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中图分类号:X830 文章编号:1009-2374(2016)35-0109-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.35.053
现代生物技术主要包括了传统的生物技术与新型生物技术两种模式,传统的生物技术主要是指通过生物天然的有机体进行物质的生产的过程,而新型生物技术主要有细胞工程、基因工程以及人工改造工程等内容,将现代生物技术广泛应用于环境保护中不仅能够提高整个环境质量的质量和水平,同时还能优化环境保护的效果。
1 现代生物技术在环境保护中的作用
1.1 有利于促进能源环境的持续发展
一个国家的物质基础就是各种能源,能源的多少直接关系到人们日常生产生活的正常运转,虽然我国幅员辽阔、地大物博,但是逐年增长的人口导致我国人均矿产资源的占有量较少,除此之外,我国东西部资源分布十分不平衡,人口密度分布也不均衡,这样直接影响了能源消耗。因此将生物技术应用于环境保护中是十分必要的,只有逐步提高生物技术的整体质量和水平,才有利于可持续发展,提高环境保护的整体质量和水平。
1.2 有利于节约生产材料和资金
就目前发展而言,全球能源都陷入危机,尤其是一次性能源都在不断上涨,这会给每个国家带来不同程度的影响。对于消耗能源十分高的企业而言,发展更是举步维艰,因此只有积极开展现代生物技术工作,才能节约生产材料和资金,节约能源的消耗和开支,从而真正实现环境保护的作用。
2 现代生物技术在环境保护中的应用
要想将现代生物技术广泛应用于环境保护中,我们就要掌握环境问题的分类,只有明确了这一点才能对症下药。按照国家颁布的环境污染物标准可以分为废水、废气、土壤污染以及白色垃圾污染、大气污染等几大类。各种污染物一旦排入河流就会危及到周围居民的生命财产安全,尤其是在实际排放过程中还会夹杂着一些化学肥料废水,这对人们的身体健康影响是非常不利的。除此之外,废水排出之后还会导致河流变色,变为深绿色会有大量的死物漂浮在上面,从而形成了难以降解的物质,值得注意的是还有很多化合物是根本不能进行分解的;土壤污染会影响整个农业的生产,因此现代生物技术广泛应用于环境保护中刻不容缓。下文就从废气、废水、土壤污染以及白色污染等方面进行分别的论述:
2.1 废气治理
随着我国社会主义市场经济逐步发展,工业水平快速提高,因此城市化速度和进程都逐步加快,虽然经济的发展为人们带来了一定的优势和便利,但是与此同时也存在一定的问题,比如说是空气污染现象严重,如果工业生产的过程中有毒有害气体没有经过处理就被排出在大气中就很容易形成大气污染,严重者还会危及人类的生命健康。就目前而言,我国对于废弃治理的方法主要有化学方法、物理方法、生物方法等内容,通过对这些技术进行改良能够提高整个现代生物技术的质量和水平。现代生物技术主要是建立在整个双膜基理论基础的层面上,与过去传统的废气治理方法相比较,现代生物技术的安全系数更高,并且具有成本低、效率强等优势,因此使用现代生物技术进行废气治理,其安全系数更高,并且还能够有效防止出现二次污染,基于此,现代生物技术在废气治理方面发挥了十分积极性的作用。
2.2 废水治理
众所周知,水是人们生命的源泉,同时也是人们日常生产生活中必不可少的资源,但是水中是含有非常多的副产品的,水的组成是十分复杂的,尤其是化工工业废水中就含有大量的溶解剂,这种溶解剂的性质和组成都有待进一步考证,因此对其进行处理和分解是十分困难的。例如:化工工业废水中含有大量的基化合物,这不仅会在河流中形成有害物质,同时还会危及人们的生命健康和周围环境。由此可见,化工工业废水的主要特征就是处理难度大、不易于分解。因此将现代生物技术广泛应用于工业污水和生活废水的治理过程中,能够真正起到保护环境的作用。例如:采用现代生物技术对废水进行治理,这种技术可以单纯使用,而且还不用借助其他技术,也不涉及其他杂质,利用这种技术就能够将化工工业废水中存在的化合物进行处理和分离,而且还能将聚乙烯进行回收和利用,但是膜技术的缺陷就在于其成本造价较高,而且使用的周期较短,还很容易遭到污染,与此同时还能对水质进行实施监控和管理。又如:使用现代生物技术中的臭氧技术,它是一种新型而且有效的氧化剂,不仅能够化解和处理各种废水中的有毒物质,同时还能避免二次污染,其优势是显而易见的,但是缺陷就在于如果操作不当,则会造成周围环境的危害。
2.3 土壤污染处理
土壤污染主要是指农药残留和土壤的沙化,一旦出现这种情况,就需要采用有效的现代生物技术进行治理和处理。要明确土壤污染源主要是多磷、氯以及其他微生物等,因此这就需要使用现代生物技术对其进行去除和处理,从而防止土壤中有害有毒物质的增多,主要是将其分解成为水和二氧化碳。这样才能够提高和优化整个土壤环境,防止出现新一次的破坏和损害,从而提高整个农业种植的质量和水平,为各种农作物的生长和发展提供一个良好适宜的环境。
2.4 白色污染物处理
白色污染物处理主要是指对于一系列的塑料制品进行系统的处理和分类,现如今白色污染物已经成为环境保护过程中所面临的一项重要难题,因此只有通过现代生物技术才能够从根本上降解塑料制品,真正破坏其中的分子结构,真正治理白色污染物,从而提高整个生物技术的质量和水平。与此同时,在对白色污染物进行治理的过程中,还需要减少成本的消费,提高整个白色污染物处理的速度,从而实现环境保护经济效益和社会效益的最大化。
3 现代生物技术在环境保护中应用的有效对策
3.1 广泛应用现代生物技术
环境与资源的可持续利用、实现节能减排的效果,就必须广泛应用现代生物技术,将现代生物加工、现代生物生产、现代生物管理等观念融入到实际化工作业中去,将其中产生的垃圾和废物进行合理的二次利用和回收,这不仅能够大大降低资源的使用成本,提高经济效益,从而将对环境的影响降到最低。随着我国科学技术水平的飞速发展,只有广泛应用现代生物技术,才能提高环境保护的整体质量和水平,进一步实现经济效益和社会效益二者的有机结合。
3.2 适当减少动力能源消耗
动力能源作为日常企业的重要组成部分,在其中发挥了十分关键的作用,但同时动力能源也是消耗量最大的能源,供电作业和供热作业都能够产生诸多动力能源,只有将现代生物技术广泛应用于环境保护中,不断提高现代生物技术水平和质量,才能减少出现能源消耗。除此之外,在整个日常企业生产中,必然会产生大量的废气、废水等污染情况,因此将现代生物技术应用于其中能够在最大程度上优化环境保护的整体结合和方法。
3.3 提高现代生物技术的整体水平
现代生物技术的整体水平是节能中的核心技术,因此只有提高现代生物技术整体水平,才能起到整体优化环境的作用,减少外部的能源消耗。相关企业应该首先了解生物技术的正常反应条件,对温度进行有效的测量和控制,有效地降低因温度而导致的反应,从而实现资源的合理配置。例如:在化工加工中还会产生大量的水资源浪费,这就需要提高化工工艺中的排水工艺,对废水、污水进行回收和利用,将其中的化学物质分解,这样能够避免污水给人们带来的副作用,从而提高整个化工工艺的质量,减少水资源的浪费。
3.4 提高现代生物技术工作人员自身素质
现代生物技术工作人员作为化工企业的重要组成部分,他们自身素质的高低直接影响企业的发展好坏,因此只有逐步提高现代生物技术工作人员的自身素质和专业化水平,使其清楚地认识到现代生物技术对于环境保护的重要性,才能从根本上实现环境保护的目的。这就需要从两方面入手:一方面,现代生物技术工作人员应该提高自身素质、转变思想观念,树立终身学习的理念,真正做到与时俱进、开拓创新,在实践的基础上创新,在创新的基础上实践,熟练掌握各种现代生物技术的原理和工艺,减少在加工环节出现的污染和消耗;另一方面,相关企业应该对现代生物技术工作人员进行二次培训,聘请国内外知名的现代生物技术人员,对员工进行教育和指导,相关企业还可以定时地对员工进行思想教育,使其充分地认识到环境保护对国家发展的重要意义,从而提高现代生物技术工作人员的主人翁地位,使其充分发挥积极性和主动性。
4 结语
综上所述,现代生物技术作为环境保护的重要组成部分,在其中占有十分重要的地位。为了顺应我国可持续发展战略,相关环保企业只有制定一整套现代生物技术节能措施,才能实现企业的绿色发展。通过广泛应用现代生物技术、适当减少动力能源消耗、提高现代生物技术的整体水平、提高现代生物技术工作人员自身素质等方法,才能从根本上提高现代生物技术的整体质量和水平,从而优化环境保护的效果。总之,将现代生物技术广泛应用于环境保护是一项艰巨而漫长的任务,需要政府、企业、工作人员三者的共同努力,只有这样才能实现社会发展经济效益和社会效益最大化,真正将保护环境深入到每一个人心中。
参考文献
[l] 吴善兵.现代生物技术在环境保护中的应用研究进展[J].现代农业科技,2012,(17).
[2] 护日鹏,叶伟军.现代生物技术在环境保护中的应用和前景[J].科技创新与应用,2013,(20).
【基金项目】毕节学院科学研究基金(院科合字G2012011号)。
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)06-0148-01
现代生物技术是建立在分子生物学基础之上的生物科学与工程科学相结合的一门学科,是根据人们的需求和意愿来创新的生物机能和生物类型,实现造福和改造人类。随着DNA重组技术、基因组计划、干细胞的成功运用,逐渐发展成了系统生物学工程与合成生物学工程,不断使生物技术涉及到环境、农业、工业、医药、海洋、空间等诸多科学领域中,可能会在进一步的细胞计算机、细胞制药,乃至生物太阳能和环境保护方面均起到至关重要的作用。所以,现代生物技术在生物科学专业中属于专业核心课程,这些课程的教学计划、教学大纲在整个的教学过程中起到主导作用和地位。该课程也是一门综合型和应用型很强的学科,可以通过实践教学来巩固专业理论知识,从而提高学生的实践和创新能力,尤其是对于应用型人才的培养更为需要。
贵州工程应用技术学院生物科学一直都开设了现代生物技术理论课程,但由于缺乏实践创新,导致大部分同学在生物技术的理论与实践联系不紧密,致使不能提高学生的学习兴趣,在生物信息时代,生物技术在不断的日新月异,面对新的理论知识和时间技术的发展,现代生物技术的教学内容也在不断的更新,加上现代生物技术已经涉及到人们生活的方方面面,因此,在一定的教学时数下,根据教学内容,制定适合学生的教学方法、提高学生的积极性及教学效率,使得学生能理论联系实际,把学到的知识得以应用,这就需要教师不断的对教学手段与方法进行探索。根据现代生物技术课程的更新快、综合性强、涉及范围广等特点,加之课程标准的要求,我们从掌握基础、应用到实践中的原则出发,对现代生物技术的教学已进行了思考,并加以实施。
1.教学指导思想
作为应用型人才培养为目的的学校而言,我们的教学必须实现“高效、实用、先进”。近年来,全球教育均把培养学生的职业能力作为教育的重点。大学生应该是高素质、高能力的人才,但是,由于受到学校培养教育模式单一的影响,造就了他们理论知识不能联系实际,解决问题能力差,造就很多学生一毕业就失业。要解决上述问题,这就需要我们必须因地制宜、因材施教,让我们的教学手段方法适应社会,让学生成为应用型人才。
2.精选教学内容
《现代生物技术概论》所选用的是高等教育出版社,宋思扬主编教材,其余多种教材为辅,教学的对象是已经具备生物科学基础学科知识和实验技能的大四学生,他们对于生物前言知识和热点话题都有着强烈的求知欲望[1-4]。怎样才能激发学生的学习兴趣,这就要求教师根据教学大纲和实际情况,对学习内容进行调整,讲授可以分为:(1)介绍生物技术的概念、发展历程、与其他相关学科之间的关系,着重介绍现代生物技术的应用以及怎样推动社会的发展,激发学生对本学科的兴趣,时刻关注生物技术的新成果和动态。(2)上游工程:包括基因工程、细胞工程、蛋白质工程、组织工程、胚胎工程以及转基因工程。在这一部分的授课过程中着重强调研究思路及方法,怎样利用这些技术去解决实际问题,带动学生积极思考,为学生不断创新奠定基础。以细胞工程为例,在学生掌握了基本的理论基础和概念的情况下,多多结合新的研究成果、新技术新方法来介绍细胞工程在动植物、环境、医学等领域的应用、局限及展望。(3)下游工程:酶工程、发酵工程、生化工程、生物制药以及生物医学工程等,是加工应用阶段,通过下游工程实现了产品的企业化、商品化,我们可以通过校企合作的方式,让学生理论联系实际,走出校门,进入到企业、工厂,医院等地方认识与现代生物技术相关的产品和技术,让学生亲身体会到生物技术无处不在,这样不但能激发学生的求知欲,而且也能提高学生学习的主观能动性。
3.现代生物技术教学的几点思考
3.1教学新理念的形成
教师应该在掌握学科前沿和动态的情况下,尽可能的将所讲知识进行模块化,如将现代生物技术在食品、动植物、医药、环保等应用以及安全性等问题进行分化,先让学生自己到生活中去寻找和感受生物技术的应用,在查阅相关文献、对有疑问的问题进行探讨,提出各自的意见和观点,最后在由老师解疑答惑,这样学生不仅学会了独立思考,而且也提高自己解决问题和分析问题的能力。
3.2优化教学内容
在教学的过程中,教材虽是教学的基础,但体现教师专业水平关键还在于课程标准。对于不同的现代生物技术教材,内容侧重点也完全不一样。上课时大致需按指定教材上,但实际上一本教材不能完整体现出全部内容。那么,在教学内容设计上,教师可以选择教材上没有的相关内容(图片、视频、双语等)来提高学生的观赏性,把抽象的难理解的教学内容进行认识,不仅加深理解和记忆,也能够拓宽学生的知识面。
3.3教学方法与手段的多样化
在教学中,教师除用板书、多媒体等传统教学手段方法外,更多应该实现产学研有机结合,在实践中引导学生学习,通过一些探究性实验项目、创新性试验项目来培养学生的创新思维,对已有掌握的知识进行再次深入研究,让学生敢于质疑、敢于假设、不断提出自己的见解。一定让学生不断的通过实验来完善理论知识。
3.4考试成绩计算多样化
对于课程学习的评价进行多元化考核:平时作业、上课回答问题、期末考试、实践教学、出勤率来综合评定。在试卷命题时题型一定多样化、灵活化,一定与实际生活相联系,能达到理论联系实际、举一反三,体现出学生具有自我解决问题的能力。
参考文献:
[1]宋思扬.生物技术概论(第四版)[M].高等教育出版社. 2014
[2]吕虎,华萍.现代生物技术导论(第二版)[M].科学出版社.2016
[3]王永芬.生物技术综合实训教程[M].化学工业出版社.2011
引言
随着工业的高速发展,水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境,制约着社会和经济的进一步发展。因此,水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前的水处理技术中,生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段,尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段,主要应用于废水处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面。
1现代生物技术的内容与特点
现代生物技术是指以DNA技术为先导,包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程和生物修复技术在内的一系列生物高新技术的统称[1,2]。其中每个方面都有其特定的理论基础和不同的应用领域,但它们之间又相互补充和衔接,形成一个完整的体系。
生物技术的特点大致有[3]:①以生物为对象,不依赖地球上的有限资源,而是着眼于再生资源的利用;②在常温、常压下进行,过程简单,可连续化操作,并可节约能源,减少环境污染;③开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径;④可解决常规技术和传统方法不能解决的问题;⑤可定向地按人们的需要创造新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型。
2现代生物技术在废水处理中的应用
废水生物处理是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化,从而使废水得到净化的处理方法。废水生物处理技术发展迅速,好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟,所以,这里只介绍固定化等新兴技术。
2.1固定化微生物技术固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术。进入80年代后国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质,一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后,菌体密度提高,大大提高了处理效率,尤其是对难降解有毒物质有明显优势。王增长等人利用新研制的聚集—交联固定化细胞技术,将筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上,投加于“厌氧—好氧—生物滤池”工艺流程中,处理印染废水,结果表明:出水色度极低,处理后的水可回用[4]。
2.2生物强化处理技术为了提高废水处理的效果,而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有:①高浓度活性污泥法,以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理,加快反应速度。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显著效果[5]。②生物—铁法,是在普通活性污泥中加入无机盐,多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉),形成生物铁絮凝体活性污泥,具有高浓度活性污泥法的特点,主要用来提高除磷效果。③生物—活性炭法,综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者产生协同增效作用。在该系统中,每g活性炭去除1~3gCOD,分解废水毒性能力明显增强,同时提高脱氮水平。
2.3生物反应器技术生物反应器技术,是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器,其共同特点是反应器内装有比表面大的载体,有利于微生物附着生长形成生物膜,供气或供给的其他反应条件优越,污染物具有充分的时间与微生物接触,有利于增强微生物的分解代谢能力。目前,2000m3的反应器已经问世。虽然其处理能力较低,造价较高,但其管理方便,运行费用低,所以欧美地区约有7%的污水处理厂采用该技术[6]。
3生物修复技术
生物修复技术[7]是利用生物,特别是微生物将土壤、地下水或海洋中污染物现场降解为CO2和H2O或转化为无害物质的工程技术系统。这项技术正被用于清除地下水、废水中的污染物。金属虽然不能被生物降解,但微生物可将其转移或降低其毒性。为了加快去除污染物的进程,常常采用许多强化措施,使自然生态系统维持原状的前提下,使受污染的环境得以修复。研究表明,生物修复与传统的物化法相比具有以下优点:①经济,仅为物化法30%-50%;②对环境影响小,不产生二次污染,遗留问题少;③最大限度地降低污染物的浓度;④修复时间较短,就地修复,操作方便。
生物修复中主要涉及两大问题,即有效性和安全性评价。为提高有效性今后将应用分子微生物学分离、鉴别、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。为提高生物修复的安全性评价水平,需发展鉴定微生物的分子生物技术,以确定微生物在环境中的去留和基因[8]。
4微生物水处理剂
微生物水处理剂主要集中在以下几个方面:①微生态制剂。微生态制剂是一种由优势互补的微生物菌群、繁殖促进剂和活化剂配制而成的活性微生物制剂,已经在保健领域发挥重要作用。用于环境净化的微生态制剂由于其应用范围广、使用安全、无副作用,为区域环境保护提供了新的重要手段。欧美近年来加快了这方面的研究开发,已有采用微生态制剂原位修复水体的成功实例[9]。②生物吸附剂。生物吸附剂是废水生物处理的一个新的发展方向,主要有两大类:一类是高比表面积和高吸附率的生物体吸附水中的污染物;另一类是集生物吸附和生物降解能力为一体净化废水中的污染物的生物吸附剂。目前生物吸附剂的固定化技术使生物与离子交换树脂一样能解吸回收金属和重复利用。③微生物絮凝剂。微生物絮凝剂是利用生物技术,通过微生物发酵,抽提精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒的廉价的水处理剂,这些是无机或有机合成高分子絮凝剂所不具备的。其特点是降解性能好,成本低,无二次污染等。目前,已筛选出19种具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8种,细菌5种,放线菌5种,酵母菌1种[10]。随着生物技术的发展,微生物水处理剂的开发与应用具有良好的前景。
现代生物技术在水污染控制领域已显示出独特的魅力和应用前景。但笔者认为,今后应从四个方面进行深入研究:①分离、筛选和培养高效降解菌,利用微生物共代谢作用、多菌种协同作用降解难降解污染物;②构建高效反应器,优化运行条件,探索新技术新方法;③开发高效、无毒、廉价、可大批量生产的微生物水处理剂;④着力实践和推广生物修复示范工程,为生态环境建设提供有力的技术支持。
参考文献:
[1]李亚一.生物技术[M].北京:中国科学技术出版社.1994.1.
现代社会,科学技术突飞猛进,食品处理与加工技术不断创新,食品安全检测检验面临着新形势与新任务,必须采取行之有效的技术方法准确掌握食品安全状况,杜绝食品问题,以免对人民群众的身体健康造成不良影响,保障经济社会持续健康稳定发展。本文就此展开探讨。
1现代生物技术的起源及其重要性
生物技术涵盖了生物学、化学、信息科学等多学科知识,重点在于探究发现生物的遗传与变异。生物技术有助于研发更高品质、更具应用价值的生物类产品,满足人类经济社会快速发展下的物质需求。生物技术最早起源于经典遗传学,早期科学家在特定试验条件下,发现了遗传物质的分离与结合。之后,经过几代科研人员的共同努力,逐渐认识了“基因”,使现代生物技术的实践应用成为可能。有观点认为,生物技术将成为现代生物学与化学的重点研究与发展方向[1]。当前,食品安全问题备受社会关注,农药残留与添加剂超标等问题频频发生。因此,应用生物技术强化食品检验具有深刻的现实意义[1]。
2食品检验中常用的生物检测技术
2.1生物酶技术
生物酶技术是食品检验工作常用的现代技术方法之一,具有显著的免疫分析技术特征,检测效率高,数据准确率高,可真实反映食品安全现状。在实际操作中,生物酶技术通过提取食品检验样品,对其中含有的化学成分进行精准分析与识别,极大程度上降低检验误差。
2.2分子生物技术
分子生物技术在食品检验中的应用重点在于检验病原微生物,有效研判食品中的微生物与寄生虫含量,进而对食品的污染程度做出判断。同时,在分子生物技术的支持下,可精准掌握部分微生物的基因变化状况,分析基因序列特点。随着食品检验要求的不断提高,分子生物技术的应用深度持续提高[2]。
2.3生物传感器技术
生物传感器技术主要依托于特定仪器设备,检测分析食品中所包含的抗原、抗体及其他大分子物质的含量,通过特定仪器设备将食品中待测目标物相关信息转换成为可直观识别的信息,进而完成对待测目标物的检测。应用生物传感技术进行检测,可掌握食品中致病菌的类型与含量,蛋白质与糖分的品质等。
2.4生物芯片
生物芯片技术主要利用生物芯片检测仪器,获取生物分子信号,获知食品分子状况,进而得出相应的检验结果。生物芯片技术检测效率较高,可在短时间内完成更多检测任务,检验数据可信度高,是当前和未来一段时间内最为可靠的检验技术之一[3]。
3食品检验中现代生物技术的应用
3.1检验有害微生物
众所周知,当前食品种类呈出多样化发展趋势,各类新型食品纷纷问世,对食品安全检验提出了挑战与考验。加之食品从生产到出厂流通再到批发零售,最终流向消费终端进入消费者手中,流程环节较多,可能受到的污染较多,容易滋生致病菌与有害微生物,带有致病菌与有害微生物的食品一旦被食用,将严重影响人们的身体健康。因此,在食品检验中,必须强化现代生物技术的运用,有效检验食品中的有害微生物,并出具相应的检验检测数据报告,只有满足要求才能进入市场流通。
3.2检验残留农药
长期以来,国家高度重视食品农药残留,相继制定了一系列减少与控制农药残留的方针政策,取得了令人瞩目的成就。但是农药是使农作物正常生长的重要物质,对于提高作物产量与品质,减少病虫害的发生具有关键作用。通过现代生物技术检验食品残留农药,依旧是生物技术应用中的一项重大课题。当前,我国已经制定了符合我国国情的农药残留检测标准,通过生物酶技术与传感技术的有效运用,准确检测农药残留指标,杜绝农药残留超标的食品流向市场,确保食品安全[4]。
3.3检验转基因食品
在现代基因技术的支持下,转基因食品开始进入人们的日常生活。转基因技术利用基因遗传原理,对食品原材料的基因片段进行改造,然后将其加工成食品。转基因食品的安全性至今仍存在较大争议,但大部分人对转基因食品持谨慎态度,部分质量低劣的转基因产品,对人体造成的伤害是不可逆转的。因此,必须通过现代生物技术对转基因食品进行专项检验,准确识别转基因食品的安全系数,有效掌握转基因食品构成,并在食品包装上做出明确标识,全面体现转基因食品特征,保障食品市场健康有序。
4现代生物技术在食品检验中的应用趋势
4.1高效化
在科学技术不断发展和进步的时代背景下,食品检验技术会呈现出新的发展趋势,现代生物技术也会表现出明显的高效化特征。高效化集中表现为操作流程更加简单,食品检测时间缩短,能在短时间内完成检测任务,并准确获取相关数据资料,提高食品检测效率。
4.2多样化
0 引言
随着工业的高速发展,水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境,制约着社会和经济的进一步发展。因此,水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前的水处理技术中,生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段,尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段,主要应用于废水处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面。
1 现代生物技术的内容与特点
现代生物技术是指以DNA 技术为先导,包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程和生物修复技术在内的一系列生物高新技术的统称[1,2]。其中每个方面都有其特定的理论基础和不同的应用领域,但它们之间又相互补充和衔接,形成一个完整的体系。
生物技术的特点大致有[3]:①以生物为对象,不依赖地球上的有限资源,而是着眼于再生资源的利用;②在常温、常压下进行,过程简单,可连续化操作,并可节约能源,减少环境污染;③开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径;④可解决常规技术和传统方法不能解决的问题;⑤可定向地按人们的需要创造新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型。
2 现代生物技术在废水处理中的应用
废水生物处理是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化,从而使废水得到净化的处理方法。废水生物处理技术发展迅速,好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟,所以,这里只介绍固定化等新兴技术。
2.1 固定化微生物技术 固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术。进入80年代后国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质,一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后,菌体密度提高,大大提高了处理效率,尤其是对难降解有毒物质有明显优势。王增长等人利用新研制的聚集—交联固定化细胞技术,将筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上,投加于“厌氧—好氧—生物滤池 ”工艺流程中,处理印染废水,结果表明:出水色度极低,处理后的水可回用[4]。
2.2 生物强化处理技术 为了提高废水处理的效果,而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有:①高浓度活性污泥法,以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理,加快反应速度。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显着效果[5]。②生物—铁法,是在普通活性污泥中加入无机盐,多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉),形成生物铁絮凝体活性污泥,具有高浓度活性污泥法的特点,主要用来提高除磷效果。③生物—活性炭法,综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者产生协同增效作用。在该系统中,每g活性炭去除 1~3gCOD ,分解废水毒性能力明显增强,同时提高脱氮水平。
2.3 生物反应器技术 生物反应器技术,是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器,其共同特点是反应器内装有比表面大的载体,有利于微生物附着生长形成生物膜,供气或供给的其他反应条件优越,污染物具有充分的时间与微生物接触,有利于增强微生物的分解代谢能力。目前,2000m3的反应器已经问世。虽然其处理能力较低,造价较高,但其管理方便 ,运行费用低,所以欧美地区约有 7%的污水处理厂采用该技术[6]。
3 生物修复技术
生物修复技术[7]是利用生物,特别是微生物将土壤、地下水或海洋中污染物现场降解为CO2和H2O或转化为无害物质的工程技术系统。这项技术正被用于清除地下水、废水中的污染物。金属虽然不能被生物降解,但微生物可将其转移或降低其毒性。为了加快去除污染物的进程,常常采用许多强化措施,使自然生态系统维持原状的前提下,使受污染的环境得以修复。研究表明 ,生物修复与传统的物化法相比具有以下优点:①经济,仅为物化法30%-50%;②对环境影响小,不产生二次污染,遗留问题少;③最大限度地降低污染物的浓度;④修复时间较短,就地修复,操作方便。
生物修复中主要涉及两大问题,即有效性和安全性评价。为提高有效性今后将应用分子微生物学分离、鉴别、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。为提高生物修复的安全性评价水平,需发展鉴定微生物的分子生物技术,以确定微生物在环境中的去留和基因[8]。
4 微生物水处理剂
微生物水处理剂主要集中在以下几个方面:①微生态制剂。微生态制剂是一种由优势互补的微生物菌群、繁殖促进剂和活化剂配制而成的活性微生物制剂,已经在保健领域发挥重要作用。用于环境净化的微生态制剂由于其应用范围广、使用安全、无副作用,为区域环境保护提供了新的重要手段。欧美近年来加快了这方面的研究开发,已有采用微生态制剂原位修复水体的成功实例[9]。②生物吸附剂。生物吸附剂是废水生物处理的一个新的发展方向,主要有两大类:一类是高比表面积和高吸附率的生物体吸附水中的污染物;另一类是集生物吸附和生物降解能力为一体净化废水中的污染物的生物吸附剂。目前生物吸附剂的固定化技术使生物与离子交换树脂一样能解吸回收金属和重复利用。③微生物絮凝剂。微生物絮凝剂是利用生物技术,通过微生物发酵,抽提精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒的廉价的水处理剂,这些是无机或有机合成高分子絮凝剂所不具备的。其特点是降解性能好,成本低,无二次污染等。目前,已筛选出19种具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8 种,细菌5种,放线菌5种,酵母菌1种[10]。随着生物技术的发展,微生物水处理剂的开发与应用具有良好的前景。
现代生物技术在水污染控制领域已显示出独特的魅力和应用前景。但笔者认为,今后应从四个方面进行深入研究:①分离、筛选和培养高效降解菌,利用微生物共代谢作用、多菌种协同作用降解难降解污染物;②构建高效反应器,优化运行条件,探索新技术新方法;③开发高效、无毒、廉价、可大批量生产的微生物水处理剂;④着力实践和推广生物修复示范工程,为生态环境建设提供有力的技术支持。
参考文献:
[1]李亚一.生物技术[M].北京:中国科学技术出版社.1994.1.
在我国过去几十年的经济发展中,由于忽视了发展中的环境保护,目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施,但环境质量下降的趋势仍在继续,我国成为世界上环境污染最为严重的国家之一。近年来,随着细胞融合技术、基因工程技术、分子生物技术等的发展,环境生物技术得到了进一步的发展。由现代生物技术和环境工程技术相结合的环境生物技术已在环境治理上发挥着重要的作用。生物技术产生、发展及演变与一系列的环境污染问题有着密切的联系。因此生物技术在环境领域的应用有着深远的发展前景,特别是对于寻求用低成本解决环境问题的发展中国家具有极大潜力。
1.现代生物技术的概况
现代生物技术是应用现代生物科学及工程原理,利用生命有机体来发展新产品或新工艺的一种技术体系。目前生物技术应用到农业医药卫生、食品工业和化学工业的发展,并在解决人类面临的粮食危机、环境污染和能源危机中起到了重要作用。因此,在世界各国均重视高技术发展的当代,生物技术最被人们看好,被列为优先发展的领域,已成为21世纪最重要的技术支柱之一。
目前利用生物技术治理环境污染,与化学、物理等其他技术比较,环境生物技术具有效率高、成本低、反应条件以及无二次污染等显著优点,能有效的遏制生态恶化趋势,促进自然资源的可持续利用。生物技术是最安全和最彻底消除污染的方法,同时还可以增强自然环境的自我净化能力;是有机废物资源化的首选技术,将有机污染物转化为沼气、酒精、有机材料、蛋白等;能改造传统生产工艺,实现清洁生产过程的生态化或无废化。
2.生物技术在环境保护中的应用
2.1生物技术在废水处理中的应用
利用生物技术,将利用在自然条件下生长、繁殖的微生物处理废水的技术,称为自然生物处理法,该法是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化作用从而使废水得到净化的处理方法,该技术被认为是一种经济有效的污水处理手段,它不但融合了生物自身的特点,如吸附性好、沉降性好和降解能力强等,而且符合生态学及可持续发展的观点。随着科学技术的进步、污染状况的加剧,环境标准的不断提高,使废水生物处理技术取得了很大进展,如吸附-降解生物处理技术、厌氧折流板反应器生物处理技术、间歇式活性污泥法生物处理技术、LINDE生物处理技术、升流式厌氧污泥床生物处理技术、废水生物脱氮除磷技术等都得到了充分开发[1]。
2.2生物技术在废气净化处理中的应用
目前采用的方法有生物过滤、生物洗涤和生物吸附法等。生物技术法与传统有机废气处理方法比较,具有成本低、效率高、安全性好和无二次污染等技术优点,国内外运用现代生物技术对废气净化处理得到了较为理想的效果。美国学者利用微生物代谢净化工业性恶臭气体效果显著,而且不产生二次异臭;德国研究者利用生物膜过滤处理含硫化氢的气体,硫化氢除去率达90%以上。魏在山等利用生物膜填料塔对橡胶再生脱硫过程所产生的低浓度有机废气处理试验结果表明:生物膜填料塔处理工业有机废气是可行的,当运行条件控制适当时,净化效率可保持在90%以上,能够实现达标排放,且投资省,运行费用低。
2.3生物技术在固体废弃物处理中的应用
目前,国内外固体废弃物常规处理方法主要有固积、掩埋、焚烧,其缺点是建设投资和运行费用高,在处理的过程中有同时对空气、土壤都有不同程度的污染。固体废弃物进行“无害化、资源化、减量化”处理,使其成为可用于农田的土壤改良肥料,以达到变废为宝的目的。经过生物技术处理的城市生活垃圾可作为作物生长的优质有机肥料,实现城市生活垃圾的部分资源化有利于生态环境的良性循环。近年来,国外采用机械快速堆肥工艺,发展用蚯蚓床处理有机垃圾和粪便、处理城市垃圾,不仅可以将城市有机废弃物转变为肥效高且无臭味的蚯蚓粪土而且还能获得大量蚯蚓作医药原料,加上蚯蚓体内蛋白质含量与鱼类相当,是畜禽和水产养殖业的优良饲料,可以收到一举数得之效果。
2.4生物技术在环境污染修复中的应用
生物修复是指在不破坏自然生态系统,维持其原貌的前提下,有效地利用自然净化能力并强化其分解污染物的能力,使其得以修复。该法是利用生物的生命代谢活动减少存在于环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化,从而使污染了的环境能够部分或完全恢复到原初状态的过程,它包含有植物修复和微生物修复两种。
生物修复技术是80年代以来产生和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术,生物特有的分解有毒有害物质的能力,去除污染环境如土壤中的污染物,达到治埋环境污染的目的。生物修复技术最成功的例子是应用投加营养和高效降解菌对油轮泄漏造成的污染进行处理,取得非常明显的效果,使得近百公里海岸的环境质量得到明显改善。此后该技术被不断扩大应用于环境中其他污染类型的治理。国外对生物修复技术非常重视,研究证明采用微生物分解有毒有害物质的生物修复技术是治理大面积污染区域的一种有价值的、可行的、有效的和优越的方法。随着生物技术的发展,生物修复的内涵也不断丰富,近年来还研发了真菌修复、植物修复以及无机污染物的生物修复等技术。生物修复的种类也日益增多,可分为土壤生物修复、地下水生物修复、沉积物生物修复和海洋生物修复等[2]。
3.结束语
生物技术作为一项有效的环境污染治理措施受到越来越多的关注,其在环境污染治理、生物修复技术方面都得到了广泛的应用并取得了一定效果。随着技术的进步,对难以生物降解的有机物可利用微生物的共代谢作用进行污染物降解;还可利用微生物诱变育种、原生质体融合和基因工程创建高效工程菌应用于环境污染治理等,这些都是环境污染生物治理的有效手段。环境污染的治理和控制将随着新理论、新方法的运用而日臻完善。
中图分类号:S188 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)02-0356-01
前言:当前,许多传统的环保工艺处理技术已不能适应现在环保工作的需求,迫切需要一种新的环保治理方式。而现代生物技术以其众多的优点,正越来越多地被应用到了环境保护处理过程当中,其在废水、废气、固体废弃物等环境污染处理、环境监测与评价等方面具有非常显著的效果。
一、现代生物技术概述
生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,经常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与经常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。
所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理,有毒有害物质的无害化处理等各个方面。
二、生物技术在环境保护中的重要应用
1、生物技术在水处理中的应用
生物技术在改善水体质量,治理水源污染方面有很重要的作用。首先,在水体质量改善方面,生物技术应用最为广泛。污水中含有许多的有毒物质,成分十分复杂,其中包括重金属、有机磷、酚类、氰化物、有机酸、醛及蛋白质等等。利用微生物自身的新陈代谢等生命活动,能够将水体中的部分有毒有害物质很好的去除,从而使得水体中的有害物质转化为无毒物质,使水体得到净化。固定化酶技术就是应用最为广泛的一种污水处理技术,主要是通过武力吸附法或者化学键合法使水溶性酶和固态不溶性载体相结合,从而将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,从而有效的对污水中的有机污染物进行处理。除此之外,生物膜处理法、活性污泥法、稳定塘法、人工湿地处理系统工程以及土地处理系统法等都是常见的水污染控制与治理的生物技术。
2、空气的生物净化
应用生物技术来处理废气和净化空气是控制大气污染的一项新技术,代表了大气处理净化处理技术的未来发展方向。废气的生物处理是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点,把废气中的有害物质转化成无害的物质。微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性,并可将其作为代谢底物降解、转化。同常规的有机废气处理技术相比,生物技术具有效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点,尤其在处理低浓度(小于3mgPL)、生物降解性好的有机废气时更显其优越性。
生物洗涤法分洗涤式活性污泥脱臭法和曝气式活性污泥脱臭法两种工艺。洗涤式活性污泥脱臭法的主要原理是将恶臭物质和含悬浮泥浆的混合液充分接触,使之在吸收器内从臭气中去除掉,洗涤液再送到反应器中,通过悬浮生长的微生物的代谢活动降解溶解的恶臭物质。这种方法可以处理大气量的臭气, 同时操作条件易于控制,占地面积较小,压力损失也较小, 实际中有较大的适用范围。这种方法设备费用大、操作复杂而且需投加营养物质,因而其应用受到了一定限制。曝气式活性污泥脱臭法是将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中,通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质,现已应用于粪便处理场和污水处理场的恶臭气处理。
3、固体废物生物处理技术
3.1 微生物转化污泥堆肥系统
这一技术是将有机固体废物和能够将其有效分解的微生物群以一定比例共同堆积在一起,在适宜条件下,经过一段时间的堆腐,微生物自我繁殖并将有机物分解,达到固体有机废物净化的目的。且整个过程对环境污染极小,分解过程稳定。
3.2 微生物氧消化
微生物厌氧消化是通过控制微生物处于缺氧的生存环境,将环境内的有机废物分解成CO2和CH4的净化方法。该种有机物处理方法具有能源消耗低、剩余产物少和可回收再利用的优点,已成为未来有机废物净化处理的研究方向。现阶段国内外在该技术上的研究还处于探索阶段,实际操作过程中具有工艺、技术和设备等一系列的问题有待解决。因此,为了提高生物能源的利用效率,提高固体有机废物的处理效率,相关研究人员还应努力钻研,将这一技术更好的发展。
4、生物技术在环境监测与评价中的应用
随着生物技术的不断发展,生物技术如今已经被广泛应用于环境监测与环境评价中。当前国内外关于生物技术在环境监测方面的应用实例主要有:生物酶技术、金标免疫速测技术、PCR技术、生物发光检测技术、生物芯片技术和生物传感器等,其中生物芯片技术和生物传感器应用最为广泛。尤其是以生物传感器为核心的环境生物监测技术,可在线在位迅速地提供环境质量参数,成为环境质量预报和报警中的重要组成部分。 生物监测和生物评价不仅是环境质量现状监测和评价的一种手段,在环境质量的评价中,生物评价也是不可忽视的。
5、污染土壤的生物修复
生物修复技术是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术,其主要利用生物特有的分解有毒有害物质的能力,去除污染环境如土壤中的污染物,达到清除环境污染的目的。实践结果表明生物修复技术是可行的、有效的和优越的,此后该技术被不断扩大应用于环境中其他污染类型的治理。生物修复是采用诸如提高通气效率、补充营养,投加优良菌种、改善环境条件等办法来提高微生物的代谢作用和降解活性水平,以促进对污染物的降解速度,从而达到治理污染环境的目的。
三、结语
综上,实际工作中应构建一个有利于生物技术在环保中应用的良好环境,大力推进生物技术在环境保护中的应用,通过广泛应用现代生物技术、适当减少动力能源消耗、提高现代生物技术的整体水平,通过生物高技术的发展带动整个环保科技的发展,解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题。
偶包宿写的哦~~~
最关键的是我自己都看不懂~~~
现代生物技术在环境污染治理中的应用
摘要:在环境污染治理中,作为一种技术手段,生物技术具有高效性,反应条件温和等优点,它对环境污染的治理和修复发挥了巨大作用,为重金属废水,石油废水,油脂废水,农药废水,以及生活污水提供了一条十分有效的途径。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入,人们已越来越意识到,现代生物技术的发展,为从根本上解决环境问题提供了无限的希望。我们要在污染环境修复、污染环境治理、废弃物的循环再生过程中应用生物技术,其中应用最广泛的是酶工程技术,微生物工程技术,分子生物学技术,基因工程。
关键词:现代生物技术环境污染治理应用
Modern biotechnology in the Environmental Pollution Control Application
Abstract: In the environmental pollution control, as a technical means, biotechnology has high efficiency, mild reaction conditions, and other advantages, its governance and the restoration of environmental pollution has played a tremendous role for the he**y metal wastewater, petroleum wastewater, grease wastewater, pesticides wastewater, domestic sewage and provides a very effective way. With progress in the study of biotechnology on the environment and people's in-depth understanding of the problem, people h**e become more and more aware, the development of modern biotechnology to fundamentally solve the environmental problems provided unlimited hope. We h**e to repair the pollution of the environment, environmental pollution control, waste recycling process in the application of biotechnology, which is the most extensive application of engineering technology, microbial engineering, molecular biology techniques, genetic engineering.
Keyword: modern biotechnology environmental pollution control application
1. 引言
1.1环境保护已成为当前国际关系、经贸合作中的一个极为重要的问题,也日益严重地影响着我国国民经济的可持续发展。在我国过去几十年的经济发展中,由于忽视了发展中的环境保护,目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施,但环境质量下降的趋势仍在继续。
1.2 我国是世界上环境污染最为严重的国家之一,从城市到乡村,我国的大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势,环境保护的压力将进一步加重,由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。如何在经济高速发展的同时控制环境污染,改善环境质量,以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前亟待解决的重要问题。
1.3现代生物技术不但在净化环境,减少污染和改造传统产业等方面发挥出重要的作用,还可以为保护人类生存环境和社会可持续发展作出积极的贡献。在环境治理中,生物技术因其投资少,处理效率高,运行成本低等优点而得到广泛的应用。
2. 现代生物技术的概况
2.1现代生物技术是应用现代生物科学以及某些工程原理,如酶工程,基因工程,微生物工程等,利用生命体(从微生物到高级动物)及其组成(含器官,组织,细胞,细胞器,基因)来发展新产品或新工艺的一种技术体系。一般认为,生物技术包括基因工程,细胞工程,酶工程和发酵工程四个方面。
2.2生物技术直接关系到与人民生活,卫生,健康密切相关的医药卫生,食品工业,化学工业,农业的发展。可以在粮食危机,能源危机,环境污染中发挥巨大的作用,并且还可以从基因的角度治愈人类的遗传病。因此,现代生物技术已经被世界各国列为重点项目。
2.3环境生物技术(Environmental Biotechnology,也称为Environmental Bioengineering)。是一门由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科。直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成 部分或某些机能,建立降低或消除污染物产生的生产工艺,或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统,称之为环境生物技术。
3.现代生物技术的特点
生物是构成生态系统的要素,生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。科技的发展也充分证明生物技术是环境保护的理想武器,这一技术在解决环境问题过程中所显示的独特功能和显着优越性充分体现在它是一个纯生态过程。生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显着优点,受到了高度重视。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入,人们已越来越意识到,现代生物技术的发展,为从根本上解决环境问题提供了希望。
目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术,其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复等环境保护的各个方面,发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术/:请记住我站域名/处理污染物时,最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质,如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位,避免了污染物的多次转移。特别是现代生物技术的发展,尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用,大大强化了上述环境生物处理过程,使生物处理具有更高的效率。美国环保局(EPA)在评价环境生物技术时也指出“生物治理技术优于其他新技术的显着特点在于其是污染物消除技术而不是污染物分离技术”
由于大部分有机污染物适于作为生物过程反应物(底物),其中一些有机污染物经生物过程处理后可转化成沼气、酒精、生物蛋白等有用物质,生物处理方法也常是有机废物资源化的首选技术。生物过程是以酶促反应为基础的,作为催化剂的酶是一种活性蛋白。生物反应过程通常是在常温、常压下进行的。
酶对底物有高度的特异性,生物转化技术的效率高,副产物少,这与常常需要高温、高压条件的化工过程相比,反应条件大大简化,因而消耗低,效果好、过程稳定、操作简便。用生物过程代替化学过程可以降低生产活动的污染水平,有利于实现工艺过程生态化或无废生产,真正实现清洁生产的目标。生物处理技术除易于大规模处理外,还可利用天然水体或土壤作为污染物处理场所。另外,生物技术的产品或副产品基本上都是可以较快生物降解的,并且都可以作为一种营养源加以利用。用生物制品代替一切可以取代的化学药物、化石能源、人工合成物等,有助于把人类活动产生的环境污染降至最低程度。生物是构成生态系统的要素,生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。
利用环境生物技术可治理用其他方法难以处理的环境介质,即用生物修复技术净化环境,使受污染的宝贵资源如水资源(包括地面水和地下水)、土壤等得以重新利用,同时还可进一步强化环境的自净能力。
环境生物技术不仅单纯适用于环境污染治理,如今已相当广泛地应用于环境监测,尤其是以生物传感器为核心的环境生物监测技术,可在线在位迅速地提供环境质量参数,成为环境质量预报和报警中的重要组成部分。
4.生物技术在环境污染治理中的应用
4.1以环境污染的生物治理为主,开展环境微生物学的基础,应用基础和应用研究,为重金属废水,石油废水,印染废水,油脂废水,农药废水,生活污水等提供效果好的,成本低的生物治理技术和设备,以促进我国的环境工程建设。
4.2微生物技术在污染控制工程中的应用主要有活性污泥法,生物膜法,厌氧生物处理法,生物脱氮法,生物除磷法,微污染饮用源水的生物处理,水产养殖水体的生物处理,城市生活垃圾的微生物处理,污泥的微生物处理,禽畜粪便处理与资源化工程,生物修复,微生物脱臭,废弃物的微生物资源化,固定化微生物技术及其在污染控制中的应用,绿色环保产品的开发和应用。
4.3环境污染的生物降解主要包括好氧生物处理,厌氧生物处理;贫营养环境污染生物降解;石油污染的生物降解,如甲基苯和二甲基苯的降解;芳香族化合物的生物降解;卤代有机化合物的生物降解;有机农药在环境中的生物降解;危险性有机污染物的生物降解以及污染环境的生物修复,如地下水污染生物修复等等。
4.4然而,由于技术有限,目前我们可以使用的技术主要有:
4.4.1城市有机垃圾处理技术
将城市垃圾通过分选后综合治理,将可腐有机垃圾生产成优质有机粉肥或有机无机复混粒肥;将可燃有机垃圾采用气化焚烧或生产成版材;无机垃圾用于填埋,处理过程中产生的废气,粉尘集中处理,废水净化后再排放,防止污染环境。
4.4.2生物曝气滤池处理生活污水及资源化利用技术
集生物处理和过滤两种功能于一体,出水水质优良,是一种高效的新型生物反应器,极适用于生活污水和工业有机废水的处理及资源化利用。
4.4.3含油污泥高新生物处理技术
对于我国大中型油田,炼油场,石化企业等行业中含油污泥,炼油浮渣等进行生物治理,通过生物处理达到回收石油资源和污泥达标排放。
4.4.4高新生物工程技术处理油脂化工废水
利用来自于自然界又经培养驯化的功能菌株,根据废水和污水的不同性质,组成,配制不同菌株,通过发酵培养形成多功能复合型菌液,用于油脂化工,化工有机废水,食品,印染,生活污水,工业废水的处理。
4.4.5油田,炼油废水高新生物处理技术
通过对大中型油田,炼油场废水石油污染物样品采集,降解微生物菌株的分离,筛选,获得石油降解优势微生物,针对含油废水的不同水质特征,选用不同的微生物菌剂处理,使其稳定达标排放。
5.结语
着名的天文学家和生物学家,佛瑞得 霍意耳(Fred Hoyle)先生曾经说过,还未解决的主要问题的答案应该由基本的假设来得到,而且同时也必须依靠经过反复尝试和检验的科学工具及方法。随着处理技术的不断发展,生物方法所能处理或修复的对象也在时刻不停地改变。为了使生物技术能满足新的发展需要。我们必须真正进行探索,并且可能以过去未曾想象到的方式来使用生物或是它们的衍生物。
参考文献
[1]孔繁翔.《环境生物学》
.高等教育出版社,2000
[2]中国环境科学学会《中国环境保护优秀论文集》[C].中国环境科学出版社,2005
[3]夏北成.《环境污染生物降解》
.化学工业出版社,2003
[4]冯玉杰.《现代生物技术在环境工程中的应用》
.化学工业出版社,2004
[5]Subramanian G,Srkar S,Sampoomam S.Biodegradation and utilizarion of organophosphorus pesticides by cyanobacteria INT.BIODETERIODEGRAS.,Vol.33.No2
[6]The measurement of agricultural molodours.Carney.P.G;Dodd.V.R1989
[7]陈坚.《环境生物技术》
.中国轻工业出版社,2007
[8]Burton,S.G,Gowan.D.A.and Woodley,J.M.(2002)The search for the ideal biocatalyst,Nature Biotechnology,
[9]Chapelle,F.H.,O’Neill,K.,Bradley,P.M.,Methe,B.A.,Ciufo,S.A.,Knobel,L.and Lovley,D.R.A. (2002)A hydrogen-based subsurface microbial community dominated bymethanogens,Nature,
[10]Gareth M.Evans Judith C.Furlong. ”Environmental Biotechnology Theory and Application”
.化学工业出版社,2006
[11] 中国环境科学研究院生物工程重点实验室.环境保护与生物技术. .cn. 2007
中图分类号:X321 文献标识码:A
当前,我国的环境状况令人堪忧,利用高新技术,加大对环境的保护与治理力度,是环保工作所要解决的重要课题。生物技术作为一种高新技术,生物技术以其实用性和环保性的特征,正在越来越多地被应用于环境保护工作之中,已经引起世界各国的普遍重视,并且发展比较迅速。为此,本文主要分析探讨生物技术在环境保护的应用。
1生物技术的内容与特点
生物技术以现代生命科学为基础,利用先进的科学技术为手段,通过微生物、动植物体等对物质原料进行加工,以提品来为社会服务的技术。生物技术具有以下特点:生产原料简单,以现有的生物为对象,注重再生资源的利用;安全、可操作性比较高。常温常压下可以连续操作,既节约资源,又减少污染;生物技术具有其他常规技术和传统方法所不具备的特殊功能,用于处理和解决一些比较复杂的问题。生物技术以其独有的特点引起越来越多的关注,并被广泛应用于各个领域。
2生物技术在环境保护中的应用现状
生物技术应用于环境保护领域又被叫作环境生物技术,它是通过直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能,建立降低或消除污染物产生的生产工艺,或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统。生物技术在环保领域中的应用主要包括直接消除环境污染和间接保护生态环境2种方式,具体采用哪种方式,具体要根据污染的方式和污染的程度来定。以下我们就生物技术在环境保护中的具体应用进行探讨。
2.1 生物技术在废水的净化与处理中的应用
废水生物处理技术是通过利用微生物的生命活动过程来对废水中的污染物进行转移和转化,从而实现对废水净化和处理的一种重要方法。它具有吸附性好、沉降性好和降解能力强、生态环保等特点。目前在废水的生物处理技术中,国内外普遍采用的工艺的主要有活性污泥法、生物膜法、生物强化技术法、自然生物处理法和厌氧生物处理法等。
2.2 生物技术在控制和废气净化处理中的应用
利用生物技术控制和处理废气,将废气中的有机污染物或恶臭物质降解或转化为无害或低害类物质,从而净化空气,是一项空气污染控制的新技术。由于生物净化技术在废气处理领域应用时间比较短,各项技术还不够成熟完善,因此在大气污染治理领域不能广泛应用。目前相对成熟的方法主要有生物过滤、生物洗涤和生物吸附法等,所采用的生物反应器为生物净气塔、渗滤器和生物滤池等。
2.3 生物技术在固体废弃物处理中的应用
固体废弃物污染是农村和城市污染中主要的污染,通常来源于工农业生产、城市生活垃圾及污水处理的剩余污泥等。如何处理好这些固体垃圾是解决当前环境污染问题的一件十分重要的大事。当前对固体废弃物的处理通常有物理、化学、生物等技术手段。固体废弃物生物处理技术通过利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化可以使有机固体废物转化为可以再利用的资源,这是当前固化废物资源化的最为有效的技术方法。固体废弃物生物处理技术在目前应用比较广泛的主要有:堆肥化、沼气化、废纤维素糖化、废纤维饲料化、生物浸出等。
2.4生物技术在环境监测与评价中的应用
随着生物技术的不断发展,生物技术如今已经被广泛应用于环境监测与环境评价中。当前国内外关于生物技术在环境监测方面的应用实例主要有:生物酶技术、金标免疫速测技术、PCR技术、生物发光检测技术、生物芯片技术和生物传感器等,其中生物芯片技术和生物传感器应用最为广泛。尤其是以生物传感器为核心的环境生物监测技术,可在线在位迅速地提供环境质量参数,成为环境质量预报和报警中的重要组成部分。 生物监测和生物评价不仅是环境质量现状监测和评价的一种手段,在环境质量的评价中,生物评价也是不可忽视的。在这方面,我国华东师大吴自荣等同志研究提出的关于上海苏州河水质发光细菌测试和评价方法具有深远的意义。
2.5 生物技术在环境污染修复中的应用
生物修复技术是一个比较新型的技术,近年来生物修复内涵逐渐扩大,包括真菌修复、植物修复及无机污染物的生物修复等技术。生物修复技术具有广阔的应用前景,但也存在一定的局限性,目前生物技术修复主要运用于土壤污染的修复,其他污染的修复尚不能采用生物修复技术。因此,为了扩大生物修复技术的修复范围,在环境污染的修复过程中我们常常将生物修复技术与其他化学或物理方法结合使用,以取得最佳效果。
在环境保护工作中,环境生物技术作为一种技术手段,具有高效性,它无论是对环境污染的治理、修复,还是环境检测都发挥了巨大的作用,鉴于环境生物的技术的重大作用,我们应该大力发展环境生物技术,不断提高环境生物技术水平。
3如何发展环境生物技术的若干对策
我们从当前生物技术在环境保护工作中的具体应用可以得知,生物技术在减轻或消除环境污染和生态破坏等方面具有比较深远的前景。因此,我们应该不断开发和应用环境生物技术,从而提高环境保护的水平。
3.1制定实施环境生物技术的发展规划。
我们应该深刻了解我国的环境生物技术水平,从我国的实际情况出发,以国家环境保护“十一五“计划为蓝本,制定发展规划,确定具体步骤,逐步缩小我国与世界其他国家环境生物技术发展水平的距离。
3.2加大投资,加强环境生物技术的研究
政府应该加大对环境生物技术的投入,重点支持那些意义大、效益好、见效快的环境生物技术的研究、开发和应用项目。我们应尽快把国家的、地方的、科学院的、大专院校的环境科研力量组织起来,分工协作,重点攻关,使环境生物技术,由传统的生物技术逐渐向新兴的现代生物技术转变。
3.3加快环境生物技术人才的培养
人才的培养,对于环境保护工作至关重要。我们应该采取多种方式加快对环境生物技术人才的培养。如各个高校增设环境生物技术专业,加大环境生物技术教育;培养研究生,派技术专家出国进修,与国外合作研究等。
3.4加强环境生物技术信息交流
当今世界,信息对于技术的发展提高最为重要。我国应该借助网络这种方便快捷的平台,尽快建立健全我国环境生物技术信息的交流网络,以收集交流国内外有关的图书、报刊、专题报告、会议文集和一些内部资料,并出版专业和普及型的刊物、通讯,及时反映研究开发和应用环境生物技术的动态,普及有关知识。
4结语
生物技术以其独特的优点在环境保护领域被广泛应用,并取得了很好的经济效益和社会效益。我国作为环境污染比较严重的国家,应该构建一个有利于生物技术在环保中应用的良好环境,大力推进生物技术在环境保护中的应用,解决我国目前日益严重的环境问题,并为环保市场提供高品质环境保护高技术。
参考文献:
[1] 朱凤荣. 现代生物技术在环保中的应用及展望[J]. 河南机电高等专科学校学报. 2007(06).
[2]周笑薇. 浅议现代生物技术在生态环境中的运用和发展趋势[J]. 科技资讯. 2011(04).
[3]王本法. 浅析现代生物技术在环境保护中的利用[J]. 经营管理者. 2011(18).
生物技术是生命科学中发展最快的一门学科,其在中药学领域的应用,将会对传统中药学的研究带来新的生机。文章从构建课程内容与知识体系,构建实验教学内容和体系,理论联系实际,重视实践教学内容等方面探讨构建中药生物技术教学内容及知识体系,从而培养学生的独立思考、综合分析能力、科学思维能力和创新意识,全面提高学生的综合素质,为将来参加工作打下坚实的基础。
【关键词】 中药学 生物技术 知识体系
中药生物技术是中药学和生物制药相关专业本科及研究生的一门必修课,是一门新兴的复合型学科,利用生物技术的思路和方法,解决中药现代化研究与产业化开发中面临的难题。中药生物技术大量应用现代生物学的理论并综合利用了如生物化学、细胞和分子生物学、基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、化学工程等现代科学的研究方法和手段,所以被列入高技术的范畴[1]。目前,国内开设该课程的院校不多,因此,中药生物技术教学内容和知识体系的构建是一种新的尝试,也是对传统中药学和生物技术教学思路的转变和教学内容的扩展。
1 课程内容与知识体系的构建
1.1 教学内容的构思课程目标是确定课程知识体系的主要依据,中药生物技术的教学目的是通过课程学习,使学生了解生物技术的原理和生物技术领域发展的动态以及生物技术在中药学中的应用,开阔学生的视野和知识面,优化知识结构,提高学生适应中药学现代化发展的能力;掌握现代生物工程和技术方法在中药学中的应用技术,培养学生把所学知识灵活应用到生产实践中的思维模式;力求培养学生动手能力,理论联系实际地培养学生的独立思考、综合分析能力、科学思维能力和创新意识,全面提高学生的综合素质。
中药生物技术课程涉及的知识面广,内容多,包括基因工程、植物细胞工程、酶工程、发酵工程以及生物转化基本理论和技术方法[2]。主要体现在4个方面:一是利用基因工程、细胞工程技术对中药资源的改造与改良;二是利用发酵工程、酶工程技术将药用植物原材料加工成商品,如用发酵法生产的虫草菌丝体、灵芝菌丝体等发酵制品;三是利用生物技术产品进行二次开发,形成新的产品,如许多功能性的低聚糖、保健食品添加剂等;四是利用酶工艺、发酵技术、生物反应器等对传统中药加工工艺进行改造,降低能耗,提高产率,改善中药品质等。
1.2 教学内容的组织
1.2.1 以生物技术在中药学应用中的发展组织教学内容目前,生物技术在中药中的应用还十分局限,除了在细胞工程和发酵工程方面有一定进展以外,基因工程刚刚起步,而酶工程和蛋白质工程尚未涉及。教学内容着重讨论基因工程、细胞工程及发酵工程等技术在中药基础和应用中的研究,突出“生物技术”与“中药学”的有机结合。教学过程中需要把握每节课的重点和难点内容,不能把中药生物技术讲成了生物技术,需要突出中药学的相关内容,重点介绍生物技术在中药药物的研究和开发中的应用。
1.2.2 教学内容的融合教学内容的选择要具有系统性、基础性、科学性、实用性和先进性,中药生物技术与很多课程有着密切的联系,如药用植物学、中药学、微生物学、生物化学、分子生物学、免疫学、生物分离工程、发酵工程、细胞工程、酶工程、基因工程等课程。因此,在教学过程中,需要注重中药生物技术与各个学科之间的密切联系,对重复的教学内容,尽量在授课时少讲或不讲,引导学生复习相关学科知识,安排学生专题讨论,加深学生对基本原理和概念的理解,以提高教学效率和教学效果。例如,基因工程技术与中药研究的内容学习,分子生物学基础知识部分安排学生自学,基因工程原理部分我们安排一个学习小组准备了学习课件,在课堂上精讲30 min,然后各小组课堂讨论。教学重点讨论药用植物基因工程,中药分子鉴定技术和基因芯片在中药研究中的应用。以论文文献为例,详细讲授材料处理、实验方法、结果分析及讨论,以期培养学生的科研思路、实验设计及生产应用技术,提高在工作中解决实际问题的能力和培养创新能力[3]。
1.2.3 及时增加新资料,扩展教学内容现代生物技术和中药学的发展日新月异,仅仅依靠教材知识很难跟得上发展的速度,这样学生在毕业后很难满足社会和科技发展的需求,所以需要教师通过阅览国内外专业期刊、网站,将国内外最新的相关科研成果和技术及时地介绍给学生,使教学内容更加充实,使学生了解到当前中药生物技术最前沿的知识,从听课过程中受到更多启迪,获得学科领域中的热点问题、实用研究技术和思维方法,以扩大自己的知识面,开拓视野,增强了学生自我学习的兴趣,如我们在讲述药用植物内生真菌时及时介绍“神七”搭载可产抗恶性肿瘤药物生物原料的植物内生真菌,黑龙江大学生命科学学院“抗癌药物紫杉醇产生菌的分离与工程菌株的构建”课题等。教学中,我们在围绕主教材完成教学大纲的同时,力求将国内外基因组学研究的最新成果、最新技术与方法、最新热点课题与方向、相关专业网站等及时介绍给学生,内容不在于知识全和系统性,而重在突出学科领域新、特、尖内容。此外,我校及我系每年有关中药学、生物技术、生物工程、制药学及中药生物技术的学术报告、讲座不少于十几场,这对课堂教学内容是一个很好的拓展。
2 实验教学内容和体系的构建
中药生物技术实验课程主要目的使学生更好地理解中药研究生产相关生物技术原理,培养学生运用相关技术方法的能力。因此,中药生物技术实验设计要充分体现该课程所具有的应用性、广泛性和综合性的显著特点。使所开设的每一个实验都有一个完整的、系统的技术路线,采用多种生物工程技术方法完成实验,学生通过实验可以全面了解某一中药生物技术产品或某一综合技术方法的特点与关键环节,加强学生对中药生物技术原理与技术全面、深刻的理解。
中药生物技术实验涉及的植物细胞工程、基因工程、发酵工程、酶工程等实验技术在前期的专业课程学习过程中已经学习训练,所以我们结合目前生物技术在中药学较成熟研究应用,我们教师相关的科研课题和实验条件设计实验项目。实验以基因工程、植物细胞工程和发酵技术在中药中应用的基本操作、基本技能为基础,从加强基础、培养能力、提高素质的教学目标出发,精选实验,优化实验教学内容,力求在培养学生动手能力的同时,理论联系实际地培养学生的独立思考、综合分析能力、科学思维能力和创新意识,全面提高学生的综合素质。我们设计相应三个综合性实验项目培养学生的实验设计和学习实验技术。每个实验项目包括两部分实验内容。药用植物马齿苋组织培养包括植物MS培养基的配置和马齿苋组织培养技术;泰山蛹虫草发酵包括泰山蛹虫草菌丝体发酵和泰山蛹虫草菌丝体多糖提取;丹参分子标记鉴定技术包括白花丹参和紫花丹参DNA提取及丹参RAPD实验。实验教学效果表明该课程实验的设定培养了学生的综合素质和创新意识,我们三届毕业论文中与中药生物技术相关的题目占30%以上。这些实验项目的开设对弥补传统的验证性实验项目的不足和提高学生分析与解决问题的能力方面具有非常重要意义。
3 理论联系实际,重视实践教学内容
面对当前激烈的市场竞争和人才培养模式的转变,高等教育的新形势对传统的教学理念提出了挑战,如何培养和提高学生的综合素质已成为当前高校教学发展的新趋势。与其他一些基础学科不同,中药生物技术培养学生的创新能力也必须从实践教学入手,在实践中培养学生综合运用所学知识分析问题、解决实际问题的能力,使其养成良好的工作作风。
3.1 实验室开放及课外兴趣小组鼓励学生利用课余时间参加实验室开放活动,让学生提早得到充分的科学研究综合训练,以利于培养创新型人才。在学生正在进行专业课学习时,除了必修的实验课外,鼓励同学进入实验室观摩学习,逐渐训练学生实验技术的规范性、熟练程度。每学期我们针对中药生物技术开放实验室和兴趣小组设定一些题目,如二氧化碳超临界萃取丹参药用成分,泰山蛹虫草菌丝体发酵条件优化,泰山四大名药分子标记鉴定,丹参活性成分合成关键酶的克隆,马齿苋的组织培养及悬浮细胞培养等一些与中药生物技术相关的科研课题,可以帮助其选择有兴趣的合适方向课题,积极参与其中,为以后的毕业课题和就业选择打下早期基础。从毕业生的考研和就业发现,参与实验室工作比较多的同学在考研面试和就业专业面试中优势明显。
3.2 生产见习生产见习是中药生物技术教学中的重要实践性环节,是与课堂教学相互渗透又各有重点的子系统,是中药生物技术进行直观教学的一种重要方法。我们利用周末走进生产企业、研究所等工作领域,不仅加深了感性认识,并且对以后的工作选择也具有前瞻性和指导性的作用。我们每届学生都要到泰安市的制药企业参观,与中药生物技术相关的如四维制药的泰山赤灵芝菌丝体发酵工艺,泰山药用植物种植园道地药材种植,泰安中信灵芝科技开发有限公司赤灵芝破壁孢子粉加工,泰安山东中药技术学院中药炮制车间等。
3.3 引导学生参加科研部分学习好、能力强的学生在导师的指导下,申请主持了泰安市大学生创新科研计划课题,或者参与部分教师承担的国家和省部级创新项目及企业合作项目的研究,使学生了解到不同学科的实验技术、科研方法,开阔学科视野,拓宽思维空间;尽可能增加应用性、设计性实验,提高学生科研水平,积极加强与校内实践基地、校办企业、实习实践基地单位的合作联系,为学生构建更广阔的实践平台。
参考文献
在抗生素生产过程中,注重新型抗生素的获取,同时也注重优良抗生素产生菌的获取。而对现代生物技术加以应用,则能够使抗生素的产量得到有效提升,同时使抗生素的组分得到有效改善,并提升抗生素的生产工艺水平[1]。从现状来看,如发酵工程、酶工程、细胞工程以及基因工程等现代生物技术,均在抗生素生产中具备显著应用价值。
1现代生物技术中发酵工程在抗生素生产中的应用
从上世纪四十年代开始,在青霉素被发现之后,抗生素发酵工业便逐步发展起来。目前,抗生素具备两百多个品种,广泛应用于医学、农用等行业。其中,通过发酵方法生产的便存在数百种。基于现代生物技术中的发酵工程在抗生素生产中具备显著应用价值。一方面,在抗生素发酵生产过程中,必须具备生产菌的参与。对于抗生素生产菌来说,主要包括霉菌和放线菌两类。在我国,各个抗生素生产商将军中筛选及改造视为使抗生素产品提升的有效方法。在发酵工程菌种选育及其改造过程中,通常会联合基因工程方法实施,进而使育种经过三个阶段:第一阶段,野生菌向变异菌育种;第二阶段,自然选育向代谢控制育种;第三阶段,诱发基因突发向基因重组定向育种[2]。此外,为了使抗生素产量得到有效提高,会利用现代生物技术中的发酵工程,从而采取优化发酵过程控制策略,包括加糖控制、补料控制、pH控制以及温度控制等等。总而言之,现代生物技术中发酵工程子啊抗生素生产中具备显著应用价值,为抗生素的优化生产奠定了坚实的基础。
2现代生物技术中酶工程在抗生素生产中的应用
对于酶工程来说,在上世纪七十年代产生,该项技术具备的优势包括:效能高、污染低、自动化以及安全性高等。将酶工程应用于抗生素生产中具备显著价值作用。例如:我国在上世纪八十年代,采取固定化酶技术(固定青霉素酰化酶及头孢菌素酰化酶等)生产出了6-氨基青酶烷酸与7-氨基头孢烷酸等抗生素中间体。近年来,对于酶工程来说,逐渐朝传统的固定化酶以及固定化活细胞环节朝向DNA重组技术以及细胞融合技术等方向发展,这样将其应用于抗生素生产过程中,便能够使抗生素的生产工艺水平得到有效提升。然而,就现状而言,我国在利用细胞融合技术以及DNA重组技术进行抗生素生产尚且处于初步试验环节,其价值作用还有待进一步考究。但是,毋庸置疑的是,随着社会的发展,科学技术的几部,现代生物技术中酶工程在抗生素生产中的应用价值将能够得到充分有效的体现。
3现代生物技术中细胞工程在抗生素生产中的应用
在现代生物技术当中细胞工程不可忽视,并且其在抗生素生产中具备显著应用价值。细胞工程中的原生质融合技术加以应用,能够使抗生素的产量得到有效提升。对于维生素原生质体融合来说,指的是将遗传性状存在差异的2个菌体细胞的原生质体加以融合,进而获取存在2个菌体遗传性状的稳定重组子。此项技术能够使远缘菌株的基因重组得到有效实现,不会有有性孢子的丝状真菌产生,但是却具备准性生殖的特殊遗传现象。并且,利用此项技术,在高产量的变异菌株筛选过程中,具备显著应用价值。比如:柔红霉素产生菌和四环素产生菌的种间原生质体融合,因这2个抗生素生物合成均源于聚酮体,从而让柔红霉素的单位产量获得了显著提升。总之,对细胞工程中的原生质体融合技术加以应用,能够使抗生素的产量得到有效提高。因此,相关工程技术人员需对此充分重视。
4现代生物技术中基因工程在抗生素生产中的应用
基于现代生物技术当中的基因工程也能够在抗生素生产中发挥有效作用。一方面,利用基因工程中的两步重组法技术,能够使生物合成肽类抗生素得到有效改造。对于肽类抗生素来说,可由微生物的非核糖体合成的方法基于多肽合成酶系中进行,多肽合成酶系具备酶与模板的功能,称之为蛋白质模板,针对其相应的氨基酸激活功能域采取定向两步重组取代,能够使全新的肽类抗生素得到有效生成,例如:耶儿森氏鼠疫杆菌素的合成等[3]。另一方面,通过基因工程当中的人工改造技术,能够使抗生素的产量及品质得到有效提升。例如:改造卡那霉素链霉菌当中的编码氨基糖苷6-N-乙酰转移酶的自身抗性基因过表达,能够使产生菌对氨基糖苷类的抗性得到有效提升,进而使链霉素的产量得到有效提高。
5结语
通过本文的探究,认识到在抗生素生产过程中,可以利用现代生物技术,以此使抗生素的产量及品质得到有效提高。例如:基于现代生物技术中的发酵工程、酶工程、细胞工程以及基因工程均能够在抗生素生产中发挥技术作用。因此,抗生素生产商便有必要对现代生物技术的应用加以重视,进一步为抗生素产量及品质的提高奠定夯实的基础。
参考文献:
[1]王际辉.刘诗文.肖珊.刘冰南.王晗.现代生物技术与饲用微生态制剂[J].微生物学杂志,2015,02:1-8.