本书主要从食品微生物资源、食品组学、酶工程、发酵工程、代谢工程、合成生物学等方面系统介绍了新一代食品生物技术。在此基础上，阐述了食品生物技术在未来食品中的应用。其中，第1章简述了食品生物技术的概念、主要内容及其在食品工业中的应用；第2章介绍了食品微生物资源挖掘与高通量选育技术；第3～7章详述了食品组学、酶工程、发酵工程、代谢工程，以及合成生物学等系列生物技术与食品科学的交织融合与应用；第8章阐述了未来食品的概念与内涵，并介绍了食品生物技术在功能蛋白、功能糖、植物基食品等未来食品生产中的应用。
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第1章 绪论 1
1.1 食品生物技术的概念和特点 1
1.1.1 食品生物技术的基本概念 1
1.1.2 食品生物技术的特点 1
1.2 食品生物技术的发展历程和主要内容 1
1.2.1 食品生物技术的发展史 1
1.2.2 食品生物技术研究的主要内容 4
1.2.3 食品生物技术在食品工业发展中的地位和作用 16
1.3 食品生物技术在食品工业中的应用 17
1.3.1 食品生物技术在食品原料中的应用 17
1.3.2 食品生物技术在食品加工中的应用 18
参考文献 19
第2章 食品微生物资源挖掘与高通量选育 21
2.1 食品微生物的概念及分类 21
2.1.1 食品微生物的概念 21
2.1.2 食品微生物的分类 26
2.1.3 食品微生物生理学 31
2.2 菌种资源的高效挖掘技术 41
2.2.1 食品微生物的鉴定分析技术 41
2.2.2 食品微生物的选择性分离筛选技术 46
2.2.3 食品微生物的遗传背景解析技术 51
2.2.4 食品微生物的特征代谢物检测技术 57
2.3 食品微生物的功能评价模型 61
2.3.1 优良菌株高通量筛选技术 61
2.3.2 优良菌株的体外评价模型 66
2.3.3 优良菌株的细胞与离体组织评价模型 72
2.3.4 优良菌株的动物评价模型 78
2.3.5 优良菌株的人群试食与临床评价 88
参考文献 94
第3章 食品组学关键技术与应用 118
3.1 系统生物学与食品组学 118
3.1.1 系统生物学概述 119
3.1.2 食品组学概念与内涵 126
3.1.3 系统生物学与食品组学的异同 143
3.2 食品组学的研究方法与关键技术 146
3.2.1 食品组学与化学计量学 146
3.2.2 食品组学与生物信息学 149
3.2.3 高通量测序技术 155
3.2.4 质谱技术 157
3.3 基于食品组学的功能食品研究 160
3.3.1 食品蛋白质组学的营养学研究 160
3.3.2 基于代谢组学的食品功能因子挖掘 162
3.3.3 基于宏基因组学的益生菌开发 164
参考文献 166
第4章 酶工程与食品生物制造 172
4.1 酶工程在食品生产中的应用 172
4.1.1 酶在乳制品中的应用 172
4.1.2 酶在烘焙食品中的应用 173
4.1.3 酶在酿造食品中的应用 174
4.1.4 酶在果蔬加工中的应用 175
4.1.5 酶在肉品加工中的应用 176
4.1.6 酶在食品安全中的应用 177
4.1.7 酶在食品储藏中的应用 178
4.1.8 酶在食品安全检测中的应用 179
4.2 新酶挖掘与设计改造技术 180
4.2.1 酶资源信息库 180
4.2.2 新酶挖掘策略 184
4.2.3 酶设计改造策略 191
4.3 酶高效表达系统的设计与构建 202
4.3.1 食品级微生物表达宿主概述 202
4.3.2 酶表达元件挖掘与优化 207
4.3.3 酶基因与氨基酸序列优化 212
4.3.4 游离与整合表达策略开发 214
4.3.5 高效产酶微生物底盘细胞构建 216
4.4 酶固定化及全细胞催化技术在食品工业中的应用 220
4.4.1 酶固定化与全细胞催化概述 220
4.4.2 酶固定化与全细胞催化技术 222
4.4.3 固定化酶在食品工业中的应用 228
4.4.4 全细胞催化在食品工业中的应用 239
参考文献 240
第5章 食品发酵微生物的改造与过程调控优化 256
5.1 发酵工程在食品生产中的应用 256
5.1.1 发酵工程在改造传统发酵食品加工工艺中的作用 256
5.1.2 发酵工程在生产食品添加剂中的应用 258
5.1.3 发酵工程在开发功能性食品中的应用 262
5.2 食品发酵微生物的改造和性能优化 265
5.2.1 食品发酵微生物的改造策略 265
5.2.2 定向进化与食品发酵微生物性能优化 268
5.2.3 基因组重排与食品发酵微生物的性能优化 274
5.3 食品发酵过程的精准调控和优化技术 279
5.3.1 基于代谢通量分析的过程优化技术 279
5.3.2 基于微生物代谢的辅因子调控的过程优化技术 284
参考文献 290
第6章 代谢工程与微生物细胞工厂的构筑 296
6.1 代谢工程与细胞工厂种子 296
6.1.1 宿主的选择与调控 296
6.1.2 代谢工程在微生物细胞工厂种子构建中的作用 305
6.2 代谢元件的挖掘与创制技术 306
6.2.1 CRISPR工具箱 306
6.2.2 基于凝血酶-核酸适配体的代谢调控元件 310
6.2.3 基于N端编码序列的代谢调控元件 316
6.2.4 基因外重复回文序列 319
6.3 代谢途径的设计与重构技术 320
6.3.1 基于稳态反应动力学模型的代谢途径瓶颈诊断 320
6.3.2 基于还原力平衡的代谢途径设计优化 324
6.3.3 基于支架和区室的代谢途径组装 328
6.4 代谢网络的组装与适配技术 336
6.4.1 基于基因回路的代谢网络自动全局调控 336
6.4.2 基于细胞群体感应调控的代谢网络智能编程 343
6.4.3 基因组规模代谢网络模型 346
参考文献 358
第7章 合成生物学与食品生物技术 378
7.1 食品合成生物学的概念和特征 378
7.1.1 食品合成生物学的概念 378
7.1.2 食品合成生物学的特征 380
7.2 生物元件的鉴定与标准化 381
7.2.1 生物元件的挖掘与鉴定 381
7.2.2 生物元件的标准化与组装 384
7.3 DNA组装与重排技术 385
7.3.1 DNA组装技术 385
7.3.2 DNA重排技术 387
7.4 基因编辑工具设计与开发 390
7.4.1 CRISPR/Cas系统概述 390
7.4.2 CRISPR/Cas9系统在微生物合成生物学中的应用 392
7.5 微生物底盘细胞的构建和应用 397
7.5.1 枯草芽孢杆菌底盘细胞的构建和应用 397
7.5.2 酿酒酵母底盘细胞的构建和应用 400
7.5.3 毕赤酵母底盘细胞的构建与应用 403
参考文献 405
第8章 食品生物技术与未来食品 415
8.1 未来食品的概念与内涵 415
8.1.1 未来食品的概念和发展任务 415
8.1.2 食品生物技术在未来食品中的应用概述 420
8.2 食品生物技术在功能蛋白质合成中的应用 422
8.2.1 食品生物技术在乳源蛋白合成中的应用 422
8.2.2 食品生物技术在鸡蛋蛋白合成中的应用 426
8.3 食品生物技术在油脂加工中的应用 427
8.3.1 食品生物技术在油脂制取中的应用 427
8.3.2 食品生物技术在油脂精炼中的应用 431
8.3.3 食品生物技术在油脂改性中的应用 436
8.4 食品生物技术在功能糖生产中的应用 451
8.4.1 多糖水解酶及其在功能糖生产中的应用 451
8.4.2 糖基转移酶及其在功能糖生产中的应用 457
8.4.3 异构酶及其在功能糖生产中的应用 467
8.5 食品生物技术在淀粉加工中的应用 475
8.5.1 淀粉发酵 475
8.5.2 传统淀粉糖的酶法生产 480
8.5.3 淀粉的生物改性 488
8.6 食品生物技术在植物基食品生产中的应用 495
8.6.1 植物基食品发展背景 495
8.6.2 植物基食品面临的挑战 497
8.6.3 酶工程技术在植物基食品生产中的应用 499
8.6.4 微生物发酵技术在植物基生产中的应用 503
8.6.5 食品生物技术在植物基食品生产中应用面临的机遇与挑战 508
8.7 基于食品生物技术以C1化合物合成食品配料 509
8.7.1 以甲醇为C1原料合成食品配料 510
8.7.2 以甲烷为C1原料合成食品配料 513
8.7.3 以二氧化碳为C1原料合成食品配料 516
8.7.4 以一氧化碳为C1原料合成食品配料 519
8.7.5 以甲酸盐为C1原料合成食品配料 521
8.8 展望 523
8.8.1 新时代未来食品的发展前景 523
8.8.2 未来食品面临的挑战及应对措施 524
参考文献 526
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