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《食品生物技术》教学大纲一、课程基本信息1．课程中文名称：食品生物技术2．课程英文名称：Food Biotechnology3．课程类别：专业模块4．适用专业：食品科学与工程5．总学时：理论36学时6．总学分：2学分二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务食品生物技术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。
在某种意义上，基于现代分子生物学基础上的基因工程技术是食品生物技术的核心和基础，它贯穿于细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、生物工程下游技术和现代分子检测的技术之中。
食品生物技术是所有自然学科中涵盖范围最广的学科之一，形成一门多学科相互渗透的综合性学科。
三、理论教学内容与教学基本要求1．第1章绪论（2学时）1．食品生物技术的基本概念与发展中的相关重要历史事件2．食品生物技术基础3．食品生物技术在食品工业发展中的地位和作用4．生物技术研究和应用的进展与展望2．第2章基因工程与食品产业（6学时）1．基因工程概述2． DNA分子的提取与检测技术3．工具酶和基因工程载体4．基因工程的基本技术5．基因工程在食品产业中的应用3．第3章细胞工程与食品产业（4学时）1．细胞工程的基本原理2．细胞培养技术3．细胞融合技术4．细胞工程在食品工业的应用5．动物细胞工程及其在食品中的应用4．第4章蛋白质工程与食品产业（4学时）1．概述2．蛋白质工程的基本步骤与改造策略3．蛋白质的改造方法4．蛋白质工程在食品中的应用5．第5章食品酶工程（4学时）1．食品酶工程概述2．酶的生产与改造3．酶的固定化及其生产应用技术4．酶工程在食品中的应用6．第6章发酵工程与食品产业（6学时）1．发酵工程概述2．发酵培养基的制备及灭菌3．发酵菌种及其扩大培养4．发酵动力学5．发酵设备6．发酵过程的控制7．重组细胞培养与发酵过程中的技术关键问题、对策及应用实例7．第7章食品生物工程下游技术（6学时）1．概述2．原料与预处理3．固液分离和细胞破碎4．初步纯化5．精细纯化6．成品加工7．下游工程案例8．第8章现代生物技术与食品安全（4学时）1．概述2．转基因食品安全性评价的目的与原则3．生物技术食品的检测技术4．转基因食品的标识技术5．生物技术食品安全性评价的内容6．世界各国对转基因食品安全管理7．转基因食品安全性评价案例四、实验教学内容与教学要求无实验教学五、考核方式期末采用闭卷考试方式。
《食品生物技术》教学大纲课程编号：2200066学时：32 学分：2 授课学院：农业与生物工程学院适用专业：食品科学与工程教材：罗云波主编.食品生物技术导论•中国农业大学出版社，2002 主要参考资料：1.宋思扬主编.生物技术概论.科学出版社，20032.陆兆新主编.现代食品生物技术.中国农业出版社，20023.刘冬主编.食品生物技术.中国轻工业出版社，20034.罗云波主编.食品生物技术导论.中国农业大学出版社，20025.彭志英.食品酶学导论.化学工业出版社，20036.郭敏辰主编•食品工业生物技术.化学工业出版社，2005.课程的性质、目的及任务《食品生物技术》是食品科学与工程专业一门重要的学科基础选修课。
随着生物技术在食品工业应用中的日益广泛和深入，以基因工程为先导，以发酵工程、酶工程为核心，包括细胞工程和蛋白质工程的食品生物技术已逐渐成为提升我国食品工业技术含量、参与市场竞争的重要核心技术，因此，培养既掌握食品工程技术，又将生物技术熟练应用于食品加工中的复合型高级专业人才，是食品工业发展对专业人才的基本要求。
本课程的主要任务是系统介绍生物技术的基本理论，包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程。
通过教学，使学生掌握基因工程的操作技术、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。
.教学基本要求通过本课程的教学，应掌握生物技术的基本理论知识和操作技术，掌握生物技术在食品工业中的应用：熟练基因工程的工具酶和载体，了解基因工程的一些主要分子生物学方法和基因工程在食品工业中的应用；了解动物细胞工程、植物细胞工程及它们在食品工业中的应用；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；掌握常用的发酵工艺和方法、食品发酵工业培养基的组成和制备、菌种活化与扩大培养，了解发酵工程与功能性食品以及食品废弃物的处理。
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二问答题1 食品生物技术研究内容包括哪些？内容：基因工程、细胞工程、蛋白质工程、酶工程、发酵工程、生物工程下游技术、现代分子检测技术2 食品生物技术在食品工业发展的地位如何?地位食品生物技术研究内容已涉及到食品工业的方方面面，从原料到加工无处不存在食品生物技术的痕迹。
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。
细胞工程在食品中的应用原理1. 引言细胞工程是一种将分子生物学、生物化学和工程学相结合的技术，通过对细胞的遗传物质进行修改和调控，实现对细胞功能的改变和控制。
近年来，细胞工程在食品科学领域得到了广泛关注和应用。
本文将介绍细胞工程在食品中的应用原理，并探讨其对食品品质和营养价值的影响。
2. 细胞工程在食品领域的应用2.1 基因编辑技术基因编辑技术是细胞工程的重要组成部分，它通过改变细胞中的基因序列来实现对细胞功能的调整。
在食品领域，基因编辑技术被广泛应用于农作物改良和动物育种中。
例如，利用CRISPR-Cas9技术可以精确编辑农作物的基因组，改善其抗病性、耐逆性和产量等特性。
2.2 细胞培养技术细胞培养技术是细胞工程的另一个重要应用领域。
通过培养细胞外胚层和胚珠来获得细胞培养物，并进一步转化为食品原料。
例如，细胞培养技术可以用于生产人工肉，即通过培养肌肉细胞来制造肉制品，以减少对动物的屠宰和资源浪费。
3. 细胞工程在食品中的应用原理细胞工程在食品中的应用原理主要涉及两个方面：基因编辑和细胞培养。
3.1 基因编辑的应用原理基因编辑技术可以通过不同的方法实现细胞基因的编辑，例如CRISPR-Cas9、TALEN和ZFN等。
这些方法都能够精确地切割细胞基因组的特定区域，并替换、插入或删除目标基因。
通过基因编辑，可以改变食品中的基因表达，进而影响食品的品质和营养价值。
3.2 细胞培养的应用原理细胞培养技术主要通过培养外胚层和胚珠等细胞，获得细胞培养物，并进一步转化为食品原料。
具体来说，细胞培养涉及细胞的增殖、分化和组织结构的形成等过程。
通过合适的培养条件和营养介质，可以调控细胞的生长和功能表达，从而获得符合人体需求的食品原料。
4. 细胞工程对食品的影响细胞工程在食品中的应用可以改变食品的品质、营养价值和安全性。
4.1 品质改善细胞工程可以改变食品中的基因表达，从而影响食品的品质。
例如，通过调控果实的糖分合成基因，可以提高水果的甜度和口感；通过改变肉类细胞的脂肪合成基因，可以调整肉品的油脂含量和口感。
食品生物技术：是现代生物技术在食品领域中的应用，是指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：又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品基因工程的理论基础：1、不同基因具有相同的物质基础2、基因是可切割和转移的3、多肽与基因之间存在对应关系4、基因的遗传信息是可以遗传的基因工程的主要内容：1、在供体细胞中用限制性内切酶切割基因，以别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〕2、把获得的目的基因与制备好的运载体用DNA连接酶连接组成重组体3、把重组体引入宿主细胞4、筛选、鉴定出含有外源目的基因或个体工具酶：限制性内切酶、核酸酶、连接酶、聚合酶Ⅰ型限制性内切酶：不能专门切割DNA的某个特殊位点〔未大量使用〕Ⅱ型限制性内切酶：可在特殊位点切割DNA，产生具有黏性末端或其他形式的DNA分子片段〔广泛应用〕➢同裂酶：来源不同，具有相同的识别序列➢同尾酶：识别序列不同，切割后，具有相同的DNA黏性末端Ⅲ型限制性内切酶：具有独特的识别方式和切割方法，如MboⅡ基因载体：质粒〔能自主复制的双链DNA分子，在细菌中独立于染色体之外存在：①具有复制起点②相对分子质量尽可能小③有单一的限制性内切酶识别位点④有一个或多个选择标记基因〕、植物病毒、噬菌体理想的基因工程载体具备的特征：1、能在宿主细胞内进行独立和稳定的DNA自我复制，在外源DNA插入其DNA复制的非必需区内，仍能保持稳定的复制状态和遗传特性2、易于从宿主细胞中别离，并进行纯化3、有适当的限制性内切酶单一酶切位点4、具有能够直接观察的表型特征质粒载体pBR322：大小为4363bp，含有两个抗生素抗性基因〔抗氨苄青霉素和抗四环素〕，还有单一的Bam HⅠ、HindⅢ和SalⅠ的识别位点，这三个位点都在四环素抗性基因内；另一个单一的PstⅠ识别位点在氨苄青霉素抗性基因内质粒载体pUC19：pBR322带的单一克隆位点较少，筛选程序较费时，pUC19是在其发展的，有一个氨苄青霉素抗性基因和一个大肠杆菌乳糖操纵子半乳糖苷酶基因〔lac Z’〕的调节片段，一个调节lac Z’基因表达的阻遏蛋白的基因lacⅠ，还有多个单克隆位点酵母质粒载体：既可以在大肠杆菌中复制，又可在酵母系统中复制，又称穿梭载体噬菌体载体：细菌病毒聚合酶链式反应法〔PCR〕：PCR模拟DNA聚合酶在生物体内的催化作用，在体外进行特异DNA序列的快速聚合及扩增。
食品生物技术选择题第一章绪论（10）1.第一次绿色革命，解决了人类社会因人口增加造成的食物短缺，哪种学科的产生和发展为此做出了巨大贡献？（ B ）A.基因学说B.遗传育种学C.纯种培养技术D.乳糖操纵子学说2. 食品生物技术是现代生物技术在食品领域中的应用，那么食品生物技术的核心和基础是（ C ）。
A. 细胞工程B. 酶工程C. 基因工程D. 蛋白质工程3. 下列有关细胞工程、发酵工程、基因工程说法错误的是（ D ）。
A. 现代细胞工程就是对经过基因工程改造的组织进行细胞培养和细胞融合B. 现代细胞工程不再是传统意义上组织培养技术C. 现代发酵工程所采用的菌株是通过基因工程获得的高效表达菌株D. 通过基因工程获得的高效表达菌株可能是微生物的产物、也可能产生于动植物基因，但不可能来自人的基因。
4. 下列哪项不属于基因工程技术在食品领域中的应用（ D ）。
A. 利用基因工程技术可以设计出具有免疫功能性食品B. 利用基因工程技术可以设计出增加维生素的食品C. 利用基因工程技术可以设计出调节人体代谢的食品D. 中国传统酒文化中的食品酒也是利用基因工程技术设计出来的。
5. 随着人们生活水平的提高，对奶酪的需求将越来越大，下列哪种酶与奶酪的生产密切相关（ B ）。
A. 淀粉酶B. 木瓜蛋白酶C 纤维素酶D. 葡萄糖氧化酶1. 在生物技术发展中的重大历史事件中，下列哪件开创了现代生物技术产业发展的新纪元（ B ）。
A 应用动物胚胎移植技术进行牛胚胎移植B. 应用重组DNA技术进行新药的开发C. 应用重组人胰岛素技术治疗糖尿病D. 利用基因工程菌生产凝乳酶2. 在现代生物技术的研究和应用方面，最具活力、研究得最多、发展最快的领域是（ D ）。
A. 农业领域B. 食品工业领域C. 现代检测技术领域D. 生物制药和医药领域3. 下列哪项生物技术还仅仅局限于实验室研究和中试阶段，并没有真正实现工业化和商品化（ D ）。
食品生物技术第一章绪论1 食品生物技术是指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2 食品生物技术研究的内容基因工程——用人工的方法把不同生物的遗传物质分离出来，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寄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。
一个典型的DNA重组实验通常包括以下几个步骤：1 提取供体生物的目的基因，通过限制性内切酶、DNA聚合酶连接到另一个载体的DNA分子上，形成一个新的重组DNA分子2将这个重组DNA分子转入受体细胞并在受体细胞中复制保存，这个过程称为转化3对那些吸收了重组DNA的受体细胞进行筛选和鉴定4对含有重组DNA的细胞进行大量培养，检测外源基因是否表达2细胞工程——就是在细胞水平研究开发、利用各类细胞的工程。
细胞工程研究的内容：1 组织与细胞培养技术2 细胞大量培养技术3 细胞器移植技术4 DNA重组技术5 外源基因导入技术6 细胞融合技术7 体外受精和胚胎移植技术8 染色体工程技术3蛋白质工程——就是通过对蛋白质化学、蛋白质体学和动力学的研究，获得有关蛋白质理化特性和分子特性的信息，在此基础上对编码蛋白的基因进行有目的的设计改造，通过基因工程技术获得可以表达蛋白质的转基因生物系统，这个生物系统可以是转基因微生物、转基因植物、转基因动物，甚至可以是细胞系统。
蛋白质工程主要从以下几方面开展研究1)通过改变酶促反应的K m和V max提高催化效率2)通过改变蛋白质对酸碱和温度稳定的适应范围，拓宽蛋白质的应用范围3)改变酶在非水溶剂中的反应性，可使蛋白在非生理条件下作用4)减少酶对辅助因子的需求，简化持续生产的过程5)增加酶对底物的亲和力，以增加酶的专一性，减少不必要的副反应6)提高对蛋白酶的抗性，可以简化纯化过程，提高产率7)改变酶的别构调节部位，减少反馈抑制，提高产物产率8)提高蛋白的抗氧化能力9)改变酶对底物的专一性10)改变蛋白发生作用的种属特异性4酶工程——是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、发酵工程相结合而形成的一门新技术。
《食品生物技术》课程笔记第一章：绪论一、食品生物技术的基本概念1. 定义：食品生物技术是指应用生物学、分子生物学、生物化学、微生物学、遗传学等生命科学的基本原理，结合工程学、信息学等学科的方法，对食品原料、生产过程、产品进行科学研究和工程技术改造的技术领域。
2. 范围：食品生物技术的研究和应用范围广泛，主要包括以下几个方面：- 基因工程：通过基因克隆、基因转移等技术，对食品生物的遗传特性进行改造。
- 细胞工程：利用细胞培养、细胞融合等技术，进行细胞水平的操作和改造。
- 蛋白质工程：设计和改造蛋白质，提高其功能性和稳定性。
- 酶工程：研究和应用酶在食品加工中的作用，提高酶的效率和稳定性。
- 发酵工程：利用微生物发酵生产食品和食品添加剂。
3. 特点：- 科学性：基于严谨的科学原理和方法。
- 创新性：不断推动食品产业的技术创新。
- 安全性：关注食品安全，确保生物技术产品的安全性。
- 环保性：减少污染，提高资源利用效率。
二、传统食品生物技术与现代食品生物技术1. 传统食品生物技术：传统食品生物技术主要包括自然发酵、选种育种、食品加工等基于经验的技术。
这些技术历史悠久，但通常生产效率较低，产品品质不稳定。
2. 现代食品生物技术：现代食品生物技术以分子生物学为基础，采用基因工程、细胞工程、蛋白质工程等高新技术，具有以下特点：- 高效性：能够大幅度提高食品生产效率。
- 精确性：能够精确改造生物体的特定性状。
- 可控性：能够实现对生产过程的精确控制。
3. 差异与发展：- 技术层面：传统技术依赖于经验和直觉，现代技术依赖于科学原理和精确操作。
- 效率层面：现代技术能够实现规模化、自动化生产，提高产量和效率。
- 品质层面：现代技术有助于提高食品的品质和营养价值。
三、食品生物技术研究的内容1. 食品原料改良：- 基因工程：通过转基因技术，培育抗病、抗虫、高产的新品种。
- 细胞工程：通过细胞培养和筛选，获得优质的食品原料。
食品生物技术选择题第一章绪论（10）1.第一次绿色革命，解决了人类社会因人口增加造成的食物短缺，哪种学科的产生和发展为此做出了巨大贡献？（ B ）A.基因学说B.遗传育种学C.纯种培养技术D.乳糖操纵子学说2. 食品生物技术是现代生物技术在食品领域中的应用，那么食品生物技术的核心和基础是（ C ）。
A. 细胞工程B. 酶工程C. 基因工程D. 蛋白质工程3. 下列有关细胞工程、发酵工程、基因工程说法错误的是（ D ）。
A. 现代细胞工程就是对经过基因工程改造的组织进行细胞培养和细胞融合B. 现代细胞工程不再是传统意义上组织培养技术C. 现代发酵工程所采用的菌株是通过基因工程获得的高效表达菌株D. 通过基因工程获得的高效表达菌株可能是微生物的产物、也可能产生于动植物基因，但不可能来自人的基因。
4. 下列哪项不属于基因工程技术在食品领域中的应用（ D ）。
A. 利用基因工程技术可以设计出具有免疫功能性食品B. 利用基因工程技术可以设计出增加维生素的食品C. 利用基因工程技术可以设计出调节人体代谢的食品D. 中国传统酒文化中的食品酒也是利用基因工程技术设计出来的。
5. 随着人们生活水平的提高，对奶酪的需求将越来越大，下列哪种酶与奶酪的生产密切相关（ B ）。
A. 淀粉酶B. 木瓜蛋白酶C 纤维素酶D. 葡萄糖氧化酶1. 在生物技术发展中的重大历史事件中，下列哪件开创了现代生物技术产业发展的新纪元（ B ）。
A 应用动物胚胎移植技术进行牛胚胎移植B. 应用重组DNA技术进行新药的开发C. 应用重组人胰岛素技术治疗糖尿病D. 利用基因工程菌生产凝乳酶2. 在现代生物技术的研究和应用方面，最具活力、研究得最多、发展最快的领域是（ D ）。
A. 农业领域B. 食品工业领域C. 现代检测技术领域D. 生物制药和医药领域3. 下列哪项生物技术还仅仅局限于实验室研究和中试阶段，并没有真正实现工业化和商品化（ D ）。
