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第一章 绪论 1

第一节 生物技术的概述 1

一、生物技术的定义 1

二、生物技术的构成 2

（一）基因工程 2

（二）发酵工程 2

（三）酶工程 3

（四）细胞工程 3

（五）蛋白质工程 3

第二节 生物技术的形成与发展 4

一、传统生物技术 4

二、现代生物技术 5

第三节 生物技术的应用与展望 6

一、生物技术的应用 6

（一）生物技术在农业领域中的应用 6

（二）生物技术在医药领域中的应用 7

（三）生物技术在能源领域中的应用 8

（四）生物技术在环保领域中的应用 8

（五）生物技术在食品领域中的应用 8

（六）生物技术在海洋领域中的应用 12

二、生物技术的展望 12

第四节 食品生物技术的概述 13

一、食品生物技术的含义 13

二、食品生物技术的发展前景 14

第二章 基因工程及其在食品科学中的应用 16

第一节 基因概述 16

一、基因与基因工程 16

（一）基因的概念及其发展历程 16

（二）基因工程的发展历程及其定义 17

二、基因工程的研究内容 20

三、基因工程的安全性 21

四、基因工程的应用与发展 29

第二节 基因工程的基本原理 32

一、目的基因的获得 34

（一）限制性内切酶酶切法 34

（二）基因文库的构建 35

（三）cDNA的文库构建 35

（四）合成目的基因 36

二、目的基因与载体的连接 38

三、重组体导入受体细胞 41

四、转化子的筛选与鉴定 45

（一）遗传检测法 45

（二）物理检测法 48

（三）菌落或噬菌斑杂交筛选法 49

（四）免疫化学检测法 50

（五）DNA蛋白质筛选法 54

五、目的基因的表达 55

（一）原核生物的外源基因表达系统 56

（二）真核生物的外源基因表达系统 60

（三）表达调控 63

第三节 基因工程在食品科学中的应用 66

一、基因工程与动物、植物、微生物产品品质的改良 66

（一）利用基因工程改善食品原料的品质 66

（二）利用基因工程改造食品微生物 68

二、基因工程与植物产品的贮藏保鲜 69

三、基因工程与食品资源的开发 70

（一）用于生产保健食品的有效成分 70

（二）食品添加剂工业中的应用 71

第三章 发酵工程及其在食品科学中的应用 73

第一节 发酵工程的概述 73

一、发酵与发酵工程 73

（一）上游工程 73

（二）中游工程 74

（三）下游工程 74

二、发酵工程的发展简史 74

（一）天然发酵时期 74

（二）纯培养时期 74

（三）工程化时期 75

三、发酵工业的特点和应用领域 75

（一）发酵工业的特点 75

（二）发酵工业的应用 75

第二节 工业微生物菌种选育和保藏 76

一、工业微生物包含的微生物类群 76

（一）细菌 76

（二）放线菌 77

（三）蓝细菌 78

（四）霉菌 78

（五）酵母菌 79

二、菌株的分离与筛选 80

（一）样品的采集 80

（二）样品的富集培养 81

（三）菌种的分离 82

（四）初筛 83

（五）复筛 84

三、工业微生物的育种 84

（一）突变的类型 84

（二）自然选育 85

（三）诱变育种 86

（四）基因重组育种 92

（五）代谢控制育种 99

四、菌种的保藏 102

（一）菌种的退化 102

（二）菌种的保藏 104

第三节 发酵工业培养基的设计 105

一、发酵培养基的基本成分及来源 106

（一）碳源 106

（二）氮源 107

（三）无机盐及微量元素 107

（四）水 108

（五）生长调节物质 108

二、培养基的类型 109

三、培养基配制的原则 109

第四节 发酵工艺及其控制 110

一、微生物的发酵方式 110

（一）分批发酵 110

（二）补料分批发酵 112

（三）连续式发酵 112

二、微生物发酵过程的工艺控制 113

（一）温度对发酵的影响及控制 113

（二）pH对发酵的影响及控制 114

（三）溶解氧对发酵的影响和控制 115

（四）泡沫对发酵的影响和控制 116

（五）补料对发酵的影响与控制 117

（六）发酵终点的判断 117

第五节 发酵产物的提取和精制 118

一、发酵工程产品的特点 118

二、下游工程的一般流程 119

三、发酵液的预处理与固液分离 119

（一）发酵液的预处理 119

（二）固液分离 119

四、发酵产物的提取 120

（一）沉淀法 120

（二）吸附法 120

（三）萃取法 120

五、发酵产物的精制 121

六、成品加工 121

第六节 发酵工程与食品工业 121

一、发酵工程在食品工业中的地位 121

二、单细胞蛋白的发酵生产 123

（一）SCP生产菌种和原料 124

（二）SCP生产工艺 125

（三）SCP的安全性和可接受性 127

三、L-乳酸的发酵生产 128

（一）L-乳酸的性质 128

（二）L-乳酸生产方法 128

（三）国内外L-乳酸发酵研究进展 129

（四）L-乳酸发酵生产工艺 132

（五）L-乳酸的应用前景 134

第四章 酶工程及其在食品科学中的应用 137

第一节 酶与酶工程概述 137

一、酶与酶工程 137

（一）酶的涵义 139

（二）酶工程的涵义 139

二、酶工程的发展简史 141

三、酶的发酵生产 142

（一）发酵菌种的选择 142

（二）产酶的微生物菌种 143

（三）酶的发酵方式 143

第二节 酶的分离与纯化 143

一、酶分离纯化的原则 143

二、分离纯化的步骤 145

（一）细胞破碎 145

（二）抽提 146

（三）浓缩 147

（四）分离纯化 147

第三节 固定化技术 155

一、固定化技术的发展史 155

二、固定化方法 156

（一）酶的固定化方法 156

（二）细胞的固定化 159

（三）联合固定化 160

三、固定化酶（细胞）的评价指标 161

（一）固定化酶的性质 161

（二）固定化酶的评价指标 162

四、酶反应器 162

（一）酶反应器的类型 162

（二）酶反应器的设计原则 164

五、生物传感器 165

（一）生物传感器的工作原理 165

（二）生物传感器的种类 166

第四节 酶分子的化学修饰 167

一、酶的金属离子置换修饰 167

二、酶的大分子修饰 167

三、酶分子的侧链基团修饰 168

四、酶蛋白主链修饰（有限水解修饰） 168

第五节 酶工程在食品工业中的应用 168

一、酶工程与淀粉糖的生产 168

（一）葡萄糖生产中的应用 168

（二）麦芽糖生产中的应用 169

（三）果葡糖浆生产中的应用 169

（四）低聚糖生产中的应用 170

（五）麦芽糊精生产中的应用 170

二、酶工程与食品检验分析 170

三、酶工程与酿造工业 172

四、酶工程与畜产加工 174

五、酶与焙烤工业 176

六、酶与果蔬加工业 178

第五章 细胞工程及其在食品科学中的应用 181

第一节 细胞工程的概述 181

一、细胞工程的概念及研究范畴 181

（一）细胞培养技术 181

（二）细胞融合技术 181

（三）基因工程 182

（四）染色体工程和染色体组工程 182

（五）细胞拆合工程 182

（六）干细胞工程 182

二、细胞工程在现代生物技术中的地位及其实践意义 183

（一）动植物培育与繁殖 184

（二）利用动植物细胞培养生产活性产物、药品 184

（三）供医学器官修复或移植的组织工程 184

（四）在遗传学、发育学等领域的理论研究 184

（五）在能源、环境保护等领域的应用 184

第二节 植物细胞工程及其应用 185

一、植物细胞培养 185

（一）植物细胞培养基组成及种类 185

（二）植物细胞培养方法 185

（三）影响植物细胞培养次生代谢产物的因素 189

（四）植物细胞的保存方法 190

二、植物组织培养 191

（一）植物组织培养的基本原理 191

（二）植物组织培养的基本过程 191

三、植物细胞融合技术 195

（一）植物原生质体的制备 195

（二）植物细胞原生质体的融合 196

四、其他植物细胞工程 197

（一）植物细胞的细胞器移植与细胞重建 197

（二）染色体工程 199

（三）植物人工种子 201

（四）转基因植物 201

五、植物细胞工程在食品及相关领域中的应用 202

第三节 动物细胞工程及其应用 205

一、动物细胞培养 205

（一）原代培养 205

（二）传代培养 206

（三）动物细胞培养基 207

二、动物细胞融合技术 212

（一）细胞融合的诱导 212

（二）融合细胞的类型 213

（三）融合子的筛选 213

三、动物细胞染色体工程和转基因动物 214

（一）动物细胞染色体工程 214

（二）转基因动物 216

四、动物细胞工程在食品工业中的应用 217

（一）在培育优良动物品种方面的应用 217

（二）在生产生物活性物质方面的应用 217

（三）在制备单克隆抗体方面的应用 217

（四）在干细胞体外诱导分化方面的应用 218

第六章 蛋白质工程及其在食品科学中的应用 220

第一节 蛋白与蛋白质工程 220

一、蛋白质与蛋白质工程 220

（一）蛋白质概述 220

（二）蛋白质工程概述 221

二、蛋白质工程的研究和发展历史 221

第二节 蛋白质工程的基本原理与方法 223

一、蛋白质工程的基本步骤 223

二、蛋白质工程的策略 224

三、蛋白质工程的改造方法 225

（一）初级改造 225

（二）结构域的拼接（蛋白质分子的高级改造） 228

（三）全新蛋白质的设计与构建 231

第三节 蛋白质进化工程在食品工业中的应用 233

一、蛋白质工程与蛋白水解酶 234

二、蛋白质工程与溶菌酶 235

三、蛋白质工程与磷酸丙糖异构酶 235

四、蛋白质工程与葡萄糖异构酶 236

五、蛋白质工程与凝乳酶 236

六、蛋白质工程与乳酸乳球菌 236

第七章 转基因食品与食品安全 239

第一节 转基因食品的概述 239

一、转基因食品的概念 239

二、转基因食品的发展动态 239

三、转基因食品对人类的影响 240

四、转基因食品的管理 241

第二节 转基因食品的安全性 243

一、毒性 243

二、过敏 244

三、标记基因的安全性 245

第三节 转基因食品的检测 245

一、PCR检测技术 246

（一）PCR定性筛选检测方法 246

（二）实时荧光定量PCR法 247

二、ELISA技术 247

（一）ELISA测定原理和分类 247

（二）ELISA在转基因食品安全检测中的应用 248

三、基因芯片检测法 249