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1、油脂工业中的高新技术应用第十四篇油脂工业中的高新技术应用第一章生物技术在油脂工业中的应用第一节概述至今人们对生物技术定义的阐释尚未完全一致。生物技术始源于生命科学的分子水平和细胞水平上的基础研究，是以!;#重组技术和单克隆抗体技术为标志发展起来的。美国油脂化学和生物技术学家$%&’()*+,%-(.（/001）认为，生物技术就是广泛利用生物系统的集成控制工程来达到指定目标的技术，并根据其应用工作原理和功能性质不同分为微生物技术、酶生物技术和作物生物技术三大类。在中国，尽管在生命科学领域有专家一再辩释生物技术作为高尖技术，其核心应为基因工
2、程（也称遗传工程）和细胞工程，但绝大多数的研究者还是将酶工程和发酵工程（也叫微生物工程）作为生物技术的重要组成，本书也将从这四个方面作为生物技术的内容进行分析讨论。尽管生物技术这一词的提出只有二十多年的时间，然而其发展之迅速、影响之大、涉及范围之广，是前所未见的。获得大分子结构与功能之间的相互关系，以及获得预测与设计所需功能的结构的能力是实现生物技术全部潜能的重要因素，其发展趋势是：随着基础研究不断的深入，新技术接连产生，开发周期日趋缩短，产业化速度逐渐加快。目前油脂工业正利用生物技术进行三个方面的工作：一是富含特定生理活性成分的功能性脂质的开
3、发，二是多种食用油脂的制备，三是油脂化工产品的生产。生物技术对油脂的研究也推动着它自身的研究和发展，如对细胞中不饱和脂肪酸，特别是三烯脂肪酸水平的上升以增强植物低温耐性的分子机制的研究，瘦肉型猪脂肪细胞死去之后变化机制的研究等。一、基因工程基因工程被喻为分子水平上的“施工”，是人们按照意愿用人工方法在体外对各种—/23/—第一章生物技术在油脂工业中的应用不同生物的!;#进行重组后导入受体细胞，在受体细胞内复制和表达，以获得新物种或新物质以发挥新的功能的技术。在油脂原料特别是植物油料的生产上，除了在抗性等植物生长和营养方面的研究外，提高油脂及功能
4、性伴随物如维生素$、植物甾醇等的含量，以及改变脂肪酸组成与含量方面，这一技术已经或正在发挥重要的作用。它最大的优点在于能在最经济的条件下生产同样产品。在油料作物的品种改良上，传统的育种工艺虽也达到了一些目的，但时间较长，而且某些理想产品是不可能用传统方法实现的。基因工程目前虽然进展有限，但已使油脂工业特别是植物油工业发生了很大的变化，开辟了一个更广阔的发展方向。通过对植物体内脂肪酸生物合成的研究，人们已经弄清了通过生化途径参与调节分子链长度和饱和度的酶，如%&’’()等人（*++*）研究了油菜种子发育过程中贮存的脂类的生物合成，结果表明
5、，贮存脂类积累时酶活性的增加是基因表达调节的结果。这就为以基因工程改良脂肪酸组成奠定了基础和提供了改造的可能，我们知道，植物的脂肪酸的生物合成发生在质体内，由最初反应底物乙酰,-#开始，由乙酰,-#羧化酶、丙二酸单酰转酰酶、./酮酯酰#,0合成酶（!、;、#）、硬脂酰#,0去饱和酶、#,0硫酯酶和中链酰基#,0硫酯酶参与催化，在碳链延长的反应中，还有./酮酯酰#,0还原酶，./羟酯酰#,0脱水酶和烯酯酰#,0还原酶参与进来，合成的最初产物是棕榈酸#,0（*123/#,0）和硬脂酰#,0（*423/#,0），然后再经过酯化形成脂肪。从食用油脂的角
6、度看，基因工程对植物油料脂肪酸组成的改良就在于控制其饱和程度，一方面是增加饱和脂肪酸的含量，以提高植物熔点、改善物理特性，特别是可克服氢化带来的反式脂肪酸和成本上升的两个不利的因素。从合成途径知道，不饱和脂肪酸的合成是在硬脂酰#,0（*423/#,0）合成完成之后，在硬脂酰#,0去饱和酶的作用下转变成单不饱和的油酰#,0（*42*/#,0），所以，抑制植物体中硬脂酰#,0去饱和酶的活性，便可以抑制不饱和脂肪酸的合成，进而增加饱和脂肪酸比例。基因工程的一个有效办法是在植物体中表达硬脂酰#,0去饱和酶的反义56;#，如%78’9-7等人将来自甘蓝型
7、油菜的硬脂酰#,0去饱和酶的反义基因导入油菜后，几乎检测不到转基因植物中的去饱和酶，结果菜籽中硬脂酸含量提高了:3倍，其中一株的饱和脂肪酸含量达.+;。截止目前，硬脂酸含量达<3;（*++<）、月桂酸含量达<3;（*++1）、月桂酸含量达13;（*++1）、肉豆蔻酸酯含量达<3;（*++1）的转基因油菜植株也已获得，有的正在进行大田试验。另一方面将减少饱和脂肪酸含量，增加不饱和脂肪酸含量，获取功能性油脂。通过对生物合成的分析，高等植物从硬脂酸到油酸的去饱和发生在脂肪酸尚处于#,0结合形态的时候，其它的去饱和反应发生在脂肪
8、酸变成为结合的甘油三酯以后，如!/.脂肪酸去饱和酶催化甘油三酯形式的二烯脂肪酸去饱和，是三烯脂肪酸形成的关键酶。因此，有三种途径可以减少饱和脂肪酸的形
