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第一章 绪论1

第一节 生物技术的概述1

一、生物技术的定义1

二、生物技术的构成2

（一）基因工程2

（二）发酵工程2

（三）酶工程3

（四）细胞工程3

（五）蛋白质工程3

第二节 生物技术的形成与发展4

一、传统生物技术4

二、现代生物技术5

第三节 生物技术的应用与展望6

一、生物技术的应用6

（一）生物技术在农业领域中的应用6

（二）生物技术在医药领域中的应用7

（三）生物技术在能源领域中的应用8

（四）生物技术在环保领域中的应用8

（五）生物技术在食品领域中的应用8

（六）生物技术在海洋领域中的应用12

二、生物技术的展望12

第四节 食品生物技术的概述13

一、食品生物技术的含义13

二、食品生物技术的发展前景14

第二章 基因工程及其在食品科学中的应用16

第一节 基因概述16

一、基因与基因工程16

（一）基因的概念及其发展历程16

（二）基因工程的发展历程及其定义17

二、基因工程的研究内容20

三、基因工程的安全性21

四、基因工程的应用与发展29

第二节 基因工程的基本原理32

一、目的基因的获得34

（一）限制性内切酶酶切法34

（二）基因文库的构建35

（三）cDNA的文库构建35

（四）合成目的基因36

二、目的基因与载体的连接38

三、重组体导入受体细胞41

四、转化子的筛选与鉴定45

（一）遗传检测法45

（二）物理检测法48

（三）菌落或噬菌斑杂交筛选法49

（四）免疫化学检测法50

（五）DNA蛋白质筛选法54

五、目的基因的表达55

（一）原核生物的外源基因表达系统56

（二）真核生物的外源基因表达系统60

（三）表达调控63

第三节 基因工程在食品科学中的应用66

一、基因工程与动物、植物、微生物产品品质的改良66

（一）利用基因工程改善食品原料的品质66

（二）利用基因工程改造食品微生物68

二、基因工程与植物产品的贮藏保鲜69

三、基因工程与食品资源的开发70

（一）用于生产保健食品的有效成分70

（二）食品添加剂工业中的应用71

第三章 发酵工程及其在食品科学中的应用73

第一节 发酵工程的概述73

一、发酵与发酵工程73

（一）上游工程73

（二）中游工程74

（三）下游工程74

二、发酵工程的发展简史74

（一）天然发酵时期74

（二）纯培养时期74

（三）工程化时期75

三、发酵工业的特点和应用领域75

（一）发酵工业的特点75

（二）发酵工业的应用75

第二节 工业微生物菌种选育和保藏76

一、工业微生物包含的微生物类群76

（一）细菌76

（二）放线菌77

（三）蓝细菌78

（四）霉菌78

（五）酵母菌79

二、菌株的分离与筛选80

（一）样品的采集80

（二）样品的富集培养81

（三）菌种的分离82

（四）初筛83

（五）复筛84

三、工业微生物的育种84

（一）突变的类型84

（二）自然选育85

（三）诱变育种86

（四）基因重组育种92

（五）代谢控制育种99

四、菌种的保藏102

（一）菌种的退化102

（二）菌种的保藏104

第三节 发酵工业培养基的设计105

一、发酵培养基的基本成分及来源106

（一）碳源106

（二）氮源107

（三）无机盐及微量元素107

（四）水108

（五）生长调节物质108

二、培养基的类型109

三、培养基配制的原则109

第四节 发酵工艺及其控制110

一、微生物的发酵方式110

（一）分批发酵110

（二）补料分批发酵112

（三）连续式发酵112

二、微生物发酵过程的工艺控制113

（一）温度对发酵的影响及控制113

（二）pH对发酵的影响及控制114

（三）溶解氧对发酵的影响和控制115

（四）泡沫对发酵的影响和控制116

（五）补料对发酵的影响与控制117

（六）发酵终点的判断117

第五节 发酵产物的提取和精制118

一、发酵工程产品的特点118

二、下游工程的一般流程119

三、发酵液的预处理与固液分离119

（一）发酵液的预处理119

（二）固液分离119

四、发酵产物的提取120

（一）沉淀法120

（二）吸附法120

（三）萃取法120

五、发酵产物的精制121

六、成品加工121

第六节 发酵工程与食品工业121

一、发酵工程在食品工业中的地位121

二、单细胞蛋白的发酵生产123

（一）SCP生产菌种和原料124

（二）SCP生产工艺125

（三）SCP的安全性和可接受性127

三、L-乳酸的发酵生产128

（一）L-乳酸的性质128

（二）L-乳酸生产方法128

（三）国内外L-乳酸发酵研究进展129

（四）L-乳酸发酵生产工艺132

（五）L-乳酸的应用前景134

第四章 酶工程及其在食品科学中的应用137

第一节 酶与酶工程概述137

一、酶与酶工程137

（一）酶的涵义139

（二）酶工程的涵义139

二、酶工程的发展简史141

三、酶的发酵生产142

（一）发酵菌种的选择142

（二）产酶的微生物菌种143

（三）酶的发酵方式143

第二节 酶的分离与纯化143

一、酶分离纯化的原则143

二、分离纯化的步骤145

（一）细胞破碎145

（二）抽提146

（三）浓缩147

（四）分离纯化147

第三节 固定化技术155

一、固定化技术的发展史155

二、固定化方法156

（一）酶的固定化方法156

（二）细胞的固定化159

（三）联合固定化160

三、固定化酶（细胞）的评价指标161

（一）固定化酶的性质161

（二）固定化酶的评价指标162

四、酶反应器162

（一）酶反应器的类型162

（二）酶反应器的设计原则164

五、生物传感器165

（一）生物传感器的工作原理165

（二）生物传感器的种类166

第四节 酶分子的化学修饰167

一、酶的金属离子置换修饰167

二、酶的大分子修饰167

三、酶分子的侧链基团修饰168

四、酶蛋白主链修饰（有限水解修饰）168

第五节 酶工程在食品工业中的应用168

一、酶工程与淀粉糖的生产168

（一）葡萄糖生产中的应用168

（二）麦芽糖生产中的应用169

（三）果葡糖浆生产中的应用169

（四）低聚糖生产中的应用170

（五）麦芽糊精生产中的应用170

二、酶工程与食品检验分析170

三、酶工程与酿造工业172

四、酶工程与畜产加工174

五、酶与焙烤工业176

六、酶与果蔬加工业178

第五章 细胞工程及其在食品科学中的应用181

第一节 细胞工程的概述181

一、细胞工程的概念及研究范畴181

（一）细胞培养技术181

（二）细胞融合技术181

（三）基因工程182

（四）染色体工程和染色体组工程182

（五）细胞拆合工程182

（六）干细胞工程182

二、细胞工程在现代生物技术中的地位及其实践意义183

（一）动植物培育与繁殖184

（二）利用动植物细胞培养生产活性产物、药品184

（三）供医学器官修复或移植的组织工程184

（四）在遗传学、发育学等领域的理论研究184

（五）在能源、环境保护等领域的应用184

第二节 植物细胞工程及其应用185

一、植物细胞培养185

（一）植物细胞培养基组成及种类185

（二）植物细胞培养方法185

（三）影响植物细胞培养次生代谢产物的因素189

（四）植物细胞的保存方法190

二、植物组织培养191

（一）植物组织培养的基本原理191

（二）植物组织培养的基本过程191

三、植物细胞融合技术195

（一）植物原生质体的制备195

（二）植物细胞原生质体的融合196

四、其他植物细胞工程197

（一）植物细胞的细胞器移植与细胞重建197

（二）染色体工程199

（三）植物人工种子201

（四）转基因植物201

五、植物细胞工程在食品及相关领域中的应用202

第三节 动物细胞工程及其应用205

一、动物细胞培养205

（一）原代培养205

（二）传代培养206

（三）动物细胞培养基207

二、动物细胞融合技术212

（一）细胞融合的诱导212

（二）融合细胞的类型213

（三）融合子的筛选213

三、动物细胞染色体工程和转基因动物214

（一）动物细胞染色体工程214

（二）转基因动物216

四、动物细胞工程在食品工业中的应用217

（一）在培育优良动物品种方面的应用217

（二）在生产生物活性物质方面的应用217

（三）在制备单克隆抗体方面的应用217

（四）在干细胞体外诱导分化方面的应用218

第六章 蛋白质工程及其在食品科学中的应用220

第一节 蛋白与蛋白质工程220

一、蛋白质与蛋白质工程220

（一）蛋白质概述220

（二）蛋白质工程概述221

二、蛋白质工程的研究和发展历史221

第二节 蛋白质工程的基本原理与方法223

一、蛋白质工程的基本步骤223

二、蛋白质工程的策略224

三、蛋白质工程的改造方法225

（一）初级改造225

（二）结构域的拼接（蛋白质分子的高级改造）228

（三）全新蛋白质的设计与构建231

第三节 蛋白质进化工程在食品工业中的应用233

一、蛋白质工程与蛋白水解酶234

二、蛋白质工程与溶菌酶235

三、蛋白质工程与磷酸丙糖异构酶235

四、蛋白质工程与葡萄糖异构酶236

五、蛋白质工程与凝乳酶236

六、蛋白质工程与乳酸乳球菌236

第七章 转基因食品与食品安全239

第一节 转基因食品的概述239

一、转基因食品的概念239

二、转基因食品的发展动态239

三、转基因食品对人类的影响240

四、转基因食品的管理241

第二节 转基因食品的安全性243

一、毒性243

二、过敏244

三、标记基因的安全性245

第三节 转基因食品的检测245

一、PCR检测技术246

（一）PCR定性筛选检测方法246

（二）实时荧光定量PCR法247

二、ELISA技术247

（一）ELISA测定原理和分类247

（二）ELISA在转基因食品安全检测中的应用248

三、基因芯片检测法249