食品生物技术复习要点.docx

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食品生物技术复习要点

绪论

生物技术

基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程，其中基因工程技术是核心。

基因工程

应用人工方法把生物的遗传物质，通常是把DNA分离出来，在体外进行切割、拼接和重组，然后将重组的DNA导入某种宿主细胞或个体，从而改变他们的遗传特性；有时新的遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物的过程。

载体

克隆载体、表达载体（第一类分法）

质粒载体、酵母质粒载体和噬菌体载体。

细胞工程

以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖，或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创新品种，加速繁育动、植物个体，或获得某种有用物质的过程。

技术

动植物细胞的体外培养技术、细胞融合技术、细胞器移植技术。

动物细胞融合技术

病毒融合技术、化学融合技术和电融合技术。

酶工程

利用酶、细胞器或细胞所具有的特异性催化功能，或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。

技术

酶的固定化技术、细胞的固定化技术、酶的修饰改造技术以及酶反应器的设计技术。

发酵工程

利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适的条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定化功能生产出人们所需要的产品。

食品生物技术

是现代生物技术在食品领域中的应用，是以现代生命科学的研究成果为基础，结合现代工程技术手段和其他学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新颖的食品或食品原料。

食品生物技术的发展趋势

开发食品添加剂新品种

发展微生物保健品

发展螺旋藻等藻类产品

应用生物技术大力开发某些虫类高蛋白食品

生物技术用于食品中病原菌的检测

生物技术用于食品安全检测

生物技术对农产品深加工的影响

生物技术推动食品工业的可持续发展

在食品组分的改性及加工中的应用

生物技术在食品加工中的应用

基因工程在食品加工中的应用

改善食品原料加工特性和改良食品品质

（蛋白质类食品：

一是提高必须氨基酸的含量；二是改善蛋白质的加工性能

油脂类食品：

食用油三个重要的质量指标：

营养价值、氧化稳定性和功能性

碳水化合物：

增加淀粉含量或获得性质独特、品质优良的新型淀粉）

改善发酵食品品质

酶制剂的生产和改良

酶工程在食品加工中的应用

酶名

来源

主要用途

α-淀粉酶

米曲霉、黑曲霉

淀粉液化，制造葡萄糖，醇生产，纺织品退浆

β-淀粉酶

麦芽、巨大芽孢杆菌、多黏芽孢杆菌

麦芽糖生产，酿造啤酒，调节烘烤物的体积

糖化酶

根霉、黑曲霉、红曲霉、内孢酶

糊精降解为葡萄糖

淀粉糖化生产葡萄糖工艺

粉状葡萄糖（收得率100%以上）

结晶葡萄糖（收得率30%以上）

浓缩固化或喷雾干燥

结晶

糖化液（DE95-96）

液化液（DE12-18）

淀粉浆（30%）-50%

酒精工业原材料

主要包括两种：

糖类物质（水果汁、树汁、蜂蜜等）和淀粉类物质（谷类或根类等），后者需要在发酵前水解成单糖。

葡萄酒酿制过程中常用的酶

果胶酶、蛋白酶、花青素酶、β-葡萄糖苷酶和其他酶类。

啤酒后熟的主要目的是

完成残糖的后发酵，增加啤酒的稳定性，饱和二氧化碳充分沉淀蛋白质，澄清酒液；消除双乙酰、醛类及硫化氢等嫩酒味，促进啤酒成熟，尽可能是酒液处于还原态，降低氧含量。

蛋白酶在工业生产中的应用

用木瓜蛋白水解酶制成嫩肉粉，使肉食嫩滑可口。

用蛋白酶生产明胶

香肠加工

加工不宜使用的蛋白质，制造蛋白质水解物

多数奶酪蛋白生产的主要过程

通过乳酸菌将乳糖转化为乳酸；蛋白质水解和酸化联合作用使络蛋白凝结

葡萄糖氧化酶的作用

催化葡萄糖脱氢，氧化成为葡萄糖酸，同时产生过氧化氢。

怎样提高冻结肉的质量？

为了防止冻结中冰晶的成长，要尽可能地快速冻结，缩短冻结时间，使生成的冰晶体大小整齐。

要尽可能地降低冻结终温，以提高结晶率，使残存液相浓度变高，减少残留液相的数量，降低结冰冷藏温度，以降低各项的饱和蒸汽压

要尽可能的不使冰结晶冷藏中温度出现上下波动，防止冰晶的成长。

INA菌液及其胞外冰核技术的特点

可以提高过冷却点、缩短冷却时间，从而确保冻结的质量，避免长时间冻结过程后的机械损伤，同时还可以节约能源，提高冷冻效率。

可以改变肉食品的质地。

发酵工程在食品领域中主要的应用方面

改造传统发酵食品；优化近代发酵产业；加速开发发酵产品

酵母干燥过程中海藻糖达到10%-15%时，对干燥抵抗力明显增强的原因

酵母干燥时海藻糖的还原基不会与蛋白质中的游离氨基酸反应生成氨基糖，而且它在蛋白质周围形成一个保护层抑制这类反应，是酵母的发酵活性得以保护。

以上技术的具体控制方法

按酵母瞬时比生长率添加碳源和氮源，严格控制添加的碳氮比，在酵母发酵末期适当升温和减少通风量，使酵母呈2-3小时的饥饿状态，可使海藻糖含量增加到15%-16%（干基计）或更高

黄原胶

别名汉生胶，又称黄单胞多糖，是黄胞杆菌利用糖质原料发酵生产的一种酸性细胞杂多糖。

提取方法

醇沉淀法

原理：

醇能降低多糖分子与水的亲和力，使多糖分子脱水而相互聚集形成沉淀，同时还可以部分脱除发酵液中的色素、盐类和有机物质。

缺点：

醇消耗量大，成本较高

盐析沉淀法

利用黄原胶阴离子多糖的性质，可与高价金属离子或有机阳离子形成沉淀，经酸化后是阳离子解离出来，再用醇沉淀分离，可以大大降低醇的用量，降低生产成本。

GOD保鲜原理

GOD可以催化葡萄糖与氧反应，生成葡萄糖酸和双氧水。

将葡萄糖和GOD与食品一起置于封闭容器中，在有葡萄糖存在的条件下，该酶可以有效降低或消除密封容器中的氧气，从而有效地防止食品成分的氧化作用，起到食品保鲜的作用

溶菌酶

灭菌机理

专一地作用于肽多糖分子中N-乙酰胞壁酸与N-乙酰氨基葡萄糖之间的β-1,4糖苷键，从而破坏细菌的细胞壁，使之松弛而失去对细胞的保护作用，最终使细菌溶解死亡

溶菌酶的种类

内N-乙酰己糖胺酶；酰胺酶；内肽酶；

β-1,3、β-1,6葡聚糖酶甘露糖酶；壳多糖酶

生物防治

生物防治是利用有益微生物或其他微生物来抑制或消灭有害微生物的一种防治方法，即用有益微生物及其产物防治有害微生物。

乳酸链球菌素抗菌机理

通过干扰细胞膜的正常功能，造成细胞膜的渗透、养分流失和膜电位下降，从而导致致病菌和腐生菌细胞的死亡。

香精香料

利用生物技术生产天然香料香精的优点

不受自然环境条件的影响；可以用工程技术方法放大或工业化生产，产品易于回收；可为发展中国家保护天然动植物资源；活性物质的手性合成

利用生物技术生产香料香精的手段

利用基因工程技术，改良香料植物的基因性状，培养出高产香料物质的植物细胞株

利用植物细胞大规模培养技术，大量培养香料植物，从而获得高价值的香料物质

利用酶工程技术，以酶为催化剂生物转化合成高价值的香料物质

利用微生物发酵技术，通过筛选能够大量产生和积累香料物质的微生物，经微生物发酵产生高价值的物质。

有关香料香精的基本概念及术语

香料：

可以用来调制香精的原料

香精：

由人工调配出来的各种香料的混合体。

香型：

描述某一种香精或香制品的整体香气型或格调。

香韵：

描述一种香料或加香产品中带有某种香气韵调而不是整体香气的特征。

大豆肽

大豆肽的功能

易于消化吸收，提高氨基酸利用率

降低胆固醇和血压

抗氧化功能

免疫功能

对微生物的生长有促进作用

促进矿物元素吸收

酶工程制备大豆肽的流程

大豆分离蛋白→加水混合→高速搅拌→预处理→调节pH值→加酶→搅拌反应→灭酶→调节pH值→离心→蒸馏浓缩→高温灭菌→喷雾干燥→成品

发酵工程制备大豆肽的流程

粉碎→配料→灭菌→冷却→接种→发酵→灭活→分离→过滤→真空干燥→喷雾干燥→筛分→成品

玉米肽的功能

抗血压作用;辅助治疗肝硬化和肝性脑病;抗氧化

乳源肽的类别

阿片肽、阿片拮抗肽、抗高血压肽、抗血栓肽、免疫调节肽、络蛋白磷酸肽、抗菌肽、络蛋白糖巨肽、苦味肽

CPPs（络蛋白磷酸肽）的功能

促进钙质的吸收和利用，并防止流失

促进金属元素的吸收

促进精子进入卵细胞和体外精卵细胞融合

谷胱甘肽

谷胱甘肽是一种具有重要生理功能的活性三肽，由谷氨酸、甘氨酸和半胱氨酸经肽键缩合而成。

生理作用

参与氨基酸的转运，蛋白、核酸的合成；抗氧化作用；维持蛋白质巯基的还原状态；维持酶的活性状态；发生亲电子异生化合作用

天然色素的主要特点

绝大多数天然色素无毒副作用，安全性高，对人体危害小

很多实用天然色素含有人体所必须的营养物质，可对人体的某些疾病具有预防、治疗等药理作用和保健功能

天然色素的着色色调比较自然，更接近与天然物质的颜色，可以增加消费者对食品等的信赖度；但着色力差，染色不易均匀

大部分天然色素对光、热、氧、金属离子、pH值等很敏感，稳定性差

天然色素种类繁多、性质复杂，但就一种天然色素而言，应用是专用性较强，范围狭窄。

乳酸菌抑菌机理

乳酸菌生产过程中，能产生有机酸、过氧化氢、罗伊氏素、丁二酮和细菌素等多种拮抗物质，这些物质对食品中的腐败菌和病原菌有广泛一致效果。

其他生物防腐剂

有机酸、双乙酰、过氧化氢、罗伊氏素、那他霉素、泰勒菌素、聚溶素、酵母菌嗜杀霉素、霉菌素、食用菌、天然植物性和动物性防菌剂。

酶传感器

利用生物活性材料为感受器，配以适当的换能器构成的分析工具，是一种灵敏、快速、选择性好、抗干扰能力强、响应时间段和检测成本低的小型分析检测仪器。

结构

生物敏感元件；换能器，信号处理放大装置

工作原理

把酶电极插入待测溶液中，此时固定化酶专一地催化混合物种目的物质发生化学反应，产生某种离子或气体等电极活性物质（生化信号），再由基础电极给出混合物溶液中目的物质的浓度数据。

酶材料常用的固定化方法

夹心法、吸附法、包埋法、交联法、共价结合法、微胶囊法

在食品检测中的应用

农药残留检测；食品添加剂检测；食品新鲜度的检测

DNA指纹技术

特点

多位点性；简单的遗传方式；高度变异性

工作原理

1、提取DNA（如果提取的DNA量很少，可以将DNA样品进行PCR扩增，得到大量的所需DNA）

2、选用与探针配对的限制性核酸内切酶，在长链DNA位置上加以切割，将分子量很大的DNA长链切成许多长度不同的小片段。

3、在胶板尺寸较长的凝胶电泳仪中，对酶解完全后的DNA片段进行电泳，各酶切片段就会按其长度大小在电场中进行分离。

4、先用碱性溶液使凝胶板中分离开的双链DNA片段变性为单链片段，然后将凝胶板夹在尼龙膜中，并永久性地固定在尼龙膜上。

5、让放射性DNA探针与尼龙膜上的单链DNA片段进行杂交。

6、用放射性胶片与尼龙薄膜叠放，尼龙膜上的放射性探针便会发出X射线使胶片曝光，从而使杂交探针的长度不同的DNA片段位置显影在胶片上。

这样的特征DNA片段条状图谱，便是所谓的DNA指纹。

PCR技术

工作原理

是以拟扩增的DNA分子为模板，以一对分别与模板互补的寡核苷酸片段为引物，在DNA聚合酶的作用下，按照半保留复制的机制沿着模板链延伸直至完成新的DNA合成。

基本反应

变性、退火、延伸

基本成分

模板DNA、特异性引物、热稳定性DNA聚合酶、dNTP、二价阳离子、缓冲液及一价阳离子

PCR引物设计遵循原则

引物长度：

15-30bp，常用为20bp左右

引物扩增跨度：

以200-500bp为宜，特定条件下可扩增长至10kb的片段

引物碱基：

G+C含量以40%-60%为宜，ATCG最好随机分布。

避免引物内部出现二级结构

引物3’端的碱基，特别是最末端及倒数第二个碱基，应严格要求配对

引物中有或可能加上合适的酶切位点，被扩增的靶序列最好有适宜的酶切位点

引物特异性：

引物应该与核酸序列数据库的其他序列无明显同源性

引物量：

每条引物的浓度0.1-1umol或10-100pmol

酶联免疫吸附（ELASI）检测技术

基本原理

先将已知的抗体或抗原结合在某种固相载体上，并保持免疫活性，利用标记技术，将酶标记到抗体（抗原）上，测定时将待检测标本和酶标抗原或抗体按不同步骤，与固相载体表面吸附的抗体或抗原发生特异性反应，在遇到相应的酶底物使，酶能高效、专一地催化、分解底物，生成有颜色的底物。

根据颜色的有无或深浅来判定待检测物中是否有相应的特异抗原（抗体）以及量的大小。

基因芯片

概念

将许多特定的DNA寡核苷酸或DNA片段（包括cDNA）固定在芯片的每个预先设置的区域内，将待检测样本标记后同芯片进行杂交，通过杂交信息的分析来检测基因的功能和基因研究的分析系统。

制备方法：

原位合成法、点样法

单细胞蛋白

在大规模系统培养中生长的包括水藻、放线菌、细菌、酵母、和真菌等微生物的菌体蛋白质，一般以收获感菌体的形式为产品。