生物技术在食品科学中的应用.pdf

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1、生物技术在食品科学中的应用何国庆阮珲(浙江大学食品科学与营养系，杭州310029)摘要生物技术的飞速发展为人类解决困扰己久的食物、健康、能源、环境、人口等基本问题提供了新的手段。本文概述了生物技术在食品科学中的应用现状，并对今后的发展趋势作了展望。基因工程是现代生物技术的核心技术，其在食品科学中的应用已使人们能够改变食品的食用品质、成分组成与风味、贮藏保鲜品质，提高酶制剂质量和品质，并开发出了食品疫苗和免疫乳等新产品。细胞工程对农作物品种改良，胚胎移植和克隆技术，发酵菌种选育，及开发天然食品潺加剂等方面起了极大地推进作用

2、。蛋白质工程和酶工程的发展对大量生产具有生物活性的酶，提高或改变酶的性能，开发新酶，固定化酶技术的应用等方面作出了重要贡献。发酵技术作为传统产业，由于生物技术的应用，在酒类生产，酶制剂生产，酵母系列产品和功能性食品原料开发等方面取得了新的成就。生物传感器在食品科学中的应用使精确测定食品成分和品质成为可能。未来生物技术在食品科学中的应用有望在微生物酶制剂开发，酵母系列产品及酵母等单细胞蛋白饲料的开发，淀粉糖开发，新食品材料开发，功能性保健食品素材开发，食品工业废水处理等方面取得巨大效益。关键词食品科学生物技术基因工程技术细

3、胞工程蛋白质工程和酶工程发酵工程生物传感器生物技术是以生命科学为基础，运用工程学原理，利用生物体和生物过程，为社会提供商品和服务的综合体系。生物技术的主要范畴是酶工程、发酵工程、细胞工程和基因工程。近几年来又发展出了蛋白质工程、生物传感器、生物芯片等。更广义的生物技术是：人类对生物资源(包括动物、植物、微生物)的利用、改造并为人类服务的技术。作为新的生产方法和生产力，生物技术正在改变传统的产业结构，人们寄希望于生物技术来解决困扰人类的食物、健康、能源、环境、人口等基本问题。下面，我们就生物技术各领域在食品科学上的研究动态

4、作一综述。1生物技术在食品科学中的应用基因工程是现代生物技术的核心技术，也是发展最快，影响最大的生物技术，虽然到目前为止，基因工程领域最引人注目和最具产业化前景的成果依然在医药研究领域，然而，基因工程在食品工业领域所取得的进展已越来越受到人们的重视，并将越来越直接地影响人们的日常生活。1．1食品品质改造在农作物的品种改良上，基因重组技术(转基因技术)得到了广泛应用，并取得了丰硕成果。自从1982年美国盂山都公245司(Mop．to)和比利时根特大学分别成功地把细菌的抗卡那霉素基因导人向Et葵、烟草及胡萝h细胞中并得到表达

5、，获得第一株转基因植物以来，在不到二十年时间内，仅在美国就已有涉及48种不同植物的三千多个转基因植物实验获得成功并进入田问试验阶段。有近30个转基因植物品种已获美国政府的批准开始进入商业化生产，其中包括蕃茄、大豆、玉米、马铃薯、南瓜等一些重要的粮食和蔬菜品种。这些转基因作物新品种在抗病、抗虫、抗害、抗除草剂、耐贮藏及食用或营养品质特性等都与原品种相比有了很大的提高或改善。在食品食用品质的改良上，现在用基因工程的方法可以方便地改变油料作物的油脂组成及含量，使其更加适于食用或加工需要。如通过导入硬脂酸一ACP脱氢酶的反义基因

6、，可使转基因油菜种子中硬脂酸的含量从2％增加到4JD％。将鼠的硬脂酰CoA脱饱和酶基因导人作物后，可使转基因作物中的饱和脂肪酸(软脂酸、硬脂酸)的含量有所下降，而不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸)的含量则明显增加，其中油酸的含量可增加7倍。除了改变油脂分子的不饱和度外，基因工程技术在改变脂肪酸链长上也取得了实效，高油酸含量的转基因大豆及高月桂酸含量的转基因油料作物芥花菜(Canda)在美国已经成为商品化生产的基因工程油料作物品种【1j。通过基因工程技术还可以改变植物食品中糖类的组成及含量，已获得了支链淀粉含量很高或完全不含直链

7、淀粉的马铃薯。而通过反义基因抑制淀粉分支酶基因则可获得完全只含直链淀粉的转基因马铃薯。改变植物食品蛋白质或氨基酸组成的研究也取得了进展。将玉米中编码富含必需氨基酸的基因导人马铃薯后，可使转基因马铃薯必需氨基酸含量增加10％以上，其中含硫氨基酸246的增加更为显著。通过转基因技术提高谷物食品赖氨酸含量以增加其营养价值的研究也取得了一定的成果。在食品的储藏保鲜品质的改良上也取得了重要进展。促进果实和器官衰老是乙烯最主要的生理功能。在果实中乙烯生物合成的关键酶主要是ACC合成酶和ACC氧化酶。在果实成熟中这两种酶的活力明显增加

8、，导致乙烯产生急剧上升，促进果实成熟。目前已可以利用反义基因转录产生反义RNA，与靶RNA形成双链复合物而影响正常PdNA功能，从而抑制这两种基因的表达，达到延缓果实成熟，增长保质期的目的。目前利用反义RNA技术抑制酶活力以提高果实贮藏性能已有许多成功的例子，包括草莓、梨、香蕉、芒果、甜瓜、桃、西瓜、河套蜜瓜等，所用