1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上現(xiàn)代生物技術(shù)在食品開發(fā)中的應(yīng)用與展望姓名：錢永飛學(xué)號：專業(yè)：食品科學(xué)與工程101院系：生物與化學(xué)工程學(xué)院摘要：生物技術(shù)也稱生物工程，是探索生命現(xiàn)象和生物物質(zhì)規(guī)律，利用生物體的機能或模仿生物體的機能進行物質(zhì)生產(chǎn)的技術(shù)。生物技術(shù)包括傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)，現(xiàn)代生物技術(shù)是指以現(xiàn)代生物學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，以基因工程為核心的新興學(xué)科?，F(xiàn)代生物技術(shù)主要包括：基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程。現(xiàn)代生物技術(shù)可在解決當今世界發(fā)展重大問題(如糧食短缺、資源枯竭、生態(tài)環(huán)境惡化)中發(fā)揮積極作用?，F(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展, 正在引發(fā)一場全球范圍內(nèi)新技術(shù)革命的浪潮?，F(xiàn)代生物技術(shù)在

2、食品領(lǐng)域所起的作用是傳統(tǒng)技術(shù)無法比擬的, 它在食品工業(yè)中的地位越來越重要。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、細胞工程、酶工程和微生物發(fā)酵工程等當今公認的四大生物技術(shù)體系。由此, 為食品工業(yè)的技術(shù)進步注人新的活力,推動了食品開發(fā)的快速發(fā)展。利用基因工程技術(shù)將一些植物、動物或微生物的基因植入另一種植物、動物或微生物中,接受的一方由此獲得了在自然條件下所沒有的品質(zhì),按植入的基因類型可將食品可分為植物性轉(zhuǎn)基因食品、動物性轉(zhuǎn)基因食品和基因工程菌關(guān)鍵詞：現(xiàn)代生物技術(shù) 食品開發(fā) 應(yīng)用 展望 高新技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)在食品開發(fā)中的應(yīng)用與展望生物技術(shù)是21世紀最具有發(fā)展前景和活力的學(xué)科，世界各國都

3、將生物技術(shù)視為一項高新技術(shù)，生物技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用也成為應(yīng)用技術(shù)研究中的熱點。近20年來, 現(xiàn)代生物技術(shù)取得飛躍發(fā)展, 生物技術(shù)的創(chuàng)新正在帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)特別是食品工業(yè)的巨大發(fā)展。據(jù)估計, 目前國際市場上以生物技術(shù)為基礎(chǔ)的食品工業(yè)產(chǎn)值約為2500億美元一.現(xiàn)代生物技術(shù)在食品開發(fā)中的應(yīng)用1.對原有的動植物食品改良利用細胞工程技術(shù)(如組織培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)技術(shù)等)、畜禽胚胎工程技術(shù)(如核移植、體外受精、胚胎分割、性別控制技術(shù)等)和基因操作技術(shù)(如DNA重組技術(shù)、轉(zhuǎn)基因動植物技術(shù)、克隆技術(shù)等)對動植物基因進行改良和可預(yù)測的精確控制, 使動植物食品資源的品種得以改造, 范圍得以拓展, 同時大大提高了動植物

4、食品資源的品質(zhì)和食用價值。轉(zhuǎn)基因食品味道更鮮美,營養(yǎng)更豐富, 具有更高的經(jīng)濟價值。目前已利用生物技術(shù)獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和具有多種抗逆性的農(nóng)作物和家畜新品種, 如抗病西紅柿和馬鈴薯, 抗病毒煙草、水稻和紅薯以及肉質(zhì)好、抗病力強、生長快的轉(zhuǎn)基因豬、羊和兔等。此外, 利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)已培育出無籽甜黃瓜,富含甜味蛋白的馬鈴薯, 帶有咸味和奶味的玉米, 高蛋白小麥以及含有改良蛋白的牛奶等。美國科學(xué)院的最新研究報告中說, 克隆牛和克隆豬的后代產(chǎn)出的奶和肉類食品, 最早將于明年上市。在畜產(chǎn)品的生產(chǎn)上,利用基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)牛生長激素,并應(yīng)用于乳牛,以增加牛乳的產(chǎn)量、飼料利用率,并加速肉牛的生長速度。豬生長激素

5、也被應(yīng)用于控制生豬總重與瘦肉的比率,減少肥肉,以迎合消費者的需求 。我國自實施/ 8630計劃以來, 在食品領(lǐng)域取得了不少的重要成就。例如1990年我國研制了第一例轉(zhuǎn)基因家畜, 1991年山羊克隆獲得成功, 1997年第一例轉(zhuǎn)基因耐儲存番茄獲準進行商品化生產(chǎn)等。目前世界上已有10多種轉(zhuǎn)基因食品如大豆、谷物、番茄、馬鈴薯等獲準投放市場。美國的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品開始大量上市已有6年時間, 且60%以上的零售食品中都有轉(zhuǎn)基因食品的成分。1993年經(jīng)濟發(fā)展合作組織( OECD)提出食品安全性分析的實質(zhì)等同性原則, 并得出結(jié)論: /生物技術(shù)生產(chǎn)食品的安全性并不比傳統(tǒng)食品的安全性低0。2002年2月, 英國皇家

6、學(xué)會發(fā)布了5食物用基因改良植物與人類健康6的政策報告, 認為: / 目前尚無基因改良食物導(dǎo)致過敏性反應(yīng)的證明, 通過基因改良作物帶入的外源性DNA對人類健康沒有明顯危險0。2002年9月, 歐盟15國有關(guān)專家重新審議了轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題, 指出: /轉(zhuǎn)基因食品和傳統(tǒng)食品一樣安全無害0。轉(zhuǎn)基因動植物食品已成為人類重要的食品來源。2.改良食品工業(yè)菌種食品工業(yè)如酒類、醬油、食醋、發(fā)酵乳制品等的發(fā)展,關(guān)鍵在于是否有優(yōu)良的微生物菌種,將基因工程應(yīng)用于微生物育種,從事發(fā)酵菌種的改良研究,已經(jīng)成為改良食品工業(yè)菌種的一個重要途徑。例如,在啤酒酵母的改良中,將-乙酰乳酸脫羧酶基因克隆到啤酒酵母中進行表達,可

7、降低啤酒雙乙酰含量而改善啤酒風味;選育出分解-葡萄糖和糊精的啤酒酵母,能夠明顯提高麥芽汁的分解率并改善啤酒質(zhì)量;構(gòu)建具有優(yōu)良嗜殺其他菌類活性的嗜殺啤酒酵母已成為純種發(fā)酵的重要措施。再如,乳桿菌中超氧化物歧化酶(SOD)活性越高越有利于該菌在有氧條件下的存活,諸多研究也證實了SOD具有抗腫瘤、抗衰老、對抗細胞凋亡等生物活性與功能,克隆大腸桿菌錳超氧化物歧化酶基因(SODA)并在保加利亞乳桿菌中成功表達,使SOD與益生菌相結(jié)合制備發(fā)酵乳,將出現(xiàn)功能更強大的保健食品3.開發(fā)食品生產(chǎn)新工藝3. 1 生物合成代替化學(xué)合成食品添加劑的化學(xué)合成產(chǎn)率低、周期長, 且產(chǎn)物中含有誘變劑, 國際上已基本上不用或少用

8、化學(xué)合成的添加劑。微生物生物合成具有化學(xué)合成不可比擬的優(yōu)勢, 它代替化學(xué)合成已是大勢所趨。例如用熱帶假絲酵母生產(chǎn)木糖醇, 產(chǎn)量高且無殘留物; 用粘紅酵母GLR513生產(chǎn)油脂, 不飽和脂肪酸含量高。目前已利用微生物發(fā)酵技術(shù)生物合成多種食品添加劑。3. 2 現(xiàn)代發(fā)酵工程改造傳統(tǒng)發(fā)酵工藝 現(xiàn)代發(fā)酵工程通過選育優(yōu)良菌種、改進培養(yǎng)基組成、控制發(fā)酵工藝過程、優(yōu)化發(fā)酵工藝條件、防治發(fā)酵染菌以及在提取、精制發(fā)酵產(chǎn)物等方面的技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備更新, 使傳統(tǒng)發(fā)酵工藝得到重大改進和全面革新?，F(xiàn)代發(fā)酵工藝在降低生產(chǎn)成本和單耗、縮短周期以及提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面取得了顯著成效。3. 3 酶工程技術(shù)異軍突起20世紀90年代初,

9、用酶法糖化技術(shù)取代傳統(tǒng)的酸法水解工藝而應(yīng)用于味精生產(chǎn), 原料利用率提高了10%左右。目前已采用酶法工藝合成低聚糖、菌體蛋白、調(diào)味品、食品添加劑、重組食品等; 利用酶分子修飾技術(shù)改變食品中的蛋白和脂肪組分等, 使食品在營養(yǎng)、外觀和口感等方面得到很好的改善; 利用酶改性技術(shù)部分降解蛋白質(zhì); 增加蛋白質(zhì)分子內(nèi)或分子間交聯(lián)或連接特殊功能基團來改善食品蛋白的功能和營養(yǎng)特性。而且酶活改性具有反應(yīng)速度快、條件溫和、專一性強等優(yōu)點, 特別是低廉的微生物酶的出現(xiàn), 可以大大降低成本, 具有很大的發(fā)展?jié)摿? 蛋白酶可用于肉類的嫩化處理, 并可作為天然防腐劑、天然抗氧化劑和天然保鮮劑在食品加工、儲藏和保鮮中得到應(yīng)用

10、。4.檢測食品的安全性食品中微生物的檢測是控制食品質(zhì)量的一個重要方面。常規(guī)的檢測手段耗費時間長, 準確性不夠。采用現(xiàn)代生物技術(shù)如基因芯片、聚合酶鏈式反應(yīng)( PCR)、連接酶鏈式反應(yīng)( LCR)、隨機擴增多態(tài)性DNA(RAPD)、限制性片段長度多態(tài)性分析( RFLP)、16SrRNA寡核苷酸序列、mRNA差異顯示、微衛(wèi)星DNA、DNA探針、同工酶分析、酶聯(lián)免疫吸附( ELISA)、免疫診斷以及微生物預(yù)報技術(shù)、微生物傳感器技術(shù)等在微生物的鑒定和探測傳染源方面正逐步得到應(yīng)用, 這些技術(shù)具有快速、簡易、準確、自動化等諸多優(yōu)點, 對于提高食品的安全性將起到越來越重要的作用。食品中可能存在多種致病菌和病毒

11、, 若采用分離培養(yǎng)的方法進行檢測, 不僅費時, 而且有時無法檢測到一些不易被人工培養(yǎng)的病原微生物。近年來采用PCR技術(shù)克服了上述缺陷, 一般僅需2小時到4小時就能完成。例如采用PCR技術(shù)可檢測食品中的李思特氏菌,該菌廣泛存在于乳制品、肉類、家禽和蔬菜上, 容易導(dǎo)致腦膜炎, 特別容易感染孕婦、新生兒和免疫損傷的病人。采用傳統(tǒng)的微生物學(xué)培養(yǎng)方法至少需要5天才可以確定食品有沒有李思特氏菌污染, 而應(yīng)用PCR技術(shù)只需幾個小時就可以完成檢測。5.食品領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用近年來, 生物技術(shù)在生物防腐、生物防治和生物施肥等方面也得到了廣泛應(yīng)用。生物技術(shù)對于開發(fā)無污染、無公害、高品質(zhì)的綠色食品或有機食品等方面起著越

12、來越重要的作用。5. 1 生物防腐防腐劑是食品中的重要添加劑, 傳統(tǒng)的化學(xué)防腐劑對人體會產(chǎn)生一定的毒害作用。由于生物防腐劑安全無害甚至具有保健作用而受到人們的廣泛關(guān)注。目前食品中使用的生物防腐劑主要有天然肽類防腐劑、溶菌酶、昆蟲抗菌肽、乳酸鏈球菌素、魚精蛋白及乳酸菌細胞和酵母細胞等。生物防腐劑的研制和應(yīng)用對于提高食品的安全性具有重要意義。5. 2 生物施肥主要有根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷解鉀菌肥料、光合細菌肥料、復(fù)合微生物肥料、微生物生長調(diào)節(jié)劑、菌根制劑、抗生菌肥料及促進植物生長的根細菌類制劑等。這些生物肥料可通過微生物的生命活動及其代謝產(chǎn)物的作用, 改善作物養(yǎng)分供應(yīng), 調(diào)控作物生長, 增強

13、作物抗逆性。因此生物肥料在提高農(nóng)作物產(chǎn)量改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)等方面具有顯著效果。5. 3 生物防治指利用有益微生物及其代謝產(chǎn)物防治作物病蟲害。生物農(nóng)藥的種類主要有微生物殺蟲劑、微生物殺菌劑、微生物除草劑及抗生素殺蟲殺菌劑等。其中蘇云金芽孢桿菌推廣應(yīng)用面積最大, 殺蟲效果非常理想。此外美日研制的阿維菌素、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的殺菌劑系列產(chǎn)品、上海農(nóng)藥所研制的井岡霉素和中國農(nóng)科院研制的農(nóng)抗120等都有很好的生物防治效果。二.生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用的發(fā)展前景及問題：作為一門高新技術(shù)，生物技術(shù)正日益滲透到各個領(lǐng)域，它將有助于解決能源、糧食、疾病和環(huán)境污染等一系列全球性的重大問題，給全人類帶來難以估量的經(jīng)濟效

14、益和社會效益。在生物技術(shù)快速發(fā)展的帶動下，食品工業(yè)必將會有更加廣闊的前景。但是，我國生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展與世界發(fā)達國家相比還具有一定的差距，有以下問題亟待解決。1.生物技術(shù)原始創(chuàng)新性不足，自主創(chuàng)新能力薄弱，自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)少，在關(guān)鍵技術(shù)裝備等方面與國際先進水平相比還有較大差距。因此，首先，國家和企業(yè)應(yīng)該加大財力、人力、物力等的投入，為技術(shù)創(chuàng)新提供基礎(chǔ)和保障。其次，加強產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合，推動企業(yè)技術(shù)研發(fā)能力的提高。最后，加強食品生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的國際科技合作，借鑒和吸收發(fā)達國家的先進技術(shù)和成功經(jīng)驗，積極尋求共同發(fā)展的有效途徑。2.生物技術(shù)企業(yè)規(guī)模偏小，產(chǎn)品技術(shù)含量低，產(chǎn)業(yè)化水平不高，缺乏擁有國際領(lǐng)先技術(shù)水平的龍頭企業(yè)。應(yīng)加強對現(xiàn)代生物技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)的保護，加快科技成果的轉(zhuǎn)化，盡快形成以優(yōu)勢產(chǎn)品為核心的龍頭企業(yè)或企業(yè)集團，從而獲得參與國際市場競爭的實力。主要參與文獻孫建全,張倩,馬建軍,等. 基因工程技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 許新德, 徐爾尼, 高蔭榆等. 生物技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用.，食品工業(yè)技術(shù)科技, 1999.石元春. 一座偉大的里程碑 農(nóng)業(yè)生物技術(shù).，生物學(xué)通報, 2003.汪秋安. 基因工程食品， 廣西輕工業(yè), 2003,石毅. 轉(zhuǎn)基因作物與人類的安全， 生物學(xué)通報, 2