第一篇:走近生物技術(shù)論文
姓名:陳偉璇學(xué)號:0803509157專業(yè):制藥工程班級:制藥工程08(1)
淺談生物制藥工藝學(xué)及其與制藥工程的聯(lián)系
摘要:生物制藥工藝學(xué)是制藥工程專業(yè)的重要專業(yè)課之一,我們結(jié)合生物制藥工藝學(xué)這門課程的教學(xué)特點、教學(xué)任務(wù)、教學(xué)方法來淺談生物制藥工藝學(xué),通過生物制藥凈化車間設(shè)計談?wù)勆镏扑幑に噷W(xué)與制藥工程之間的聯(lián)系。
關(guān)鍵詞:生物制藥工藝學(xué)、制藥工程
Abstract: biological pharmaceutical technology is an important course of pharmaceutical engineering specialty, our biology pharmacy technology, this course features, task and method to discuss biopharmaceutical technology, through biological pharmacy purification workshop design about biological pharmacy technology and the contact between the pharmaceutical engineering.Keywords:biological pharmaceutical technology, pharmaceutical engineering
一、課程特點
生物制藥工藝學(xué)是制藥工程專業(yè)必修的一門主要的專業(yè)理論課,一門涉及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物技術(shù)、化學(xué)和工程學(xué)等學(xué)科基本原理的綜合性應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。該課程重點討論各類生物藥物的來源、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、用途、制造原理、工藝過程與生產(chǎn)方法等,旨在著重培養(yǎng)學(xué)生具備從事生物藥物研究、生產(chǎn)與開發(fā)的基本知識、基本理論和基本技能,時也為應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)研究、開發(fā)生物藥物奠定必備基礎(chǔ)[1]。近年來,隨著生物技術(shù)的飛躍發(fā)展,課程內(nèi)容進一步拓寬、充實。對該課程進行重點建設(shè),合當前生物制藥學(xué)科發(fā)展的需要,對全面提高制藥工程系列課程教學(xué)質(zhì)量有著重要意義[2]。以生物制藥工藝過程為教學(xué)內(nèi)容的重點、注重與生物領(lǐng)域各學(xué)科的緊密結(jié)合、同時將理論上升為工廠的生產(chǎn)實踐是其主要特點。
二、課程任務(wù)
其任務(wù)是使學(xué)生了解生物藥物的來源及其原料藥物生產(chǎn)的重要途徑和工藝過程,握生物藥物的一般提取、分離純化原理與方法,解各類生物藥物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途和生產(chǎn)方法、生產(chǎn)工藝原理與過程。通過本課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí),生應(yīng)具備生物藥物研究、生產(chǎn)、開發(fā)的基本知識、基本理論與基本技能,且具有應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)研究、發(fā)生物藥物的初步能力[3]。其中生物藥物的提取、分離純化有固相分離法、吸附法、離子交換法凝膠層析法、親和層析法、高效液相色譜法等經(jīng)典工藝,特別是針對大分子生物活性物質(zhì)的分離純化來解析工藝過程,生物學(xué)科的聯(lián)系較緊密。因此,在教學(xué)過程中,注重將生物學(xué)科領(lǐng)域的知識結(jié)合到課程教學(xué)中,以便學(xué)生能夠更好地理解抽象的工藝過程。同時,緊緊圍繞著培養(yǎng)工科學(xué)生的目標,注重將理論知識與工廠實踐的結(jié)合。有些高校還通過與企業(yè)合作,建立起實習(xí)基地,通過參觀、實地考察等形式,使得學(xué)生有機會接觸生產(chǎn)流程,并通過工廠實習(xí)和生產(chǎn)實踐加深和鞏固了理論知識。
三、課程教學(xué)方法
本課程的特點是知識點比較多,如何在有限的學(xué)時內(nèi)將抽象的理論講通講透并付諸實踐是一個難題。特別是在教學(xué)學(xué)時不斷受到壓縮的情況下,教學(xué)任務(wù)和學(xué)時數(shù)之間的矛盾就更加突出。
1、在實踐中,采用多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合、理論教學(xué)與實驗教學(xué)結(jié)合、自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)結(jié)合,案例教學(xué)、基于問題學(xué)習(xí)、基于資源利用的學(xué)習(xí)、合作式學(xué)習(xí)等多種形式的教學(xué)策略,加強了學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識、基本技術(shù)的掌握,提高了學(xué)生對知識的綜合運用能力。特別是在課件的制作中,將藥物的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和作用機制等將盡可能插入圖片展示,并配以相關(guān)文字,利用PowerPoint、Flash、Auto hardware 等系統(tǒng)制作集圖、文、像于一體的、包括隨堂教案、重點歸納、難點釋疑、習(xí)題、參考文獻目錄、制藥工藝實例和實驗的現(xiàn)場圖片多媒體教學(xué)課件,產(chǎn)生生動、直觀的教學(xué)效果,以便調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、教學(xué)質(zhì)量[4]。
2、作為一門注重實踐的課程,重視實驗課的建設(shè)及實驗內(nèi)容與理論教材的 結(jié)合,注重學(xué)生獨立思考及動手能力的培養(yǎng)是必不可少的。在生物藥物的工藝研究過程中,論與實驗技術(shù)的結(jié)合是十分重要的,生物制藥工藝學(xué)實驗就是將生物制藥的理論和技術(shù)融為一體并付諸實踐的課程[5]。實驗課內(nèi)容緊扣《生物制藥工藝學(xué)》 教材,綜合性強,將經(jīng)典的工藝方法融合在各實驗當中,實驗課時與理論課同步,并被作為一門獨立的課程對學(xué)生進行實驗技能培養(yǎng)和考核。要內(nèi)容包括抗生素的制備(四環(huán)素、青霉素、鏈霉素等),多糖的制備、酶的制備及檢測
技術(shù)(PAGE)、DNA的抽提及檢測(瓊脂糖凝膠電泳)等,綜合運用了微生物發(fā)酵法、沉淀法、萃取法、離子交換法、高效液相色譜(HPLC)等生物制藥工藝技術(shù),以上均與理論課的相關(guān)內(nèi)容緊密相關(guān)。
3、但是目前,大多數(shù)實驗教學(xué)是在實驗教材中列出實驗步驟,學(xué)生實驗時只需 “照方抓藥”,學(xué)生的主體作用和積極性得不到充分發(fā)揮[6]。因此,我們必須拋棄給學(xué)生提供固定實驗方案的老模式,鼓勵學(xué)生從已有的實驗方法中找出不足并提交小組討論方案,指導(dǎo)老師修改后可進行實驗驗證。實驗過程中,我們要求每位學(xué)生都要動手操作,指導(dǎo)老師指導(dǎo)學(xué)生正確操作實驗儀器并對其進行考核
[7]。
四、課程與制藥工程專業(yè)知識的聯(lián)系
生物制藥工藝學(xué)作為制藥工程專業(yè)重要的專業(yè)理論課,制藥工程專業(yè)涵蓋化學(xué)制藥、生物制藥和中藥制藥三大領(lǐng)域內(nèi)容,其中與生物制藥工藝有著重大的聯(lián)系,下面就拿制藥工程教學(xué)在生物凈化車間設(shè)計方案的應(yīng)用來舉例。
1、所謂凈化就是指為了達到必要的空氣潔凈度,而去除污染物質(zhì)的過程。潔凈室是根據(jù)需要對空氣中塵粒、微生物、溫度、濕度、壓力和噪聲進行控制的密閉空間,并以其空氣潔凈度級別符合有關(guān)規(guī)定為主要特征。
2、制藥工程教學(xué)用生物凈化間設(shè)計凈化用房空氣潔凈度為10000 級下的局部100 級 ,而局部100級由超凈工作臺來完成 ,設(shè)計過程中主要是保證凈化用房的 10000 級潔凈度。由于空氣凈化技術(shù)是一項涉及各專業(yè)的綜合性技術(shù),因此我們在設(shè)計、建設(shè)生物凈化間時要堅持三個原則:(1)阻止塵粒和細菌進入;
(2)控制屏蔽塵粒和細菌產(chǎn)生;(3)迅速排除或消除塵粒和細菌[8]。
3、根據(jù)以上凈化原則和制藥工程車間設(shè)計,得到生物凈化室平面布置圖
4、由此可以看出,生物制藥無論是在車間設(shè)計方面還是其它,與制藥工程都有著必然的聯(lián)系:生物制藥工藝學(xué)是制藥工程必修的一門主要專業(yè)理論課,而制藥工程專業(yè)知識又應(yīng)用于生物制藥工藝中。
參考文獻
[1] 吳梧桐主編。制藥工藝學(xué)(第二版)[M].北京:醫(yī)藥科技出版社,2006。
[2] 吳曉英,韓雙艷,范一文,楊汝德。生物制藥工藝學(xué)課程建設(shè)的研究與實踐
[J].化工高等教育,2009年第2期.[3 ]吳梧桐主編.生物制藥工藝學(xué)[M]。北京:醫(yī)藥科技出版社,2005。
[4]吳曉英,劉劍鋒,韓雙艷,范一文。生物制藥工藝學(xué)課程多媒體課件的制作研究[J].京大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版),007,(專刊):02142。
[5]高向東,劉煜,孫士霖等.生物制藥工藝學(xué)實驗課教學(xué)改革[J].藥學(xué)教育,2000,16(2):33-35.[6]張茵.生物制藥工藝學(xué)實驗教學(xué)改革的初步探討[J].藥學(xué)教育,2007,23(6):42-44.[7] 葉云,鐘英英,容元平,張振謙。生物制藥工藝學(xué)課程教學(xué)改革初探[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2009,NO.24
[8]張洪斌、姚日生、朱慧霞、鄧勝松。制藥工程教學(xué)用生物凈化間的設(shè)計[J].醫(yī)藥工程設(shè)計雜志,2003 ,24(1)。
第二篇:生物技術(shù)論文
生物芯片技術(shù)及其在環(huán)境科學(xué)方面的應(yīng)用全是別人的,加點自己的
摘要:生物芯片技術(shù)是20世紀以來發(fā)展迅速且引人矚目的一個前沿領(lǐng)域。本文主要介紹了生物芯片技術(shù)在環(huán)境化學(xué)、環(huán)境微生物檢測以及環(huán)境醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。并對生物芯片在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用前景做出了展望。
關(guān)鍵詞:生物芯片;環(huán)境科學(xué);
生物芯片(biochip)技術(shù)是20世紀90年代初期發(fā)展起來的一個新興的領(lǐng)域,自從1991年Fodor等提出DNA芯片的概念后,近年來以DNA芯片為代表的生物芯片技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。生物芯片是融微電子學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、計算機科學(xué)為一體的高度交叉的新技術(shù),其概念源于計算機芯片。它主要是指通過微加工和微電子技術(shù)在固體基質(zhì)表面構(gòu)建微型生物化學(xué)分析系統(tǒng),以實現(xiàn)對生命機體的組織、細胞、蛋白質(zhì)、核酸、糖類及其它生物組分進行準確、快速、高通量的檢測。生物芯片技術(shù)的本質(zhì)特征是利用微電子、微機械、化學(xué)、物理及計算機,將生命科學(xué)研究中的樣品檢測、分析過程實現(xiàn)連續(xù)化、集成化、微型化。芯片上集成了成千上萬密集排列的分子微陣列或分析元件,能夠在短時間內(nèi)分析大量的生物分子,快速準確的獲取樣品中的生物信息,檢測效率是傳統(tǒng)檢測手段的成百上千倍。該技術(shù)被評為1998世界十大科技進展之一。目前,生物芯片已在環(huán)境微生物檢測、環(huán)境化學(xué)及環(huán)境醫(yī)學(xué)等研究方向重顯現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。
一、生物芯片的分類及其原理 常見的生物芯片主要分為三大類:即基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、芯片實驗室。
1.基因芯片(Gene chip)基因芯片又稱DNA芯片(DNA chip)。)。最初的生物芯片主要用于基因測序、基因表達圖譜的鑒定和基因突變的分析與檢測,而且隨著人類基因組計劃的逐步實施以及分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展,基因芯片己成為生物芯片中最重要的一類。基因芯片是在基因探針的基礎(chǔ)上研制出的,所謂基因探針只是一段人工合成的堿基序列,在探針上連接一些可檢測的物質(zhì),根據(jù)堿基互補的原理,利用基因探針到基因混合物中識別特定基因。它將大量探針分子固定于支持物上,然后與標記的樣品進行雜交,通過檢測雜交信號的強度及分布來進行分析。
2蛋白質(zhì)芯片(Protein Chip)蛋白質(zhì)芯片與基因芯片的基本原理相同,但它利 用的不是堿基配對原理而是抗體與抗原結(jié)合的特異性即免疫反應(yīng)來檢測。蛋白質(zhì)芯片構(gòu)建的簡化模型為:選擇一種固相載體能夠牢固地結(jié)合蛋白質(zhì)分子(抗原或抗體),這樣形成蛋白質(zhì)的微陣列,即蛋白質(zhì)芯片。蛋白質(zhì)芯片的檢測原理類似于抗原、抗體檢測的 ELIS法,如采用雙抗夾心的形式,通過機械點涂的方法,將多種不同的單克隆抗體點樣固定在固相介質(zhì)表面(一般是膜介質(zhì))上,制備抗體蛋白芯片,并與多種抗原樣本雜交,使芯片上的抗體捕獲相應(yīng)的抗原。然后再與標記的多種不同的抗體雜交,由于蛋白抗原上的多價結(jié)合表位可結(jié)合標記抗體,根據(jù)雜交信號的有無、多少便能進行定性、定量的分析。3芯片實驗室(LAB—on—a—chip)芯片實驗室是生物芯片研究領(lǐng)域的一個熱點,它是將傳統(tǒng)的樣品制備、生化反應(yīng)、數(shù)據(jù)檢測三個步驟集成于一體,縮小構(gòu)成芯片上的實驗室系統(tǒng),是生物芯片發(fā)展的最高階段。要實現(xiàn)這一目標生物芯片必須以微電流平臺作為支撐,只有把樣品制備、分析和信號獲得連為整體,才能開發(fā)出生物芯片應(yīng)用的最大潛力。目前,利用芯片縮微實驗室已成功地將樣品分離、DNA提取、PCR反應(yīng)、DNA雜交檢測這幾個離散步驟在一個或幾個芯片構(gòu)成的密閉系統(tǒng)中完成。由于芯片可以做成十分微小的形狀,所以便于攜帶,檢測分析所需樣品少,節(jié)約了大量試劑和人工。同時芯片可以 進行大規(guī)模生產(chǎn),成本可以降到很低,用于各種分析 的芯片就可以做成一次性使用,避免了樣品污染和交叉污染。芯片實驗室是未來生物芯片的發(fā)展方向。
二、生物芯片在環(huán)境科學(xué)研究中的應(yīng)用
生物芯片是近幾年發(fā)展起來的一個新興和熱點領(lǐng)域,在國外研究和應(yīng)用較多,我國在此方面的研究尚處于起步階段,且主要應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域,在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和研究較少。但其高通量、檢測快的特點,使其在環(huán)境領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景?,F(xiàn)今,生物芯片已在環(huán)境化學(xué)、環(huán)境生物學(xué)、環(huán)境毒理學(xué)、環(huán)境醫(yī)學(xué)及分子生態(tài)學(xué)等研究領(lǐng)域中有了應(yīng)用實例。
1、生物芯片在環(huán)境化學(xué)中應(yīng)用
生物芯片在環(huán)境化學(xué)中的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域是分析和監(jiān)測環(huán)境中的污染物。環(huán)境化學(xué)污染物主要包括有機化學(xué)性污染物和無機污染物。生物芯片設(shè)計集成化,從而簡化了分析過程,使檢測速度加快,因此在環(huán)境監(jiān)測中有很好的應(yīng)用和發(fā)展前景。目前,在環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域中得到應(yīng)用的有毛細管電泳芯片、微反應(yīng)芯片等。Wang等將毛細管電泳芯片與厚膜電流檢測器集成在一起(緩沖液為MES(20mol/L,PH=5.0),分離管道長度為72mm,分離電壓為2000V)。使用此方法,可在140S內(nèi)從摻入有機磷神經(jīng)毒物的河水中分離檢測出磷、甲基對硫磷、殺螟硫磷和乙基對硫磷。這些結(jié)果顯示毛細管電泳芯片有可用于現(xiàn)場檢測的快速檢 查。Backer等[6JN用基于氧化錫的微反應(yīng)芯片實現(xiàn)了對空氣中CO、NO和NO2氣體的測量。
2、生物芯片在環(huán)境微生物檢測方面中的應(yīng)用
微生物廣泛存在于環(huán)境中,其密度及多樣性是反應(yīng)環(huán)境質(zhì)量的重要指標之一,因此,對環(huán)境微生物進行檢測具有十分重要的意義。隨著分子生物學(xué)的不斷發(fā)展,人們可以在分子水平上構(gòu)建細菌的進化樹并以此為依據(jù)對其進行分類。基因組水平的DNA雜交技術(shù)成為菌種鑒定的里程碑,利用16SrRNA的高度保守性,人們可以通過6SrRNA的序列分析來對細菌進行分類。通過該方法研究環(huán)境中微生物的組成、數(shù)量及其變化,可以了解生物群落的結(jié)構(gòu)與其功能及生物地球化學(xué)活動的關(guān)系。Guschin等利用寡核苷酸微陣列芯片對硝化細菌進行了分類,芯片上固化的寡核苷酸與16SrRNA序列完全互補,并通過改變探針的微陣濃度和多顏色檢測來進行定量分析。2008年,Victor Parror等利用包含200個抗體的微陣列生物芯片,并結(jié)合免疫解析的方法尋找通用微生物標記物以進行環(huán)境檢測,其檢測限為:0.2ng/ml蛋白質(zhì)和10·4—10·5個細胞/ml,并成功地在全球范圍內(nèi)極端環(huán)境樣品中檢測到了生物大分子物質(zhì)。
3、生物芯片在環(huán)境醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
環(huán)境醫(yī)學(xué)是研究環(huán)境與人群健康的關(guān)系,特別是研究環(huán)境污染對人群健康的有害影響及其預(yù)防的一門科學(xué)。如今,生物芯片技術(shù)已在環(huán)境流行病學(xué)、職業(yè)病研究和環(huán)境醫(yī)學(xué)監(jiān)測等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。①應(yīng)用于環(huán)境流行病學(xué): 周琦等以SARS冠狀病毒TOR2株序列為設(shè)計標準,研制出用于檢測SARS病毒的全基因芯片,芯片探針長度為70nt,相鄰探針序列重復(fù)25nt,共660條病毒探針,覆蓋了SARS冠狀病毒的全部序列,應(yīng)用該基因芯片對病人、出人境食品、動植物及其產(chǎn)品進行檢測,結(jié)果表明基因芯片技術(shù)檢測SARS冠狀病毒靈敏度 高、特異性強,而且準確、快速。吳海等以HBV、HVC高度保守的片段為探針成功制作了乙、丙型肝炎病毒雙檢基因芯片,可望應(yīng)用于臨床。趙偉等PCR產(chǎn)物用點樣儀點于玻片介質(zhì)上,制成芯片,檢測40例乙肝患者血清的乙肝病毒,準確率達80%
②用于對公害病和職業(yè)病的研究:NIEHs已經(jīng)開始環(huán)境基因組目標的研究以確定包括在環(huán)境疾病中的200個基因共同的序列多態(tài)性。NIEHs對暴露到PAHs和其他污染物環(huán)境中的波蘭煤炭爐工人的血液、淋巴系統(tǒng)基因表達進行了研究。這種研究一個重要的考慮是基因表達可以被其他因素影響,如食物、健康狀況、個人習(xí)慣等,減少這些因素的影響必須完成大量處理樣品與對照樣品的比較。一個新的領(lǐng)域基因毒理學(xué)正在發(fā)展起來,研究基因差異與毒物易感性的關(guān)系,在人類對疾病易感性個體變化的認識上基因毒理學(xué)將產(chǎn)生巨大推動作用 ③應(yīng)用于環(huán)境醫(yī)學(xué)監(jiān)測: 孟紫強等探討了SO的分子毒作用機制,通過采用Affmetrix公司的大鼠基因表達譜芯片(RAE230A)研究了短期動態(tài)吸人SO的大鼠肺組織基因表達譜的變化,并揭示了高濃度SO短期暴露對基因表達的影響。楊磊等用基因芯片分析急慢性砷染毒時人正常肝細胞(L--02細胞)基因表達譜的變化,得出了長期染砷后與腫瘤發(fā)生及氧化還原有關(guān)的基因表達量升高的結(jié)。
三、環(huán)境芯片的在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用前景展望
生物芯片技術(shù)是21世紀的朝陽產(chǎn)業(yè),有很好的發(fā)展前景。它克服了傳統(tǒng)生物學(xué)技術(shù)操作繁雜、自動化程度低,檢測效率低等不足,充分利用了生物科學(xué)、信息學(xué)等當今前沿領(lǐng)域的研究成果,現(xiàn)在已越來越廣泛的被應(yīng)用到多個領(lǐng)域中。環(huán)境科學(xué)研究的主要是環(huán)境中的物質(zhì),尤其是人類活動產(chǎn)生的污染物,及其在環(huán)境中的產(chǎn)生、遷移轉(zhuǎn)變、歸宿等過程和運動規(guī)律,因此,將生物芯片技術(shù)引入環(huán)境科學(xué)研究中有重大意義。生物芯片高信息量、快速、微型化、自動化、成本低、污染少、用途廣等優(yōu)點,很適應(yīng)環(huán)境學(xué)研究中的技術(shù)需求,使其在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。雖然生物芯片技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用實例還較少,且其自身還有許多問題亟待解決(如提高芯片的特異性、簡化樣品制備和標記操作程序、增加信號檢測的靈敏度等等),但隨著技術(shù)的發(fā)展與完善,生物芯片技術(shù)必將會越來越廣泛的應(yīng)用到環(huán)境科學(xué)研究的各個領(lǐng)域,給21世紀人類對環(huán)境的保護和治理帶來一場“革命”。
[參考文獻]
[1] 陳忠斌.(生物芯片技術(shù)).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005 [2] 李瑤.(基因芯片技術(shù)——解碼生命),化學(xué)工業(yè)出版社,2004 [3] 曲媛媛/魏利.(微生物非培養(yǎng)技術(shù)原理與應(yīng)用),科學(xué)出版社,2009
第三篇:環(huán)境生物技術(shù)論文
廢水生物處理新技術(shù)的理論與應(yīng)用
唐耿蘭
摘要:針對我國目前生態(tài)環(huán)境狀況,對廢水生物處理技術(shù)近年來的發(fā)展進步、功能作用及特性進行了分析。
關(guān)鍵詞:廢水生物處理、污染控制技術(shù)、城市廢水處理廠、生物處理技術(shù)價及闡釋。
引言:隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展,各地廢水處理工作不斷迅速有效地開展,污水處理廠數(shù)目明顯增加。城市污水處理廠作為解決城市水污染最基本的途徑,是保護城市生態(tài)環(huán)境,治理河流污染的必要舉措。本文針對廢水處理問題,介紹了廢水生物處理新技術(shù)。
廢水生物處理技術(shù)已有一百多年的歷史,其理論和實用技術(shù)在此一百多年間也不斷發(fā)展和進步,并得到廣泛應(yīng)用,對控制水污染和改善水體水質(zhì)起到了重要作用。而從全世界范圍看,水污染至今還沒有得到有效控制,特別是在廣大的發(fā)展中國家。在我國,水污染依然嚴重,水環(huán)境與水生生態(tài)狀況仍十分嚴峻,近年來我國城市廢水處理廠建設(shè)進入了一個新的高速發(fā)展時期,對廢水處理新技術(shù)的要求日益增長。廣大環(huán)境保護科技工作者非常需要一部系統(tǒng)全面、反映廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展的著作。
一、廢水生物處理新技術(shù):
廢水生物處理是用生物學(xué)的方法處理廢水的總稱,是現(xiàn)代廢水處理應(yīng)用中最廣泛的方法之一,主要借助微生物的分解作用把廢水中有機物轉(zhuǎn)化為簡單的無機物,使廢水得到凈化。按對氧氣需求情況,廢水生物處理可分為厭氧生物處理和好氧生物處理兩大類。
厭氧生物處理系利用厭氧微生物把有機物轉(zhuǎn)化為有機酸,甲烷菌再把有機酸分解為甲烷、二氧化碳和氫等,如厭氧塘、化糞池、污泥的厭氣消化和厭氧生物反應(yīng)器等。好氧生物處理系采用機械曝氣或自然曝氣(如藻類光合作用產(chǎn)氧等)為廢水中好氧微生物提供活動能源,促進好氧微生物的分解活動,使廢水得到凈化,如活性污泥、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、廢水灌溉、氧化塘,等等。
生物污水處理是用生物學(xué)的方法處理污水的總稱,是現(xiàn)代污水處理應(yīng)用中最廣泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有機物轉(zhuǎn)化為簡單的無機物,使污水得到凈化。按對氧氣需求情況可分為厭氧生物處理和好氧生物處理兩大類。厭氧生物處理系利用厭氧微生物把有機物轉(zhuǎn)化為有機酸,甲烷菌再把有機酸分解為甲烷、二氧化碳和氫等,如厭氧塘、化糞池、污泥的厭氣消化和厭氧生物反應(yīng)器等。好氧生物處理系采用機械曝氣或自然曝氣(如藻類光合作用產(chǎn)氧等)為污水中好氧微生物提供活動能源,促進好氧微生物的分解活動,使污水得到凈化,如活性污泥、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、污水灌溉、氧化塘的功能。污水生物處理效果好,費用低,技術(shù)較簡單,應(yīng)用比較簡單。當簡單的沉淀和化學(xué)處理不能保證達到足夠的凈化程度時,就要用生物的方法作進一步處理。生物處理中要特別注意掌握凈化污水的微生物的基本特點,滿足其要求條件;污水中BOD與COD比值要大于0.3。溫度影響較大,冬季一般效果較差。
二、生物轉(zhuǎn)盤
生物轉(zhuǎn)盤工藝是廢水生物處理新工藝的一種。
廢水生物處理新技術(shù)之生物膜法,是與活性污泥法并列的一類廢水好氧生物處理技術(shù),是一種固定膜法,廢水中微生物沿固體(可稱載體)表面生長的生物處理方法的統(tǒng)稱,主要用于去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機污染物,因微生
物群體沿固體表面生長成粘膜狀,故名。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態(tài)系統(tǒng),其附著的固體介質(zhì)稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氣層、好氣層、附著水層、運動水層。生物膜法的原理是,生物膜首先吸附附著水層有機物,由好氣層的好氣菌將其分解,再進入?yún)挌鈱舆M行厭氣分解,流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物膜,如此往復(fù)以達到凈化廢水的目的。
生物膜法具有以下特點:一是對水量、水質(zhì)、水溫變動適應(yīng)性強;二是處理效果好并具良好硝化功能;三是污泥量小(約為活性污泥法的3/4)且易于固液分離;四是動力費用省。用廢水生物處理新技術(shù)生物膜法處理廢水的構(gòu)筑物有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤和生物接觸氧化池等。
生物轉(zhuǎn)盤作為一種好氧處理廢水的生物反應(yīng)器,可以說是隨著塑料的普及而出現(xiàn)的。反應(yīng)器由水槽和一組圓盤構(gòu)成:數(shù)十片、近百片塑料或玻璃鋼圓盤用軸貫串,平放在一個斷面呈半圓形的條形槽的槽面上。盤徑一般不超過4米,槽徑約大幾厘米,有電動機和減速裝置轉(zhuǎn)動盤軸,轉(zhuǎn)速1.5~3轉(zhuǎn)/分左右,決定于盤徑,盤的周邊線速度在15米/分左右。廢水從槽的一端流向另一端,盤軸高出水面,盤面約40%浸在水中,約60%暴露在空氣中。盤軸轉(zhuǎn)動時,盤面交替與廢水和空氣接觸。盤面為微生物生長形成的膜狀物所覆蓋,生物膜交替地與廢水和空氣充分接觸,不斷地取得污染物和氧氣,凈化廢水。膜和盤面之間因轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生切應(yīng)力,隨著膜的厚度的增加而增大,到一定程度,膜從盤面脫落,隨水流走。生物轉(zhuǎn)盤一般用于水量不大時。同生物濾池相比,生物轉(zhuǎn)盤法中廢水和生物膜的接觸時間比較長,而且有一定的可控性。水槽常分段,轉(zhuǎn)盤常分組,既可防止短流,又有助于負荷率和出水水質(zhì)的提高,因負荷率是逐級下降的。生物轉(zhuǎn)盤如果產(chǎn)生
臭味,可以加蓋。
三、生物轉(zhuǎn)盤應(yīng)用實例
廢水生物處理新工藝中一體化廢水處理裝置一體化廢水處理裝置,是一種以旋轉(zhuǎn)生物處理單元——生物轉(zhuǎn)盤為核心的高效廢水處理裝置。整個裝置分為以下幾個處理單元:
1、初沉池 廢水通過提升泵將調(diào)節(jié)池廢水提升至SW裝置內(nèi),首先進入初沉池,初沉池采用斜板沉淀池,在重力作用下,利用淺層沉降原理,使廢水中大部分懸浮物和無機顆粒物沉降下來,同時也可夾帶去除一部分有機物。為了便于隨時提取某塊斜板以清理所附載的難以滑落的污泥,裝置采用了活動斜板。初沉池底部與缺氧區(qū)隔開,避免缺氧池混合液的攪動,影響初沉池的沉淀效果,初沉池的污泥定期由抽糞車清除。
2、缺氧池 缺氧池位于生物轉(zhuǎn)盤殼體和外部箱體間的夾層內(nèi),在此空間內(nèi),初沉池的來水與經(jīng)水力提升轉(zhuǎn)子提升的回流硝化液以及二沉池的回流污泥在此混合,并經(jīng)潛水攪拌機充分混合,完成反硝化過程,硝態(tài)氮在反硝化菌的作用下最終形成氮氣,從水中逸出,最終達到脫氮的目的。
3、旋轉(zhuǎn)生物處理單元—生物轉(zhuǎn)盤 夾層缺氧池經(jīng)脫氮的出水自流至旋轉(zhuǎn)生物處理單元。旋轉(zhuǎn)生物處理單元是裝置的核心部分,采用了獨特的復(fù)合生化技術(shù),能在低能耗條件下高效降解污染物。整個旋轉(zhuǎn)生物處理單元由三級生物反應(yīng)器組成,每個生物反應(yīng)器由一個生物轉(zhuǎn)子和一個生化槽組成,每個生物轉(zhuǎn)子內(nèi)部由多級生物葉輪構(gòu)成,每個生物葉輪上設(shè)置了大量地螺旋狀的生物葉片。在傳動裝置的驅(qū)動下,三個生物轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn),空氣(氧氣)通過生物轉(zhuǎn)子端面的氣水孔進入,與廢水混合,經(jīng)氧氣、廢水、微生物三相接觸和傳質(zhì),實現(xiàn)含碳有機物的降
解和含氮有機物的硝化過程。同時,旋轉(zhuǎn)的生物葉片被廢水沖刷,老化的生物膜脫落,新的生物膜形成,從而達到生物系統(tǒng)不斷更新的過程。硝化后的廢水經(jīng)水力轉(zhuǎn)子提升至中間分配水槽,分配水槽由堰門控制著去往沉淀池和缺氧池廢水流量。
4、二沉池 二沉池采用斜板沉淀池,在重力作用下,利用淺層沉降原理,將旋轉(zhuǎn)生物處理單元的出水中含有大量脫落老化的生物膜沉淀,澄清后的處理出水進入下一個單元。沉淀的污泥一部分通過回流污泥泵進入缺氧池,另一部作為剩余污泥有抽糞車定期外運。
四.城市生活污水處理技術(shù)的新發(fā)展:
1.新的處理工藝開發(fā)研究的主要目標
進一步提高出水水質(zhì):降低懸浮物,降解富營養(yǎng)物,去除生物難降解物減少其它,溶解性無機物含量改善衛(wèi)生指標,降低在相同處理能力和效果時的處理費用,減少占地面積,提高處理能力。
2.活性污泥法-膜分離處理技術(shù)
在膜分離技術(shù)中,膜就相當于普通濾池中的濾料,它可以讓混合液中的一部分組分順暢通過,讓其余組分不能通過,從而達到分離混合液的目的。膜的分類及分離特征:
微濾:細菌、原生動物;
超濾:乳化劑、病毒;
納米過濾:腐殖酸、酶、活性劑/顏料;
反滲透:溶解鹽
城市生活污水處理中主要采用:微濾、超濾,工業(yè)廢水處理:納米過濾、反滲透
五.污水好氧微生物處理新工藝
廢水經(jīng)格柵去除雜物后,用潛污泵抽至斜板沉淀池,同時加入去磷劑,出水自流進入曝氣生物濾池,DO控制在3~5 mg/l,出水進入清水池后再進入消毒池,二氧化氯加入量為30 g/M3廢水,停留時間1.5 h。曝氣生物濾池12~24小時進行反沖洗一次,反沖洗出水再返回調(diào)節(jié)池、斜板沉淀池每天排泥一次,排入污泥沉淀池,其上清液進入調(diào)節(jié)池,剩余污泥定期消毒后環(huán)衛(wèi)清污車運走。經(jīng)處理后水質(zhì)達到(GB8978-1996)一級排放標準。以曝氣生物濾池為主工藝處理醫(yī)院污水,工藝可靠、出水穩(wěn)定,但必須按嚴格的管理程序、即質(zhì)量測試、操作設(shè)備、工藝技術(shù)管理環(huán)節(jié),同時設(shè)備必須一年進行一次大修,處理后水質(zhì)穩(wěn)定達標排放是可行的。
活性污泥降解污水中有機物的過程:
活性污泥在曝氣過程中,對有機物的降解(去除)過程可分為兩個階段,吸附階段和穩(wěn)定階段。在吸附階段,主要是污水中的有機物轉(zhuǎn)移到活性污泥上去,這是由于活性污泥具有巨大的表面積,而表面上含有多糖類的粘性物質(zhì)所致。在穩(wěn)定階段,主要是轉(zhuǎn)移到活性污泥上的有機物為微生物所利用。當污水中的有機物處于懸浮狀態(tài)和膠態(tài)時,吸附階段很短,一般在15~45min左右,而穩(wěn)定階段較長。
結(jié)論:城市廢水處理新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),為城市污水處理提供了更過的選擇空間。同時也使得我國污水處理技術(shù)正在向著國際化的標準邁進。通過新技術(shù)的應(yīng)用及人們對日常生活中無磷清潔用品的廣泛使用,減少有害污水的產(chǎn)生,為我國環(huán)境保護打下堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻:《現(xiàn)代廢水處理新技術(shù)》、《污水好氧處理新工藝》、《污水厭氧處理新工藝》、《城市廢水處理技術(shù)》
第四篇:關(guān)于生物技術(shù)的論文_(推薦)
關(guān)于生物技術(shù)的論文
固原市原州區(qū)退耕還林主要有害生物防治技術(shù)與營林優(yōu)化配置效應(yīng)研究
國際生物技術(shù)專利計量分析
下一個10年的生物技術(shù)與生物制藥
生物絮團技術(shù)在海水養(yǎng)殖中的研究與應(yīng)用
光鑷技術(shù)在生物細胞及生物大分子中的應(yīng)用研究
生物光子技術(shù)在化妝品檢測中的應(yīng)用
中國生物技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究
遼寧省生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)綜合評價及發(fā)展模式研究
用于蛋白檢測的生物條碼技術(shù)與方法的研究
安全視域下的合成生物技術(shù)倫理研究
基于生物傳熱效應(yīng)的醫(yī)用紅外熱成像技術(shù)
結(jié)合~(18)O同位素標記和質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)的蛋白質(zhì)定量策略建立及其在國際生物技術(shù)專利計量分析
下一個10年的生物技術(shù)與生物制藥
生物絮團技術(shù)在海水養(yǎng)殖中的研究與應(yīng)用
光鑷技術(shù)在生物細胞及生物大分子中的應(yīng)用研究
生物光子技術(shù)在化妝品檢測中的應(yīng)用
中國生物技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究
遼寧省生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)綜合評價及發(fā)展模式研究
用于蛋白檢測的生物條碼技術(shù)與方法的研究
安全視域下的合成生物技術(shù)倫理研究
基于生物傳熱效應(yīng)的醫(yī)用紅外熱成像技術(shù)
結(jié)合~(18)O同位素標記和質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)的蛋白質(zhì)定量策略建立及其在肝癌生物標志物研究中的應(yīng)用
城市污水生物處理工藝中傳質(zhì)機理及其載
下一個10年的生物技術(shù)與生物制藥
生物絮團技術(shù)在海水養(yǎng)殖中的研究與應(yīng)用
光鑷技術(shù)在生物細胞及生物大分子中的應(yīng)用研究
生物光子技術(shù)在化妝品檢測中的應(yīng)用
中國生物技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究
遼寧省生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)綜合評價及發(fā)展模式研究
用于蛋白檢測的生物條碼技術(shù)與方法的研究
安全視域下的合成生物技術(shù)倫理研究
基于生物傳熱效應(yīng)的醫(yī)用紅外熱成像技術(shù)
結(jié)合~(18)O同位素標記和質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)的蛋白質(zhì)定量策略建立及其在肝癌生物標志物研究中的應(yīng)用
城市污水生物處理工藝中傳質(zhì)機理及其載體填料的研究
新課改背景下
第五篇:生物技術(shù)概論論文
酵母基因工程菌的構(gòu)建過程及其在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用
隨著科技的發(fā)展,食品生物技術(shù)在食品工業(yè)發(fā)展中的地位和作用越來越大,已經(jīng)滲透到食品工業(yè)的方方面面,特別是基因工程技術(shù)等技術(shù)在21世紀的食品工業(yè)中充當重要的角色。而工程菌就是用基因工程的方法,使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系,是采用現(xiàn)代生物工程技術(shù)加工出來的新型微生物,具有多功能、高效和適應(yīng)性強等特點。主要應(yīng)用于治理海洋石油泄漏,生產(chǎn)基因工程藥物,酵母基因工程中等方面。而酵母基因工程中,酵母基因工程菌就是菌類細胞株系用的是酵母菌,能夠發(fā)揮著一定的功能,可以提高發(fā)酵的效率。酵母基因工程的優(yōu)點:1.是真核生物,大多具有價高的安全性。2.繁殖速度快,能大規(guī)模生產(chǎn),具有降低基因工程產(chǎn)品成本的潛力。3.將原核生物中已知的分子和基因操作技術(shù)與真核生物中復(fù)雜的轉(zhuǎn)運后修飾能力相結(jié)合,能方便外緣基因的操作。4.采用高表達啟動子,可高效表達目的基因,而且可誘導(dǎo)調(diào)控。5.提供了翻譯后加工和分泌的環(huán)境,使得產(chǎn)物和天然蛋白質(zhì)一樣或類似。6.酵母菌可表達外源蛋白與末端前導(dǎo)肽融合,指導(dǎo)新生肽分泌,同時在分泌過程中可對表達的蛋白進行糖基化修飾。7.不會形成不溶性的包涵體,易于分離提純8.移去起始甲硫氨酸,避免了在作為藥物中使用中引起免疫反應(yīng)的問題。9.酵母菌(主要是釀酒酵母)已完成全基因組測序,他具有比大腸桿菌更完備的基因表達控制機制和對表達產(chǎn)物的加工修飾和分泌能力。10.酵母可進行蛋白的N-乙?;?,C-甲基化,對定向到膜的胞內(nèi)表達蛋白具有重要意義。構(gòu)建基因工程菌是一個復(fù)雜、繁瑣的過程,因此構(gòu)建酵母基因要注意:
1、結(jié)構(gòu)簡單,易于研究
2、繁殖能力強,數(shù)目多
3、成本低,易于培養(yǎng)、4易于觀察。
一. 酵母基因工程菌的構(gòu)建過程: 1.目的基因的獲取:
獲取目的基因是實施基因工程的第一步,有三種方法提取目的基因。(1)從自然界中已有的物種中分離出來:.從基因文庫中獲取目的基因(俗稱:鳥槍法):將含有某種生物的許多DNA片段,導(dǎo)入受體菌的群體中儲存,各個受體菌分別含有這種生物不同的基因,稱為基因文庫。當需要某一片段時,根據(jù)目的基因的有關(guān)信息,如根據(jù)基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA,以及基因的表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性來獲取目的基因。(2).化學(xué)合成法。已知目的基因的核苷酸序列,可用DNA合成儀直接合成。(3)用PCR技術(shù)擴增技術(shù)提取。已知目的基因引物的序列,將整個DNA放入合成儀,因為只有當引物與模板結(jié)合后DNA熱聚合酶才能行使聚合功能,所以只有引物中間的目的基因被大量擴增,即被提取出來。2.選擇合適的載體并插入目的基因:
基因表達載體的構(gòu)建,即目的基因與運載體結(jié)合。是實施基因工程的第二步,也是基因工程的核心。將目的基因與運載體結(jié)合的過程,實際上是不同來源的DNA重新組合的過程。如果以質(zhì)粒作為運載體,首先要用一定的限制酶切割質(zhì)粒,使質(zhì)粒出現(xiàn)一個缺口,露出黏性末端。然后用同
一種限制酶切斷目的基因,使其產(chǎn)生相同的黏性末端(部分限制性內(nèi)切酶可切割出平末端,擁有相同效果)。將切下的目的基因的片段插入質(zhì)粒的切口處,首先堿基互補配對結(jié)合,兩個黏性末端吻合在一起,堿基之間形成氫鍵,再加入適量DNA連接酶,催化兩條DNA鏈之間形成磷酸二酯鍵,從而將相鄰的脫氧核糖核酸連接起來,形成一個重組DNA分子。如人的胰島素基因就是通過這種方法與大腸桿菌中的質(zhì)粒DNA分子結(jié)合,形成重組DNA分子(也叫重組質(zhì)粒)的?;虮磉_載體由目的基因、啟動子、終止子、標記基因四部分組成。基因工程中作為載體使用的DNA分子很多都是質(zhì)粒,即獨立于細菌擬核處染色體DNA之外的一種可以自我復(fù)制、雙鏈閉環(huán)的裸露的DNA分子。作為基因工程使用的載體都要進行人工改造后滿足以下條件才能用于基因工程操作:(1)載體DNA必需有一個或多個限制酶的切割位點,以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點所處的位置,還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外,這樣才不至于因目的基因的插入而失活。(2)載體DNA必需具備自我復(fù)制的能力,或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。(3)載體DNA必需帶有標記基因,以便重組后進行重組子的篩選。(4)載體DNA必需是安全的,不會對受體細胞有害,或不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去。(5)載體DNA分子大小應(yīng)適合,以便提取和在體外進行操作,太大就不便操作。
3.將目的基因?qū)虢湍妇词荏w細胞內(nèi):目的基因的片段與運載體在生物體外連接形成重組DNA分子后。用人工方法使體外重組的DNA分子轉(zhuǎn)移到受體細胞,主要是借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。例如,如果運載體是質(zhì)粒,受體細胞是細菌,一般是將細菌用氯化鈣處理,以增大細菌細胞壁的通透性,使含有目的基因的重組質(zhì)粒進入受體細胞。目的基因?qū)胧荏w細胞后,就可以隨著受體細胞的繁殖而復(fù)制,由于細菌的繁殖速度非??欤诤芏痰臅r間內(nèi)就能夠獲得大量的目的基因。
4.將重組DNA分子引入受體細胞中進行擴增:重組的DNA分子進入細胞內(nèi)就會 大量擴增。
5.目的基因的監(jiān)測與鑒定:運用DNA分子雜交技術(shù)來檢測目的基因,分子雜交技術(shù)檢測mRNA,抗原抗體雜交技術(shù)檢測蛋白質(zhì)
二.酵母基因工程菌在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用
1.面包酵母的應(yīng)用:
隨著重組DNA技術(shù)的發(fā)展,酵母在其發(fā)酵的形式、原料成份及工藝流程等方面都發(fā)生了極大的變化。新的基因工程酵母茵具有提高CO 的產(chǎn)速率,增強對外界環(huán)境壓力的抵抗力,并且還能夠產(chǎn)生新的蛋白和其它代謝物來改進面包等的風(fēng)味.延長酵母的保存期限。
酵母具有發(fā)酵面團的特性,它能產(chǎn)生CO 使面包保持蜂窩結(jié)構(gòu),同時還賦予面包特殊的風(fēng)味,因此很早就為人們所利用。產(chǎn)氣速率在酵母的發(fā)酵過程中是極為重要的,它不僅與面團的成份有關(guān),還與面包酵母的內(nèi)在性質(zhì)密切相關(guān)。為了適應(yīng)冷凍技術(shù)在面包發(fā)酵方面的應(yīng)用,須使酵母在冷凍后仍保持較快的生長速率和較強的發(fā)酵能力。而大量資料表明,通過基因工程技術(shù)構(gòu)建酵母基因工程菌,不僅可以改善面包酵母內(nèi)在的發(fā)酵特性,如產(chǎn)氣速率、發(fā)酵速度、發(fā)酵能力等,還可以提高發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量,擴大原料利用范圍等。
酵母生產(chǎn),一般采用糖蜜或其它碳源培養(yǎng)基培養(yǎng)細胞并能獲得較高的菌體濃度,但如果利用基因技術(shù),則會給酵母的工程生產(chǎn)帶來新的突破。例如乳清是奶酪業(yè)的一種無用副產(chǎn)品,主要成份是乳糖,其降解過程需要消耗大量的氧,因此對環(huán)境存在潛在污染。面包酵母由于缺乏B一半乳糖苷酶和乳糖透性酶,不能利用乳清。但乳清可以被K.1aetis和K.fragilis所利用,將K.1aetis中分別表達B一半乳糖苷酶和乳糖透性酶的LAC4和LAC12基因或E.eoli(或A.niger)的B一半乳糖苷酶基因構(gòu)建至釀酒酵母,就可使釀酒酵母利用乳清發(fā)酵,其生產(chǎn)效果可與酵母在糖蜜中發(fā)酵相媲美。此外,構(gòu)建可降解淀粉和木質(zhì)纖維素的基因工程酵母,不僅可簡化上述兩種原料的預(yù)處理過程,降低成本,還避免了在預(yù)處理過程中可能混入的一些不利于酵母生長的物質(zhì),從而提高酵母產(chǎn)品質(zhì)量。但由于降解淀粉或木質(zhì)纖維素往往需要多種酶共同作用,因此需要在酵母中轉(zhuǎn)人多種基因方可發(fā)揮作用。
重組DNA技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使構(gòu)建具有新性質(zhì)的面包酵母成為可能,這將給面包生產(chǎn)市場帶來巨大的經(jīng)濟效益。在不久的將來,面包酵母將會在新的原料如淀粉、纖維素廢物或乳清中生長。更經(jīng)濟、更環(huán)保和更可行的工藝也將應(yīng)運而生。同時,隨著酵母生物技術(shù)的發(fā)展,那些存在潛在污染的資源也將變成寶藏。利用基因克隆技術(shù)使外源酶在酵母中表達,則可避免使用添加劑,節(jié)約成本,改進終產(chǎn)品的質(zhì)量,減少或消除工作人員對添加酶的過敏反應(yīng)。重組菌株的商業(yè)應(yīng)用也會遇到諸多問題,如技術(shù)缺陷以及公眾接受方面。再比如,改進菌株的CO2產(chǎn)氣速率,在有效的縮短酵母發(fā)酵時間的同時,也大大減少了面包中的香味成分。但無論如何,目前的面包生產(chǎn)的確需要這類面包酵母基因工程菌,通過對酵母特性的控制,可直接影響面包生產(chǎn)的技術(shù)工藝和最終產(chǎn)品質(zhì)量。
2.葡萄酒酵母的應(yīng)用:
葡萄酒釀酒酵母是葡萄酒發(fā)酵當中最主要的微生物,它的性能不僅直接影響葡萄酒的產(chǎn)量、質(zhì)量和經(jīng)濟性。還對葡萄酒特色的形成有很大影響。為了提高葡萄酒的市場競爭力和商業(yè)價值.縮短發(fā)酵周期和降低生產(chǎn)成本,進而提高企業(yè)的競爭優(yōu)勢和獲利能力,我們有必要對釀酒酵母進行選育、基因改良和構(gòu)建工作。隨著1996年釀酒酵母全基因組測序工作的完成.利用基因工程技術(shù)構(gòu)建釀酒酵母基因工程菌已經(jīng)成為當前的主流。并且,科學(xué)家們也為釀酒酵母相應(yīng)地構(gòu)建了多種有救的質(zhì)粒載體及探索出相應(yīng)的基因轉(zhuǎn)化方法。
葡萄酒中蘋果酸含量較高時,會影響酒的品質(zhì),需要對其進行降酸處理。由于釀酒酵母分解蘋果酸的能力比較低,因此通常在葡萄酒酒精發(fā)酵后接種乳酸前進行蘋果酸一乳酸酵.從而使葡萄酒的酸度降低網(wǎng)。此外。粟酒裂殖酵母通過蘋果酸一酒精發(fā)酵,也能將蘋果酸分解為酒精和CO2。但由于蘋果酸一酒精發(fā)酵會產(chǎn)生異味物質(zhì).因此不能直接用于葡萄汁(酒)的生物降酸。隨著對乳酸菌和酵母蘋果酸代謝相關(guān)酶系研究的深入及分子遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)和基因工程技術(shù)的發(fā)展,將乳酸菌和粟酒殖酵母中蘋果酸降解相關(guān)基因?qū)脶劸平湍讣毎???梢詷?gòu)建蘋果酸-乳酸酵母和蘋果酸一酒精酵母,使之既能進行酒精發(fā)酵,又能降解蘋果酸。從而簡化葡萄酒的發(fā)酵工藝。
3.釀酒酵母的應(yīng)用: 幾個世紀以來,釀酒酵母一直被用于食品發(fā)酵生產(chǎn),但其不能發(fā)酵利用淀粉。但淀粉價格低廉,是一種很有潛力的生物資源.發(fā)酵行業(yè)一直借助淀粉酶來應(yīng)用淀粉。不過外加酶可能對啤酒風(fēng)味等產(chǎn)生不利影響,既浪費原材料又提高生產(chǎn)成本。與釀酒酵母有很近親緣關(guān)系的糖化酵母可分泌糖化酶利用淀粉和糊精,但同時也賦予啤酒濃重的酚醛味,不適于啤酒生產(chǎn)。結(jié)林卡油脂酵母可以分泌q一淀粉酶、糖化酶、異淀粉酶等淀粉水解酶,是有效的水解淀粉的酵母。但其生長緩慢,乙醇耐受力低,同樣不適于啤酒生產(chǎn)。所以對釀酒酵母進行遺傳改造使其直接利用淀粉是解決這些問題的最佳方案。近幾年用不同來源的d一淀粉酶基因構(gòu)建釀酒酵母工程菌的研究不少。其中包括來自動植物組織的Ⅱ淀粉酶基因;來自原核生物解淀粉芽孢桿菌,U淀粉脫枝假單孢菌的d一淀粉酶基因;來自低等真核生物西方許旺酵母的口一淀粉酶基因及不同曲霉的淀粉酶基因。各種來源的淀粉酶基因在釀酒酵母工程菌中表達效率不盡相同。通過基因轉(zhuǎn)化可以向工業(yè)菌株引進新基因,使其具有新性狀,利于發(fā)酵生產(chǎn)。
參考文獻:
[1]張春暉。夏雙梅.蘋果酸降解相關(guān)基因在釀酒酵母中的表造叫;中國生物工程2003(2)[2]韓北患,李雙右 葡萄酒醵漕酵母茵基因工程改良【J】。中國釀造知2007(5)[3]廖雅靜。基因工程改造稽萄酒品質(zhì)【J】.生物技術(shù)世界2005(12M)[4]Randez—Gil F,Sanz P,Prieto J A.Engineering baker’S yeast:room for improvement[J].Trends Biotechno1.1 999,1 7(6):237-244.
[5]Attfield P V,Kletsas S.Hyperosmotic stress response bystrains of bakers’yeasts in high sugar concentration medium[J].Lett Appl Microbio1.2000,3 1(4):323—327.
[6]Brown A J P.Gene regulation during m0rph0genesis in Candida albicans[J].Trends Biotechno1.。1 997。1 5:445—447. [7]Kondo K,Inouye M.TIP 1,a cold shock-inducible gene ofSacchar0myces cerevisiae.J Biol Chem [J].200 1,266(2 6):l7537-l7544.
[8]陳三風(fēng),劉德虎現(xiàn)代微生物遺傳學(xué).化學(xué).f.業(yè)出版社,北京,2002. [9]管敦儀,啤酒丁業(yè)手冊中國輕1.業(yè)山版利,1998