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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