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1、食品生物技術(shù)基因工程的應(yīng)用進(jìn)展與未來(lái)展望摘要:食品生物技術(shù)具有悠遠(yuǎn)的發(fā)展歷史,是伴隨著人類(lèi)社會(huì)由狩獵向農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)轉(zhuǎn)變出現(xiàn)的,在促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)文明的發(fā)展方面有著非常重要的作用。食品生物技術(shù)已經(jīng)滲透到食品工業(yè)的方方面面。食品生物技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用,是指以現(xiàn)代生命科學(xué)的研究成果為基礎(chǔ),結(jié)合現(xiàn)代工程技術(shù)手段和其他學(xué)科的研究成果,用全新的方法和手段設(shè)計(jì)新型的食品和食品原料。21世紀(jì)的食品工業(yè)將是建立在現(xiàn)代食品生物技術(shù)和現(xiàn)代食品工程技術(shù)兩大支柱上的一個(gè)全新的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。關(guān)鍵詞:食品生物技術(shù)基因工程轉(zhuǎn)基因食物食品工業(yè)應(yīng)用安全前景展望食品生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用首先
2、是基因工程的應(yīng)用,即以DNA重組技術(shù)或克隆技術(shù)為手段,實(shí)現(xiàn)動(dòng)植物、微生物等的基因轉(zhuǎn)移或DNA重組,以改良食品原料或食品微生物。基因工程技術(shù)在20世紀(jì)90年代開(kāi)始在食品工業(yè)中應(yīng)用,其標(biāo)志是第一例重組DNA基因工程菌生產(chǎn)的凝乳酶在奶酪工業(yè)的應(yīng)用。微生物源基因工程食品是最早的轉(zhuǎn)基因食品,在1988年瑞士當(dāng)局通過(guò)了重組DNA基因工程菌生產(chǎn)凝乳酶的安全性評(píng)價(jià),允許在奶酪工業(yè)中使用。目前,轉(zhuǎn)基因微生物主要生產(chǎn)用于食品加工的酶和食品添加劑。從轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展階段來(lái)看,轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展可以分為三類(lèi):1.第一代轉(zhuǎn)基因食品,是以增加農(nóng)作物抗性和耐貯性的轉(zhuǎn)基因植物源食品。1.第二代的轉(zhuǎn)基因
3、食品是以改善食品的品質(zhì),增加食品的營(yíng)養(yǎng)為主要特征。2.第三階段的轉(zhuǎn)基因食品是以研究增加食品中的功能因子和增加食品的免疫功能。1基因工程的概念基因工程是20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興科學(xué),由此而引發(fā)了當(dāng)今世界各國(guó)所矚目的生活技術(shù)?;蚬こ逃萌斯さ姆椒ò巡煌锏倪z傳物質(zhì)(基因)分離出來(lái),在體外進(jìn)行剪切、拼接、重組,形成基因重組體,然后再把重組體引入宿主細(xì)胞或個(gè)體中以得到高效表達(dá),最終獲得人們所需要的基因產(chǎn)物。2基因工程的理論基礎(chǔ)2.1不同基因具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)2.2基因是可切割和轉(zhuǎn)移的。2.3多肽與基因之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系,并且有著相同的遺傳密碼。2.4基因的遺傳信息
4、是可以遺傳的。3基因工程技術(shù)在食品行業(yè)中的應(yīng)用基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容,即采用類(lèi)似工程設(shè)計(jì)的方法,按照人類(lèi)的特殊需要將具有遺傳性的目的基因在離體條件下進(jìn)行剪切、組合、拼接,再將人工重組的基因通過(guò)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞,進(jìn)行無(wú)性繁殖,并使目的基因在受體細(xì)胞中高速表達(dá),產(chǎn)生出人類(lèi)所需要的產(chǎn)品或組建成新的生物類(lèi)型。塑料作為四大包裝材料之一,由于其質(zhì)輕、強(qiáng)度好用量逐年遞增。但由于用石油產(chǎn)品制成的傳統(tǒng)塑料,其廢棄物很難降解,造成白色污染。因此,可降解塑料成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。目前PHB的生產(chǎn)成本依然太高,用細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)PHB的成本至少是化學(xué)合成聚乙烯的5倍,這嚴(yán)重限制了PH
5、B在商業(yè)上的應(yīng)用。為降低PHB的生產(chǎn)成本,提高PHB與傳統(tǒng)塑料的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,可向植物體內(nèi)引入PHB生物合成途徑,以植物為表達(dá)載體,利用CO2及光能合成PHB,是大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)PHB的一種很有前景的方法,用轉(zhuǎn)基因植物來(lái)生產(chǎn)PHB是降低生產(chǎn)成本的較好選擇。在食品保藏、貯運(yùn)方式上,利用基因工程可延長(zhǎng)食物的貯藏期,改變傳統(tǒng)的貯運(yùn)方式。如通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的延熟番茄,主要通過(guò)乙烯合成途徑調(diào)控,抑制乙烯合成,從而達(dá)到延遲成熟、耐貯藏的目的。鄭鐵松等報(bào)道,促進(jìn)果實(shí)成熟和器官衰老是乙烯最主要的生理功能,在果實(shí)中乙烯生物合成的關(guān)鍵酶主要是ACC合成酶和ACC氧化酶,在果實(shí)成熟時(shí)這兩種酶
6、的活力明顯增加,導(dǎo)致乙烯含量急劇增加,促進(jìn)果實(shí)成熟。另?yè)?jù)劉全永報(bào)道,采用基因工程技術(shù),使外源性基因?qū)腭R鈴薯中,可賦予其特定的抗病性,從而大大提高了原材料的品質(zhì)?;蚬こ碳夹g(shù)在食品行業(yè)中的應(yīng)用具體概括有以下幾個(gè)方面:1.1利用基因工程改造食品微生物1.2利用基因工程改善動(dòng)物食品原料的品質(zhì)1.3利用基因工程改進(jìn)食品生產(chǎn)工藝1.4改良食品風(fēng)味1.1利用基因工程生產(chǎn)食品添加劑及功能性食品4基因工程的發(fā)展概況4.1基因工程的前期準(zhǔn)備階段1944年,美國(guó)微生物學(xué)家Avery等通過(guò)細(xì)菌轉(zhuǎn)化研究證明DNA是基因載體,明確了基因的分子載體是DNA而不是蛋白質(zhì),即遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。4.2
7、基因工程的誕生1972年,Berg等首次用限制性?xún)?nèi)切酶EcoRI切割病毒SV40DNA和噬菌體DNA,經(jīng)過(guò)連接,組成重組DNA分子。1980年人們首次通過(guò)顯微鏡注射培育出世界第一個(gè)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物—轉(zhuǎn)基因小鼠,1983年美國(guó)和法國(guó)的科學(xué)家在世界上第一次進(jìn)行了抗除草劑轉(zhuǎn)基因煙草的田間實(shí)驗(yàn)。4.3基因工程的迅速發(fā)展階段近20年是基因工程迅速發(fā)展的階段,,在基因工程基礎(chǔ)研究方面,開(kāi)發(fā)了大量的基因操作技術(shù),開(kāi)發(fā)了許多共供轉(zhuǎn)化原核生物和動(dòng)物、植物細(xì)胞載體,并獲得了大量轉(zhuǎn)基因生物。在農(nóng)業(yè)上,基因工程發(fā)展速度勢(shì)頭強(qiáng)勁。據(jù)估計(jì),2000年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積由1996年