食品生物技術(shù)緒論

1、食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) (Food Biotechnology )緒緒 論論我們計(jì)劃在五六年內(nèi)解決一億以上人口的糧食問題我們計(jì)劃在五六年內(nèi)解決一億以上人口的糧食問題糧 食泥腿子泥腿子科學(xué)家袁隆平永不滿足的超級水稻夢科學(xué)家袁隆平永不滿足的超級水稻夢“我夢見我們種的水稻，長得跟高粱一樣高，穗子像掃把那么長，我夢見我們種的水稻，長得跟高粱一樣高，穗子像掃把那么長，顆粒像花生米那么大，我和助手們就坐在稻穗下面乘涼顆粒像花生米那么大，我和助手們就坐在稻穗下面乘涼” 人類對自然界的要求人類對自然界的要求 認(rèn)識認(rèn)識利用利用再造再造改造改造 創(chuàng)造創(chuàng)造 隨著反向生物學(xué)的問世隨著反向生物學(xué)的問世, , 在在20

2、20世紀(jì)八世紀(jì)八十年代誕生了生物技術(shù)十年代誕生了生物技術(shù)(Biotechnology)(Biotechnology)這門新學(xué)科。這門新學(xué)科。 生物技術(shù)學(xué)科的地位生物技術(shù)學(xué)科的地位v 世界新技術(shù)革命的主角之一世界新技術(shù)革命的主角之一, , 生物技術(shù)生物技術(shù)與新材料與新材料, , 信息技術(shù)信息技術(shù)( (包括微電子、計(jì)算機(jī)包括微電子、計(jì)算機(jī)) )一起已成為新產(chǎn)業(yè)革命三大支柱之一；一起已成為新產(chǎn)業(yè)革命三大支柱之一；v 陽光技術(shù)，朝陽產(chǎn)業(yè)，黃金工程，陽光技術(shù)，朝陽產(chǎn)業(yè)，黃金工程，倍倍受世界各國重視受世界各國重視。v 生物技術(shù)將成為生物技術(shù)將成為2121世紀(jì)高技術(shù)革命的核心世紀(jì)高技術(shù)革命的核心內(nèi)容。內(nèi)容。

3、生物技術(shù)的重要性生物技術(shù)的重要性v 有助于解決全球的重大難題：資源（能有助于解決全球的重大難題：資源（能源）、人口、糧食、生態(tài)環(huán)境、健康與疾病源）、人口、糧食、生態(tài)環(huán)境、健康與疾病和戰(zhàn)爭與災(zāi)害；和戰(zhàn)爭與災(zāi)害；v 促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和新產(chǎn)業(yè)的形成，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和新產(chǎn)業(yè)的形成，對人類社會生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的對人類社會生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的革命性革命性影響；影響；v 生物技術(shù)這一新生事物正迅速走向老百性生物技術(shù)這一新生事物正迅速走向老百性日常生活各個方面日常生活各個方面, , 將對人類的發(fā)展做出貢將對人類的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。獻(xiàn)。重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握 1 1、生物技術(shù)的概念、內(nèi)容、生物技術(shù)的概念、內(nèi)容 2 2

4、、生物技術(shù)的發(fā)展史、生物技術(shù)的發(fā)展史 3 3、食品生物技術(shù)概論、食品生物技術(shù)概論一、一、生物技術(shù)的定義及內(nèi)涵生物技術(shù)的定義及內(nèi)涵 生物技術(shù)生物技術(shù)(Biotechnology, BT), 亦稱為生物工程亦稱為生物工程（bioengineering)bioengineering), , 現(xiàn)統(tǒng)一稱現(xiàn)統(tǒng)一稱: : 生物技術(shù)生物技術(shù)。1 1 定義定義: :國際上沿用國際上沿用19821982年的概念，年的概念，生物技術(shù)生物技術(shù)是指應(yīng)用生物科學(xué)及工程學(xué)是指應(yīng)用生物科學(xué)及工程學(xué)原理，依靠生物體系作反應(yīng)器，將物原理，依靠生物體系作反應(yīng)器，將物料進(jìn)行加工改造，獲得人類所需產(chǎn)品料進(jìn)行加工改造，獲得人類所需產(chǎn)品的

5、技術(shù)。的技術(shù)。 現(xiàn)代生物技術(shù)定義現(xiàn)代生物技術(shù)定義： 以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ), , 把把生物生物體系與體系與工程學(xué)工程學(xué)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，按照預(yù)先的按照預(yù)先的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，定向定向地在不同水平上地在不同水平上改造改造生物遺生物遺傳性狀或加工生物原料傳性狀或加工生物原料, , 產(chǎn)生對人類有用產(chǎn)生對人類有用的的新產(chǎn)品新產(chǎn)品( (或達(dá)到某種目的或達(dá)到某種目的) )之綜合性科學(xué)之綜合性科學(xué)技術(shù)。技術(shù)。2 2、要點(diǎn)、要點(diǎn): : 對象對象 是具遺傳特性有生命物質(zhì)是具遺傳特性有生命物質(zhì): :包括病包括病毒、細(xì)菌、植物、動物、直到人類。毒、細(xì)菌、植物、動物、直到人類。 生物體系

6、多個生物體系多個不同水平不同水平研究研究: : 從大分子從大分子(DNA(DNA、RNARNA、蛋白質(zhì)、酶、蛋白質(zhì)、酶) )、亞細(xì)胞、細(xì)、亞細(xì)胞、細(xì)胞、組織、器官到整個機(jī)體。胞、組織、器官到整個機(jī)體。 應(yīng)用工程學(xué)原理應(yīng)用工程學(xué)原理: : 經(jīng)人類思維經(jīng)人類思維, , 設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)方案、定向修飾、加工制作過程等體外操案、定向修飾、加工制作過程等體外操作環(huán)節(jié)。作環(huán)節(jié)。 有有目的產(chǎn)品目的產(chǎn)品: : 目的產(chǎn)品有三個新目的產(chǎn)品有三個新特征特征: : 新遺傳功能、新遺傳性狀、新遺傳功能、新遺傳性狀、新物種新物種。要有合乎人類所需的工業(yè)、。要有合乎人類所需的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和食品產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和食品產(chǎn)品。 高

7、新技術(shù)高新技術(shù)起重要作用。起重要作用。3 3、生物技術(shù)的內(nèi)容、生物技術(shù)的內(nèi)容醫(yī)學(xué)生物技術(shù)醫(yī)學(xué)生物技術(shù)藥學(xué)生物技術(shù)藥學(xué)生物技術(shù)動物生物技術(shù)動物生物技術(shù)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)海洋生物技術(shù)海洋生物技術(shù) 微生物生物技術(shù)微生物生物技術(shù) （1）生物技術(shù)的上中下游）生物技術(shù)的上中下游v上游工程：上游工程：實(shí)驗(yàn)室研究和開發(fā)階段，包括基實(shí)驗(yàn)室研究和開發(fā)階段，包括基因、細(xì)胞、干細(xì)因、細(xì)胞、干細(xì)胞胞、轉(zhuǎn)基因生物、組織工程、轉(zhuǎn)基因生物、組織工程等獲得優(yōu)良菌株、細(xì)胞系或固定化的菌體等。等獲得優(yōu)良菌株、細(xì)胞系或固定化的菌體等。v中游工程：中游工程：中游加工以中游加工以生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器為中心，為中心，優(yōu)化和放大生產(chǎn)工

8、藝。優(yōu)化和放大生產(chǎn)工藝。v下游工程：下游工程：從反應(yīng)液中提取目的產(chǎn)物從反應(yīng)液中提取目的產(chǎn)物加工精加工精制成合格產(chǎn)品。制成合格產(chǎn)品。（2）生物技術(shù)涉及的具體技術(shù)包括生物技術(shù)涉及的具體技術(shù)包括: :lDNADNA重組、細(xì)胞培養(yǎng)及融合、重組、細(xì)胞培養(yǎng)及融合、 抗體制備技術(shù)抗體制備技術(shù)l 干細(xì)胞培養(yǎng)及定向分化、顯微注射技術(shù)、干細(xì)胞培養(yǎng)及定向分化、顯微注射技術(shù)、 動物飼養(yǎng)技術(shù)動物飼養(yǎng)技術(shù), ,l 轉(zhuǎn)基因技術(shù)、胚胎克隆、細(xì)胞及酶的固定化技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、胚胎克隆、細(xì)胞及酶的固定化技術(shù)、 發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵技術(shù)l 生物反應(yīng)器、生物反應(yīng)器、 蛋白質(zhì)分離純化、蛋白質(zhì)分離純化、 生物大分子合成及純化生物大分子合成及純化

9、l 生物大分子修飾、生物物理、生物大分子修飾、生物物理、 生物信息及其他相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)生物信息及其他相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)（3）生物技術(shù)諸工程生物技術(shù)諸工程的內(nèi)容及種類的內(nèi)容及種類 ( ( 十二大工程十二大工程 ) )基因工程基因工程 (Gene engineering)v對象對象: : 在核酸分子在核酸分子 (DNA(DNA或或RNA) RNA) 或基因上操作?；蚧蛏喜僮鳌定義定義: : 在體外對在體外對DNADNA進(jìn)行切割、拼接進(jìn)行切割、拼接, , 使遺傳使遺傳物質(zhì)重新組合物質(zhì)重新組合, , 經(jīng)載體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中擴(kuò)增經(jīng)載體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中擴(kuò)增表達(dá)表達(dá), , 獲得人類所需產(chǎn)品獲得人類所需產(chǎn)品, , 或組建

10、新生物或組建新生物類型的技術(shù)。類型的技術(shù)。 文獻(xiàn)上常見到文獻(xiàn)上常見到DNADNA重組、分子克隆、基因重組、分子克隆、基因克隆、克隆、 遺傳工程等名詞與基因工程混用遺傳工程等名詞與基因工程混用, , 事實(shí)上主要內(nèi)容相似事實(shí)上主要內(nèi)容相似, , 不同之處在于所突出不同之處在于所突出的內(nèi)容有異。的內(nèi)容有異。v應(yīng)用應(yīng)用 ( (后有詳述后有詳述) )。供 體 細(xì) 胞目 的 基 因載 體重 組 D N A 分 子轉(zhuǎn) 化 細(xì) 胞受 體 細(xì) 胞多 肽 藥 物疫 苗 、 抗 體基 因 治 療基 因 診 斷 轉(zhuǎn) 基 因 動 物( 畜 牧 業(yè) 、 漁 業(yè) 生 物 反 應(yīng) 器 )轉(zhuǎn) 基 因 植 物( 農(nóng) 業(yè) 、 林

11、業(yè) 生 物 反 應(yīng) 器 )冶 金 、 環(huán) 保輕 工 、 食 品供 體 細(xì) 胞目 的 基 因載 體重 組 D N A 分 子轉(zhuǎn) 化 細(xì) 胞受 體 細(xì) 胞多 肽 藥 物疫 苗 、 抗 體基 因 治 療基 因 診 斷 轉(zhuǎn) 基 因 動 物( 畜 牧 業(yè) 、 漁 業(yè) 生 物 反 應(yīng) 器 )轉(zhuǎn) 基 因 植 物( 農(nóng) 業(yè) 、 林 業(yè) 生 物 反 應(yīng) 器 )冶 金 、 環(huán) 保輕 工 、 食 品細(xì)胞工程細(xì)胞工程 (cell engineering)v 對象對象: : 細(xì)胞細(xì)胞, , 在細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移或改在細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移或改變生物學(xué)性狀。變生物學(xué)性狀。v 定義定義: : (1)(1)廣義廣義 細(xì)胞

12、融合技術(shù)細(xì)胞融合技術(shù): : 在特定的條件下在特定的條件下 ( (環(huán)境、環(huán)境、融合技術(shù)融合技術(shù)), ), 使不同的細(xì)胞融合使不同的細(xì)胞融合, , 獲得具獲得具有來自雙親代基因的雜交細(xì)胞有來自雙親代基因的雜交細(xì)胞, , 雜交細(xì)胞雜交細(xì)胞的遣傳物質(zhì)發(fā)生改變的遣傳物質(zhì)發(fā)生改變, , 達(dá)到改造物種，創(chuàng)達(dá)到改造物種，創(chuàng)建新種之目的。建新種之目的。(2) (2) 狹義狹義: : 淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù): : 骨髓瘤細(xì)胞淋巴細(xì)胞融合骨髓瘤細(xì)胞淋巴細(xì)胞融合( (制備制備 McAbMcAb) )。 (3) (3) 現(xiàn)代概念現(xiàn)代概念: : 把廣義的概念擴(kuò)展把廣義的概念擴(kuò)展, , 指在體外條件對細(xì)指在體

13、外條件對細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖，按人們的意愿改變細(xì)胞胞進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖，按人們的意愿改變細(xì)胞某些生物學(xué)特性，獲得有用的產(chǎn)品或達(dá)到改某些生物學(xué)特性，獲得有用的產(chǎn)品或達(dá)到改良生物品種的技術(shù)。良生物品種的技術(shù)。細(xì)胞工程細(xì)胞工程授體基因授體基因(大腸桿菌大腸桿菌)(干擾素基因干擾素基因)受體基因受體基因重組基因重組基因植入受體細(xì)胞核植入受體細(xì)胞核(大腸桿菌，酵母菌大腸桿菌，酵母菌)發(fā)酵發(fā)酵分離分離生物藥劑生物藥劑（干擾素、胰島素等）（干擾素、胰島素等）廢液廢液酶工程酶工程 (Enzyme engineering)1.1.對象對象: : 酶分子修飾、生產(chǎn)應(yīng)用和酶的固定化酶分子修飾、生產(chǎn)應(yīng)用和酶的固定化2. 2

14、. 定義定義: : 在給定的生產(chǎn)工藝和生物反應(yīng)器中在給定的生產(chǎn)工藝和生物反應(yīng)器中, , 利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能，或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造提高酶的化功能，或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造提高酶的轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率, , 把對應(yīng)的原料高效地轉(zhuǎn)化成所把對應(yīng)的原料高效地轉(zhuǎn)化成所需有用的物質(zhì)之技術(shù)。需有用的物質(zhì)之技術(shù)。發(fā)酵工程發(fā)酵工程 (Fermentation engineering)(Fermentation engineering)1.1.對象對象: : 微生物在常規(guī)發(fā)酵工藝上發(fā)展而成。微生物在常規(guī)發(fā)酵工藝上發(fā)展而成。有時也稱微生物工程。有時也稱微生物工程。2. 2. 定

15、義定義: : 利用微生物特定性狀（生長快、培養(yǎng)簡利用微生物特定性狀（生長快、培養(yǎng)簡單和代謝過程特殊等）單和代謝過程特殊等）, , 通過現(xiàn)代化工程技通過現(xiàn)代化工程技術(shù)術(shù), , 快速、連續(xù)生產(chǎn)人類所需物質(zhì)的技術(shù)。快速、連續(xù)生產(chǎn)人類所需物質(zhì)的技術(shù)。 3. 3. 要點(diǎn)要點(diǎn): : 核心是提高產(chǎn)率核心是提高產(chǎn)率, , 過程包括過程包括: : 菌種選育、生產(chǎn)、菌種選育、生產(chǎn)、 代謝產(chǎn)物的利用。代謝產(chǎn)物的利用。 所用技術(shù)包括大規(guī)模懸浮培養(yǎng)所用技術(shù)包括大規(guī)模懸浮培養(yǎng), , 細(xì)胞固定化細(xì)胞固定化, , 產(chǎn)物分離提取。產(chǎn)物分離提取。 4 4應(yīng)用應(yīng)用: : 藥物生產(chǎn)藥物生產(chǎn)( ( 活性多肽、抗生素活性多肽、抗生素)

16、)、單細(xì)胞蛋白生、單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、微生物冶金技術(shù)。產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、微生物冶金技術(shù)。 蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程 (Protein engineering)v 對象對象: : 基因序列基因序列DNADNA分子中改造分子中改造, , 最終導(dǎo)最終導(dǎo)致蛋白分子氨基酸序列改變。致蛋白分子氨基酸序列改變。v 定義定義: : 在在X X衍射和晶體分析術(shù)了解蛋白質(zhì)三維空衍射和晶體分析術(shù)了解蛋白質(zhì)三維空間結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系基礎(chǔ)上間結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系基礎(chǔ)上, , 借用計(jì)算機(jī)和分子設(shè)計(jì)輔助技術(shù)借用計(jì)算機(jī)和分子設(shè)計(jì)輔助技術(shù), , 在在DNADNA分子水平上操作更換或改變其序列分子水平上操作更換或改變其序列, , 達(dá)到改變蛋

17、白質(zhì)分子氨基酸序列達(dá)到改變蛋白質(zhì)分子氨基酸序列, , 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)人為改變蛋白質(zhì)分子形狀及功能人為改變蛋白質(zhì)分子形狀及功能, , 使之具有使之具有新遺傳學(xué)特性。新遺傳學(xué)特性。v 核心核心: : 蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu), DNA, DNA重組重組, , 人工定向改人工定向改造蛋白質(zhì)功能域構(gòu)象造蛋白質(zhì)功能域構(gòu)象, , 使得功能改變。使得功能改變。 這被稱為是生物技術(shù)發(fā)展的第二浪這被稱為是生物技術(shù)發(fā)展的第二浪, , 如通如通過增加或減少人工二硫鍵、置換氨基酸等修過增加或減少人工二硫鍵、置換氨基酸等修飾技術(shù)飾技術(shù), , 提高或改變活性多肽提高或改變活性多肽 ( (激素、酶、激素、酶、細(xì)胞因子細(xì)胞因子

18、) ) 的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。 抗體工程抗體工程（Antibody engineering ）v對象對象：IgIg 基因基因 v定義定義 通過對抗體分子結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的通過對抗體分子結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的研究，有計(jì)劃地對抗體基因序列進(jìn)行改研究，有計(jì)劃地對抗體基因序列進(jìn)行改造，改善抗體的某些功能的技術(shù)。造，改善抗體的某些功能的技術(shù)。 組織工程組織工程 (Tissue engineering)(Tissue engineering)對象對象：干細(xì)胞、組織和器官。：干細(xì)胞、組織和器官。定義：定義：v運(yùn)用工程學(xué)和生命科學(xué)原理和方法，運(yùn)用工程學(xué)和生命科學(xué)原理和方法，v在了解正常和病理學(xué)組織結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系在了解正

19、常和病理學(xué)組織結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系和生長機(jī)理的基礎(chǔ)上，和生長機(jī)理的基礎(chǔ)上，v研制生物學(xué)組織器官替代品，通過移植，研制生物學(xué)組織器官替代品，通過移植，v達(dá)到達(dá)到重建、恢復(fù)、維持和改進(jìn)組織功能重建、恢復(fù)、維持和改進(jìn)組織功能學(xué)學(xué)科?？啤８杉?xì)胞工程干細(xì)胞工程 (stem cell engineering)v干細(xì)胞干細(xì)胞 干細(xì)胞是具有無限期產(chǎn)生各種分化細(xì)胞能力干細(xì)胞是具有無限期產(chǎn)生各種分化細(xì)胞能力的細(xì)胞。它是各種干細(xì)胞的統(tǒng)稱。通常認(rèn)為的細(xì)胞。它是各種干細(xì)胞的統(tǒng)稱。通常認(rèn)為干細(xì)胞有幾個主要特征：干細(xì)胞有幾個主要特征：v 未分化的早期細(xì)胞；未分化的早期細(xì)胞；v 具有分化成各種特定細(xì)胞的能力；具有分化成各種特定細(xì)胞

20、的能力；v 可無限地分裂增值，產(chǎn)生大量后裔可無限地分裂增值，產(chǎn)生大量后裔; ;v 其子細(xì)胞有兩種命運(yùn)，保持為干細(xì)胞或分化其子細(xì)胞有兩種命運(yùn)，保持為干細(xì)胞或分化 為特定細(xì)胞。為特定細(xì)胞?？寺⊙蚨嗬蚩寺⊙蚨嗬蚬┞涯秆蚬┞涯秆蚬w細(xì)胞羊供體細(xì)胞羊卵子卵子體細(xì)胞體細(xì)胞體細(xì)胞核體細(xì)胞核去核卵子去核卵子植入受體去核卵中植入受體去核卵中克隆羊多莉克隆羊多莉外源核卵子外源核卵子植入代育母羊子宮植入代育母羊子宮發(fā)育、成長、降生發(fā)育、成長、降生克克隆隆技技術(shù)術(shù) 轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因動物( (亦稱亦稱: : 胚胎工程胚胎工程Transgenetic animal）1.1.對象對象: : 胚胎早期細(xì)胞上胚胎早期細(xì)胞上實(shí)現(xiàn)

21、基因轉(zhuǎn)移。實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因動物受體基因受體基因（乳腺基因）（乳腺基因）授體基因授體基因(干擾素基因干擾素基因)植入受體受精卵核植入受體受精卵核轉(zhuǎn)基因受精卵植轉(zhuǎn)基因受精卵植入受體動物子宮入受體動物子宮 發(fā)育，降生發(fā)育，降生擁有外源基因的擁有外源基因的轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因動物(分泌乳汁含有干擾素分泌乳汁含有干擾素)重組基因重組基因 2. 2. 定義定義: : 把新的遺傳信息把新的遺傳信息 (DNA(DNA序列序列) ) 用特定技術(shù)用特定技術(shù)導(dǎo)入導(dǎo)入胚胎早期受精卵胚胎早期受精卵, , 經(jīng)經(jīng)發(fā)育發(fā)育后后, , 外源遺傳外源遺傳信息分布到所有體細(xì)胞信息分布到所有體細(xì)胞生殖細(xì)胞中去生殖細(xì)胞中去,

22、 , 這種這種使動物帶有使動物帶有新遺傳信息新遺傳信息的基因轉(zhuǎn)移技術(shù)稱胚的基因轉(zhuǎn)移技術(shù)稱胚胎工程。胎工程。 所得動物稱所得動物稱轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因動物 (Transgenetic (Transgenetic animals)animals)， 或或基因工程動物基因工程動物。生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程 ( Biomedical engineering) 1 1 對象對象: : 人體人體 2 2 定義定義: : 從工程學(xué)角度研究人體結(jié)從工程學(xué)角度研究人體結(jié)構(gòu)、功能及生命現(xiàn)象構(gòu)、功能及生命現(xiàn)象, , 為防治疾病提供為防治疾病提供新技術(shù)、新方法、新儀器和新材料的科新技術(shù)、新方法、新儀器和新材料的科學(xué)。學(xué)。

23、生物制藥化學(xué)制藥工程生物制藥化學(xué)制藥工程 (Biochemical pharmaceutical engineering) 1 1生產(chǎn)對象生產(chǎn)對象: : 藥物藥物( ( 活性多肽活性多肽、酶、抗生素等酶、抗生素等) ) 2 2定義定義 ( (待確定待確定): ): 利用現(xiàn)代生物技術(shù)利用現(xiàn)代生物技術(shù), , 以生物反應(yīng)器（微生以生物反應(yīng)器（微生物、動物細(xì)胞、植物及動物個體），物、動物細(xì)胞、植物及動物個體）， 大規(guī)模大規(guī)模地制備高純度的藥物。地制備高純度的藥物。 如基因工程藥物、同如基因工程藥物、同份異構(gòu)體的拆分（利用份異構(gòu)體的拆分（利用 Abzyme Abzyme 特異結(jié)合、特異結(jié)合、特異地進(jìn)行酶

24、消化來完成）等。特異地進(jìn)行酶消化來完成）等。 ( (十二十二) ) 生化工程生化工程 (Biochemistry engineering) 1 1 對象對象: : 生化反應(yīng)器生化反應(yīng)器( (反應(yīng)環(huán)境與裝置反應(yīng)環(huán)境與裝置) )， 產(chǎn)品的分離提純技術(shù)產(chǎn)品的分離提純技術(shù) 2. 2.定義定義( (待確定待確定): ): 為活細(xì)胞和酶提供適宜反應(yīng)環(huán)境為活細(xì)胞和酶提供適宜反應(yīng)環(huán)境, , 能大能大規(guī)模自動化生產(chǎn)、分離、精制出所需產(chǎn)品的規(guī)模自動化生產(chǎn)、分離、精制出所需產(chǎn)品的技術(shù)。技術(shù)。 3.3.內(nèi)容包括內(nèi)容包括: : 生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、傳感器的制造、生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、傳感器的制造、電泳、離心、層折、免疫層析等

25、。這是下游電泳、離心、層折、免疫層析等。這是下游工程的關(guān)鍵一環(huán)。工程的關(guān)鍵一環(huán)。注注： 1. 1.十二大工程相互聯(lián)系十二大工程相互聯(lián)系, , 相輔相成相輔相成。 上游中上游中, , 基因工程是基礎(chǔ)、核心基因工程是基礎(chǔ)、核心, , 通通過它才能真正按人的意向通過設(shè)計(jì)、改造、過它才能真正按人的意向通過設(shè)計(jì)、改造、生產(chǎn)特定生物工程產(chǎn)品。生產(chǎn)特定生物工程產(chǎn)品。 下游工程中關(guān)鍵是發(fā)酵工程的生產(chǎn)和下游工程中關(guān)鍵是發(fā)酵工程的生產(chǎn)和利用生化工程對產(chǎn)物進(jìn)行提純利用生化工程對產(chǎn)物進(jìn)行提純, , 它們是生它們是生物技術(shù)產(chǎn)生效益的必要條件。其他工程相物技術(shù)產(chǎn)生效益的必要條件。其他工程相互配合互配合, ,共同組成生物技

26、術(shù)體系。共同組成生物技術(shù)體系。二二. . 生物技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展生物技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展 生物技術(shù)的發(fā)展兩個階段生物技術(shù)的發(fā)展兩個階段 v傳統(tǒng)生物技術(shù)傳統(tǒng)生物技術(shù)v現(xiàn)代生物技術(shù)兩個階段。現(xiàn)代生物技術(shù)兩個階段。 1.1.傳統(tǒng)生物技術(shù)傳統(tǒng)生物技術(shù) 傳統(tǒng)生物技術(shù)的發(fā)展（經(jīng)典傳統(tǒng)生物技術(shù)的發(fā)展（經(jīng)典+ +近代）近代）1 0001 000多年前多年前, , 當(dāng)人類用發(fā)方法制備酒、當(dāng)人類用發(fā)方法制備酒、醋、醬及食品等醋、醬及食品等, , 此時主要是生物技術(shù)的此時主要是生物技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)階段。經(jīng)驗(yàn)階段。1919世紀(jì)人們才有意識地大規(guī)模利用酵母發(fā)世紀(jì)人們才有意識地大規(guī)模利用酵母發(fā)酵，并形成產(chǎn)業(yè)。酵，并形成產(chǎn)業(yè)。2020

27、世紀(jì)初，提出了生物技術(shù)這一概念。世紀(jì)初，提出了生物技術(shù)這一概念。 19281928年，年，青霉素青霉素的發(fā)現(xiàn)使生物技術(shù)從單的發(fā)現(xiàn)使生物技術(shù)從單純的食品、飼料制備擴(kuò)展到抗生素產(chǎn)品，純的食品、飼料制備擴(kuò)展到抗生素產(chǎn)品，該產(chǎn)業(yè)至今長盛不衰。該產(chǎn)業(yè)至今長盛不衰。 2020世紀(jì)世紀(jì) 5050年代和年代和6060年代，生物技術(shù)增年代，生物技術(shù)增添了添了氨基酸發(fā)酵和酶制劑氨基酸發(fā)酵和酶制劑工業(yè)新成員。工業(yè)新成員。 傳統(tǒng)生物技術(shù)有如下特點(diǎn)：傳統(tǒng)生物技術(shù)有如下特點(diǎn)： 主要通過微生物初級發(fā)酵獲得產(chǎn)品，僅僅局限在主要通過微生物初級發(fā)酵獲得產(chǎn)品，僅僅局限在 微生物發(fā)酵和化學(xué)工程領(lǐng)域。微生物發(fā)酵和化學(xué)工程領(lǐng)域。 沒有改

28、變微生物的遺傳物質(zhì)，也沒有出現(xiàn)新的微沒有改變微生物的遺傳物質(zhì)，也沒有出現(xiàn)新的微生物遺傳性狀。生物遺傳性狀。生產(chǎn)過程簡單，上游主要是培養(yǎng)大量的微生生產(chǎn)過程簡單，上游主要是培養(yǎng)大量的微生 物、對粗材料進(jìn)行加工即進(jìn)行發(fā)酵和轉(zhuǎn)化，物、對粗材料進(jìn)行加工即進(jìn)行發(fā)酵和轉(zhuǎn)化， 通過誘變選育良種，下游主要對產(chǎn)品進(jìn)行純化。通過誘變選育良種，下游主要對產(chǎn)品進(jìn)行純化。 生產(chǎn)周期長，費(fèi)用高，產(chǎn)量低，效率差。生產(chǎn)周期長，費(fèi)用高，產(chǎn)量低，效率差。 2. 2. 現(xiàn)代生物技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù) 自自19531953年起，分子遺傳學(xué)的興起與發(fā)展，年起，分子遺傳學(xué)的興起與發(fā)展， DNADNA轉(zhuǎn)移和重組工程轉(zhuǎn)移和重組工程 轉(zhuǎn)基因技術(shù)：轉(zhuǎn)基

29、因技術(shù)： 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 轉(zhuǎn)基因藥物轉(zhuǎn)基因藥物 轉(zhuǎn)基因動植物轉(zhuǎn)基因動植物 無性繁殖，克隆技術(shù)無性繁殖，克隆技術(shù) 改變生物的遺傳性狀改變生物的遺傳性狀, , 使分離高產(chǎn)量的工程菌變的容易使分離高產(chǎn)量的工程菌變的容易, , 簡化了生產(chǎn)過程；簡化了生產(chǎn)過程；擴(kuò)大了反應(yīng)器范圍，擴(kuò)大了反應(yīng)器范圍， 從發(fā)酵罐發(fā)展到細(xì)胞、植物及動物個從發(fā)酵罐發(fā)展到細(xì)胞、植物及動物個 體天然生物反應(yīng)器。體天然生物反應(yīng)器。特別是特別是DNA重組技術(shù)可以重組技術(shù)可以v 2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代，現(xiàn)代生物技術(shù)的年代，現(xiàn)代生物技術(shù)的 發(fā)展日新月異，一躍成為代表發(fā)展日新月異，一躍成為代表2121世世 紀(jì)新技術(shù)的發(fā)展方向，并成為具

30、有紀(jì)新技術(shù)的發(fā)展方向，并成為具有 廣闊應(yīng)用前景的新興學(xué)科與產(chǎn)業(yè)。廣闊應(yīng)用前景的新興學(xué)科與產(chǎn)業(yè)。v 傳統(tǒng)生物技術(shù)已被現(xiàn)代生物技術(shù)傳統(tǒng)生物技術(shù)已被現(xiàn)代生物技術(shù) 所取代，當(dāng)前生物技術(shù)一詞實(shí)質(zhì)上所取代，當(dāng)前生物技術(shù)一詞實(shí)質(zhì)上 已成為已成為現(xiàn)代生物技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)的簡稱。的簡稱。3 3 生物技術(shù)的特點(diǎn)生物技術(shù)的特點(diǎn) ( (八高一低八高一低) )v高水平高水平：即學(xué)科具有先進(jìn)性，是知識、技術(shù)密集即學(xué)科具有先進(jìn)性，是知識、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)型產(chǎn)業(yè), , 處分子水平、新技術(shù)前沿。處分子水平、新技術(shù)前沿。v高綜合高綜合：跨學(xué)科專業(yè)跨學(xué)科專業(yè), , 位多學(xué)科發(fā)展的交叉點(diǎn)上，位多學(xué)科發(fā)展的交叉點(diǎn)上，涉及的行業(yè)多、范圍廣

31、。涉及的行業(yè)多、范圍廣。v高投入高投入, , 與其他技術(shù)比較與其他技術(shù)比較, , 在資金、人員、設(shè)備、在資金、人員、設(shè)備、試劑及研發(fā)上投資大。試劑及研發(fā)上投資大。v高競爭高競爭，各國、各行業(yè)、各單位之間，在技術(shù)、各國、各行業(yè)、各單位之間，在技術(shù)、時效性、知識及人才上競爭激烈。時效性、知識及人才上競爭激烈。v 高風(fēng)險(xiǎn)高風(fēng)險(xiǎn)，上述原因造成一定風(fēng)險(xiǎn)，加上上述原因造成一定風(fēng)險(xiǎn)，加上技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)帶來高風(fēng)險(xiǎn)。技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)帶來高風(fēng)險(xiǎn)。v 高效益高效益, , 應(yīng)用性強(qiáng)應(yīng)用性強(qiáng), , 有目的產(chǎn)品有目的產(chǎn)品, , 最易最易商業(yè)化。商業(yè)化。 從事生物技術(shù)猶如種樹將獲得豐碩果實(shí)從事生物技術(shù)猶如種樹將獲得豐碩果實(shí), , 如干擾

32、素的投入雖然高達(dá)數(shù)百萬美元如干擾素的投入雖然高達(dá)數(shù)百萬美元, ,但產(chǎn)但產(chǎn)值數(shù)年達(dá)值數(shù)年達(dá)3030億美元億美元, , 用于治病將產(chǎn)生巨大經(jīng)用于治病將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)和社會效益。生物技術(shù)在解決人類面臨眾濟(jì)和社會效益。生物技術(shù)在解決人類面臨眾多難題上是沒有任何產(chǎn)業(yè)可比的。多難題上是沒有任何產(chǎn)業(yè)可比的。v高智力：高智力： 具有創(chuàng)新性和突破性具有創(chuàng)新性和突破性, , 可按人類需要定向可按人類需要定向改變和創(chuàng)造生物的遺傳特性，要求在人才、改變和創(chuàng)造生物的遺傳特性，要求在人才、計(jì)劃、設(shè)計(jì)、工藝和產(chǎn)品上都要與眾不同。計(jì)劃、設(shè)計(jì)、工藝和產(chǎn)品上都要與眾不同。 從認(rèn)識、利用、再造階段上升到改造和創(chuàng)從認(rèn)識、利用、再造階段

33、上升到改造和創(chuàng)造階段造階段。v高控性：高控性：采用工程學(xué)手段，易自動化、程控采用工程學(xué)手段，易自動化、程控化及連續(xù)化生產(chǎn)。化及連續(xù)化生產(chǎn)。v低污染：低污染：生物技術(shù)以生物資源為對象生物技術(shù)以生物資源為對象, , 生物生物資源具有再生性資源具有再生性, , 是再生資源。具有不受限是再生資源。具有不受限制、污染小、周期短的優(yōu)點(diǎn)。制、污染小、周期短的優(yōu)點(diǎn)。 三三. . 食品生物技術(shù)概論食品生物技術(shù)概論 3.1食品生物技術(shù)的定義食品生物技術(shù)的定義：是現(xiàn)代生物技是現(xiàn)代生物技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用。是以現(xiàn)代生命科術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用。是以現(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)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