食品生物技术习题集Word文档格式.docx

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•现代生物反应工程和分离工程；

•蛋白质工程；

分子进化工程。

2．生物技术的构成包括哪些方面？

它们之间的关系是怎样的？

生物技术的构成包括如下几个方面：

基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程和分子进化工程。

它们之间的关系：

3．基因工程的原理是怎样的？

其主要原理是应用人工方法把生物遗传物质——DNA分离出来，在体外进行切割、拼接和重组。

然后通过运载工具将重组的基因导入某种宿主细胞或个体，从而改变宿主的遗传特性；

有时还使导入的新的遗传信息在宿主细胞中或个体中大量表达，以获得大量所需的基因表达产物（各种生理活性物质，如蛋白质、酶、多肽、抗生素等等）。

这种利用DNA重组技术来创造新物种或给予生物以特殊概念的技术称基因工程，也称DNA重组技术。

4．简要叙述食品生物技术的基本特征

是生物技术在食品原料生产、加工和制造中的应用的一个学科。

它包括了食品发酵和酿造是最古老的生物技术加工过程，也包括了应用现代生物技术来改良食品的原料的加工品质的基因、生产高质量的农产品、制造食品添加剂、植物和动物细胞的培养以及与食品加工和制造相关的其他生物技术，如酶工程、蛋白质工程和酶分子的进化工程等。

5．食品生物技术的研究内容

•通过基因工程和细胞工程改善食品原料农产品的品质和提高产量；

•利用基因工程、发酵工程生产用于农产品保鲜的抗氧化剂、防腐剂等；

•通过基因工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程和分子进化工程使食品加工工艺高效化、提高食品的附加值、提高农产品的利用率，提高食品的保健功能；

•利用基因工程、酶工程和发酵工程减少食品的损失、提高食品质量管理的效率和保证食品质量和安全性；

通过发酵工程和酶工程处理废弃物，提高资源的利用率、并减少环境污染。

四．问答题

1．为什么说生物技术是21世纪高技术的核心内容，是21世纪的支柱产业？

首先，生物技术是解决全球性经济问题的关键技术；

其次是解决资源问题、能源问题、食物与健康问题和环境问题等重要和有效的手段；

还对促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成产生革命性的影响，

另外，对人类可持续发展具有重要的意义。

•对人类解决面临的食物、资源、健康、环境等重大问题发挥越来越大的作用。

大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。

•现代生物技术发展迅速，在工业、农业、医药、环境等方面用途广泛。

可以改善农产品的数量和质量，解决粮食短缺问题，也可以提高人类生命质量，延长人类的寿命以及可以解决能源问题、减少环境污染；

2．举例说明生物技术在食品领域有哪些应用？

第二章基因工程在食品中的应用

1．简述基因工程的研究内容（或一般步骤）

基因工程的操作过程一般分4个步骤：

第一步目的基因的获得和载体的选择：

在供体细胞中用限制性内切酶切割基因，以分离出含有特定的基因片段或人工合成目的基因并制备运载体（质粒、病毒或噬菌体）；

第二步重组体的制备：

把获得的目的基因与制备好的运载体用DNA连接酶连接组成重组体；

第三步重组体的导入：

把重组体引入宿主细胞；

第四步重组体的筛选鉴定：

筛选、鉴定出含有外源目的基因的菌体或个体。

2．简述基因工程的理论基础

第一,不同基因具有相同的物质基础。

自然界中所有生物的基因都是由一定的核苷酸序列组成的，并且所有生物的DNA的基本结构都是一样的。

因此，不同生物的基因或DNA片段相互之间是可以重组交换的。

第二，基因是可切割和转移的。

可以在DNA分子上采用一定的方法将基因切割下来，并且转移至另外一个DNA分子之上，而这个基因仍然保持着相同的结构和功能。

因此保证了基因工程能够对基因进行操作而不影响基因的功能。

第三，多肽与基因之间存在对应关系，并且有着相同的遗传密码。

一般情况下，一个多肽由一个相对应的基因编码，基因中三个碱基对应一个氨基酸，除极少数氨基酸外，这种对应关系在生物界是通用的，因此重组DNA分子不论是导入什么生物细胞中，都能够得到原样的氨基酸。

3．简述基因工程的优点

基因工程能对物种进行定向改造，而且能大大缩短育种年限，具有目的性强、可操作性以及效果明显等特点，其最突出的优点是打破了常规育种难以突破的物种之间的界限，可以使原核生物与真核生物之间、动物和植物之间，甚至人与其他生物之间的遗传信息进行重组和转移。

比如人的基因可以转移到酵母菌中进行表达，细菌的基因可以转移到植物中表达。

4．基因工程的意义

•用基因工程技术研制的贵重药物，至今已上市的由50种左右，上百种药物正在进行临床试验，更多的药物处于前期实验室研究阶段。

•转基因植物的研究也有很大的进展，自从1986年首次批准转基因烟草进行田间试验以来，至1998年4月全世界批准进行田间试验的转基因植物就达4387项。

•转基因动物研究的发展虽不如转基因植物研究的那样快，但也获得了转生长素激素基因鱼、转生长素基因猪和抗猪瘟病转基因猪等。

在农业上，基因工程发展速度势头强劲。

据估计，2000年全球转基因作物种植面积由1996年的170万公顷增加到4420万公顷，增加了25倍之多。

2000年美国、加拿大、阿根廷、中国4个国家转基因作物的种植面积占全球种植面积的99.9%，全世界转基因作物按种植面积排序分别为大豆、玉米、棉花、油菜籽。

1996-2000年的5年间抗除草剂作物种植面积一直占首位，其次是抗虫作物。

种植转基因作物面积最大的前4个国家是美国、阿根廷、加拿大和中国。

我国的农业基因工程研究于20世纪80年代初期开始启动，并于20世纪80年代中期开始将生物技术列人国家“863”高科技发展计划。

据中国农业生物技术学会统计，截止1996年底，我国正在研究的转基因植物种类达47种，涉及各类基因103个。

目前我国有6种转基因植物被批准进行商品化生产，包括转基因耐贮藏的番茄、抗病毒甜椒、抗病毒番茄、抗虫棉花和保龄棉等。

据国际农业生物技术应用机构统计和预测，在全球范围内，1998年转基因作物的销售额为15亿美元，2000年达到30亿美元，2005年将达到80亿美元，2010年将达到280亿美元。

二．填空题

1．基因工程的关键技术是DNA重组。

先将目的基因DNA从某种生物体中分离出来，再与一定载体DNA连接重组成新的DNA分子。

2．基因工程的载体：

携带外源基因进入受体细胞的运载工具被称作基因工程的载体

三．问答题

1．基因工程在食品科学中的应用主要有哪些方面？

试根据自己的了解举例说明

•①基因工程与动物、植物、微生物产品品质的改良；

•培育抗病虫害、抗除草剂植物新品种及抗冻动物新品种的基因工程

•改良微生物菌种特性的基因工程

•改良动植物品种质量的基因工程

•②基因工程与植物产品贮藏保鲜；

③基因工程与食品新资源的开发。

第三章:

蛋白质工程与食品产业

1.蛋白质工程的基本概念？

2.蛋白质工程的基本步骤与改造策略？

3.蛋白质的改造的一般方法？

4.蛋白质工程在食品中有哪些应用？

5.蛋白质工程在水产品贮藏加工与海洋生物资源利用中的应用及其前景。

第四章酶工程原理及其在食品中的应用

1．酶工程的应用范围

（1）对生物宝库中存在天然酶的开发和生产；

（2）自然酶的分离纯化及鉴定技术；

（3）酶的固定化技术（酶和细胞固定化）；

（4）酶反应器的研制和应用；

（5）与其他生物技术领域的交叉和渗透。

其中固定化酶技术是酶工程的核心。

实际上有了酶的固定化技术，酶在工业生产中的利用价值才真正得以体现。

2．固定化酶有何优缺点？

优点：

（1）不溶于水，易于与产物分离；

（2）可反复使用；

（3）可连续化生产；

（4）稳定性好。

缺点：

固定化过程中往往会引起酶的失活

3．酶的固定化方法

1.载体结合法

（1）物理吸附法

（2）离子吸附法

（3）共价结合法

2.共价交联法

3.包埋法

（1）凝胶微格法

（2）微囊法

二．问答题

1．举例简要叙述酶工程在食品中有哪些应用？

酶在食品工业中的应用十分广泛，几乎涉及所有食品领域。

例如，酒类、乳品、焙烤食品、淀粉糖、果蔬制品、肉制品等加工过程的许多重要步骤均需要依赖于酶的作用。

第五章细胞工程原理及其在食品中的应用

1．细胞工程的优势在哪里？

在于避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作，只需将细胞遗传物质直接转移到受体细胞中就能够形成杂交细胞，因而能够提高基因的转移效率。

此外，细胞工程不仅可以在植物与植物之间、动物与动物之间、微生物与微生物之间进行杂交，甚至可以在动物与植物与微生物之间进行融合，形成前所未有的杂交物种。

2．细胞工程学分为细胞融合、细胞拆分（核移植、细胞器移植）、大规模细胞培养工程、繁殖生物学技术（胚胎培养、胚胎移植）和染色体工程等。

3．细胞融合：

用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞融合为一个细胞的过程。

可用于产生新的物种或品系（植物、微生物上用得多，动物上用得少）及产生单克隆抗体等。

4．细胞拆分：

又称细胞质工程，是通过物理或化学方法将细胞质与细胞核分开，再进行不同细胞间核质的重新组合，重建成新细胞，也包括各种细胞器的分离和重新组合，可用于研究细胞核与细胞质的关系的基础研究和育种工作。

5．细胞融合的一般过程

v第一步是原生质体的制备和再生。

v原生质体即是指用酶法或物理的方法使细胞壁溶解后释放出来的只有半透膜动物细胞没有细胞壁

v第二步，诱导细胞使之发生融合。

v将两亲株的原生质体混合在一起，采用生物学或化学、物理的方法，促使亲本细胞的融合。

v第三步，筛选杂种细胞。

利用标记进行筛选

v第四步，杂种细胞的培养

6．细胞工程产业化的主要生产型式

（1）生物反应器大规模生产

生物反应器大规模生产是指通过发酵罐、中空纤维和固定床灌流等生物反应器培养系统，在体外对工程细胞进行大规模培养产生大量产物，再通过相关的纯化手段浓缩纯化其产物的过程。

（2.）转基因动物体内生产

转基因动物是指借助基因工程技术将外源目的基因通过生殖细胞或早期胚胎导入动物个体的染色体上，在其基因组内稳定地整合表达，并能遗传给后代的一类动物。

在生物活性物质的研制与生产中，将有应用价值的生物活性蛋白质基因导入家畜或家禽的受精卵，在发育成的转基因动物的乳汁、血液或其它体液中收获基因产物，这就是所谓的“动物生物反应器”。

在此系统中动物就象一个活的生物反应器，除温度、pH值和氧气由动物本身自动控制外，本质上与动物细胞的培养或微生物发酵罐系统并无差别，都是通过生物的基本单位—细胞来表达外源基因产物，由此很可能发展成新型的制药工艺基地—分子农场或基因农场。

6．克隆：

是指由一个细胞或个体以无性方式重复分裂或繁殖形成的一群细胞或一群个体，在不发生突变的情况下，一个克隆的成员具有完全相同的遗传结构。

凡是不经过受精过程而获得的新个体的方法就叫做克隆；

或者经核移植技术产生的动物叫做克隆动物。

7．核移植技术在相关食品工业中的应用

对经济鱼类的核移植研究首先是从鲤鱼和鲫鱼开始的。

这是两种常见的鱼。

鲫鱼的特点是味道鲜美，容易繁殖和饲养，但个体小；

而鲤鱼生长迅速、个体大，但是肉质粗厚、味道差。

这两种鱼间的杂交属于远缘杂交，因此用传统的方法很少能获得成功，采用核移植技术，将鲤鱼的囊胚细胞核移植到鲫鱼的去核卵中，获得第一代鲤鲫移核个体，这种鱼能长到性成熟，并能产生后代，这种鱼：

生长速度快，肌肉蛋白质含量比鲤鱼高3.78％，脂肪含量比鲤鱼低5.58％；

在四川省双流县做的养殖实验表明，鲤鲫移核鱼的生长速率比鲤鱼快22％。

该鱼已经作为优良品种推广养殖。

第六章发酵工程原理及其在食品中的应用

1．发酵工程的研究内容

主要研究微生物发酵过程中有普遍性意义的工程技术问题，如大规模微生物细胞培养过程、大规模培养基灭菌和空气灭菌过程、微生物细胞生长和产物形成动力学、发酵过程的优化、生物反应器的放大和设计、发酵过程的参数监控和计算机应用、发酵产品的分离和纯化等工程技术问题。

2．发酵动力学：

是研究发酵过程中的菌体生长、基质消耗、产物形成的动态平衡及其内在规律。

3．发酵工艺的控制

温度、溶解氧、pH、二氧化碳、中间补料、泡沫等的控制，发酵终点的判断、发酵过程的计算机控制。

第七章生物传感器和免疫学技术与食品安全检测和品质控制

1．生物传感器：

是由固定化的具有分子识别功能的生物材料、换能器和信号处理放大装置组成的分析工具或系统。

2．生物传感器是由生物识别元件、换能器和信号处理放大装置组成。

3．生物传感器优点有哪些？

•由于具有较高的选择性，因此不需对被测组分进行分离，即不用对样品进行预处理。

•结构简单，体积小，使用方便，特别是便携式的生物传感器，非常有利干食品质量的市场快速评价；

•可以实现连续的在线检测，使食品加工过程的质量控制变得简便；

响应速度快，样品用量少；

与其他大型分析仪器相比，生物传感器的制作成本低，且可反复使用。

5．抗原（antigen）：

是指进入动物体内能刺激动物的免疫系统发生免疫应答，从而引起动物产生抗体并能和抗体发生特异性反应的物质。

6．抗体：

是由抗原刺激动物的免疫系统后，由免疫系统分泌的能和相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。

7．免疫学检测方法的基本原理

（1）以96孔、48孔或40孔的聚丙乙烯塑料微孔板又称为酶标板为载体.

（2）在适当的条件下使抗原或抗体包被（吸附）在酶标板微孔的内壁上成为所谓的包被（固相）抗原或抗体，没有被吸附（游离）的抗原或抗体通过洗涤除去。

（3）然后直接加入酶标记抗体或抗原形成酶标记的抗原抗体复合物固定在微孔中，没有吸附的酶标记物洗涤去除，

（4）加入酶底物溶液于微孔中，复合物上的酶催化底物使其水解、氧化或还原成为有色的产物。

（5）在一定的条件下，复合物上酶的量（也反应了固定化的抗原抗体复合物的量）和酶产物呈现的色泽成正比，因此可以用分光光度计进行测定。

8．核酸分子杂交：

是指具有一定同源序列的两条核酸单链在一定条件下按碱基互补配对原则形成异质双链的过程。

9．核酸分子杂交技术的优点：

核酸分子杂交具有灵敏度高、特异性强等优点，主要用于特异DNA和RNA的定性和定量检测。

10．核酸分子杂交技术的原理

DNA和DNA单链、DNA和RNA单链或两条RNA链之间，只要具有一定的互补碱基序列就可以在适当的条件下相互结合形成双链。

在这一过程中，如果一条链是已知的DNA或RNA片段，那么依据碱基互补配对原则就可以知道和它互补的另一条链的组成，这样就可以用已知的DNA或RNA片段来检测和其配对的未知DNA或RNA的片段的组成，这就是核酸分子杂交的原理。

其中已知的DNA或RNA片段被称为探针（Probe）。

11．核酸探针技术：

用已知的DNA或RNA片段来检测和其配对的未知DNA或RNA的片段的组成，其中已知的DNA或RNA片段被称为探针（Probe）。

此技术被称为核酸探针技术。

12．核酸分子杂交根据反应体系的不同可以分为：

液相杂交和固相杂交；

根据支撑材料的不同可以将固相杂交分为：

原位杂交和膜杂交。

13．膜杂交又可以分为Southern印迹杂交、Northern印迹杂交和斑点印迹或窄缝印迹杂交。

14．膜杂交的基本过程包括：

（1）核酸的制备

（2）电泳（3）印迹（4）预杂交（5）杂交（6）洗膜（7）检测

15．PCR技术：

PCR全称为聚合酶链式反应，是一种对特定的DNA片段在体外进行快速扩增的技术,可以将微量目的DNA片段扩增一百万倍以上。

16．PCR的原理

PCR的DNA体外酶促扩增是在一对引物的诱导下，利用DNA聚合酶以四种dNTP（dATP、dTTP、dCTP、dGTP）为材料，依据模板DNA的特性，对模板DNA两引物结合位点之间的序列进行复制扩增的过程。

17．PCR的全过程是由变性、退火和延伸三步组成的若干个循环，每步之间通过温度的改变来实现转换。

18．分子生物学技术在食品安全检测中的应用的优点和应用范围？

食品中污染的微生物种类很多，其中通过食品传播的病原菌主要有细菌和病毒，另外有些寄生虫也能通过食品传播。

通常检测这些病原菌的方法是培养法，培养法的操作复杂、耗时长，有时还要进行动物实验，一般需要一周甚至更长的时间才能得到检测结果，而运用分子生物学学技术则可以在较短的时间（通常为24-48小时）内获得检测结果，而且操作简便、灵敏度高。

19．生物芯片：

是指按预先的设置排列固定有大量生物识别分子，例如DNA片段、RNA片段、抗原抗体分子或蛋白质（肽）分子的面积很小（通常只有一到几平方厘米）的硅片、载玻片或高分子聚合物薄片。

20．生物芯片工作原理：

是将待检测样品加在芯片的表面，由于生物分子特异性亲和反应，如核酸杂交反应，抗原抗体反应等，检测样品中的待检测成分分别和芯片上固定化的生物识别分子结合反应，从而实现对样品的分析和检测。

21．生物芯片主要特点是高通量、微型化和自动化。

22．基因芯片技术（DNAchip）:

就是将大量探针分子固定于支持物上，根据碱基互补配对原理，与标记的样品分子进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布进而获取样品中靶分子的数量和序列信息。

23．蛋白质芯片（proteinchip）:

就是选择一种能够牢固地结合蛋白质分子（抗原或抗体）的固相载体，在上面按预先设计的方式固定大量蛋白质（抗原或抗体），形成蛋白质的微阵列，然后加入与之特异性结合的带有特殊标记的蛋白质分子（抗原或抗体），通过对标记物的检测来实现抗原抗体的互检。

24．芯片实验室（lab-on-chip）:

是将纳米技术引入生物芯片，在微小的硅材料表面，制造出能够对微量样品进行变性、分离、纯化、电泳、PCR扩增、加样及检测等微小结构，使过去一个实验的各个实验步骤微缩于一个芯片上,这种技术称为芯片实验室。

25．基因芯片的特点：

①微型化和自动化。

②高度平行性。

③巨大的信息产出率。

④高度敏感性和专一性。

⑤高度重复性。

⑥强大的类比性。

⑦哺育新的实验方法。

26．基因芯片的基本原理

基因芯片的工作原理与经典的核酸分子杂交方法（southern、northern）一致，应用已知核酸序列作为靶基因与互补的探针核苷酸序列杂交，通过随后的信号检测进行定性与定量分析。

具体讲即是将许多特定的寡核苷酸片段或cDNA基因片段作为靶基因，有规律地排列固定于支持物上；

样品DNA/RNA通过PCR扩增、体外转录等技术掺入荧光标记分子或放射性同位素作为探针；

然后按碱基配对原理将两者进行杂交；

再通过荧光或同位素检测系统对芯片进行扫描，由计算机系统对每一探针上的信号作出比较和检测，从而得出所需要的信息。

1．生物传感器在食品检验中有哪些应用？

（1）食品鲜度的测定：

鱼鲜度传感器、肉鲜度传感器

（2）食品添加剂的分析

（3）污染微生物的检测：

腐败菌的检测、病原菌的检测

2．免疫学技术在食品安全检测中有那些应用

免疫技术在食品污染细菌及其毒素检测、污染真菌及其毒素检测、食品抗生素检测，农药残留检测和食品掺假识别等食品安全检测和分析中都得到了应用。

3．基因芯片技术在营养与食品卫生领域有哪些应用？

采用基因芯片技术研究营养素与蛋白和基因表达的关系，将为揭示肥胖的发生机制及预防打下基础。

还可用于营养与肿瘤相关基因表达的研究，如癌基因、抑癌基因的表达与突变，营养与心脑血管疾病关系的分子水平研究。

再者，食品营养成分的分析、食品中有毒、有害成分的分析和检测等。

第八章转基因食品

1．转基因食品与我们的生活有什么关系？

我国转基因食品的概况

其实转基因食品就在你身边。

目前，国外大量的转基因农产品已被直接或间接制成人类食品。

在美国和加拿大，饮料、啤酒、早餐麦片都已含转基因成分；

我国市场上有一半以上的大豆色拉油含转基因成分，一部分番茄酱、酱油、豆腐、豆奶等也多少含有转基因成分，它们早已悄悄走进了寻常百姓生活。

虽然国内尚没有转基因作物的大规模生产，但我国进口的农产品有不少是转基因产品。

我国目前有多少转基因食品已经超过2000万吨。

目前我国极少生产粮食、油料作物等转基因食品，只有一些转基因抗虫棉，但并不进入人的食物链。

我国的转基因食品基本上都是进口的。

排在前三位的是：

大豆、玉米、油菜。

我国每年约进口大豆1500万吨，与国内自产的非转基因大豆数量相当。

目前我国进口大豆主要用做加工原料，生产豆油、豆腐、豆奶等制品。

2．转基因食品

通过基因工程手段将一种或几种外源性基因（DNA）转移至某种特定生物体（动、植物和微生物等）中，并使其有效地表达出相应的产物（多肽或蛋白质），这样的生物体直接作为食品或以其为原料加工生产的食品就叫作转基因食品。

例如，将鱼的抗冻基因转入西红柿使这可抵御寒冷；

把某些病毒的基因接入玉米、大豆的植株中，用以抵抗病害的侵袭。

3．通过转基因生产的食品有什么优点？

经转基因改造的农作物，外表和天然作物没多大区别，味道也相似，但有的转基因作物中添加了提高营养物质的基因，有的则可以适应恶劣的自然环境以及提高产量和质量等。

比如，通过转基因技术可以提取小麦的基因，再将其移植到水稻上。

另外，如在西红柿里加入某种细菌的基因，使它在成熟的时候，果体比较硬，有利于运输、加工、储存。

把花生基因转到大豆中，以改善大豆的蛋白质。

4．目前上市的转基因食品有哪些？

抗除草剂基因大豆

抗虫基因玉米

抗病毒基因油菜

抗病毒土豆

抗病毒和抗软化基因西红柿