生物技术与农业及食品工业

生物技术与农业及食品工业生物技术（BIOTECHNOLOGY）有时也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。利用生物技术制造的食品的产量与产值至今仍占生物技术的首位。到目前为止，现代生物技术在食品工业中的应用主要表现在四个方面：一是食品原料和食品微生物的改良，提高食品的营养价值及加工性能；二是生产各种功能食品有效成份、新型食品添加剂；三是可直接应用于食品生产过程的物质转化；四是工业化生产预定食品或食品功能成分。此外，食品相关领域如食品包装、食品检测等方面，生物技术也得到越来越广泛。生物技术在农业及食品工业中的应用——基因工程（多倍体育种）多倍体育种的特点1.巨大性：一般表现在叶大；茎粗；花大，色浓；果实、种子、细胞、气孔、花粉都大。（如三倍体、四倍体葡萄粒大；四倍体萝卜主根粗大。）2.育性低：一般同源多倍体结实率低。原因：1，同源多倍体由于在减数分裂时，染色体间配对不正常，易出现多价体，致使多数配子含有不正常染色体数，因而表现出育性差，结实率低。2，园艺植物大多数同源多倍体为无性繁殖植物，育性差但不影响在生产中的应用。3，对于水果来说，无籽或少籽为优良性状。4，而异源多倍体，与远缘杂种相反，是高度可育的。来自父母本的染色体在减数分裂时自行配对，不出现多价体，表现为自交亲和，结实率较高。5，三倍体经常高度不育（如三倍体的无籽西瓜；三倍体香蕉也表现无籽）。原因也是减数分裂不正常，不能形成正常的配子。而三倍体的风信子（2n=3x=24）例外，它高度可育。多倍体育种的特点3.抗逆性强：多倍体新陈代谢旺盛，适应环境能力强。表现为抗病、抗旱、耐寒，分布广。（如多倍体从赤道到极地都有分布；高山上多倍体多；在炎热夏季的稻田里常发现多倍体花粉粒。）4.营养成分高：碳水化合物、蛋白质、维生素、植物碱等表现偏高。如四倍体番茄Vc含量比二倍体高一倍。四倍体紫罗兰、桂竹香芳香性强、蜜腺多。5.多倍体遗传特性：总体来看，异源多倍体比同源多倍体稳定性好，但异源多倍体也因原来的二倍体不同有差异。如：异源多倍体大丽花，染色体组来源复杂，后代遗传变异性大。而异源四倍体的邱园报春的亲本比较纯，后代稳定。不同植物的多倍体表现不一样，并非倍性越大越好。每个种其实都有其最适的染色体倍数（可能是2x，3x，4x或6x等），这是多倍体育种中应注意的问题。生物技术在农业及食品工业中的应用——基因工程（杂交育种）作物不同基因型个体间进行杂交，并在其杂种后代中通过选择而育成纯合品种的方法。包括种内杂交和远缘杂交。农业上一般指种内不同品种间的杂交育种。现在世界各国生产上应用的主要作物品种大都由此法育成。袁隆平与他的杂交水稻杂交育种特点优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。能使作物增产，减少病虫的危害等等缺点:育种时间长，需及时发现优良性状,另外得出的杂种可能具有别的缺点,比如不可育。生物技术在农业及食品工业中的应用————发酵工程（酿造工业）从古代开始人们就从生活经验中总结出了一些利用生物技术发酵工程制作食品的方法。例如各种酒的酿制、酸奶的制作、醋以及酱油的酿造、咸菜的腌制…生物技术在农业及食品工业中的应用————发酵工程利用生物技术生产食品添加剂。例如♣甜味剂中的木糖醇，甘露糖醇，阿拉伯糖醇，甜味多肽，等等；♣酸味剂中的L-苹果酸，L-琥珀酸，等等；♣氨基酸中各种必需氨基酸；♣增稠剂中的黄原胶，普鱼兰，茁霉多糖，热凝性多糖，等等；♣风味剂中的多种核苷酸，琥珀酸钠，香茅醇，双乙酰；♣芳香剂中的脂肪酸酯，异丁醇，等等；♣色素中的类胡萝卜素，红曲色素，虾青素，番茄红素，等等；♣维生素中的维生素C，维生素B12，核黄素，肉碱；♣生物活性添加剂中的各种保键活菌，活性多肽，等等；♣防腐剂中的乳链菌肽，杀菌肽，瓜蟾抗菌肽，防御素，等等。生物技术在农业及食品工业中的应用————基因工程和酶工程利用基因工程和酶工程，构建“生物工程菌”来生产酶制剂在食品加工过程中添加一些酶类可以改善产品的色泽、风味和质构。如葡萄糖氧化酶可以除去蛋液中的葡萄糖，改善制品的色泽；脂酶和蛋白酶可加速奶酪的成熟；葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香；木瓜蛋白酶可分解胶原蛋白，用于肉的嫩化。发展前景由于现在地球人口爆炸、环境污染、资源短缺，人们所能利用的耕种土地越来越少，通过生物技术的研究，我们可以使作物最大限度的增产，使其营养价值更大，缓解由于一系列原因造成的食物短缺…使农作物高产、高质、高效。生物技术在食品工业中的应用越来越广泛，它不仅用来制造某些特殊风味的食品；还用于改进食品加工工艺和提供新的食品资源。展望21世纪基因食品的发展，未来生物技术不仅有助于实现食品的多样化，而且有助于生产特定的营养保健食品，进而治病健身。在与环境协调方面，生物技术还有助于食品工业的可持续发展食品。生物技术已成为农业及食品工业的支柱，是未来发展最快的食品工业技术之一，具有广阔的发展前景和美好的未来。