第1章食品生物技术概论

第一章食品生物技术：现代生物技术在食品领域中的应用，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型的食品和食品原料。

基因工程：用人工的方法把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组，形成基因重组体，然后再把重组体引入宿主细胞或个体中以得到高效表达，最终获得人们所需要的基因产物。

细胞工程：细胞工程就是在细胞水平上，利用细胞学和现代分子生物学的研究成果，根据人们的需求设计改变细胞的遗传基础，通过细胞培养技术、细胞融合技术等，大量培养细胞乃至得到完整个体的技术。

蛋白质工程：蛋白质工程是通过对蛋白质化学、晶体学和动力学的研究，获得有关蛋白质理化和分子特性的信息，然后进一步对蛋白质进行有目的设计和改造。

大致可分为两方面：基因水平上的蛋白质改造；蛋白质修饰，即蛋白质翻译后的基因修饰。

酶工程：利用酶的催化作用进行物质转化的技术，是酶学理论、基因工程、蛋白质工程、发酵工程相结合形成的一门新技术。

发酵工程是生物技术的重要组成部分是生物技术产业化的重要环节，它将微生物学，生物化学和化学工程的基本原理有机地结合起来，建立在基因工程基础上的一门应用技术型学科。

生物工程下游技术：指将发酵工程、酶工程、蛋白质工程和细胞工程生产的生物原料，经过提取、分离、纯化、加工等步骤，最终形成产品的技术。

第二章基因工程作为生物技术的核心内容，已成为现代高息技术的标志之一基因工程：用人工的方法把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组，形成基因重组体，然后再把重组体引入宿主细胞或个体中以得到高效表达，最终获得人们所需要的基因产物。

基因工程的基本过程就是利用重组DNA技术，在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行增殖，并使重组基因在受体内表达，产生出人类需要的基因产物。

基因工程的操作过程：一.在供体细胞中用限制性内切酶切割基因，以分离出含有特定的基因片段或人工合成目的基因并制备运载体（质粒，病毒或噬菌体）二.把获得的目的基因与制备好的运载体用DNA连接酶连接成重组体三．把重组体引入宿主细胞四.筛选、鉴定出含外源目的基因的菌体或个体DNA提取的基本步骤包括生物材料的准备、细胞裂解、DNA的分离和纯化。

食品生物技术绪论名词解释1 食品生物技术食品生物技术(food biotechnology)：是现代生物技术在食品领域中的应用，是指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它学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料2 基因工程基因工程：通过一系列技术操作过程，获得人们预先设计好的生物，该生物所具有的特性往往是自然界不存在的。

是用人工的方法把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进行剪切，拼接，重组形成基因重组体，然后再把重组体引入宿主细胞或个体中得以高效表达，最终获得人们所需要的基因产物。

3 细胞工程细胞工程(cell engineering)：在细胞水平研究、开发、利用各类细胞的工程。

是人们利用现代细胞分子生物学的研究成果，根据需求设计改变细胞的遗传基础。

4 蛋白质工程蛋白质工程(protein engineering)：通过对Pr化学、Pr晶体学和动力学的研究，获得有关Pr理化特性和分子特性的信息，以此为基础有目的设计改造编码蛋白的基因，通过基因工程技术获得可以表达Pr的转基因生物系统，该生物系统可以是转基因微生物、转基因植物、转基因动物，或细胞系统。

最终产出改造过的Pr5 酶工程酶工程(enzyme engineering)：利用酶催化作用进行物质转化的技术，是酶学理论、基因工程、蛋白质工程、发酵工程相结合而形成的一门新技术6 发酵工程发酵工程是将微生物学、生物化学和化学工程等学科基本原理有机结合，是建立在基因工程技术基础上的一门应用技术性学科。

7 生物工程下游技术生物工程下游技术(biotechnique downstream processing)：将发酵工程、酶工程、蛋白质工程和细胞工程生产的生物原料，经过提取、分离、纯化、加工等步骤，最终形成产品的技术第二章（94页）1 基因工程基因工程：通过一系列技术操作过程，获得人们预先设计好的生物，该生物所具有的特性往往是自然界不存在的。

《食品生物技术》课程教学大纲课程名称：食品生物技术课程类别：拓宽性课程适用专业：食品科学与工程考核方式：考查总学时、学分：32 学时 1.5 学分其中实验学时：8 学时一、课程教学目的通过本课程的理论教学，使学生掌握基因工程的基本操作技术、以及酶的分离纯化与固定化技术等，了解发酵工程、基因工程及生物分离工程等在食品工业中的应用。

二、课程教学要求本课程要求给学生介绍生物技术的基本理论，包括基因工程、酶工程、细胞工程以及发酵工程以及几种生物技术在食品工程中的各个方面的具体应用技术，使学生在理论学习的基础之上，强化现代生物技术在食品加工、贮藏、检验等相关领域的应用潜力。

三、先修课程食品生物学、食品化学、食品免疫学、食品微生物学。

四、课程教学重、难点重点：基因工程、酶工程、细胞工程的基本理论和相关技术难点：基因工程基本理论和相关技术五、课程教学方法与教学手段采用启发式和问题情景式教学，启发学生的思维，将课堂讲授和学生自学和课堂讨论相结合的形式组织教学。

充分应用多媒体教学工具，大量使用图片、视频等教学资源，使得课堂更加生动活泼，提高课堂师生之间的互动性，充分调动学生的主观参与性，提高教学效果。

在课余组织学生就相关专题进行资料查阅与讨论。

六、课程教学内容第一章绪论（2学时）1．教学内容(1) 生物技术的基本概念；(2) 生物技术的研究内容；2．重、难点提示(1) 重点是生物技术的基本概念；(2) 难点是生物技术的研究内容；第二章发酵工程（0学时，自学）1．教学内容(1) 发酵工程的原理，过程控制；(2) 熟悉发酵产物的分离纯化基本原理生物技术的研究内容；2．重、难点提示(1) 重点是发酵产物的分离纯化基本原理；(2) 酶的高效分离纯化方法，难点是发酵工程的原理，过程控制；第三章细胞工程（5学时）1．教学内容(1) 发酵工程的原理，过程控制；(2) 熟悉发酵产物的分离纯化基本原理生物技术的研究内容；2．重、难点提示(1) 重点是发酵产物的分离纯化基本原理，酶的高效分离纯化方法；(2) 难点是发酵工程的原理，过程控制；第四章酶工程（5学时）1．教学内容(1) 了解酶生物发酵技术原理，掌握微生物发酵产酶特点、工艺条件及影响产酶效率的因素，熟悉酶的分离纯化基本原理；(2) 掌握酶的高效分离纯化方法理解酶与细胞固定化基本原理，熟悉酶固定化技术，掌握酶及细胞固定化方法；2．重、难点提示(1) 重点是酶的分离纯化基本原理、酶及细胞固定化基本原理；(2) 难点是酶及细胞固定化基本原理；第五章基因工程（6学时）1．教学内容(1) 掌握基因工程的主要内容及其组成部分的关键技术及原理；(2) 掌握基因工程的技术及原理；了解基因工程在食品中的应用，并熟悉典型案例；2．重、难点提示(1) 重点是基因工程的主要内容及其组成部分的关键技术；(2) 难点是基因工程关键技术；第六章生物技术在食品加工中的应用（2学时）1．教学内容(1) 基因工程和酶工程在食品加工中的应用；(2) 细胞工程和现代发酵工程在食品加工中的应用；2．重、难点提示(1) 重点是基因工程、酶工程、细胞工程和现代发酵工程在食品加工中的应用现状；(2) 难点是基因工程、酶工程在食品加工中的应用；第七章生物技术在食品保鲜中的应用（2学时）1．教学内容(1) 酶法保鲜、生物防治技术保鲜的具体原理和技术；(2) 利用遗传基因工程技术保鲜的具体原理和技术；2．重、难点提示(1) 重点是酶法保鲜、生物防治和利用遗传基因工程技术保鲜的具体原理和技术；(2) 难点是酶法保鲜、生物防治和利用遗传基因工程技术保鲜的具体原理；第八章生物技术在食品品质检测中的应用（2学时）1．教学内容(1) 酶传感器、核酸指纹、PCR技术的原理和应用；(2) 酶联免疫吸附（ELISA）检测技术和基因芯片检测技术的原理和应用；2．重、难点提示(1) 重点是酶传感器、核酸指纹、PCR技术、酶联免疫吸附（ELISA）检测技术和基因芯片检测技术的原理；(2) 难点是核酸指纹、PCR技术、酶联免疫吸附（ELISA）检测技术和基因芯片检测技术的原理；七、实验教学内容（无课内实验的不填此项内容）实验项目(一) 酸乳的制作（2学时）：（1）项目类别：必做□√选做□（2）项目性质：演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□√（3）项目主要目的要求：掌握酸乳的加工原理，熟悉酸乳加工的操作要点（4）主要仪器：不锈钢锅、电磁炉、温度计、培养箱实验项目(二) 酵母细胞的固定化（2学时）：（1）项目类别：必做□√选做□（2）项目性质：演示性□ 验证性□√设计性□ 综合性□（3）项目主要目的要求：了解细胞固定化的原理，掌握酵母细胞固定化实验操作。

《食品生物技术》课程笔记第一章：食品生物技术概述一、食品生物技术的定义食品生物技术是指应用生物学、分子生物学、微生物学、生物化学、遗传学等生命科学的基本原理和方法，通过现代生物技术手段对食品原料进行改良、加工、保存和检测，以生产出更安全、营养、美味和方便的食品的技术。

二、食品生物技术的分类1. 传统生物技术- 发酵技术：利用微生物的代谢活动来生产食品，如酸奶、啤酒、酱油等。

- 酶技术：利用酶的催化作用来改进食品加工过程，如淀粉糖化、蛋白质水解等。

2. 现代生物技术- 基因工程技术：通过改变生物体的遗传物质，实现特定性状的改良，如转基因作物。

- 细胞工程技术：利用细胞培养和繁殖技术，进行植物和动物的快速繁殖，如组织培养。

- 酶工程技术：通过基因克隆和蛋白质工程，生产高活性、特定功能的酶制剂。

- 蛋白质工程技术：设计和改造蛋白质，提高其稳定性和功能，如改良的酶和抗体。

三、食品生物技术的特点1. 安全性- 通过生物技术手段降低食品中的有害物质，如利用抗病基因减少农药使用。

- 通过生物检测方法快速识别食品中的病原体和毒素。

2. 营养性- 通过基因工程提高食品中的营养成分，如富含维生素A的黄金大米。

- 通过发酵技术增加食品中的益生菌含量，改善肠道健康。

3. 便捷性- 利用生物技术开发即食食品，简化食品加工流程，提高生产效率。

- 通过生物保鲜技术延长食品货架期，方便消费者储存和使用。

4. 创新性- 利用生物技术创造新型食品，如人造肉、低糖水果等。

- 通过生物工程技术开发新药和功能性食品，满足特定人群需求。

四、食品生物技术的发展历程1. 古代阶段- 早在公元前，人类就开始利用微生物发酵技术生产食品，如酿酒、制酱等。

- 传统的食品保存方法，如盐腌、糖渍等，也是早期生物技术的应用。

2. 近现代阶段- 19世纪末至20世纪初，科学家们揭示了微生物发酵的原理，并开始工业化生产酶制剂。

- 20世纪中期，发酵技术在食品工业中得到广泛应用，如抗生素的生产。

食品生物技术课程教学大纲课程名称：食品生物技术英文名称：Food Biotechnology课程编号：x3030401学时数：32其中实验（实训）学时数：8 课外学时数：0学分数：2.0适用专业：生物工程专业一、课程的性质和任务本课程是生物工程专业开设的一门专业方向课，目的是让学生在掌握生物技术基础理论的基础上，了解国内外关于生物技术在食品工业中的应用的概况和研究进展，并能运用现代生物技术去设计新型食品和食品原料，改进食品生产工艺。

通过这门课程的学习，要求学生正确理解食品生物技术方面的相关原理，掌握各类食品生物技术在应用中的加工方法，做到既能掌握典型食品生物技术方面的理论知识，又能具备一定的实际操作能力。

本课程是一门综合性和实践性很强的应用学科，在教学中要注意课堂教学与实践教学的联系和结合，在学习必要的基础理论知识的同时，着重加强学生实际操作能力的训练和培养，为此在学期末安排8学时实验。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点本课程的主要内容是系统介绍生物技术，即发酵工程、酶工程的基本理论和操作技术。

通过教学，使学生掌握工业菌种分离保藏技术、工业培养基的配制技术、实验室和生产车间的种子扩大培养技术以及酶的生产和分离纯化技术、酶的固定化技术等，了解发酵工程、酶工程、基因工程、细胞工程和蛋白质工程在食品工业中的应用。

具体教学内容的基本要求与重点、难点如下：（一）绪论基本要求：（1）生物技术的定义和研究内容（2）生物技术的形成和发展简史（3）食品生物技术的基本特征和研究内容介绍本门课程的研究对象、方法、内容及对学生的要求、教学安排和考核方式。

掌握生物技术的定义以及食品生物技术的基本特征和研究内容，了解生物技术的发展简史和现代食品生物技术的作用。

重点：生物技术的定义以及食品生物技术的基本特征和研究内容。

难点：发酵工程、酶工程、基因工程、细胞工程和蛋白质工程的概念和相互之间的关系。

（二）酶工程与食品产业基本要求：（1）酶工程原理和方法（2）酶工程与食品加工（3）酶工程与功能性食品配料（4）酶工程与食品原料的改良（5）新型酶制剂及其应用掌握酶制剂的生产、酶的提取、纯化、酶活力的测定以及酶的固定化，了解酶工程与食品加工、酶工程与功能性食品配料、酶工程与食品原料的改良以及新型酶制剂及其应用。

⾷品加⼯新技术绪论1、⾷品加⼯技术的特点：安全性；可靠性；灵活性；易于接受性。

2、⾷品加⼯技术发展⽅向：设备: 连续化、⾃动化，传统⾷品⼯艺⼯业化。

产品: 多样化、⽅便化、成本低、品质好。

流通：安全、⾼效。

3、⾷品加⼯技术的发展趋势：提⾼原料的利⽤率；提⾼⼯作效率；营养性和稳定性⾼；天然原料的保存；特殊作⽤。

第⼀章、⾷品⽣物技术1、⾷品⽣物技术：是通过⽣物技术⼿段，利⽤⽣物程序⽣产细胞或其代谢物质来制造⾷品，改进传统⽣产过程，以提⾼⼈类⽣活质量的科学技术。

2、发酵⼯程：指利⽤微⽣物⽣长与代谢活动，通过现代⼯程技术⼿段进⾏⼯业规模化⽣产的技术；它是⼀门微⽣物学、⽣物学和化学⼯程学有机结合的多学科、综合性的科学技术。

3、发酵⼯程的特点：主要以可再⽣资源为原料；反应条件温和；环境污染少；能⽣产⽬前不能⽣产或通过化学⽅法⽣产困难的性能优异的产品；投资少。

4、发酵⼯程技术的发展趋势：微⽣物资源的开发与利⽤；发酵⼯程技术与其他技术相结合；新型发酵设备的研制；重视下游⼯程技术。

5、酶⼯程（酶技术）：指利⽤酶的催化作⽤，在⼀定的⽣物反应器中，将相应的原料转化成所需要的产品的过程。

6、酶的性质：极⾼的催化效率；⾼度的底物特异性；对环境变化的敏感性；酶促反应的可调节性。

7、固定化酶：指与⽔不溶性载体结合，在⼀定的空间范围内起催化作⽤的酶。

8、固定化酶的特点：易与反应液分开；可较长时期、反复使⽤，从⽽使成本降低；酶的稳定性提⾼；较易控制终⽌酶反应的进程；产物纯化简便；提供了研究酶动⼒学的良好模型。

9、固定化酶的⽅法：吸附法（通过载体表⾯和酶分⼦表⾯间的次级键相互作⽤⽽达到固定⽬的的⽅法，是固定化中最简单的⽅法。

可分为物理吸附法和离⼦吸附法。

）包埋法（将酶包埋在⾼聚物的细微凝胶⽹格中或⾼分⼦半透膜内的固定化⽅法。

）共价结合法（酶蛋⽩上⾮活性必需基团（氨基酸残基）与载体通过共价键形成不可逆的联结。

）交联法（依靠双功能基团试剂，使酶蛋⽩分⼦间发⽣交联，凝集成⽹状结构，从⽽成为不溶性酶。

《生物技术概论》教学大纲一，简介本课程以宋思扬主编《生物技术概论》为教程，用通俗易懂的方式介绍各项生物技术的基本原理和基本知识，是非生物学专业的本科生能够了解生物技术基本知识框架，促进其他学科的本科生对生物技术的关注，促进化学，物理，数学，地理等专业学生从事与生物技术相关的工作，促进文科有关专业的学生了解生物技术的基本知识，了解生物学对社会，文化，道德，伦理等的影响。

二，主要参考书：⒈宋思扬，楼士林，《生物技术概论》，1999，北京，科学出版社⒉马大龙，《生物技术制药》，2001，北京，科学出版社⒊莽克强，《农业生物工程》，1998，北京，化学工业出版社⒋翟礼嘉，顾红雅，胡苹等，《现代生物技术概论》，1998，北京，高等教育出版社三，主要内容：第一章生物技术总论（2学时）1．1 生物技术的含义1．2 生物技术发展简史1．3 生物技术对经济社会发展的影响第二章基因工程（6学时）2．1 核酸的1核酸的结构和功能2．2 基因工程工具酶2．3 基因克隆载体2．4 目的基因2．5 目的基因导入受提细胞2．6 克隆的筛选2．7 基因工程进展隆的7基因工程进展第三章细胞工程（4学时）3．1 细胞工程的基本知识3．2 植物细胞工程3．3 动物细胞工程3．4 微生物细胞工程第四章发酵工程（5学时）4．1 发酵工程基本知识4．2 发酵过程的工艺控制4．3 发酵设备概述4．4发酵产物的加工4．5发酵工业概况第五章酶工程（5学时）5．1 酶的基本知识5．2 酶的发酵生产和分离纯化5．3酶分子的改造5．4酶和细胞的固定化第六章生物技术与农业（3学时）6．1 植物生物技术6．2 动物生物技术第七章生物技术与食品7．1 生物技术与食品加工7．2 生物技术与食品检验第八章生物技术与医疗（5学时）8．1 生物技术与疫苗8．2 生物技术与疾病诊断8．3生物技术与生物制药8．4基因治疗8．5人类基因组计划第九章生物技术与能源（2学时）9．1 微生物与石油开发9．2 生物技术与新能源第十章生物技术与环境（4学时）10．1 生物技术与污水处理大气净化10．2 基因工程与污染治理10．3 生物技术与环境监测10．4 生物技术的安全性及对社会的影响共计36学时四，任课教师简介：杨建雄，男，1954年生，生命科学学院生化与分子生物学专业教授，高校教龄23年，多年承担本科生《生物化学与分子生物学》，《营养与食品卫生学》，《食品生物化学》等课程，研究生《生物化学与分子生物学技术》，《高级生物化学》等课程，出版的著作有：《生物化学简明教程》（高等教育出版社，1999），《生物化学与分子生物学实验技术教程》（科学出版社，2002），《人体营养与食品卫生》（陕西教育出版社，1992），曾任教育部生物化学与分子生物学教学指导组成员，生命科学学院副院长，现任陕西省生物化学学会常务理事，校教学指导委员会委员，生科院教学直到委员会委员，生物化学与分子生物学教研室主任。