基因工程在食品工业中的应用

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1、基因工程在食品工业中的应用【摘要】:阐述了基因工程的技术溯源,论述了基因工程在食品工业方面的应用,提出与生产实践相结合的实例;详细介绍了基因工程食品的由来,展望了基因工程技术在食品工业领域中的美好发展前景。【关键词】:基因工程?食品工业?转基因食品生物技术是当今迅速发展的一个高新技术领域,是21世纪最具有发展潜力的新兴产业,它涵盖了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生物化学工程,其中基因工程发展迅猛,已经成为生物科学领域最有生命力、最引人注目的前沿科学。目前,生物技术已被广泛应用于食品、医药、农业、化工、环保等工业部门,

2、而且随着对生物分子认识水平和改造生物遗传物质手段的提高,生物技术必将为有效解决长期困扰人类的粮食短缺、疑难病症、能源危机、环境污染等问题带来美好的前景。一、基因工程基因工程就是采用类似工程技术的方法,将不同生物或人工合成的DNA,按照设计方案重新组合,并在特定的受体细胞中与载体一起得到复制与表达。基因工程主要包括两个步骤:首先是从某些生物细胞中取得所需要的DNA片段,或在人工控制下合成这种DNA片段,即获得目的基因,再取得基因的载体,使二者进行体外重组;然后将重组的DNA转化到受体的活细胞中去,改变受体细胞的遗传特性。基因工

3、程包括DNA重组、表达和克隆,是生物工程核心内容。　1.发展　1973年美国斯坦福大学和旧金山大学Coken和Boyer2位科学家成功地实现了DNA分子重组实验，揭开了基因工程发展的序幕［3］，意味着人类有能力按照自己的意愿去操作不同的基因；1982年美国一家公司成功地把细菌抗卡那霉素的基因转入向日葵。1997年2月23日，克隆羊“多利”在英国诞生，世界为之震动，这是基因工程技术上划时代的突破。利用基因工程技术将一些微生物、动物或植物的基因植入另一种微生物、动物或植物中，接受的一方面由此获得了一种它所不能自然拥有的品质。它可

4、分为：植物性转基因食品、动物性转基因食品和基因工程菌。二、基因工程在食品工业中的应用(一)改善食品原料品质与加工性能基因工程应用于植物食品原料的生产上,可进行品种改良,新品种开发与原料增产,如选育抗病植物、耐除草剂植物、抗昆虫或抗病毒植物、耐盐或耐旱植物。除增加产量外,还应用于改良农作物品种特性方面,如利用反义RNA技术可以控制转基因番茄的成熟期,并延长其储存期。基因工程还可用于改良玉米、稻米等谷类氨基酸组成及含量,提高谷类营养价值。油脂在提炼、加工及储存过程中,油脂的酸败是导致油脂品质下降的主要原因。目前已知豆类中的脂氧合

5、酶催化脂肪酸氧化,在豆类制品的变味和油脂酸败过程中扮演重要角色。因此,利用生物技术改良豆类油脂品质也是未来的发展方向。传统上,畜牧从业者为了使饲养的动物有更好的生长状况和品质,通常只能从饲料和生长环境上加以控制。而以基因工程的方法则可通过转入适当的外源基因或对自身的基因加以修饰,来降低结缔组织的交联度,改善品质。通过外源生长激素在受体鱼中的表达,可使转基因鱼的肌肉蛋白含量和饲料转换效率明显提高,生长速度加快。生长激素转基因猪也取得了相似的效果,且减少了脂肪,增加了瘦肉率。(二)改良食品工业用菌种食品工业如酒类、酱油、酱类、食

6、醋、乳酸菌饮料等的发展,关键在于是否有优良的微生物菌种,应用基因工程、细胞融合及传统微生物突变育种技术从事发酵菌种的改良研究已为数不少。发酵工业的关键步骤之一是如何获取优良菌株的,除常用的诱变、杂交和原生质体融合等传统方法外,与基因工程结合,大力改造菌种,给发酵工业带来生机,如能表达目的基因的基因工程菌的开发。微生物的遗传变异性及生理代谢的可塑性都是其他生物难以比拟的,故其资源的开发有很大的潜力。美国的BioTechnica公司克隆了编码黑曲霉的葡萄糖淀粉酶基因,并将其植入啤酒酵母中,在发酵期间,由酵母产生的葡萄糖淀粉酶将可

7、溶性淀粉分解为葡萄糖,这种由酵母代谢产生的低热量啤酒不需要增加酶制剂,且缩短了生产时间。（三）保健食品和食品疫苗利用基因工程技术可以研制特种保健品的有效成分。例如将一种有助于心脏病患者血液凝结溶血作用的酶基因克隆至羊或牛中,便可以在羊乳或牛乳中产生这种酶。1997年上海医学遗传所与复旦大学合作的转基因羊的乳汁中就含有人的凝血因子,为通过动物大量廉价生产人类所需的新型功能性食品和药品迈出了重大的一步。除了研究利用动物生产新型功能性食品外,目前利用转基因植物生产食品疫苗已成为食品生物技术研究的热点之一。食品疫苗就是将某些致病微生

8、物的有关蛋白质(抗原)基因,通过转基因技术导入某些植物受体细胞中,并使其在受体植物细胞中得以表达,从而使受体植物直接成为具有抵抗相关疾病的疫苗。用转基因植物生产的疫苗保持了重组蛋白的理化特征和生物活性,有的须提纯后作疫苗使用,有的则不经提纯即可直接食用。如2002年,中国农业科学院生物技术