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第1章 绪论 1

1.1 食品生物技术的基本概念与发展中的重大历史事件 2

1.1.1 食品生物技术发展中的重大历史事件 2

1.1.2 食品生物技术的基本概念 3

1.2 食品生物技术研究的内容 5

1.2.1 基因工程 5

1.2.2 细胞工程 5

1.2.3 蛋白质工程 6

1.2.4 酶工程 7

1.2.5 发酵工程 7

1.2.6 生物工程下游技术 8

1.2.7 转基因生物反应器 8

1.2.8 现代分子检测技术 9

1.2.9 组学技术与生物信息学技术 10

1.3 食品生物技术在食品工业发展中的地位和作用 11

1.4 食品生物技术研究和应用进展与展望 12

1.4.1 生物技术研究和应用进展 12

1.4.2 现代生物技术的展望 16

第2章 基因工程与食品产业 19

2.1 基因工程概述 20

2.1.1 基因工程的概念 20

2.1.2 基因工程的理论基础 21

2.1.3 基因工程的主要内容 22

2.1.4 基因工程的发展概况 22

2.2 DNA分子的提取与检测技术 24

2.2.1 天然DNA的分类与存在形式 24

2.2.2 DNA的提取 24

2.2.3 食品中DNA的提取 25

2.2.4 DNA的检测——凝胶电泳技术 26

2.3 工具酶和基因载体 27

2.3.1 基因工程的工具酶 28

2.3.2 基因工程载体 34

2.4 基因工程的基本技术 48

2.4.1 目的基因的获得与序列分析 48

2.4.2 目的基因与载体的连接（重组与克隆） 60

2.4.3 重组DNA向受体的转化 63

2.4.4 植物细胞转化技术 66

2.4.5 重组体的筛选与外源基因的鉴定 69

2.4.6 反义基因技术 77

2.4.7 RNA沉默技术 79

2.5 基因工程在食品产业中的应用 82

2.5.1 利用基因工程改造食品微生物 82

2.5.2 利用基因工程改善动物食品原料的品质 85

2.5.3 利用基因工程改进食品生产工艺 92

2.5.4 利用基因工程改良食品的风味 93

2.5.5 利用基因工程生产食品添加剂及功能性食品 94

第3章 细胞工程与食品产业 98

3.1 细胞工程的基本原理 99

3.1.1 细胞工程的概念和分类 99

3.1.2 细胞基础概述 99

3.1.3 细胞工程的基本操作和技术 101

3.2 细胞培养技术 102

3.2.1 微生物细胞的培养 102

3.2.2 植物细胞的培养 108

3.2.3 动物细胞的培养 113

3.3 细胞融合技术 118

3.3.1 细胞融合的定义和意义 118

3.3.2 细胞融合的原理与方法 118

3.3.3 微生物原生质体的制备与融合 119

3.3.4 植物原生质体的制备 120

3.3.5 动物单细胞的获得 121

3.3.6 融合子的筛选 121

3.4 植物细胞工程及其在食品工业的应用 124

3.4.1 植物细胞工程概述 124

3.4.2 提高植物细胞培养次生代谢产物的策略 125

3.4.3 植物细胞工程在食品工业的应用 127

3.5 动物细胞工程及其在食品中的应用 129

3.5.1 动物细胞工程概述 129

3.5.2 影响动物细胞反应的因素 129

3.5.3 动物细胞工程的应用 131

第4章 蛋白质工程 136

4.1 概述 137

4.1.1 蛋白质的结构与功能 137

4.1.2 食品蛋白质的功能特性 141

4.1.3 蛋白质工程的概念 144

4.1.4 蛋白质工程的研究内容 144

4.1.5 蛋白质工程的发展历史 144

4.2 蛋白质工程的基本步骤与改造策略 146

4.2.1 蛋白质工程的基本步骤 146

4.2.2 蛋白质工程的改造策略与方法 147

4.3 蛋白质的改造方法 148

4.3.1 初级改造 148

4.3.2 结构域的拼接（蛋白质分子的高级改造） 154

4.3.3 全新蛋白质的设计与构建 159

4.3.4 蛋白质工程的新策略——蛋白质的定向改造 162

4.4 蛋白质工程在食品中的应用 165

4.4.1 消除酶的被抑制特性 165

4.4.2 引入二硫键，改善蛋白质的热稳定性 166

4.4.3 转化氨基酸残基，改善蛋白质热稳定性 167

4.4.4 改变酶的最适pH条件 168

4.4.5 提高酶的催化活性 168

4.4.6 修饰酶的催化特异性 169

4.4.7 蛋白质定向改造的例子——木聚糖酶的改造 169

4.4.8 预测蛋白质结构 170

4.4.9 修饰Nisin的生物防腐效应 171

第5章 食品酶工程 174

5.1 食品酶工程概述 175

5.1.1 酶工程的概念及其在生物工程中的地位 175

5.1.2 酶工程的分类和内容 175

5.1.3 酶工程的发展、意义及展望 177

5.2 酶的生产与改造 179

5.2.1 酶的生产与分离纯化技术 179

5.2.2 酶的改造与修饰技术 185

5.3 酶的固定化及其生产应用技术 195

5.3.1 固定化酶技术 195

5.3.2 固定化细胞 200

5.3.3 酶反应器和酶传感器 201

5.4 酶工程在食品中的应用 209

5.4.1 食品酶工程在啤酒生产中的应用 211

5.4.2 食品酶工程在果蔬加工中的应用 213

5.4.3 食品酶工程在食品保鲜上的应用 214

5.4.4 食品酶工程在乳制品加工中的应用 215

5.4.5 食品酶工程在蛋白类食品加工中的应用 216

5.4.6 食品酶工程在淀粉类食品加工中的应用 216

第6章 发酵工程 222

6.1 发酵工程概述 223

6.1.1 发酵与发酵工程及其与现代生物技术的关系 223

6.1.2 现代发酵工程的研究内容及应用范围 223

6.1.3 发酵工程的历史和发展趋势 224

6.2 发酵培养基的制备及灭菌 226

6.2.1 发酵培养基的制备 226

6.2.2 发酵培养基的灭菌 228

6.3 发酵菌种及其扩大培养 230

6.3.1 发酵工业对菌种的要求 230

6.3.2 发酵菌种的选育、保藏和复壮 230

6.3.3 发酵菌种的扩大培养 231

6.4 发酵动力学 233

6.4.1 发酵动力学概述 233

6.4.2 分批式发酵动力学 233

6.4.3 连续式发酵动力学 235

6.4.4 分批补料式发酵动力学 238

6.5 发酵设备 238

6.5.1 厌氧固体发酵设备 239

6.5.2 厌氧液体发酵设备 239

6.5.3 好氧固体发酵设备 241

6.5.4 好氧液体发酵设备 242

6.6 发酵过程的控制 248

6.6.1 温度对发酵过程的影响及控制 248

6.6.2 pH对发酵过程的影响及控制 250

6.6.3 溶解氧对发酵过程的影响及控制 252

6.6.4 基质浓度对发酵的影响及补料的控制 254

6.6.5 泡沫对发酵过程的影响及控制 255

6.6.6 设备及管道清洗与消毒的控制 256

6.6.7 杂菌与噬菌体污染的控制 256

6.6.8 发酵终点的判断 257

6.6.9 其他因子的在线控制 258

6.6.10 发酵过程的计算机控制 258

6.7 重组细胞培养与发酵过程中的技术关键问题、对策及应用实例 259

6.7.1 重组质粒的不稳定性及其对策 259

6.7.2 高密度培养与发酵过程中代谢副产物对重组细胞生长和表达的影响及其对策 261

6.7.3 重组细胞高密度培养与发酵过程中供氧的限制及其对策 262

第7章 转基因生物反应器 266

7.1 概述 267

7.2 转基因动物生物反应器 267

7.2.1 转基因动物的操作原理与方法 267

7.2.2 转基因动物生物反应器的应用 269

7.2.3 转基因动物生物反应器存在的问题及展望 272

7.3 转基因植物生物反应器 273

7.3.1 根癌农杆菌Ti质粒介导基因转化 274

7.3.2 转基因植物生物反应器的应用 280

7.4 转基因微生物生物反应器 285

7.4.1 外源基因在原核微生物中的表达 285

7.4.2 外源基因在真核微生物中的表达 290

7.4.3 转基因微生物生物反应器的应用 291

第8章 生物工程下游技术 296

8.1 概述 297

8.1.1 生物工程下游技术的重要性 297

8.1.2 生物工程下游技术的特点 297

8.1.3 下游工程的目的产物 298

8.1.4 下游工程的基本路线 298

8.1.5 下游工程的质量控制 299

8.2 原料与前期处理 300

8.2.1 原料 300

8.2.2 发酵液处理 301

8.2.3 固液分离 302

8.2.4 细胞破碎 302

8.2.5 包涵体的处理 303

8.3 分离的单元操作 304

8.3.1 离心分离 304

8.3.2 过滤分离 305

8.3.3 萃取 306

8.3.4 吸附 309

8.3.5 沉淀 310

8.3.6 膜分离 312

8.4 纯化的单元操作 314

8.4.1 层析 314

8.4.2 电泳 317

8.4.3 分子蒸馏 319

8.5 成品加工 320

8.5.1 浓缩 321

8.5.2 结晶 321

8.5.3 干燥 322

8.6 下游工程案例 323

8.6.1 活性多糖的分离纯化路线 323

8.6.2 糖蛋白的分离纯化路线 324

8.6.3 免疫蛋白质的分离纯化路线 324

8.6.4 重组蛋白质的分离纯化路线 324

8.6.5 酶的分离纯化路线 325

8.6.6 黄酮类化合物的分离纯化路线 325

8.6.7 脂类的分离纯化路线 326

8.6.8 核酸的分离纯化路线 326

第9章 现代生物技术与食品安全 328

9.1 概述 329

9.2 转基因食品安全性评价的目的与原则 330

9.2.1 转基因食品安全性评价历史回顾 330

9.2.2 安全性评价的目的 331

9.2.3 安全性评价的原则 332

9.3 生物技术食品的检测技术 333

9.3.1 转基因生物的结构特点 333

9.3.2 核酸分子检测技术 333

9.3.3 基于蛋白质基础的检测技术 338

9.3.4 基因芯片的应用 340

9.4 转基因食品的标识技术 341

9.4.1 实行转基因产品标识管理的国家和地区 341

9.4.2 不同国家和地区转基因产品标识管理政策的比较 343

9.5 生物技术食品安全性评价的内容 345

9.5.1 生物技术食品的过敏性评价 346

9.5.2 生物技术食品的毒理学评价 350

9.5.3 营养成分和抗营养因子 352

9.5.4 抗生素抗性标记基因 353

9.5.5 非期望效应的分析 354

9.5.6 转基因作物对生态环境可能造成的影响 355

9.6 世界各国对转基因食品的安全管理 357

9.6.1 国际上农业转基因生物安全管理的模式 358

9.6.2 美国生物技术食品的管理 359

9.6.3 欧盟生物技术食品的管理 361

9.6.4 我国对生物技术食品的管理 362

9.7 转基因食品安全性评价案例 367

9.7.1 转基因酵母的实质等同性评价 367

9.7.2 转基因玉米MON810的安全性评价 368

第10章 组学技术及生物信息学技术与食品产业 371

10.1 基因组学与食品产业 372

10.1.1 基因组学的研究方法 373

10.1.2 基因组学的发展概况 375

10.2 转录组学与食品产业 376

10.2.1 转录组学的研究方法 377

10.2.2 转录组学在食品领域中的应用 380

10.3 蛋白质组学与食品产业 382

10.3.1 蛋白质组学的概念 382

10.3.2 蛋白质组学研究技术 383

10.3.3 蛋白质组学在食品领域中的应用 388

10.4 生物信息学与食品产业 391

10.4.1 生物信息学的定义与应用 391

10.4.2 现代生物技术食品开发过程中的生物信息分析 393

10.4.3 现代生物技术食品安全评价过程中的生物信息分析 398