)領(lǐng)域?yàn)椋洪_(kāi)發(fā)新酶品種以及酶的固定化和細(xì)胞工業(yè)化應(yīng)用；加強(qiáng)高產(chǎn)菌株和耐特殊環(huán)境微生物的遺傳育種；用生物法代替化學(xué)合成生產(chǎn)食品添加劑；綜合利用技術(shù)，進(jìn)行原料的深度加工，采用清潔閉路生產(chǎn)工藝，將廢棄物資源化，達(dá)到節(jié)糧、節(jié)能、減少污染的目的；工業(yè)化生產(chǎn)中生物技術(shù)產(chǎn)物的分離提取水平低一直是阻礙產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“瓶頸”問(wèn)題，因此，生物技術(shù)產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)及高收率的提取技術(shù)是今后發(fā)展的重要方面；研究開(kāi)發(fā)多功能、多指標(biāo)的生物傳感器，有效監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程，利用生物技術(shù)建立高特異性、高靈敏度、快速簡(jiǎn)便的食品衛(wèi)生檢測(cè)方法是確保食品安全的重要手段。結(jié)束語(yǔ)現(xiàn)代生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它不僅用來(lái)制造某些特殊風(fēng)味的食品；還用于改進(jìn)食品加工工藝和提供新的食品資源。食品生物技術(shù)已成為食品工業(yè)的支柱，是未來(lái)發(fā)展最快的食品工業(yè)技術(shù)之一，具有廣闊的發(fā)展前景和美好的未來(lái)?，F(xiàn)代食品生物技術(shù)為人類解決食品短缺和環(huán)境的