上游充通大率 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 生物技术与人类 BIOTECHNOLOGY AND HUMAN BEING 课程论文 THESIS OF CURRICULUM 论文题目：舌尖上的生物技术 学生姓名： 齐月 学生学号： 5131209050 专 业： 经济类 指导教师： 周选围 学院（系）： 安泰经济与管理学院
SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 生物技术与人类 BIOTECHNOLOGY AND HUMAN BEING 课程论文 THESIS OF CURRICULUM 论文题目：舌尖上的生物技术 学生姓名: 齐月 学生学号: 5131209050 专 业: 经济类 指导教师: 周选围 学院(系) : 安泰经济与管理学院
目录 摘要 1传统食品生物技术 1 1.1舌尖上的遗产一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 1.2醋一一传统发酵工艺的功能优化. 444 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 一毛豆腐 2 2新兴食品生物技术. 3 2.1新型生物技术 一“纤维素一淀粉转化” 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—一复兴时期 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…
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