与生物技术有关的一些思考题及其答案.doc

发酵技术
一.微生物发酵产物有哪几种类型？
微生物菌体发酵：获得有用的菌体 酵母、药用真菌、生物防治菌等
微生物酶发酵：获得有用的酶 淀粉酶、青霉素酰化酶、葡萄糖氧化酶等
微生物代谢产物发酵：菌体对数生长期所产生的产物，如糖类、氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸等，是菌体生长繁殖所必需的，这些产物叫做初级代谢产物。
在菌体生长静止期，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物，如抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子等。这些产物与菌体生长繁殖无明显关系，

微生物转化发酵：把一种化合物转变为更有经济价值的相关产物
乙醇→乙酸、甘油→二羟丙酮、葡萄糖→葡萄糖酸 等
生物工程细胞发酵：用工程菌生产药物
胰岛素、干扰素、青霉素酰化酶、单克隆抗体 等
二.发酵培养基由哪些成分组成？
发酵培养基：
为菌体生长繁殖和合成大量代谢产物提供养分。
要求其组分丰富完整、并与代谢协调、平衡。pH值保持相对稳定
碳源：单糖、双糖、淀粉与纤维素、油脂等
氮源：有机氮（各种饼粉、蛋白冻、酵母粉、鱼粉等）
无机氮（氨水、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵等）
无机盐：磷酸盐、硫酸盐、氯化钠等
微量元素：Mg、Fe、Co、Zn、Mn等
生长因子：维生素、氨基酸、嘌呤与嘧啶衍生物、脂肪酸等
水：深井水、地表水、自来水等
诱导物、前体和促进剂如苯乙酸→青霉素G、溴化钠→四环素
三.比较分批发酵、连续发酵和补料分批发酵的优缺点。
1.分批发酵
营养物和菌种一次加入罐内进行培养。在这一过程中，中间除了空气进入和尾气排出，加入消泡剂及控制pH的酸或碱外，不再加入任何其它物质，发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖。
Ø传统的生物产品发酵多用此过程。
分批发酵的特点：微生物所处的环境在发酵过程中不断变化，其物理，化学和生物参数都随时间而变化，是一个不稳定的过程。
优点： 操作简单； 操作引起染菌的概率低； 不会产生菌种老化和变异等问题。
缺点：非生产时间较长、设备利用率低，生产能力不高。
连续型发酵：以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态（恒定的基质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长。
连续发酵的优缺点： 优点：能维持低基质浓度；可以提高设备利用率和单位时间的产量；便于自动控制。
缺点：菌种发生变异的可能性较大；要求严格的无菌条件。
3. 补料分批发酵
又称半连续发酵，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，是指在微生物分批发酵中，间歇或连续地向培养系统补加新鲜培养基的发酵方式。
优点：
使发酵系统中维持很低的基质浓度；和连续发酵比、不需要严格的无菌条件；不会产生菌种老化和变异等问题。
缺点：
存在一定的非生产时间；和分批发酵比，中途要添加新鲜培养基；增加了染菌的危险。

四.下游处理过程分为哪几个步骤？相应的分离方法有哪些？

下游加工的工艺流程 ：发酵液——预处理——细胞分离 ——细胞
破碎——细胞碎片分离——初步纯化（提取）【吸附.、离子交换、.沉淀、.萃取、.超滤】——高度纯化（精制）——成品加工【去热源、加稳定剂、干燥等】
生物技术与食品

1. 举例说明食品发酵的用途。

2. 谈谈现代生物技术在食品包装上的应用。
酶工程在食品包装中的应用
葡萄糖氧化酶
消除氧化、溶菌酶、消除微生物繁殖、转谷氨酰胺酶 、食品小分子的结合
•利用生物技术制造一种有利于食品保质的环境
–如葡萄糖氧化酶能除O2，延长食品的保鲜期，保持食品色、香、味的稳定性，被应用于茶叶、冰淇淋、奶粉、罐头等产品的除氧包装；
–溶菌酶能消除有害微生物的繁殖，而让某些有益菌得以繁殖，被广泛应用于清酒、乳制品、水产品、香肠、奶油、生面条等食品中以延长保鲜期。
•利用生物技术制造有特殊功能的包装材料
–包装纸、包装膜中加入生物酶,使其具有抗氧化、杀菌、延长食品反应速度等。
•利用生物技术改变食物贮藏方式和贮藏期
–如利用基因工程技术生产耐贮番茄等，延长货架期。

基因工程在食品包装中的应用 PHA（聚β-羟基脂肪酸）PHB （聚β羟基丁酸）可生物降解材料
包装检测指示剂在食品包装中的应用
氧敏性染料——气调包装
肌红蛋白指示剂——食品微生物质量
生物信息技术在包装检测中的应用
生物芯片
毒理分析与检测

3. 食品检测中生物技术的应用有哪些？
•食品质量检测
–如用固定化酶技术制备酶电极、酶试纸，可以快速简便地检测食品中的化学成分。
–利用基因工程的DNA指纹技术可以鉴定食品原料和终端产品是否掺假，检测谷物、坚果、牛奶中是否含有微量毒素。
–利用PCR技术可迅速检测是否为转基因食品。
–利用生物转化、厌氧发酵等方法处理食品工业废水，达标排放。
•转基因食品的PCR检测
聚合酶链反应(PCR)技术应用于转基因食品的检测，其敏感、快速、简便的特点是其他检测技术所无法比拟的。
转基因食品的ELISA检测
转基因食品也可以通过转基因的表达产物——蛋白质进行检测，ELISA方法是检测转基因作物中的重组蛋白产物的常用方法。

4 基因食品有什么看法？
•即以DNA重组技术或克隆技术为手段，实现动物、植物、微生物的基因转移或DNA重组，以改良食品原料或食品微生物。如利用基因工程技术改良食品加工的原料、改良微生物菌种的性能、生产酶制剂、生产保健食品的有效成分等。
•通过转基因技术制造有利于人类健康的食品或有效因子。
–如低胆固醇肉猪、低胆固醇蛋和高特种微量元素蛋、人类血液代用品、高异黄酮大豆、高胡萝卜素稻米等。
Ø选育和推广适宜贮藏加工的品种，以便向食品、医药行业提供更多易贮藏的工业原料；
Ø玉米的深加工和综合利用，为现有或有待开发的新产品提供充足的原料；
Ø肉、奶、水产品的加工利用和肉类保鲜方面，提高综合品质以及瘦肉、嫩肉和肥肉的综合利用；还有发酵乳制品、双歧杆菌发酵乳等新产品；分离提取水产品中有效成分，不断推出保健制品和药物制品；
Ø绿色食品添加剂的研制与开发，重点在防腐、抗氧化、保鲜、强化、复合添加剂等方面；
Ø麦秸、稻草、豆秸、木屑、枝叶、玉米秆、薯蔓等植物纤维素资源，通过生物转化，生产一些重要的生物产品。

5.谈谈现代生物技术在食品工业上的应用和发展趋势。
1新时代食品工业呈现的新特点
–食品生产模式发生“绿色位移”
–食品加工“重心前移”
–“食品安全”的内涵发生变化
–食品产业实现综合利用和零排放
•大力开发食品添加剂新品种
根据国际上对食品添加剂的要求，今后要从两个方面加大开发的力度，
–用生物法代替化学合成的食品添加剂，迫切需要开发的有保鲜剂、香精香料、防腐剂、天然色素等。
–要大力开发功能性食品添加剂，如具有免疫调节、延缓衰老、抗疲劳、耐缺氧、抗辐射、调节血脂、调整肠胃功能性组分。
–发展微生物的保健食品
微生物食品有着悠久的历史，酱油、食醋、饮料、酒、蘑菇等属于这个领域，它们与双歧杆菌饮料、酵母片剂、发酵乳制品等微生物医疗保健品一样，有着巨大的发展潜力。利用微生物生产食品具有独特的特点，繁殖过程快，在一定条件下可大规模生产，要求营养物质简单。食用菌的投入与产出比高于其他经济作物，食用菌不仅营养丰富，还含有许多保健功能成分，应大力发展食用菌保健食品。
––螺旋藻食品
螺旋藻是世界是最早的海洋天然藻类生物，富含人体所需18种氨基酸，54种微量元素，多种维生素及亚麻酸、亚油酸和多种天然藻类蛋白质，是人和动物理想的纯天然的优质蛋白质食品。联合国粮农组织已将螺旋藻列入21世纪人类食品资源开发计划，我国也将螺旋藻的研发列为工作重点。

•开发某些虫类高蛋白食品

昆虫蛋白质也是优质的新食物源，如中华稻蝗的蛋白质含量占虫体干重的73.5％，其氨基酸组成与鸡蛋蛋白相似被称为完全蛋白。还有蟋蟀、蝉、蝴蝶、蚂蚁的蛋白质分别占干重的75%、72％、71%和67％，都具有食用价值，完全可以开发。苍蝇的幼虫（蛆）富含62％左右的蛋白质及各种氨基酸，从蛆壳中还可以提取纯度很高的几丁质。可以说，昆虫食物是人类较为理想的高营养食品，有望成为人类重要的保健食物来源，利用生物技术开发昆虫类高蛋白食品具有广阔的前景。