食品生物技术讲稿

食品生物技术讲稿内容摘要：

国、日本、法国、德国的政府首脑联合发表声明，祝贺人类基因组序列图绘制成功。 、治理 环境污染 解决能源危机 我们日常生活中的每一个方面，包括衣、食、住、行都离不开能源。 目前，石油和煤炭 是我们生活中的主要能源。 然而，地球上的这些化石能源是不可再生的，也终将枯竭，寻找 新的替代能源将是人类面临的一个重大课题。 生物能源将是最有希望的新能源之一，而其中 又以乙醇最有希望成为新的替代能源。 远古时代，人们就已开始了乙醇的发酵生产。 但由于它使用谷物作为原料，且发酵得率 较低，成本较高，不适合于能源生产。 科学家们希望找到一种特殊的微生物，这种微生物 可 以利用大量的农业废弃物如杂草、木屑、植物的秸秆等纤维素或木质素类物质或其他工业废 弃物作为原料。 同时改进生产工艺以提高乙醇得率，降低生产成本。 通过微生物发酵或固定化酶技术，将农业或工业的废弃物变成沼气或氢气，也是一种取 之不尽，用之不竭的能源。 生物技术还可用来提高石油的开采率。 目前石油的一次采油，仅能开采储量的 30％。 二次采油需加压、注水，也只能获得储量的 20％。 深层石油由于吸附在岩石空隙间，难以 开采。 加入能分解蜡质的微生物后，利用微生物分解蜡质使石油流动性增加而获 取石油，称 之为三次采油。 环境保护 传统的化学工业生产过程大多在高温高压下进行，呈现在人们面前的几乎都是大烟囱冒浓 烟的景象。 这是一个典型的耗能过程并带来环境的严重恶化。 如果改用生物技术方法来生产， 不仅可以节约能源还可以避免环境污染。 例如用化学方法生产农药，不仅耗能而且严重污染 环境，如改用苏云金杆菌生产毒性蛋白，既可节约能源而且该蛋白对人体无毒。 现代农业及石油、化工等现代工业的发展，开发了一大批天然或合成的有机化合物， 如农药、石油及其化工产品、塑 料、染料等工业产品，这些物质连同生产过程中大量排放的 工业废水、废气、废物已给我们赖于生存的地球带来了严重的污染。 目前已发现有致癌活性 的污染物达 1100 多种，严重威胁着人类的健康。 但是小小的微生物有着惊人的降解这些污 染物的能力。 人们可以利用这些微生物净化有毒的化合物、降解石油污染、清除有毒气体和 恶臭物质、综合利用废水和废渣、处理有毒金属等作用，达到净化环境、保护环境、废物利 用并获得新产品的目的。 、生产贵重金属 制造工业原料 利 用微生物在生长过程中积累的代谢产物，生产食品工业原料，种类繁多。 概括起来，主 要有以下几个大类：①氨基酸类，目前能够工业化生产的氨基酸有 20 多种，大部分为发酵 技术生产的产品，主要的有谷氨酸 (即味精 )、赖氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、缬氨 酸等；②酸味剂，主要有柠檬酸、乳酸、苹果酸、维生素 C 等；③甜味剂，主要有高果糖浆、天冬精 (甜味是砂糖的 24 加倍 )、氯化砂糖 (甜味是砂糖的 600 倍 )。 发酵技术还可用来生产化学工业原料。 主要有传统的通用型化工原料如乙醇、丙酮、 丁醇等 产品。 还有特殊用途的化工原料，如制造尼龙、香料的原料癸二酸，石油开采使用的 原料丙烯酰胺，制造电子材料的粘康酸，制造合成树脂、纤维、塑料等制品的主要原料衣康 酸，制造工程塑料、树脂、尼龙的重要原料长链二羧酸，合成橡胶的原料 2， 3— 丁二醇， 合成化纤、涤伦的主要原料乙烯等。 生产贵重金属 在冶金工业方面，高品位富矿不断耗尽。 面对数量庞大的废渣矿、贫矿、尾矿、废矿， 采用一般的采矿技术已无能为力，惟有利用细菌的浸矿技术才能对这类矿石进行提炼。 可浸 提的金属包括金 、银、铜、铀、锰、钼、锌、钴、镍、钡、铊等 10 多种贵重金属和稀有金 属。 四、 生物技术的安全及其对伦理、道德、法律的影响 生物技术是一把双刃剑。 人们在享受生物技术所带来的种种好处的同时，生物技术也可 能给人类社会带来意想不到的冲击，可能产生人们始料不及的严重后果。 人们的担忧主要来 自以下几个方面： (1)基因工程对微生物的改造是否会产生某种有致病性的微生物，这些微生物都带有特 殊的致病基因，如果它们从实验室逸出并且扩散，有可能造成类似鼠疫那样的可 怕疾病的流 行。 (2)转基因作物及食品的生产和销售，是否对人类和环境造成长期的影响，擅自改变植 物基因是否可能引起一些难以预料的危险。 (3)分子克隆技术在人类身上的应用可能造成 巨大的社会问题，并对人类自身的进化产生影响；而应用在其他生物上同样具有危险性，因 为所创造出的新物种有可能具有极强的破坏力而引发一场浩劫。 (4)生物技术的发展将不可避免地推动生物武器的研制与发展，使笼罩在人类头上的生 存阴影越来越大。 (5)动物克隆技术 的建立，如果被某些人用来制造克隆人、超人，将可能破坏整个人类 社会的和平。 应该说，这种种忧虑在理论上都是有一定道理并且都有其现实基础，因此，人们从生物 技术诞生那天起就一直对其加以关注并采取防御措施。 人们除了对生物技术的安全性表示关注外，近年来人们对生物技术可能带来的对人类社会的伦理、道德、法律的冲击越来越关注。 目前人们关注的主要在以下几个方面： (1)转基因技术 某些宗教团体禁止食用的动物基因转入他们通常食用的动物中，这 可能触怒这些团 体，例如将猪的基因转入绵羊；将动物基因转入食用植物可能会引起一些素 食主义者的特别关注；用含人类基因的生物体作为动物饲料而可能引发的伦理问题。 (2)动物克隆技术 上面已经提到人的克隆可能对人类社会的破坏。 从法律层面看， 人的克隆同样给人们带来困扰，提供体细胞的人与被克隆的人从法律上看是父子、母子或兄 弟。 (3)人类基因组与基因诊断技术 一个人的遗传信息 (基因组序列 )是不是一种隐私基 因诊断过程会不会侵犯个人隐私。 保险公司或工厂的顾主是否有权力要求投保人或 被雇佣者 进行基因组检测，预测他们将来可能罹患某些疾病，再决定是否接受投保或雇佣。 五、 转基因技术与食品 现代生物技术始源于早期的食品和饮料发酵，从那时候起，人类就已经采用各种方法来 促进用于食品生产的微生物、动植物品种的进化朝着有益的方向进行，并形成了传统方法。 而现在，随着遗传学知识的增长，基因工程正越来越多地被运用于许多育种计划中，它们不 仅可以达到传统方法所能达到的目的，而且具有两大优点：第一，可以更精确，更具有可预 测性地控制基因的引入；第二，可以在非近亲的物种中 引入基因，而这些是传统方法所无法 做到的。 现在，一些依靠基因工程手段培育出来的转基因作物已经大量投入生产，进入市场， 而转基因动物也即将进人市场。 基因工程食品已经在不知不觉中摆上我们的餐桌，写进我们 的食谱。 尽管大多数基因工程食品看起来与普通食品并没有什么两样，但它们有的更耐贮藏， 有的在生长过程中可以抵御严寒和病虫的危害，而且有些基因工程食品吃起来味道更鲜美， 营养更丰富，具有更高的经济效益。 但转基因生物在食品、工农业、医学等多个领域产生重 大经济效益的同时，人们亦对其可能和已经带来的危 害提出了质疑，这种担心主要集中在三 个方面：转基因动植物的大规模种植 (养殖 )对环境造成的污染；食用转基因食品对人类健康 造成的危害；转基因食品对一些社会伦理观念及道德规范造成的危害。 近二十年来的基因工程技术在农业领域得到了最广泛的应用，主要作物如玉米、大豆、 棉花等的转基因产品产量已占到了相当大的份额。 据统计，到 2020 年，世界上共有 4400 万公顷的转基因农作物，其中绝大多数是在北美地区，其余的分布在澳大利亚、法国、西班 牙、阿根廷、墨西哥和南非等少数国家。 美国、巴西、阿根廷等国是目前世界上的主要转基 因农产品生产大国和出口大国。 仅以大豆为例，美国目前转基因大豆的种植面积已超过了 50％，而在阿根廷，大豆中有 95％是转基因品种。 2020 年，在全球转基因大豆播种面积达 58％。 据美国农业部的预测， 2020 年世界大豆产量可能会达到 1． 83 亿吨，与 2020 年的 1． 74 亿吨相比，增幅可达 5． 2％。 这其中的大部分，又是来自像美国、巴西、阿根廷这样的转基因大豆生产大国。 但是，随着种植面积的增加，一些与转基因作物种植所带来的后果相关的事件 引起了人们的关注。 加拿大“超级杂草”事件。 1995 年，加拿大首次商业化种植了通过基因工程改造的转 基因油菜。 但在种植后的几年里，在其农田中发现了拥有多种耐抗除草剂特性的野草化油菜 的植株，即“超级杂草”。 如今，能够同时拥有三种以上抗除草剂性质的杂草化油菜在加拿 大的草原农田里已非常普遍。 原因只是一些转基因油菜籽在收获时掉落，留在了泥土中，来 年它们又重新萌发。 如果在这片田地上种下去的不是同一个物种，那么它们萌发就变成了一 种不受欢迎的野草，农民们通常就会把它们除去。 然而，可 以同时抵抗三种除草剂的野草化 的油菜不但很难铲除，而且还会通过交叉传粉等方式，污染同类物种，使种质资源遭到破坏。 墨西哥玉米基因污染事件。 作为美洲最重要的粮食作物，玉米是美洲土著人的衣食父母， 被印地安人亲切地称为“玉米妈妈”。 1991 年，《自然》杂志上发表了一篇闹得沸沸扬扬的 论文，该研究声称在墨西哥传统玉米品种中发现了转基因玉米的 DNA。 该文作者是加利福 尼亚大学伯克利分校的微生物生态学家 David 和 Ignacio，他们还公布了利用反向 PCR 技术获得的结论，即一 旦转基 因进入传统玉米中，它们便会在基因组中“跳跃”。 他们警告说 种预料不到的影响．有可能会对传统玉米的多样性造成极大的危险。 2020 年 1 月，墨西哥 的环境部门出示了一份研究报告，该研究是由环境与自然资源部、国家生态研究所及国家生 物多样性委员会共同做出的，研究结果表明，在墨西哥被调查的两个偏僻山村里，高达 35 ％的原始玉米品种受到了转基因玉米的污染。 墨西哥国家生态研究所所长指出，转基因玉米 使得墨西哥玉米的基因出现变化，如果不尽快采取措施，该国玉米宝贵的生物多样性将遭到 破坏。 美国斑蝶事件。 美国康奈尔大学昆虫学家在 1999 年 5 出版的《自然》杂志上发表论文 称，他们在实验室中研究发现，放养在抹有转 Bt(苏云金杆菌 Bacillus thuringensis)杀虫基因 玉米花粉的苦苣菜叶上的黑脉金斑蝶毛虫发育缓慢，摄食量少，体重只是正常毛虫的一半， 且死亡率高。 他们由此推论，转 Bt 基因玉米中含有毒素，如果在大田中种植的转基因玉米 花粉随风飘到附近的菜田里污染菜叶，会使那些以菜叶为生的非目标昆虫大量死亡。 2020 年在艾奥瓦州进行的另一项目研究也支 持康奈尔科学家的观点。 中国转 Bt 棉事件。 2(}02 年，在国内的“转基因生物与环境学术研讨会”上所提出《关 于 Bt 棉在中国对环境影响的调查概要》中说，美国孟山度公司的转 BI 杀虫棉破坏了中国 有的昆虫生态平衡，使农民长期依赖有害的杀虫剂，从而破坏了环境。 据估计，转 Bt 杀虫 棉的产量大约占中国棉花总产量的 35％，面积约有 150 万公顷，而其中 2／ 3 的转 Bt 杀 棉种子是由美国孟山度公司提供的。 以上四大事件在目前国际上关于转基因作物污染的争论中最具影 响力，毫无疑问，正是 这些研究和报告使得人们对转基因作物的担心日盛。 在法国，不断有环境保护主义者经常采 取闯入试验田，把用于研究的转基因作物连根拔起毁坏的行动来反对转基因作物的研究。 而 1999 年，包括法国在内的欧盟 15 国中的 7 个国家也决定，在欧盟制定出关于转基因产品 标识和踪迹制度以前，暂停对新转基因产品的开发研究。 而大多数国家目前也都遵循同样的 政策，即在不详细了解转基因作物对人类健康和自然环境造成影响的情况下，反对盲目进行 商业开发，也不许将转基因产品投放市场。 那么，转基因作物所造成的“污染”真的像人们想象的那么严重吗 ?实际上，自从有了 农业，千百年来人们一直在自觉或不自觉地改变着作物的基因构成，就拿人工杂交这种对植 物“乱点鸳鸯”的做法来说吧，用一种作物的花粉使另一种作物受精，经过雌雄配子的结合， 实质上也是一种人为促使双方遗传物质混合，改变作物基因组成的过程，因此，有人认为传 统的育种方式与现代基因工程并无本质的区别，其最终的结果都是调整植物基因，使之产生 新的所需品质。 从这个意义上来说，转基因作物的危害与人们头脑中的观念变 革具有很大的 关系。 让我们来看看上述四大事件的后续争论。 在美国斑蝶事件后，法国国家农艺学研究所与美国明尼苏达大学经过两年多。