上海交通大学：《生物技术与人类》通识课程教学资源（小论文）舌尖上的生物技术.doc_大学文库

目录摘要................................................................................................................................1 1 传统食品生物技术....................................................................................................1 1.1 舌尖上的遗产——中国最大的乳酸菌菌种资源库.......................................1 1.1.1 干酪乳杆菌 zhang.................................................................................. 1 1.1.2 优选益生菌的八大益生作用.................................................................1 1.2 醋——传统发酵工艺的功能优化..................................................................2 1.2.1 传统固态开放式多菌种混合发酵酿醋工艺........................................2 1.2.2 多重 PCR 技术...................................................................................... 2 1.3 舌尖上的美食——毛豆腐..............................................................................2 2 新兴食品生物技术....................................................................................................3 2.1 新型生物技术——“纤维素—淀粉转化”....................................................... 3 2.2 螺旋藻食品......................................................................................................4 3 食品生物技术的展望................................................................................................4 3.1 功能性食品——复兴时期...............................................................................4 3.2 功能性食品的发展前景..................................................................................4 3.2.1 产品更具有针对性.................................................................................4 3.2.2 第三代功能性食品成为研究的重点.....................................................4 3.2.3 充分利用传统植物提取物资源.............................................................5 参考文献........................................................................................................................5

生物技术与人类课程论文齐月5131209050 摘要最近“舌尖上的中国”第二部的热播，让人们再次领略到了中国传统美食工艺神奇的魅力，由此引发了笔者对生物技术在美食上应用的思考。本文就传统食品生物技术，其中以发酵技术为核心以及极具潜力的新兴食品生物技术进行讨论，通过举例论证，谈谈对其未来发展的期望。关键词：生物技术发酵 1传统食品生物技术生物技术在食品上的应用最早可追溯到几千年前，那时就已经有面包、奶酪、葡萄酒和啤酒等发酵食品。 1.1舌尖上的遗产一中国最大的乳酸菌菌种资源库 2001-2012年，“乳品生物技术与工程”教育部重点实验室科研人员从内蒙古、新疆、青海、云南、西藏、甘肃、四川以及蒙古国等地区采集传统发酵乳制品等 1,103份，分离、鉴定、保藏了7个属，58个种和亚种的共4,788株乳酸菌，建成了中国最大的乳酸菌菌种资源库。同时完成了4,788株乳酸菌16 S rRNA基因序列的测定和分析工作，数据上传到NCBI。科研人员从4788株乳酸中优选的 3株优良益生特性的菌株一一“干酪乳杆菌Zhang”、“乳双歧杆菌V9”和“植物乳杆菌P-8”,分别于2008、2009和2010年在我国首次解密了全基因密码。图1乳酸菌 1.1.1千酪乳杆菌zhang “干酪乳杆菌zhang”是从内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗草原上自然发酵酸马奶样品中分离筛选出的。自古以来，酸马奶在蒙医学中就占有很重要的地位，远在六朝蒙古民族酵制酸马奶的技术和酸马奶用于治病之事即已驰名国外七百余年前成书的《蒙古秘史》中，记载有元代以前给受伤大出血昏厥的人喝酸马奶以救治，也有成吉思汗十代祖先索端察尔"每日必至，索求酸马奶喝”的记载。这株菌是我国第1株完成全基因组测序的乳酸菌，是我国益生菌的研究进入基因组时代的标志。 1.1.2优选益生菌的八大益生作用优选的益生菌已经完成了相关人体试验，研究证明菌种的八大方面的益生

生物技术与人类课程论文齐月 5131209050 1 摘要最近“舌尖上的中国”第二部的热播，让人们再次领略到了中国传统美食工艺神奇的魅力，由此引发了笔者对生物技术在美食上应用的思考。本文就传统食品生物技术，其中以发酵技术为核心以及极具潜力的新兴食品生物技术进行讨论，通过举例论证，谈谈对其未来发展的期望。关键词：生物技术发酵 1 传统食品生物技术生物技术在食品上的应用最早可追溯到几千年前,那时就已经有面包、奶酪、葡萄酒和啤酒等发酵食品。 1.1舌尖上的遗产——中国最大的乳酸菌菌种资源库 2001-2012年，“乳品生物技术与工程”教育部重点实验室科研人员从内蒙古、新疆、青海、云南、西藏、甘肃、四川以及蒙古国等地区采集传统发酵乳制品等 1,103份，分离、鉴定、保藏了7 个属，58 个种和亚种的共4, 788 株乳酸菌，建成了中国最大的乳酸菌菌种资源库。同时完成了4, 788 株乳酸菌16S rRNA 基因序列的测定和分析工作，数据上传到 NCBI。科研人员从4788株乳酸中优选的 3株优良益生特性的菌株——“干酪乳杆菌 Zhang” 、“乳双歧杆菌 V9”和“植物乳杆菌 P-8”，分别于2008、2009和2010年在我国首次解密了全基因密码。图1 乳酸菌 1.1.1干酪乳杆菌 zhang “干酪乳杆菌 zhang”是从内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗草原上自然发酵酸马奶样品中分离筛选出的。自古以来，酸马奶在蒙医学中就占有很重要的地位，远在六朝蒙古民族酵制酸马奶的技术和酸马奶用于治病之事即已驰名国外七百余年前成书的《蒙古秘史》中，记载有元代以前给受伤大出血昏厥的人喝酸马奶以救治，也有成吉思汗十代祖先索端察尔"每日必至，索求酸马奶喝"的记载。这株菌是我国第1株完成全基因组测序的乳酸菌，是我国益生菌的研究进入基因组时代的标志。 1.1.2优选益生菌的八大益生作用优选的益生菌已经完成了相关人体试验，研究证明菌种的八大方面的益生

生物技术与人类课程论文齐月5131209050 作用，益生特性更适合于中国人的生理特点，益生菌的特性如下：优异的抗胃酸、胆汁、肠液的耐受能力，能够在人体肠道中定植并繁殖，使肠道菌群趋于年轻化、健康化：有效提高肠道抗致病菌感染能力，预防和缓解腹泻、便秘等肠易激综合症：对机体的细胞免疫、体液免疫和肠粘膜局部免疫具有调节作用：调节血脂代谢、对高脂血症具有保护和修复作用；可增强机体抗氧化能力：对酒精性肝损伤的改善作用：有效抑制肿瘤细胞的生长：有效预防Ⅱ型糖尿病的发生等。 1.2醋—传统发酵工艺的功能优化 1.2.1传统固态开放式多菌种混合发酵酿醋工艺酿醋工业是我国生物技术产业的重要组成部分，2012年我国食醋产量达500 万吨，居世界首位。食醋的酿造方法可分为固态发酵和液态发酵两大类。而我国的食醋大多采用传统“固态开放式多菌种混合发酵酿醋工艺”，该方法酿制的食醋不仅具有酸味，还具有独特的风味和保健功能。食醋发酵过程中，醋酸等风味物质以及川芎嗪等功能性物质的生成是一个十分复杂的生化和物化反应过程，其中主要以微生物的代谢作用为主。传统的食醋固态发酵工艺包括淀粉质原料的酒精发酵、酒精醪的固态好氧醋酸发酵和厌氧封醅陈酿等主要步骤，因而食醋发酵微生物的主要来源是接种用醋醅中的微生物菌群，包括各种醋酸菌、乳酸菌、霉菌、酵母菌等，同时也受到生产原料、车间环境微生物的影响。 1.2.2多重PCR技术在改善食醋风味与功能性上有很多学者进行了研究，其中成果显著的有许正宏及其课题组成员对镇江香醋发酵过程中微生物群落结构、功能及其调控等的研究，例如如：CN201210425715.2公开了一种用于检测醋醅中四种功能微生物的多重PCR技术。该方法简便、经济、高效，在同一PCR反应管内能对多种微生物同时检测。CN201110116235.3公开了一种用于固态酿造食醋发酵过程的生物强化技术，操作方法流程为：(1)酿醋功能性微生物的确定：采用PCR-DGGE等分子生态学技术解析固态酿造食醋醋醅中微生物群落的结构，结合与食醋产品品质和功能性相关的关键理化指标确定食醋酿造过程的功能性微生物：(2)酿醋功能性微生物菌株的纯培养：采用微生物纯培养技术从食醋醋醅中获得酿醋功能性微生物菌株：(3)食醋发酵过程的生物强化：选用食醋酿造功能性微生物菌剂或其组合，在食醋固态发酵阶段进行生物强化。该方法具有缩短食醋酿造周期、改善并控制食醋产品风味品质及功能性、提高原料利用率等优点。CN200910026025.8 涉及一种保健食醋的酿造方法，其以大米为原料，包括浸泡淘洗、蒸料、糖化和酒精发酵、醋酸发酵、淋醋、调配灭菌等工序，通过醋酸发酵过程中添加大量的植物乳酸菌、芽孢菌功能微生物，使食醋富含川芎嗪保健功能因子。 1.3舌尖上的美食一毛豆腐 “毛豆腐”是黄山市一带的传统名菜，它是通过以人工发酵法，使豆腐表面生长出一层白色茸毛。由于豆腐通过发酵后使其中植物蛋白转化成多种氨基酸，故经烹饪后味特鲜。毛豆腐是安徽驰名中外的素食佳肴，大家习惯称其为徽州毛豆腐。顾名思义，系以徽州的歙县、屯溪、休宁（现全属黄山市）一带特产的毛 2

生物技术与人类课程论文齐月 5131209050 2 作用，益生特性更适合于中国人的生理特点，益生菌的特性如下：优异的抗胃酸、胆汁、肠液的耐受能力，能够在人体肠道中定植并繁殖，使肠道菌群趋于年轻化、健康化；有效提高肠道抗致病菌感染能力，预防和缓解腹泻、便秘等肠易激综合症；对机体的细胞免疫、体液免疫和肠粘膜局部免疫具有调节作用；调节血脂代谢、对高脂血症具有保护和修复作用；可增强机体抗氧化能力；对酒精性肝损伤的改善作用；有效抑制肿瘤细胞的生长；有效预防Ⅱ型糖尿病的发生等。 1.2 醋——传统发酵工艺的功能优化 1.2.1 传统固态开放式多菌种混合发酵酿醋工艺酿醋工业是我国生物技术产业的重要组成部分，2012年我国食醋产量达500 万吨，居世界首位。食醋的酿造方法可分为固态发酵和液态发酵两大类。而我国的食醋大多采用传统“固态开放式多菌种混合发酵酿醋工艺”，该方法酿制的食醋不仅具有酸味，还具有独特的风味和保健功能。食醋发酵过程中，醋酸等风味物质以及川芎嗪等功能性物质的生成是一个十分复杂的生化和物化反应过程，其中主要以微生物的代谢作用为主。传统的食醋固态发酵工艺包括淀粉质原料的酒精发酵、酒精醪的固态好氧醋酸发酵和厌氧封醅陈酿等主要步骤，因而食醋发酵微生物的主要来源是接种用醋醅中的微生物菌群，包括各种醋酸菌、乳酸菌、霉菌、酵母菌等，同时也受到生产原料、车间环境微生物的影响。 1.2.2 多重 PCR 技术在改善食醋风味与功能性上有很多学者进行了研究，其中成果显著的有许正宏及其课题组成员对镇江香醋发酵过程中微生物群落结构、功能及其调控等的研究，例如如：CN201210425715.2 公开了一种用于检测醋醅中四种功能微生物的多重 PCR 技术。该方法简便、经济、高效，在同一 PCR 反应管内能对多种微生物同时检测。CN201110116235.3 公开了一种用于固态酿造食醋发酵过程的生物强化技术，操作方法流程为：(1)酿醋功能性微生物的确定：采用 PCR-DGGE 等分子生态学技术解析固态酿造食醋醋醅中微生物群落的结构，结合与食醋产品品质和功能性相关的关键理化指标确定食醋酿造过程的功能性微生物；(2)酿醋功能性微生物菌株的纯培养：采用微生物纯培养技术从食醋醋醅中获得酿醋功能性微生物菌株；(3)食醋发酵过程的生物强化：选用食醋酿造功能性微生物菌剂或其组合，在食醋固态发酵阶段进行生物强化。该方法具有缩短食醋酿造周期、改善并控制食醋产品风味品质及功能性、提高原料利用率等优点。CN200910026025.8 涉及一种保健食醋的酿造方法，其以大米为原料，包括浸泡淘洗、蒸料、糖化和酒精发酵、醋酸发酵、淋醋、调配灭菌等工序，通过醋酸发酵过程中添加大量的植物乳酸菌、芽孢菌功能微生物，使食醋富含川芎嗪保健功能因子。 1.3 舌尖上的美食——毛豆腐 “毛豆腐”是黄山市一带的传统名菜，它是通过以人工发酵法，使豆腐表面生长出一层白色茸毛。由于豆腐通过发酵后使其中植物蛋白转化成多种氨基酸，故经烹饪后味特鲜。毛豆腐是安徽驰名中外的素食佳肴，大家习惯称其为徽州毛豆腐。顾名思义，系以徽州的歙县、屯溪、休宁（现全属黄山市）一带特产的毛

生物技术与人类课程论文齐月5131209050 豆腐（长有寸许白色茸毛）为主料，用油煎后，佐以葱、姜、糖、盐及肉清汤、酱油等烩烧而成。上桌时以辣椒酱佐食，鲜醇爽口，芳香诱人，并且有开胃作用，为徽州地区特殊风味菜。图2毛豆腐一一发酵美食 2新兴食品生物技术 2.1新型生物技术一“纤维素一淀粉转化” 去年上半年弗吉尼亚理工大学的研究团队成功把纤维素转化为淀粉，这一过程可能从那些传统上不被认为是粮食的植物中获取营养物质。该研究由张以恒领导，他是农业与生命科学学院及工程学院的生物系统工程学副教授。张教授的研究团队制备的是直链淀粉，这种线型淀粉在消化过程中不会被降解，是食用纤维的优质来源。己有研究证明，直链淀粉能降低肥胖和糖尿病的患病风险。张教授等人使用了一种全新的加工方法，其中包括采用级联酶将纤维素转化成直链淀粉。由于纤维素和淀粉具有相同的化学式，不同的只是化学键。于是张教授等人用酶级联反应使纤维素的化学键断裂，然后重新组合为淀粉。新方法从非食品的植物（如玉米秸秆，即玉米收获后留下的茎、叶及外皮）中提取纤维素，将其中约30%转换成直链淀粉，其余的水解成葡萄糖，生产乙醇。而且，这一过程对任何植物纤维素都奏效。这种生物过程被称为“酶法生物转化与微生物发酵同步法”(simultaneous enzymatic biotransformation and microbial fermentation),很容易进行工业性大规模生产。并且，该过程对环境无害，因为它不需要昂贵的设备，高温加热或化学试剂，不会产生任何废物。反应中关键的酶会固定在磁性纳米粒子上，反应结束后可以很容易地用磁场回收。除了作为食物来源，淀粉还能制造可食用且可生物降解的透明保鲜膜，用于食品包装，它甚至可以作为高密度氢气的存储载体，这样可以解决氢气储存和配

生物技术与人类课程论文齐月 5131209050 3 豆腐（长有寸许白色茸毛）为主料，用油煎后，佐以葱、姜、糖、盐及肉清汤、酱油等烩烧而成。上桌时以辣椒酱佐食，鲜醇爽口，芳香诱人，并且有开胃作用，为徽州地区特殊风味菜。图 2 毛豆腐——发酵美食 2 新兴食品生物技术 2.1 新型生物技术——“纤维素—淀粉转化” 去年上半年弗吉尼亚理工大学的研究团队成功把纤维素转化为淀粉，这一过程可能从那些传统上不被认为是粮食的植物中获取营养物质。该研究由张以恒领导，他是农业与生命科学学院及工程学院的生物系统工程学副教授。张教授的研究团队制备的是直链淀粉，这种线型淀粉在消化过程中不会被降解，是食用纤维的优质来源。已有研究证明，直链淀粉能降低肥胖和糖尿病的患病风险。张教授等人使用了一种全新的加工方法，其中包括采用级联酶将纤维素转化成直链淀粉。由于纤维素和淀粉具有相同的化学式，不同的只是化学键。于是张教授等人用酶级联反应使纤维素的化学键断裂，然后重新组合为淀粉。新方法从非食品的植物（如玉米秸秆，即玉米收获后留下的茎、叶及外皮）中提取纤维素，将其中约30％转换成直链淀粉，其余的水解成葡萄糖，生产乙醇。而且，这一过程对任何植物纤维素都奏效。这种生物过程被称为“酶法生物转化与微生物发酵同步法”（simultaneous enzymatic biotransformation and microbial fermentation），很容易进行工业性大规模生产。并且，该过程对环境无害，因为它不需要昂贵的设备，高温加热或化学试剂，不会产生任何废物。反应中关键的酶会固定在磁性纳米粒子上，反应结束后可以很容易地用磁场回收。除了作为食物来源，淀粉还能制造可食用且可生物降解的透明保鲜膜，用于食品包装，它甚至可以作为高密度氢气的存储载体，这样可以解决氢气储存和配

生物技术与人类课程论文齐月5131209050 送的问题。这项新技术打开了一扇可以用任何植物制造食物的大门，以此减少对粮食作物的需求，进而减少种植作物所需的土地资源、肥料、杀虫剂和大量的灌溉用水。 2.2螺旋藻食品螺旋藻是世界上最早的海洋天然藻类生物，含有人类体内所需的18种氨基酸和54种微量元素，多种微生物及亚麻酸，亚油酸和天然藻类蛋白质，是人与动物纯天然的优质蛋白质食品。联合国粮农组织已将其列入21世纪人类食品资源开发计划，我国也将对螺旋藻食品进行重点研究。另外螺旋藻还有很吸引人的功效与作用。其一，螺旋藻能减轻癌症放疗、化疗的毒副反应；提高免疫功能：降低血脂；具有减肥功效。其二，螺旋藻主癌症的辅助治疗、；高脂血症、缺铁性贫血、糖尿病、营养不良、病后体虚，用作保健食品。 3食品生物技术的展望随着食品生物技术的日趋成熟，未来在功能食品工业领域定会有长足的发展。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。 3.1功能性食品—复兴时期 2001年-2003年保健食品行业连续发生负面事件，消费者对保健食品信任度不断降低，保健食品行业陷入暂时的危机。在危机过后，2003年的SARS让消费者重新建立了对保健食品的信心，需求有了极大的增长。同时，国外保健食品巨头纷纷以高姿态进入直销，整个行业进入高速发展阶段。随着生活节奏的加快，生活水平的提高，患肥胖症、冠心病、糖尿病的人群不断增加，亚健康问题凸显，在此背景下，功能性食品必将越来越受到消费者的欢迎。我国经济的高速发展，也为消费者有力购买功能性食品提供了经济保证。因此，今后一段时期将是功能性食品发展的黄金阶段，功能性食品必将在促进全民身体健康方面凸显其独有魅力并发挥重要作用。 3.2功能性食品的发展前景 3.2.1产品更具有针对性首先，产品开发越来越具有针对性，企业越来越关注针对不同人群开发不同功能性产品。根据个人年龄、性别、饮食状况、基因、健康状况、生理活跃水平的不同，提供独享的个性化营养健康解决方案。其次，开发的功能食品之功效也更具有针对性。像保龄宝生物股份有限公司专门针对润肠通便开发的双歧润生产品就是成功的典范。 3.2.2第三代功能性食品成为研究的重点

生物技术与人类课程论文齐月 5131209050 4 送的问题。这项新技术打开了一扇可以用任何植物制造食物的大门，以此减少对粮食作物的需求，进而减少种植作物所需的土地资源、肥料、杀虫剂和大量的灌溉用水。 2.2 螺旋藻食品螺旋藻是世界上最早的海洋天然藻类生物，含有人类体内所需的18种氨基酸和54种微量元素，多种微生物及亚麻酸，亚油酸和天然藻类蛋白质，是人与动物纯天然的优质蛋白质食品。联合国粮农组织已将其列入21世纪人类食品资源开发计划，我国也将对螺旋藻食品进行重点研究。另外螺旋藻还有很吸引人的功效与作用。其一，螺旋藻能减轻癌症放疗、化疗的毒副反应;提高免疫功能;降低血脂;具有减肥功效。其二，螺旋藻主癌症的辅助治疗、;高脂血症、缺铁性贫血、糖尿病、营养不良、病后体虚，用作保健食品。 3 食品生物技术的展望随着食品生物技术的日趋成熟，未来在功能食品工业领域定会有长足的发展。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。 3.1 功能性食品——复兴时期 2001年-2003年保健食品行业连续发生负面事件，消费者对保健食品信任度不断降低，保健食品行业陷入暂时的危机。在危机过后，2003年的 SARS 让消费者重新建立了对保健食品的信心，需求有了极大的增长。同时，国外保健食品巨头纷纷以高姿态进入直销，整个行业进入高速发展阶段。随着生活节奏的加快，生活水平的提高，患肥胖症、冠心病、糖尿病的人群不断增加，亚健康问题凸显，在此背景下，功能性食品必将越来越受到消费者的欢迎。我国经济的高速发展，也为消费者有力购买功能性食品提供了经济保证。因此，今后一段时期将是功能性食品发展的黄金阶段，功能性食品必将在促进全民身体健康方面凸显其独有魅力并发挥重要作用。 3.2 功能性食品的发展前景 3.2.1产品更具有针对性首先，产品开发越来越具有针对性，企业越来越关注针对不同人群开发不同功能性产品。根据个人年龄、性别、饮食状况、基因、健康状况、生理活跃水平的不同，提供独享的个性化营养健康解决方案。其次，开发的功能食品之功效也更具有针对性。像保龄宝生物股份有限公司专门针对润肠通便开发的双歧润生产品就是成功的典范。 3.2.2第三代功能性食品成为研究的重点