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篇1

【關(guān)鍵詞】生物制藥 技術(shù) 研究

中圖分類號(hào)：R9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1005-0515（2011）3-249-02

Pharmaceutical Biotechnology Progress

【Abstract】Biotechnology drugs are the current and future important areas of drug development, including biotechnology, genetic engineering, application of drugs is a very important area. Biotechnology will be biotech drugs pharmaceutical technology innovation and development have an important influence and role. Snatch scientific high ground that gave birth to science growing point, the strategic focus shifted to achieve pharmaceutical research, will be the way of the development of the pharmaceutical industry.

【Keywords】Biopharmaceutical technology study

生物制藥是指借助生物工程來合成制備有藥物活性的蛋白質(zhì)產(chǎn)品并應(yīng)用于制藥工業(yè)部分的技術(shù)和過程。目前,生物制藥產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世紀(jì)最具前途的產(chǎn)業(yè)之一, 是生物工程應(yīng)用研發(fā)中最活躍和進(jìn)展最快的領(lǐng)域。世界上許多國(guó)家都把生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一,不斷加大對(duì)生物制藥產(chǎn)業(yè)的政策扶持與資金投入。

1 全球新藥研發(fā)現(xiàn)狀

1.1 科技發(fā)展成為強(qiáng)大動(dòng)力

科技發(fā)展是醫(yī)藥行業(yè)快速成長(zhǎng)的強(qiáng)大動(dòng)力。隨著現(xiàn)代生活方式和疾病發(fā)生情況的改變, 研發(fā)工作有了相應(yīng)調(diào)整,生物技術(shù)、納米技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等在醫(yī)藥產(chǎn)品研發(fā)和醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用日益顯著, 以高通量篩選技術(shù)為基礎(chǔ), 綜合采用計(jì)算機(jī)處理、新型分析手段、先進(jìn)設(shè)備和快捷的信息技術(shù)己經(jīng)使新藥先導(dǎo)物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)時(shí)間大大縮短。研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新日趨全球化, 傳統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售模式仍將繼續(xù), 但電子商務(wù)、企業(yè)客戶管理和信息技術(shù)的交流融通持續(xù)帶來醫(yī)療市場(chǎng)的革命, 對(duì)醫(yī)藥營(yíng)銷模式影響深遠(yuǎn)。

1.2 藥品消費(fèi)變化使新藥研發(fā)更具挑戰(zhàn)性

全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡導(dǎo)致藥品消費(fèi)不均衡, 目前全球藥品消費(fèi)有85％以上集中于美、歐、日等幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。隨著發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 其用藥水平將隨之提高, 這為藥品市場(chǎng)日后增長(zhǎng)提供了機(jī)會(huì), 但各國(guó)政府為增進(jìn)人民健康福利, 勢(shì)必大力推廣價(jià)格相對(duì)便宜的非專利藥物, 或者對(duì)于專利藥物采取不甚嚴(yán)格的專利保護(hù)手段, 這對(duì)制藥企業(yè)的研發(fā)來說將是一大挑戰(zhàn)。

2 生物工程制藥研究進(jìn)展

生物醫(yī)藥領(lǐng)域涵蓋化學(xué)制藥、生物工程制藥、生物技術(shù)制藥、生物醫(yī)藥工程、醫(yī)療儀器等方面。近年來, 美、英、法、日等國(guó)一些生物技術(shù)公司和制藥公司在基因工程、重組疫苗、單克隆抗體、診斷試劑、生物芯片、人造器官、新型給藥系統(tǒng)、新型醫(yī)療器械等領(lǐng)域進(jìn)行了大量積極的研究, 已取得顯著進(jìn)展。天然植物藥的研究越來越受到重視, 新的用藥選擇極大地推動(dòng)著植物藥的發(fā)展。

2.1 基因工程

基因工程又稱遺傳工程, 即重組DNA 技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。它是把在體外重新組合的DNA 引入到適當(dāng)?shù)募?xì)胞中進(jìn)行復(fù)制和表達(dá)。利用基因工程細(xì)菌等表達(dá)人類一些重要基因片段, 可產(chǎn)生具有生理活性的肽類和蛋白質(zhì)類藥物。這一技術(shù)可以大量廉價(jià)生產(chǎn)以前不敢想象的醫(yī)藥產(chǎn)品[1]。應(yīng)用基因工程技術(shù)改造產(chǎn)生新的雜合抗生素, 為微生物藥物提供了一個(gè)新的來源。

現(xiàn)代重組DNA 技術(shù)特別是基因顯微注射技術(shù)的發(fā)展,奠定了轉(zhuǎn)基因動(dòng)、植物發(fā)展的基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)基因動(dòng)、植物將發(fā)展成為生物藥品的新一代藥廠, 具有光明的前景和廣闊的市場(chǎng)。

此外，1990 年以來利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)基因工程疫苗的研究得到了迅速發(fā)展。利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)基因工程疫苗, 是將抗原基因?qū)胫参? 讓其在植物中表達(dá), 人或動(dòng)物攝入該植物或其中的抗原蛋白質(zhì), 以產(chǎn)生對(duì)某抗原的免疫應(yīng)答。轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗的研究主要集中在煙草、馬鈴薯、蕃茄、香蕉等植物。

2.2 細(xì)胞工程

細(xì)胞工程是在細(xì)胞水平上的生物工程。細(xì)胞工程是在對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的深入認(rèn)識(shí)和細(xì)胞遺傳學(xué)的研究基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)弄清了許多遺傳學(xué)原理, 還是從分子水平上揭示結(jié)構(gòu)同機(jī)能關(guān)系的一個(gè)極好例證。這奠定了細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞融合技術(shù)的理論基礎(chǔ)[2]。人們認(rèn)識(shí)到培養(yǎng)的動(dòng)、植物細(xì)胞可以通過無性繁殖擴(kuò)大群體數(shù)量同時(shí)保持本身遺傳性狀一致; 融合細(xì)胞通過容納2 種親本細(xì)胞的基因載體-染色體而具有親本雙方的優(yōu)良性狀。通過細(xì)胞融合技術(shù)發(fā)展起來的單克隆抗體技術(shù)取得了重大成就, 該技術(shù)被譽(yù)為免疫學(xué)中的“革命”。細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)亦取得了豐碩成果。細(xì)胞工程同基因工程結(jié)合, 前景尤為廣闊?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣泛的有單克隆抗體技術(shù)、植物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。另外, 細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)也是基因工程中利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)、植物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物的基礎(chǔ)技術(shù)之一。

2.3 微生物工程

微生物工程也稱發(fā)酵工程, 它在原有發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上又采用了新技術(shù)使工藝水平大大提高。所采用的新技術(shù)主要應(yīng)用于3 個(gè)方面[3]: 工藝改進(jìn)、新藥研制和菌種改造。工藝改進(jìn)主要依賴于計(jì)算機(jī)理論及技術(shù)的發(fā)展。新藥研制則得益于醫(yī)學(xué)研究中對(duì)疾病機(jī)理的深入了解。菌種改造主要利用基因工程原理及技術(shù)。正是由于采用其它學(xué)科的理論和新技術(shù)成果, 使得微生物工程成為一高新技術(shù)。

現(xiàn)酵工程不但生產(chǎn)酒精類飲料、醋酸和面包, 而且生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長(zhǎng)激素、抗生素和疫苗等多種醫(yī)療保健藥物, 生產(chǎn)天然殺蟲劑、細(xì)菌肥料和微生物除草劑等農(nóng)用生產(chǎn)資料, 在化學(xué)工業(yè)上生產(chǎn)氨基酸、香料、生物高分子、酶、維生素和單細(xì)胞蛋白等。

近年來, 隨著基礎(chǔ)生命科學(xué)的發(fā)展和各種新生物技術(shù)的應(yīng)用, 由微生物產(chǎn)生的具有除抗感染、抗腫瘤作用以外的其它活性物質(zhì)的報(bào)道越來越多, 如酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑、受體頡頏劑和抗氧化劑等, 其生物活性超過了傳統(tǒng)抗生素所包括的范圍。

2.4 酶工程

酶工程就是利用酶的催化作用進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化,生產(chǎn)人們所需產(chǎn)品的技術(shù), 是將酶學(xué)理論與化工技術(shù)結(jié)合起來的一項(xiàng)高新技術(shù)。酶工程技術(shù)的應(yīng)用范圍大致有[4]：對(duì)生物寶庫(kù)中存在天然酶的開發(fā)和生產(chǎn)；自然酶的分離純化及鑒定技術(shù)；酶的固定化技術(shù)；固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)；酶反應(yīng)器的研制和應(yīng)用；與其它生物技術(shù)領(lǐng)域的交叉和滲透。

酶工程對(duì)醫(yī)藥、醫(yī)療方面貢獻(xiàn)巨大。現(xiàn)在, 菠蘿蛋白酶、纖維素酶、淀粉酶、胃蛋白酶等十幾種可以進(jìn)行食物轉(zhuǎn)化的酶都已進(jìn)入食品和藥物中, 以解除許多有胃分泌功能障礙患者的痛苦, 此外還有抗腫瘤的L-天冬酰胺酶、白喉毒素, 用于治療炎癥的胰凝乳蛋白酶, 降血壓的激肽釋放酶, 溶解血凝塊的尿激酶等。另外, 新型青霉素產(chǎn)品及青霉素酶抑制劑等也都是酶工程在醫(yī)藥醫(yī)療領(lǐng)域的成功應(yīng)用實(shí)例。

2.5 蛋白質(zhì)工程

蛋白質(zhì)工程也稱“第二代基因工程”。蛋白質(zhì)工程主要包括通過基因工程技術(shù)了解蛋白質(zhì)的DNA編碼序列、蛋白質(zhì)的分離純化、蛋白質(zhì)的序列分析和結(jié)構(gòu)功能分析、蛋白質(zhì)結(jié)晶和蛋白質(zhì)的力學(xué)分析、蛋白質(zhì)的DNA 突變改造等過程[5]。蛋白質(zhì)工程為改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能找到了新途徑, 推動(dòng)了蛋白質(zhì)和酶的研究, 為工業(yè)和醫(yī)藥用蛋白質(zhì)(包括酶) 的實(shí)用化開拓了美妙前景。

第二代基因工程藥物是根據(jù)內(nèi)源性多肽蛋白的生理活性, 應(yīng)用基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)這些極為稀有的物質(zhì), 以超正常濃度劑量供給人體, 以激發(fā)它們的天然活性作為其治療疾病的藥理基礎(chǔ), 生物制藥作為生物工程研究開發(fā)和應(yīng)用中最活躍、進(jìn)展最快的領(lǐng)域, 被公認(rèn)為是21 世紀(jì)最有前途的產(chǎn)業(yè)之一。生物技術(shù)是令人矚目的高新技術(shù), 為人類解決疾病防治、人口膨脹等一系列問題帶來了希望。目前生物新技術(shù)的研究取得重大突破, 產(chǎn)生大量有益于人類健康的生物醫(yī)藥產(chǎn)品?？梢灶A(yù)測(cè), 申報(bào)、臨床試驗(yàn)、使用的生物技術(shù)新藥將會(huì)越來越多, 生物工程制藥產(chǎn)業(yè)不僅將成為利潤(rùn)豐富的支柱產(chǎn)業(yè), 也將為人類健康提供更多更好的保障。

參考文獻(xiàn)

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篇2

關(guān)鍵詞：肌內(nèi)磷脂；脂肪酸；含量；組成；生理功效

A Review of the Current Knowledge of Fatty Acid Contents， Composition and Physiological Functions of

Animal-Derived Intramuscular Phospholipids

XUE Shan

（College of Biological Science and Technology， Minnan Normal University， Zhangzhou 363000， China）

Abstract： Intramuscular phospholipids represent an important component of edible animal fats. The fatty acid contents and composition of meat products are the key factors that affect their processing characteristics， nutritional quality and flavor composition and have a great practical significance to improve their food value. However， a review of the current literature shows that very few studies have been conducted concerning animal-derived intramuscular phospholipids. This article provides a systematic review of the influencing factors and physiological properties of the general properties of intramuscular phospholipids and their constituent fatty acids， aiming to provide evidence for innovative studies on intramuscular phospholipids and provide a theoretical basis for the development of the meat industry.

Key words： intramuscular phospholipids； fatty acids； content； composition； physiological functions

DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.09.008

中圖分類號(hào)：TS251.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2016）09-0040-05

引文格式：

薛山. 動(dòng)物源肌內(nèi)磷脂及其脂肪酸含量、組成與生理功效研究進(jìn)展[J]. 肉類研究， 2016， 30（9）： 40-44. DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.09.008. http：//

XUE Shan. A review of the current knowledge of fatty acid contents， composition and physiological functions of animal-derived intramuscular phospholipids[J]. Meat Research， 2016， 30（9）： 40-44. （in Chinese with English abstract） DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.09.008. http：//

磷脂最早是由科學(xué)家Uauquelin于1812年從人腦中發(fā)現(xiàn)，之后由科學(xué)家Gobley于1844年從蛋黃中分離出來，并于1850年按希臘文Lekithos（蛋黃）命名為L(zhǎng)ecithni（卵磷脂），繼而陸續(xù)從諸多動(dòng)植物體中分離、鑒定為磷脂物質(zhì)，而迄今被認(rèn)為含量最豐富的大豆磷脂是于1930年發(fā)現(xiàn)的[1-2]。磷脂是構(gòu)成細(xì)胞膜的主要化學(xué)成分，不僅是生命的基礎(chǔ)物質(zhì)之一，同時(shí)又是肉品非常重要的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味前提物質(zhì)。隨著生活水平的提高，居民對(duì)磷脂的重視程度日益增加[3]。動(dòng)物性磷脂，來源于動(dòng)物的卵、腦、肝臟、腎臟、心臟和肺等組織器官，較植物性的磷脂更易被機(jī)體吸收利用。

肌肉中脂肪及脂肪酸的種類與組成是決定脂肪組織理化性質(zhì)、影響肉質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味的關(guān)鍵因素，其對(duì)于改善肉品的食用價(jià)值有著重要的實(shí)際意義。肌肉中的脂肪是由甘油三酯、磷脂和游離脂肪酸組成的，但是較之總脂肪和甘油三酯的研究，國(guó)內(nèi)外對(duì)肌內(nèi)磷脂的研究報(bào)道還相對(duì)較少。作為影響肉品營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味的重要因素，肌內(nèi)磷脂的含量和脂肪酸組成對(duì)肉及其制品的品質(zhì)十分重要。因此，本文通過從脂肪酸角度對(duì)肌內(nèi)磷脂的結(jié)構(gòu)、理化特性進(jìn)行簡(jiǎn)述、分析了影響畜禽肉類肌內(nèi)磷脂及其脂肪酸組成的影響因素，綜述了肌內(nèi)磷脂及脂肪酸的生理功效，以期為肌內(nèi)磷脂的相關(guān)研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 動(dòng)物源肌內(nèi)磷脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)及理化特性

1.1 化學(xué)結(jié)構(gòu)

磷脂（phospholipids）是一種混合物，大多數(shù)為天然產(chǎn)物，少數(shù)為人工合成。肌內(nèi)磷脂按照分子結(jié)構(gòu)的不同，可將單體劃分為卵磷脂（phosphatidylcholine，PC）、腦磷脂（phosphatidylethanolamine，PE）、絲氨酸磷脂（phosphatidylserine，PS）和肌醇磷脂（phosphatidylinositol，PI），其結(jié)構(gòu)式和分子模型分別如圖1所示。

磷脂分子在結(jié)構(gòu)上具有非極性和極性部分，其中，非極性部分由2 條碳?xì)滏湥≧1和R2）組成；極性部分（極性頭），含磷酸根和各種極性取代基（X）。當(dāng)X分別為CH2―CH2―N（CH3）3、CH2―CH2―NH3、CH2―CH（NH2）COOH、C6H（OH）5時(shí)，所生成的磷脂分別為卵磷脂、腦磷脂、絲氨酸磷脂和肌醇磷脂。然而，當(dāng)極性頭相同時(shí)，由于非極性部分的碳?xì)滏湹逆滈L(zhǎng)及飽和度不同，每類磷脂又可分為不同的分子類別（亞組分）。

1.2 理化特性

磷脂純品無色、無味，在常溫下為白色固體。但是，因提取、貯存方法等條件的差異，磷脂產(chǎn)品在室溫下常呈現(xiàn)淡黃色至棕色，并具可塑性或流動(dòng)性。磷脂能夠溶解于脂肪烴類等有機(jī)溶劑。當(dāng)有少量的油脂存在時(shí)，磷脂在極性溶劑中的溶解度將大大增加。由于磷脂碳?xì)滏溨泻写罅康牟伙柡碗p鍵，其對(duì)光和熱都十分敏感，極易氧化變質(zhì)，因此，也使得分離和純化磷脂的難度大大增加，成為分離技術(shù)和天然產(chǎn)物化學(xué)發(fā)展中的瓶頸[4]。

2 肌內(nèi)磷脂的含量

畜禽肉的肌肉組織中均勻地分布著肌內(nèi)脂肪，這些脂肪中約50%以上為肌內(nèi)磷脂，通常與肌肉組織中的膜蛋白結(jié)合緊密[5]。肌內(nèi)磷脂的種類及其脂肪酸構(gòu)成直接決定了其氧化降解特性，進(jìn)而對(duì)肉品的營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味都造成了顯著的影響。

據(jù)報(bào)道，在100 g的新鮮肌肉組織中，磷脂的含量約為0.5～1.0 g，與肌肉中的總脂肪含量無關(guān)[6]。肌內(nèi)磷脂主要由磷脂酰膽堿（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE）組成，兩者分別占磷脂總量的45%～60%和20%～30%，而其他磷脂組分的含量相對(duì)較低。研究表明，豬肉、牛肉和鴨肉中肌內(nèi)磷脂主要是PC和PE[7-8]。磷脂酰絲氨酸在大腦和神經(jīng)組織中含量最多。在動(dòng)物組織中磷脂酰絲氨酸約占總磷脂總量的5%～25%。肌內(nèi)磷脂的含量和組成與肌肉的代謝類型也密切相關(guān)，氧化型肌肉高于糖酵解型肌肉，這是因?yàn)檠趸图∪舛嗍怯裳趸图±w維組成，線粒體含量高，因而磷脂含量也較高。黃業(yè)傳[9]報(bào)道，榮昌和PIC豬肌內(nèi)磷脂的含量分別為0.97%和0.86%，這與Yang等[10]報(bào)道是一致的，同時(shí)指出豬肉中肌內(nèi)脂肪含量的差異主要是由甘油三酯造成的，而磷脂主要是細(xì)胞膜的組成成分，因此含量比較恒定，大都在0.5%～1.0%范圍內(nèi)。此外，王道營(yíng)等[11]認(rèn)為，品種、飼養(yǎng)條件、日齡或日糧對(duì)肌內(nèi)磷脂含量的影響很小或幾乎沒有。

3 肌內(nèi)磷脂的脂肪酸組成

諸多研究表明[6]，肌內(nèi)甘油三酯與磷脂脂肪酸的組成差異很大（表1），這種差異也正好解釋這類脂肪對(duì)肉品風(fēng)味形成所造成的積極或消極的影響程度。

磷脂脂肪酸中的多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）含量（45%～55%）明顯高于甘油三酯[12]。肌內(nèi)磷脂PUFA主要由亞油酸（14%～30%）和長(zhǎng)鏈PUFA組成（如花生四烯酸C20∶4（8%～14%）、二十碳五烯酸和二十二碳多不飽脂肪酸（C22∶5和C22∶6））。肌內(nèi)磷脂中PUFA的含量通常受動(dòng)物體細(xì)胞內(nèi)多種復(fù)雜酶系統(tǒng)的嚴(yán)格調(diào)控，且這些酶與脂肪酸的不飽和程度、碳鏈長(zhǎng)度以及脂肪酸在磷脂分子中的酯化效應(yīng)密切相關(guān)。等[13]研究了伊拉兔肩胛肌、背腰肌、后腿肌和肝臟部位的肌內(nèi)磷脂脂肪酸組成，結(jié)果顯示，飽和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）主要是由棕櫚酸（C16∶0）和硬脂酸（C18∶0）組成，肝臟中的C18∶0最高而背腰肌中的最低；單不飽和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）中的油酸（C18∶1 n-9）含量最高（約占80%），在背腰肌中最高而肝臟中最低；PUFA中的亞油酸

（C18∶2 n-6）和花生四烯酸（C20∶4 n-6）含量最高，肝臟中C18∶2 n-6最多而肩胛肌最低，C20∶4 n-6在肝臟中的含量顯著低于肩胛肌、背腰肌和后腿肌，而這5 種磷脂脂肪酸的總含量約占總脂肪酸含量的86%。

4 影響肌內(nèi)磷脂含量及脂肪酸組成的因素

磷脂的含量和脂肪酸組成與動(dòng)物種類、肌肉代謝類型、喂飼過程中輔料的添加、肉品的加工條件以及貯存方式等緊密相關(guān)。磷脂的氧化活性很高，這是因?yàn)榱字懈缓资茏杂裳豕舻拈L(zhǎng)鏈PUFA，同時(shí)鑒于細(xì)胞膜中的磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)，磷脂易與肌細(xì)胞中水相的脂肪氧化催化劑接觸而發(fā)生氧化降解[14]。其中，磷脂酰乙醇胺中的長(zhǎng)鏈PUFA比例最高，其對(duì)氧化的敏感效應(yīng)也最強(qiáng)。

4.1 原料肉加工過程中磷脂含量及組成變化

據(jù)報(bào)道，肉品磷脂中富含PUFA（如C18∶2 n-6和C20∶4 n-6），因而極易被氧化或降解，PUFA是肉制品脂肪氧化反應(yīng)中的主要底物[15]。不同處理?xiàng)l件下肉品中肌內(nèi)磷脂的氧化降解產(chǎn)物將直接影響揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成，并且磷脂氧化降解的程度隨脂肪酸碳鏈上雙鍵數(shù)目的增加而

升高[5]。有研究報(bào)道在烘烤過程中雞胴體磷脂含量及脂肪酸組成的變化，C18∶2 n-6的損失相對(duì)較小（約0～45%），而C20∶4 n-6

和二十二碳五烯酸或六烯酸的損失量分別高達(dá)50%～70%和70%～100%；糖酵解型肌肉的總磷脂含量略有下降（10%），而氧化型小腿肌肉下降顯著（35%）[16]。

肉品在熱加工處理過程中脂肪含量及脂肪酸組成都將發(fā)生不同程度的改變，盡管諸多學(xué)者進(jìn)行了一些探究，但是大多僅局限于總脂肪酸組成，而有關(guān)磷脂的報(bào)道較為缺乏。黃業(yè)傳等[17-18]研究顯示，加工的方式與時(shí)間都會(huì)顯著影響豬肉中磷脂脂肪酸組成、脂肪含量、營(yíng)養(yǎng)特性及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成，相比而言，脂肪酸組成、營(yíng)養(yǎng)特性和風(fēng)味組成受加工方式的影響較大，而脂肪含量受加工時(shí)間的影響則更為顯著。

徐為民等[5]指出，肌內(nèi)磷脂是腌臘肉制品風(fēng)味形成的重要前體物質(zhì)。在腌制的過程中，肌內(nèi)磷脂將會(huì)發(fā)生水解及氧化反應(yīng)，并可進(jìn)一步通過美拉德反應(yīng)與其他物質(zhì)反應(yīng)生成風(fēng)味物質(zhì)。在腌臘肉的加工生產(chǎn)過程中，肌內(nèi)磷脂的含量呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)[10，19-20]，而甘油三酯含量的變化很小，游離脂肪酸含量將隨之升高。由于游離脂肪酸中富含長(zhǎng)鏈的PUFA，由此說明這些PUFA幾乎全部來源于磷脂。

據(jù)報(bào)道[3]，在南京板鴨的不同加工階段，股二頭肌中磷脂的脂肪酸組成發(fā)生了很大的變化。在腌臘肉制品加工過程中，脂質(zhì)能夠在酶的催化作用下水解，而不同pH值的酸堿環(huán)境會(huì)導(dǎo)致不同程度的脂質(zhì)水解。有報(bào)道稱[21]內(nèi)源酶是肌內(nèi)磷脂氧化、水解的重要原因，常見的有脂肪酶、酯酶和磷脂酶，這些能夠參與水解磷脂的酶統(tǒng)稱為磷脂水解酶。

4.2 肉或肉制品冷藏過程中磷脂含量及組成變化

據(jù)了解，有關(guān)凍藏對(duì)原料肉以及加工肉制品脂肪酸組成或脂肪含量的影響，已有很多學(xué)者[22-23]進(jìn)行了研究，但是對(duì)于加工肉制品在冷藏期間脂肪含量及總脂肪酸組成的變化，只有少數(shù)學(xué)者如Byrne[24]、Igene[25]、Yamamoto[26]等給予了報(bào)道。針對(duì)磷脂在冷藏期間變化的研究，國(guó)內(nèi)外都非常欠缺。黃業(yè)傳等[27]研究認(rèn)為，豬肉在冷藏期間磷脂中大多數(shù)脂肪酸的含量都發(fā)生了變化，SFA比例升高，而PUFA比例降低，其中C18∶1 n-9、C18∶2 n-6、

C20∶4 n-6、MUFA和PUFA含量的變化幅度顯著，且肌內(nèi)磷脂中各脂肪酸組成的變化幅度幾乎全都大于甘油三酯，推測(cè)其原因可能是冷藏期間肌肉組織細(xì)胞膜中的磷脂更易接觸脂肪酶而發(fā)生氧化降解引起的，同時(shí)磷脂中高含量的PUFA也極易引起脂肪的氧化[28-29]。

5 肌內(nèi)磷脂及其脂肪酸的生理功能

磷脂是構(gòu)成細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)的必需物質(zhì)，它是生命的基礎(chǔ)物質(zhì)之一，對(duì)于維持細(xì)胞通透性與細(xì)胞內(nèi)氧的傳遞發(fā)揮著重要作用[30]。鑒于磷脂能夠?yàn)槿藗兲峁┍匦柚舅岷湍憠A等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其被譽(yù)為“本世紀(jì)最偉大的保健品”。有研究證實(shí)，磷脂與體內(nèi)脂肪代謝、肌肉生長(zhǎng)、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、機(jī)體抗氧化損傷以及生殖、激素等方面都有著密切的關(guān)系[31]，而磷脂代謝紊亂可引發(fā)諸多疾病，比如糖尿病[32-33]、肥胖癥[34]、動(dòng)脈硬化癥[35]、冠心病[32]、阿爾茨海默病[36]、腦損傷[37]、癌癥[38-39]、脂肪肝[40]及巴特綜合癥[41]等。此外，肌內(nèi)磷脂中高含量的n-6和n-3 PUFA均是類二十烷酸的有效前體，因而磷脂中PUFAs的含量和組成與諸多慢性疾?。ㄈ绻谛牟?、高血壓、癌癥、關(guān)節(jié)炎、精神疾病[42]及其他免疫疾?。┑陌l(fā)生都有一定的關(guān)聯(lián)[43]。

5.1 延緩衰老

肌內(nèi)磷脂是組成脂蛋白與生物膜（如核膜、細(xì)胞質(zhì)膜、線粒體膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等）的基本結(jié)構(gòu)。隨著生物個(gè)體的不斷成長(zhǎng)，機(jī)體中的生物膜愈加容易受到自由氧的攻擊而造成系統(tǒng)損傷，而磷脂成分能夠有效地發(fā)揮延緩衰老的功效，有助于受損生物膜的修復(fù)[44]。

5.2 促進(jìn)神經(jīng)傳導(dǎo)，提高大腦活力

畢潔瓊等[45]研究證實(shí)，大豆磷脂具有增強(qiáng)記憶的功能，其在延緩細(xì)胞衰老方面有著積極的作用，可顯著減少組織中丙二醛（malondialdehyde，MDA）的積累，增強(qiáng)超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和過氧化氫酶（catalase，CAT）的活性，從而緩解或部分緩解由D-半乳糖引起的對(duì)大鼠的致衰作用。磷脂酰絲氨酸（phosphatidylserines，PS）具有多種生理功能，如增加細(xì)胞膜的流動(dòng)性、提高大腦記憶、緩解老年癡呆等[46]。

5.3 保護(hù)心血管

磷脂成分不僅能夠改善血液供氧循環(huán)從而降低血液黏度，還可以延長(zhǎng)血紅細(xì)胞的壽命從而增強(qiáng)機(jī)體造血性能，輔助治療再生障礙性貧血。池莉平[47]、李春艷[48]等證實(shí)大豆磷脂和蛋黃磷脂均能夠有效地調(diào)節(jié)大鼠的血脂代謝，降低大鼠血清總膽固醇（total cholesterol，TC）和血清甘油三酯（triglyceride，TG）的含量。

5.4 促進(jìn)脂肪代謝，保護(hù)肝臟

肝細(xì)胞膜的損傷大多與肝臟細(xì)胞膜中磷脂成分的缺乏有關(guān)，如脂肪肝、肝炎、肝硬化等肝病的發(fā)生也多與磷脂的合成緊密聯(lián)系。Wat[49]、Kamili[50]等研究發(fā)現(xiàn)，牛乳磷脂可以改善小鼠高血脂、肝腫大、脂肪肝這些不良癥狀。王玉明等[51]研究表明，大豆磷脂、蛋黃磷脂以及牛乳磷脂均有著降血脂和降肝脂的作用，其中以大豆磷脂尤為明顯，并且大豆磷脂和蛋黃磷脂的益智功效甚至可能優(yōu)于牛乳磷脂。此外，肌內(nèi)磷脂中含有大量的n-3 PUFA，病患手術(shù)后實(shí)行n-3 PUFA免疫營(yíng)養(yǎng)治療，能夠改善谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶和乳酸脫氫酶等肝功能指標(biāo)的下降情況[52]。

5.5 免疫調(diào)節(jié)功能

在免疫學(xué)領(lǐng)域，通常將一些抗原分子通過共價(jià)或非共價(jià)鍵與磷脂組成的脂質(zhì)體結(jié)合，其中卵磷脂是經(jīng)常用到的一種脂質(zhì)體，它的抗原性顯著弱于磷脂酸、磷脂酰甘油以及磷脂酰肌醇。與游離抗原相比，卵磷脂包埋的抗原能夠明顯地提高抗體的滴定度，從而起到免疫調(diào)節(jié)的生理功能。

5.6 抗腫瘤功能

近年來，磷脂及其衍生物的抗腫瘤作用引起了人們的廣泛關(guān)注。據(jù)報(bào)道[53]，不同磷脂衍生物對(duì)腫瘤的抑制效果不同。肌內(nèi)磷脂抗腫瘤作用的發(fā)揮與其富含的PUFA中的n-3 PUFA息息相關(guān)。大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)，n-3 PUFA抗腫瘤作用卓有成效，尤其對(duì)胰腺癌、乳腺癌、直（結(jié)）腸癌以及前列腺癌抑制作用明顯[54]。研究顯示，n-3 PUFA能夠通過諸多生理代謝途徑達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞增殖、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞分化以及誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的目的。與此同時(shí)，n-3 PUFA還可以顯著改善腫瘤患者的體質(zhì)水平，降低腫瘤患者的死亡率[55]。

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篇3

關(guān)鍵詞:馬鈴薯；組織特異性；啟動(dòng)子；PCR

隨著基因工程技術(shù)的迅猛發(fā)展及日趨成熟，該技術(shù)在植物遺傳育種及性狀改良等應(yīng)用方面日益顯示出極高的價(jià)值。啟動(dòng)子基因工程載體的主要構(gòu)成原件，是調(diào)控基因表達(dá)的“開關(guān)”，對(duì)外源基因的表達(dá)水平影響很大，無論是基礎(chǔ)研究還是應(yīng)用研究，人們都希望能夠充分利用啟動(dòng)子來準(zhǔn)確控制外源基因在植物體內(nèi)的表達(dá)[1～4]。組織特異性啟動(dòng)子又稱為器官特異性啟動(dòng)子，在該啟動(dòng)子調(diào)控下，外源基因的表達(dá)一般只發(fā)生在某些特定的器官或組織部位，并往往表現(xiàn)出發(fā)育調(diào)節(jié)的特性。其最大的優(yōu)點(diǎn)是它所啟動(dòng)的外源基因在受體中僅在需要的部位特異表達(dá)，從而克服了組成型啟動(dòng)子啟動(dòng)的外源基因在受體植物中非特異、持續(xù)、高效表達(dá)所造成的浪費(fèi)，增加轉(zhuǎn)基因的效果[5]，因此人們對(duì)特異性啟動(dòng)子的研究和應(yīng)用越來越重視[5～8]?；诖耍撗芯块_展了馬鈴薯塊莖組織特異性啟動(dòng)子GBSS的克隆及序列分析，為下一步實(shí)現(xiàn)外源目的基因在馬鈴薯塊莖中的特異表達(dá)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

隴薯3號(hào)馬鈴薯試管苗，由延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院提供。試劑 pEGM-T vector購(gòu)買于北京澤平科技有限責(zé)任公司。限制性內(nèi)切酶、連接酶、Taq酶均購(gòu)自上海生物工程公司；寡核苷酸引物由上海生工生物技術(shù)公司合成；其他生化試劑和常規(guī)試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

①馬鈴薯總DNA的提取 取馬鈴薯試管苗葉片，采用CTAB法[9]提取馬鈴薯總DNA。

②目的片段的擴(kuò)增 在Genebank中查找已公布的馬鈴薯塊莖patatin啟動(dòng)子序列并利用Oligo 6.0軟件設(shè)計(jì)PCR擴(kuò)增引物命名為G1（5' GTG GAA CGG AGA CAT GTT ATG A 3'）、G2（5' CGC ATG AAA TCA GAA ATA ATT GG 3'）；以所提取的DNA為模板，G1、G2作引物，在25 ?滋L的反應(yīng)體系（含Taq酶緩沖液、dNTP、Taq酶）中，95℃ 5 min、95℃ 40 s、54℃ 50 s、72℃ 60 s擴(kuò)增30個(gè)循環(huán)，72℃保溫10 min。取5 ?滋L PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行電泳檢測(cè)，將擴(kuò)增的單一條帶進(jìn)行回收。

③PCR產(chǎn)物與T載體的連接及鑒定 取上述PCR回收產(chǎn)物與T載體連接，采用熱激法轉(zhuǎn)化大腸桿菌DH5α，并進(jìn)行藍(lán)白斑篩選，將經(jīng)PCR鑒定的陽性質(zhì)粒DNA用SacⅠ、XhoⅠ進(jìn)行雙酶切鑒定，將所得陽性重組子命名為pGEM-TG，并送往上海生物工程公司測(cè)序。

④序列分析 序列同源性分析采用DNAman軟件完成，啟動(dòng)子序列調(diào)控元件分析利用植物順勢(shì)調(diào)控元件數(shù)據(jù)庫(kù)PLACE[10]和PlantCare[11]完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 目的片段的擴(kuò)增結(jié)果

以馬鈴薯總DNA為模板擴(kuò)增所得產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，得到大小約為600 bp的DN段（圖1），條帶單一、整齊、明亮。

2.2 重組質(zhì)粒的PCR檢測(cè)及酶切鑒定

以初步篩選出來的質(zhì)粒DNA為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增及經(jīng)SacⅠ/XhoⅠ雙酶切后電泳檢測(cè)，均獲得大小約為600 bp的單一明亮條帶（圖2），片段大小與預(yù)期一致，表明外源DN段已經(jīng)連接到T載體上。

2.3 測(cè)序結(jié)果

將所克隆的馬鈴薯啟動(dòng)子與Genebank中的馬鈴薯GBSS啟動(dòng)子序列進(jìn)行對(duì)比分析表明（圖3），克隆到的序列大小為599 bp，與Genebank中已公布GBSS啟動(dòng)子序列的同源性為99.67%，說明GBSS啟動(dòng)子區(qū)序列呈現(xiàn)高度保守。

3 小結(jié)與討論

我們所克隆的馬鈴薯塊莖組織特異性啟動(dòng)子大小為599 bp，片段內(nèi)AT堿基含量較高，占59.6%。采用PLACE及PlantCare在線數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，結(jié)果顯示（圖3）：整個(gè)序列共有5個(gè)CAAT-box，分別在54，119，145，486 bp及578 bp處出現(xiàn)。CAAT-box一般決定著啟動(dòng)子的起始頻率，5個(gè)CAAT-box表明該序列可能有較高的啟動(dòng)頻率。561 bp處有TATA-box（TTTTA），其功能是保證轉(zhuǎn)錄得以精確起始；在207 bp及461 bp處分別有AT1-motif和12 bp回文序列，為馬鈴薯塊莖光效應(yīng)的順式作用元件；在69 bp處有淀粉酶基因5'-上游保守序列（TAACAAA）；在239 bp處有種子儲(chǔ)藏蛋白基因啟動(dòng)子核心序列（CTAACAC）；457 bp處有CTCTT結(jié)構(gòu)，該序列具有根瘤細(xì)胞組織特異啟動(dòng)活性保守序列；515~535 bp處有6個(gè)CACT磷酸烯醇丙酮酸羧基酶基因順式調(diào)控元件。以上序列分析表明，克隆的片段不僅具有完整的啟動(dòng)子表達(dá)調(diào)控元件，還具有可能與組織特異性相關(guān)的特異序列（如TAACAAA、CTAACAC、CTCTT及CACT等序列），而這些特異序列可能是基因特異表達(dá)所必須

的[10～12]。

在植物基因工程研究中，利用組織特異性啟動(dòng)子不僅能使目的基因的表達(dá)產(chǎn)物在一定器官或組織部位積累，增加區(qū)域表達(dá)量，同時(shí)也可以避免植物營(yíng)養(yǎng)的不必要浪費(fèi)，并表現(xiàn)出發(fā)育調(diào)節(jié)的特性。Iglesias A A等[13]試驗(yàn)表明，將組成型表達(dá)的花椰菜花葉病毒啟動(dòng)子和大腸桿菌ADPG焦磷酸化酶 （AGPP）的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入馬鈴薯植株中，淀粉的顆粒形態(tài)發(fā)生了變化，顯微鏡下可以看到淀粉顆粒出現(xiàn)了裂痕，但在馬鈴薯塊莖特異表達(dá)啟動(dòng)子patatin的控制下，淀粉形態(tài)卻沒有發(fā)生任何改變。而對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的改良，歸根結(jié)底是對(duì)貯藏器官――塊莖中的基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，因此，我們已經(jīng)克隆到的patatin基因啟動(dòng)子及本次克隆到的GBSS啟動(dòng)子，將作為一種重要的順式作用元件，為其在馬鈴薯品質(zhì)改良的基因工程研究中進(jìn)一步應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

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Cloning and Sequencing the GBSS of Potato Tuber Tissue-specific Promoter Region

CHEN Guoliang, CHEN Zongli, QI Xiangying, HE Xiaolong

( College of Life Science, Yan'an University/Shanxi Engineering & Technological Research Center for Conversation & Utilization of Regional Biological Resources, Yan'an, Shanxi 716000 )

篇4

[關(guān)鍵詞] 森林病蟲害 防治 可持續(xù)控制

[中圖分類號(hào)] S763 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650（2017）02-0096-01

保護(hù)森林環(huán)境和促進(jìn)林業(yè)發(fā)展是國(guó)家生態(tài)建設(shè)永恒的主題。林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展在生態(tài)建設(shè)中占有重要位置。森林病蟲害防治是實(shí)現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。本人對(duì)森林病蟲害發(fā)生特點(diǎn)、防治研究進(jìn)展，展望森林保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)，提出初步建議。

1 森林病蟲害發(fā)生和危害有逐漸加重的趨勢(shì)

樹木從苗木、幼樹到成林，以及采伐后的木材及木材制品，整個(gè)個(gè)過程中有多種害蟲為害。目前，隨著全球氣候變暖及大面積人工純林的增加，森林蟲害的發(fā)生、傳播蔓延和危害有加劇的趨勢(shì)。在加拿大的紐芬蘭省，1977―1985年，僅云杉色卷蛾Choristoneura/102Uerana的為害就造成黑云杉死亡的林木蓄積達(dá)300萬公頃，相當(dāng)于紐芬蘭島針葉樹總蓄積量的15%。在美國(guó)和加拿大，舞毒蛾Lymantriadispar、黃杉毒蛾Orgyiapseudotsugata的為害使大面積林木葉子被食，造成樹木直接死亡或樹勢(shì)衰弱，導(dǎo)致小蠹蟲、天牛等周期性害蟲發(fā)生。由松褐天牛Monochamusspp.傳播的松材線蟲病，從美國(guó)傳播到中國(guó)，已導(dǎo)致大面積松林枯死，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2 防治特點(diǎn)

2.1 病蟲害綜合防治技術(shù)得到了普遍應(yīng)用

采用化學(xué)藥劑、營(yíng)林措施、天敵等綜合防治技術(shù)得到了普遍應(yīng)用，從最初的“審慎地利用選擇出的化學(xué)藥劑，并與非化學(xué)物及方法相結(jié)合……”發(fā)展到現(xiàn)在的“利用具有選擇性的殺蟲劑和植物性殺蟲劑，利用基因工程技術(shù)培育的抗蟲品系，天敵的釋放，化學(xué)信息物質(zhì)的測(cè)定、合成與保護(hù)和利用天敵”等方法與措施的利用，害蟲綜合防治技術(shù)得到了普遍應(yīng)用。

2.2 信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于森林昆蟲監(jiān)測(cè)

計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于森林害蟲的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、決策支持系統(tǒng)的建立、綜合管理的決策模型以及信息管理上。GIS、RS、GPS、紅外攝影技術(shù)、航空錄像技術(shù)，在美國(guó)和加拿大已用于森林病蟲害和火災(zāi)的檢測(cè)監(jiān)測(cè)上，大大提高了森林病蟲害的管理水平?？朔舜竺娣e、大范圍森林病蟲害調(diào)查困難的問題，不但可以調(diào)查出病蟲害發(fā)生的面積、方位，而且能夠監(jiān)測(cè)出其發(fā)生為害程度以及病蟲害的種類，為進(jìn)一步的防治奠定了基礎(chǔ)。

2.3 生物工程技術(shù)研究進(jìn)展迅速

利用生物工程技術(shù)已將Bt殺蟲基因?qū)霕淠局校@得了多種毒性蛋白得到表達(dá)的抗食葉害蟲的植株，如歐黑12楊等。利用DNA指紋技術(shù)進(jìn)行森林昆蟲的分類，尤其是一些相似種的鑒定。

為了解決天敵昆蟲對(duì)化學(xué)農(nóng)藥敏感的問題，目前，已將某些昆蟲的抗藥性基因轉(zhuǎn)入天敵昆蟲體內(nèi)，提高了天敵的抗藥性，增強(qiáng)了天敵的競(jìng)爭(zhēng)力、寄生力和捕食力。

2.4 生物防治M一步加強(qiáng)

生物防治是森林害蟲持續(xù)控制的有效方法，主要利用害蟲的病原微生物病毒、細(xì)菌、真菌，利用捕食性和寄生性天敵昆蟲，以及益螨、寄生性線蟲、立克次體和原生動(dòng)物等。已有12個(gè)國(guó)家商品化生產(chǎn)赤眼蜂用于防治農(nóng)林害蟲。我國(guó)東北地區(qū)，森林病蟲害生物防治最成功的范例是通過人工大量繁殖赤眼蜂對(duì)落葉松毛蟲進(jìn)行生物防治。

2.5 利用昆蟲發(fā)育調(diào)節(jié)劑防治害蟲

昆蟲發(fā)育調(diào)節(jié)劑（insectgrowthregulators）是生物體合成的化合物，分為3大類：（1）激素類似物，如保幼激素（juvenilehormoneanalog）、脫皮激素（ecdysoneanalog）；（2）酶抑制劑（enzymeinhibitors）；（3）天然合成物（naturalproducts）。保幼激素在加拿大防治冷杉球蚜取得了很好的防治效果。酶抑制劑類型的藥物主要有滅幼脲類（如滅幼脲1號(hào) diflubenzuron），近年來，它們的使用一直在增加，防治舞毒蛾，65%的防治面積用的是滅幼脲。

2.6 化學(xué)信息素的利用

昆蟲信息素作為綜合管理的一種手段，主要用來探查害蟲種類，監(jiān)測(cè)發(fā)生數(shù)量，大量用于誘集，調(diào)節(jié)害蟲的種群數(shù)量，或使用迷向法干擾破壞害蟲正常的生活行為習(xí)性。在鱗翅目和膜翅目的食葉害蟲的防治中用的最多。美國(guó)和加拿大已合成了65種森林害蟲的性信息素用于防治上。德國(guó)、瑞典和加拿大已分離鑒定出了14種小蠹蟲的化學(xué)信息素?，F(xiàn)在，美國(guó)、德國(guó)及北歐和北美洲許多國(guó)家利用多漏斗小蠹蟲誘捕器誘殺林間和貯木場(chǎng)的小蠹蟲，大大降低了小蠹蟲的種群數(shù)量。

3 森林病蟲害可持續(xù)控制技術(shù)展望

3.1 將把著眼點(diǎn)放在整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的管理上，通過改善、保護(hù)和增加森林生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，提高森林中昆蟲的多樣性，使害蟲種群數(shù)量維持在很低的水平上。

3.2 先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)將應(yīng)用于病蟲害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)害蟲的發(fā)生發(fā)展情況，利用多種先進(jìn)的控制技術(shù)對(duì)病蟲害進(jìn)行控制。

3.3 生物防治在害蟲防治中將占主導(dǎo)地位。通過天敵與寄主害蟲及林木之間關(guān)系的揭示，使天敵發(fā)揮對(duì)害蟲的長(zhǎng)期、持久的控制作用。

3.4 抗蟲育種將取得新的進(jìn)展。將會(huì)培育出抗多種害蟲的轉(zhuǎn)基因樹木品種，并不斷解決新出現(xiàn)的害蟲抗性問題。

3.5 生物工程技術(shù)將在害蟲防治中發(fā)揮作用。利用生物工程技術(shù)，構(gòu)建具有殺蟲效力高、殺蟲速度快、轉(zhuǎn)化性強(qiáng)的生物工程菌用于害蟲的防治。

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篇5

關(guān)鍵詞：生物工程技術(shù)，藥用植物資源，瀕危植物

引言

生物工程是以生物學(xué)的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，聯(lián)合化工、機(jī)器、電子計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代工程技術(shù)，充分運(yùn)用分子生物學(xué)的最新成就，以生產(chǎn)大量有效代謝產(chǎn)品或施展它們獨(dú)特生理功能的一門新興技術(shù)。中國(guó)的中醫(yī)藥資源非常的豐富，但是國(guó)內(nèi)外的需求量過大，導(dǎo)致中醫(yī)藥資源短缺問題日趨嚴(yán)重。

1 當(dāng)前我國(guó)藥用植物資源現(xiàn)狀

1.1 中國(guó)藥用資源種類豐富

中國(guó)是醫(yī)藥資源非常豐富的國(guó)家。從古代開始，便對(duì)中醫(yī)藥的培養(yǎng)栽培有著重大的發(fā)現(xiàn)，而且歷史悠久，曾有“伏羲嘗百藥”、“神農(nóng)嘗百草”等記載。雖都屬于傳說，但由此可見中醫(yī)藥的利用是在人們?nèi)粘Ｉ钪兄饾u積累出來的。我國(guó)地域遼闊，跨越了多個(gè)季節(jié)帶，對(duì)中醫(yī)藥的種植栽培有著很好的環(huán)境條件。全國(guó)已知種子植物約有25700種，很多植物都具備了藥用價(jià)值，藥用植物約11800種，20世紀(jì)80年代，經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)我國(guó)的藥用植物大多數(shù)都是野生資源。比如人參、杜仲、銀杏等為我國(guó)所特有的野生藥用資源。

1.2 我國(guó)藥用資源的分布

由于地域的自然條件、氣候類型、植物區(qū)系和自然資源的差異，我國(guó)的藥用資源分布也有很大的差異性。藥用資源地區(qū)分布從多至少依次為西南和中南地區(qū)（50～60%）、華東和西北地區(qū)（30%左右）、東北和華北地區(qū)（10%左右）。中醫(yī)藥資源的地形分布最多的為高原和山地，其次是丘陵區(qū)，之后是中原區(qū)。

2 我國(guó)生物工程發(fā)展現(xiàn)狀

2.1我國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)總體水遙遙領(lǐng)先于其他發(fā)展中國(guó)家。目前在我國(guó)生物技術(shù)活躍于我國(guó)的各個(gè)中醫(yī)藥資源領(lǐng)域，例如農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保、輕化工等。在提高農(nóng)牧業(yè)、提高人類健康水平和工業(yè)產(chǎn)量與質(zhì)量改善環(huán)境的過程中起到了巨大的作用，我國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近20年的發(fā)展取得了快速發(fā)展，為我國(guó)的社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。目前約500家企業(yè)的技術(shù)研究涉及了現(xiàn)代生物技術(shù)、從業(yè)人員超過5萬人，其中60%的企業(yè)涉及醫(yī)藥生物技術(shù)。

2.2 生物工程技術(shù)對(duì)藥用資源所帶來的幫助

生物工程技術(shù)對(duì)中醫(yī)藥資源栽培和保護(hù)，可以從兩個(gè)方面進(jìn)行，一方面通過工業(yè)化組織和器官培養(yǎng)的方法直接生產(chǎn)出植物具有活性的部分來解決工也用藥所用植物的資源問題達(dá)到節(jié)約資源的目的，另一方面通過生物工程方法快速培育優(yōu)質(zhì)的種苗 ，與野生撫育和大田栽培相結(jié)合，使中醫(yī)藥的種群數(shù)量增加。在當(dāng)前情況下，這兩方面的工作是藥用植物生 物技術(shù)最需要開展的工作。隨著工作的不斷深入，應(yīng)該在對(duì)基因工程育種和活性成分相關(guān)的部分進(jìn)行更加徹底的研究。產(chǎn)品那個(gè)人使該項(xiàng)技術(shù)更加的完善。

3 通過生物工程技術(shù)來獲得藥用植物的優(yōu)質(zhì)種苗

我們可以采用兩種生物技術(shù)中的快速繁殖的方法，來快速的獲取優(yōu)質(zhì)的種苗。第一種方法：通過體細(xì)胞胚的途徑。第二種方法：利用藥用植物的外植體誘導(dǎo)出愈傷組織途徑。前者先培育出愈傷組織，然后通過愈傷組織來獲得大量的體細(xì)胞胚，再由體細(xì)胞胚發(fā)育成大量的小植株。后者直接用藥用植物來培育出愈傷組織，然后用愈傷組織培養(yǎng)出藥用植物的根和其他部分。在培育愈傷組織和轉(zhuǎn)移種苗的過程中要特別注意以下幾點(diǎn)：

一是選擇適合的環(huán)境條件來種植所需要的根，在適宜的條件下對(duì)植物進(jìn)行誘導(dǎo)，在這些條件包括培養(yǎng)基、碳源、氮源、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑以及培養(yǎng)的溫度和光照等要知道這些具體數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過很大的摸索。

二是外植體的選擇。要選擇則生長(zhǎng)旺盛，有效成分高的外植體來培養(yǎng)愈傷組織，這樣有利于愈傷組織的更好發(fā)育。

三是整個(gè)生物工程技術(shù)生產(chǎn)種苗最為關(guān)鍵的部分就是把培育出來的種苗如何更好地向田間轉(zhuǎn)移，并且轉(zhuǎn)移后能更好的生長(zhǎng)。這個(gè)過程常在溫室內(nèi)進(jìn)行 ，需要選擇適宜的培育基質(zhì)和煉苗時(shí)間，還有就是適當(dāng)?shù)氖┓屎蜐菜?。選好這些條件，對(duì)煉苗的過程十分重要。

結(jié)語

全世界對(duì)藥用植物的需求量非常的大，而中國(guó)則是最大的藥用植物輸出國(guó)。不僅如此而且藥用資源是中國(guó)中醫(yī)藥發(fā)展的根本，所以說，對(duì)于中國(guó)來說應(yīng)用生物工程技術(shù)對(duì)瀕危植物進(jìn)行保護(hù)更加顯得十分重要。生物工程技術(shù)在藥用植物資源上的應(yīng)用前景主要反映為兩個(gè)方面，一方面通過生物工程方法快速培育優(yōu)質(zhì)的種苗，與野生撫育和大田栽培相結(jié)合，達(dá)到增加種群數(shù)量的目的；另一方面通過工業(yè)化組織和器官培養(yǎng)的方法，直接生產(chǎn)藥用植物的活性成分，用來解決工業(yè)用藥用植物的原料問題，達(dá)到節(jié)約資源的目的。

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作者簡(jiǎn)介：

篇6

關(guān)鍵詞 煙草節(jié)桿菌K9；發(fā)酵培養(yǎng)基；降解煙堿菌劑；響應(yīng)面分析法

中圖分類號(hào) S572；S182 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）09-0289-03

據(jù)科學(xué)研究分析，煙草煙霧中含有的有毒有害成分高達(dá)數(shù)百種，包括煙堿、煙焦油、氧化碳、放射性物質(zhì)等，同時(shí)煙草中還含有丙烯醛、氰化鉀、甲醛、鎳、汞、砷、氨、鎘等對(duì)人體有致命危害的成分[1-2]。煙堿（尼古?。┦菬煵葜兄饕飰A，卷煙中的尼古丁含量大約為1 mg/支。其具有神經(jīng)毒性，煙堿對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)具有刺激作用，同時(shí)具有一定的麻痹作用，少量攝入煙堿會(huì)產(chǎn)生興奮感，而大量攝入則會(huì)影響大腦皮質(zhì)的神經(jīng)活動(dòng)，導(dǎo)致暈眩、嘔吐等不良癥狀，使人的智力減退；煙堿會(huì)引起血管的痙攣癥狀，還會(huì)改變胃液的酸堿度；煙堿可刺激交感神經(jīng)，引起血管內(nèi)膜損害；并且因煙堿會(huì)增加血液黏度而使血管收縮，增加發(fā)生心臟病的幾率，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致煙堿中毒死亡。研究表明，成年人攝入煙堿量為40～60 mg即可致死。若將1支雪茄煙或3支香煙所含有的尼古丁注入人的靜脈內(nèi)，3～5 min即可致死。因此，煙草制品中的煙堿含量對(duì)吸煙者的健康影響較大。與此同時(shí)，煙堿還具有令人可畏的成癮性，包括生理成癮性和心理成癮性。生理成癮性是指人體在吸入煙草煙霧后，其中的煙堿經(jīng)過血液循環(huán)進(jìn)入大腦，刺激腦部受體而釋放出引起大腦興奮的多巴胺，而隨著刺激的增加，受體的敏感性降低，需要越來越多的煙堿的刺激才能產(chǎn)生興奮，導(dǎo)致人體對(duì)煙草的依賴性增加。若停止吸煙，則血液中煙堿含量降低，導(dǎo)致興奮度降低，生理降低，從而使人體產(chǎn)生一系列諸如頭疼、焦慮、煩躁等不適癥狀，即產(chǎn)生戒斷綜合征，這也是戒煙難度較大的重要原因之一。

本文主要研究煙草節(jié)桿菌K9對(duì)于煙堿的降解培養(yǎng)基優(yōu)化條件。煙草節(jié)桿菌K9[3]是降解煙堿的高效菌株，用NB培養(yǎng)基培養(yǎng)煙草節(jié)桿菌K9時(shí)，細(xì)胞濃度僅能達(dá)到7.4×108 cfu/mL左右，故為提高菌體濃度，對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化，以獲得高濃度的煙草節(jié)桿菌K9。研究以易于細(xì)菌生長(zhǎng)的改良培養(yǎng)基為基礎(chǔ)，利用單因素實(shí)驗(yàn)法對(duì)煙堿節(jié)桿菌的碳源、氮源和無機(jī)鹽生長(zhǎng)強(qiáng)化因子進(jìn)行篩選，為研制煙草降堿菌劑奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

本研究于2015年在安徽皖南煙葉有限責(zé)任公司技術(shù)中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供試菌株為煙草節(jié)桿菌K9，為云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室保存菌株。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

先利用單因素實(shí)驗(yàn)方法篩選出K9的碳源、氮源和無機(jī)鹽離子，再利用響應(yīng)面法對(duì)其培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化，從而得出培養(yǎng)基最佳成分和濃度。然后進(jìn)一步用響應(yīng)面法中的旋轉(zhuǎn)中心組合設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以獲得菌株生長(zhǎng)的最佳培養(yǎng)濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 降堿菌K9在NB培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)曲線

以活菌數(shù)為衡量標(biāo)準(zhǔn)，每隔3 h取樣1次，將樣品稀釋涂平板，培養(yǎng)48 h，檢測(cè)活菌數(shù)，繪制降堿菌K9在NB培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)曲線（圖1），可以看出降堿菌K9在NB培養(yǎng)基中連續(xù)培養(yǎng)48 h，在0～9 h為菌體的延滯期，菌體生長(zhǎng)9 h之后進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體濃度迅速增長(zhǎng)，42 h左右達(dá)到最高，為35×108 cfu/mL，48 h之后進(jìn)入衰亡期。

2.2 降堿菌K9最適培養(yǎng)基的篩選

2.2.1 不同碳源、氮源對(duì)降堿菌生長(zhǎng)的影響。不同碳源對(duì)降堿菌K9生長(zhǎng)的影響結(jié)果見表1，可知最佳碳源為可溶性淀粉，菌濃度達(dá)到7.30×108 cfu/mL。不同氮源對(duì)降堿菌的影響結(jié)果見表2，可知最佳有機(jī)氮源為蛋白胨，菌濃度達(dá)到4.97×108 cfu/mL。最佳無機(jī)氮源為硝酸銨，菌濃度達(dá)到6.94×107 cfu/mL。而不添加氮源物質(zhì)時(shí)降堿菌的生長(zhǎng)情況最差，菌濃度僅為1.00×106 cfu/mL。因此，選定可溶性淀粉、蛋白胨和硝酸銨作為最佳的碳源、氮源進(jìn)行響應(yīng)面分析試驗(yàn)[1-4]。

2.2.2 不同無機(jī)鹽離子對(duì)降堿菌生長(zhǎng)的影響。

（1）無機(jī)鹽單因子篩選。通過對(duì)無機(jī)鹽培養(yǎng)基中的8種無機(jī)鹽離子進(jìn)行逐一篩選發(fā)現(xiàn)不同無機(jī)鹽離子的有無對(duì)降堿菌生長(zhǎng)的影響各不相同。從表3可知，當(dāng)無機(jī)鹽離子中無K2HPO4時(shí)菌濃度最小，為2.35×103 cfu/mL，說明該無機(jī)鹽對(duì)降堿菌的生長(zhǎng)影響最大，同理分別缺少ZnSO4?7H2O、MgSO4?7H2O、CaCl2、FeSO4?7H2O、MnSO4?5H2O時(shí)對(duì)降堿菌的生長(zhǎng)影響較大。而缺少CuSO4和NaCl時(shí)對(duì)降堿菌的生長(zhǎng)基本沒有影響。因此，影響降堿菌生長(zhǎng)的無機(jī)鹽離子有K2HPO4、MgSO4?7H2O、FeSO4?7H2O、CaCl2、MnSO4?5H2O、ZnSO4?7H2O。然后用正交試驗(yàn)來進(jìn)一步確定每種無機(jī)鹽的含量[5-9]。

（2）正交試驗(yàn)確定無機(jī)鹽的含量。通過對(duì)不同無機(jī)鹽離子進(jìn)行篩選，選取影響降堿菌生長(zhǎng)的6種無機(jī)鹽離子作為優(yōu)化因素，每個(gè)因素選取5個(gè)水平，以菌濃度為優(yōu)化指標(biāo)按表4進(jìn)行L25（56）的正交試驗(yàn)，結(jié)果見圖2。由效應(yīng)曲線圖可以看出K2HPO4和MgSO4?7H2O 2種物質(zhì)的含量沒有達(dá)到最大值。

（3）2種主要無機(jī)鹽進(jìn)行篩選。選取K2HPO4的含量分別設(shè)4個(gè)水平，MgSO4?7H2O的含量分別設(shè)3個(gè)水平如表5所示。然后加入5%的可溶性淀粉和3%的硝酸銨制成100 mL的培養(yǎng)液，并調(diào)節(jié)pH值至7.2～7.4，裝入250 mL的三角瓶中。滅菌后分別接入8%的50 mL菌懸液在150 r/min的搖床上，28 ℃恒溫培養(yǎng)48 h后，進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)[10-12]。

由表5中結(jié)果可知，2種無機(jī)鹽的最佳組合為K2HPO4 0.15 g/L，MgSO4?7H2O 0.125 g/L，此時(shí)菌濃度為3.13×106 cfu/mL，遠(yuǎn)大于其他組合。因此，無機(jī)鹽離子的最佳濃度為K2HPO4 0.15 g/L，MgSO4?7H2O 0.125 g/L，ZnSO4?7H2O 0.001 5 g/L，F(xiàn)eSO4?7H2O 0.001 g/L，CaCl2 0.005 g/L。

2.2.3 響應(yīng)面分析優(yōu)化煙草節(jié)桿菌K9培養(yǎng)基。進(jìn)行K9菌體濃度多元二次模型方程的建立及檢驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了20組試驗(yàn)，其結(jié)果見表6。

表6中，x1=（X1-25）/10；x2=（X2-5）/2；x3=（X3-5）/2。

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合，獲得K9菌體濃度的二次多項(xiàng)式回歸方程為：

Y=35.14-3.37x1+0.69x2-1.06x3-0.46x1x2-3.09x1x3-0.69 x2x3-2.87x12-5.63x22-1.70x32

式中，Y為預(yù)測(cè)響應(yīng)值，x1、x2、x3分別為可溶性淀粉、蛋白胨以及硝酸銨的編碼值。由K9菌體濃度的二次多項(xiàng)式回歸方程得出K9的菌體濃度預(yù)測(cè)值（表6），方差分析結(jié)果見表7。

由表7可知，該模型極顯著（P

3 結(jié)論與討論

我國(guó)烤煙煙堿的平均含量為3%～4%，不同部位的煙葉中上部煙葉的煙堿含量最高，因而在葉組配方中一般因其煙堿含量較高而難以應(yīng)用。近年來，隨著消費(fèi)者對(duì)自身健康的關(guān)注度提高，對(duì)于煙草的煙堿含量也有較高的要求。目前卷煙產(chǎn)品正在逐漸向低煙堿含量的方向發(fā)展，并且已經(jīng)出現(xiàn)了許多降低煙草中煙堿含量的技術(shù)方法，包括一些農(nóng)業(yè)技術(shù)措施及煙葉浸提法等，但是上述降低煙堿含量的技術(shù)方法在實(shí)施過程中也降低了煙草的綜合品質(zhì)，而應(yīng)用微生物降解煙堿技術(shù)則具有高效且負(fù)面作用小的特點(diǎn)，因此研究利用微生物降低煙葉中的煙堿對(duì)于國(guó)內(nèi)煙草業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

本研究通過對(duì)菌體在NB培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)曲線的測(cè)定發(fā)現(xiàn)在NB培養(yǎng)基中菌體的延滯期時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)間也較長(zhǎng)，考慮到菌體的最佳生長(zhǎng)時(shí)間較長(zhǎng)，一般為42 h，為了節(jié)省細(xì)菌培養(yǎng)所需要的時(shí)間以及培養(yǎng)細(xì)菌材料的使用，本試驗(yàn)采用制作菌懸液直接接入改良培養(yǎng)基中對(duì)碳氮源進(jìn)行篩選。本次試驗(yàn)得到煙堿節(jié)桿菌的最佳培養(yǎng)基為無機(jī)鹽離子（K2HPO4 0.15 g/L，MgSO4?7H2O 0.125 g/L，ZnSO4?7H2O 0.001 5 g/L，F(xiàn)eSO4?7H2O 0.001 g/L，CaCl2 0.005 g/L）+35.0 g/L可溶性淀粉+5.14 g/L蛋白胨+3.73 g/L硝酸銨。在優(yōu)化試驗(yàn)條件下，得出K9菌體濃度為32.4×108 cfu/mL，比優(yōu)化前用NB培養(yǎng)基得到的菌濃度（7.4×108 cfu/mL）提高了4.4倍，從而為研究真空冷凍干燥降煙堿菌劑奠定了基礎(chǔ)。

由于煙堿的毒性較高，作為高毒性的化合物，能夠有效降解煙堿的微生物種類不多。根據(jù)目前的研究結(jié)果，能夠有效降解煙堿的菌類主要包括煙草節(jié)桿菌、爭(zhēng)論產(chǎn)堿菌、球形節(jié)桿菌、噬煙堿節(jié)桿菌、惡臭假單胞菌、纖維單胞菌等，同時(shí)有相關(guān)報(bào)道稱部分蒼白桿菌屬的細(xì)菌由于可以破壞芳香化合物的結(jié)構(gòu)而具有降解煙堿的作用，但相關(guān)驗(yàn)證性試驗(yàn)結(jié)果未見報(bào)道，其降解煙堿的具體機(jī)理、作用及安全效果有待進(jìn)一步研究。利用部分煙堿降解微生物能夠代謝煙堿的生物特點(diǎn)，可以有效降低卷煙以及生活環(huán)境中的煙堿含量，全球各地的科研工作者已經(jīng)開展了大量的相關(guān)研究，包括對(duì)代謝煙堿微生物的種類、代謝途徑、分子生物學(xué)原理及酶學(xué)進(jìn)行深入研究。自然界中的煙堿代謝微生物能夠以煙堿作為碳源與氮源，其代謝過程是一個(gè)復(fù)雜的生理、生化過程，主要包括吡啶途徑、吡咯途徑、脫甲基化途徑、吡啶途徑與吡咯途徑的混合途徑等，不同的微生物種類其代謝途徑也不同，并且據(jù)最新研究發(fā)現(xiàn)仍然存在未知的煙堿代謝途徑，有待進(jìn)一步探明。微生物對(duì)煙堿進(jìn)行代謝的過程主要在于煙葉的醇化過程，不僅能降低煙堿的含量，減少刺激性，還能夠增加煙草的香氣，從而提高煙草的安全性。因此對(duì)降解煙堿微生物的研究意義顯著[13-20]。

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篇7

關(guān)鍵詞：發(fā)酵工程 教學(xué) 改革與實(shí)踐

“發(fā)酵工程”是“輕工技術(shù)與工程”一級(jí)學(xué)科下的二級(jí)學(xué)科，在很多輕工類、生物工程類、農(nóng)業(yè)類院校甚至綜合性院校中設(shè)立。作為學(xué)科平臺(tái)課和專業(yè)核心課，《發(fā)酵工程》是發(fā)酵工程、生物工程、微生物學(xué)、生物制藥、生物化工等多專業(yè)的必修課，具有重要的地位。江南大學(xué)的發(fā)酵工程學(xué)科是國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，具有國(guó)家級(jí)精品課程《發(fā)酵工程》。本課程在江南大學(xué)一線老師一代又一代的努力下，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)等不同方面作了大量的改革與探索，取得了非常突出的成績(jī)，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。下面就談一談這方面的情況。[1]

一、精選教學(xué)內(nèi)容

目前國(guó)內(nèi)同行應(yīng)用較多的是2006年李艷主編的《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》和2003年姚汝華主編的《微生物工程工藝原理》，這些教材面世時(shí)間較長(zhǎng)，未能吸收發(fā)酵工程領(lǐng)域的最近前沿進(jìn)展。針對(duì)這一情況，江南大學(xué)組織專家學(xué)者陸續(xù)編寫了普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《發(fā)酵工程》（徐巖編，2011年出版），“十二五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》（陳堅(jiān)、堵國(guó)成主編，2012年出版）和案例版生物工程系列規(guī)劃教材《發(fā)酵工程》（許贛榮、胡鵬剛主編，2013年出版）。這些教材結(jié)合了發(fā)酵工程學(xué)科的最新研究進(jìn)展，輔以大量生動(dòng)案例、圖文并茂，能夠深入淺出的講解發(fā)酵工程的原理和技術(shù)應(yīng)用。江南大學(xué)在生物技術(shù)、生物工程、釀酒工程等多個(gè)本科專業(yè)中開設(shè)了《發(fā)酵工程》的課程，教務(wù)部門要求各一線教師選用最新的精品教材。因此，上述教材的出版為本校教師在教學(xué)上提供了關(guān)鍵的藍(lán)本。[2]

《發(fā)酵工程》課程內(nèi)容涉及到微生物的生理活動(dòng)等知識(shí)，以及對(duì)微生物進(jìn)行的理性和非理性改造等理論，同時(shí)牽涉到到化工分離單元操作等理論，這些理論在本課程講授過程中不會(huì)非常詳細(xì)的展開，因此需要學(xué)生具備微生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)的基本理論知識(shí)。因此本校在課程日程上將《發(fā)酵工程》安排在上述課程之后，將不同課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并突出本課程的重點(diǎn)，增強(qiáng)了知識(shí)的延續(xù)性和交叉性，保證了學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

在教學(xué)大綱制定上，以發(fā)酵過程的微生物學(xué)原理為主線，以發(fā)酵過程操作為順序，制定教學(xué)計(jì)劃和進(jìn)度。在章節(jié)安排上，按照這樣的順序進(jìn)行講解：發(fā)酵過程的生物學(xué)和生物化學(xué)基礎(chǔ)，原料預(yù)處理及無菌培養(yǎng)基制備，無菌空氣制備，發(fā)酵過程控制和優(yōu)化（包括發(fā)酵參數(shù)的影響和監(jiān)測(cè)、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)和把發(fā)酵過程建模和優(yōu)化、分階段優(yōu)化等控制技術(shù)）以及染菌防治，下游分離提取工藝，同時(shí)將固定化細(xì)胞發(fā)酵、基因工程菌發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)和發(fā)酵經(jīng)濟(jì)學(xué)放在課程最后作為單獨(dú)專題講解。這樣的講解程序既講清了發(fā)酵過程的原理和技術(shù)，又在順序上與發(fā)酵過程操作程序很匹配，邏輯性很強(qiáng);同時(shí)增加的專題是對(duì)前述發(fā)酵過程原理和技術(shù)的強(qiáng)化，又能引入生動(dòng)的案例分析，趣味性較強(qiáng)。

二、優(yōu)化教學(xué)方法和教學(xué)手段

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源進(jìn)行課堂教學(xué)成為主流教學(xué)形式。首先在教學(xué)材料上，盡量減少文字，多采用圖示、照片、音頻和視頻的素材，使教學(xué)ppt圖文并茂、有聲有色。與傳統(tǒng)板書相比，一方面多媒體教學(xué)能減少寫字、畫圖的時(shí)間從而提高效率，增加教學(xué)內(nèi)容，特別是對(duì)發(fā)酵工程這樣一門分量較重知識(shí)點(diǎn)較多的課程顯得尤為重要;另一方面，發(fā)酵工程上的很多知識(shí)點(diǎn)如發(fā)酵設(shè)備無法通過文字和語言表達(dá)講解清楚，因此照片甚至視頻的出現(xiàn)就能很好解決這個(gè)問題;另外，通過不同感官刺激能顯著增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

在教學(xué)形式上，除了教師講解以外，還應(yīng)該增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。根據(jù)教學(xué)進(jìn)度定期安排學(xué)生進(jìn)行seminar。形式如下：將班級(jí)成員分成多個(gè)小組，每個(gè)小組由四五人組成，設(shè)立組長(zhǎng)一名。每個(gè)小組根據(jù)課堂教師講解的知識(shí)點(diǎn)自由選擇案例準(zhǔn)備材料，由組長(zhǎng)安排分工合作，并上臺(tái)講解展示，在此過程中其他組別對(duì)其進(jìn)行提問打分。通過這樣一種形式，能夠增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生為了準(zhǔn)備材料會(huì)查閱很多資料，是對(duì)知識(shí)點(diǎn)的再次復(fù)習(xí)過程，同時(shí)也是理論結(jié)合實(shí)際，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。[3]

三、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)是運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)到實(shí)踐過程的一種教學(xué)方式，是一種比較直觀的教學(xué)形式，能強(qiáng)化理論教學(xué)效果，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力有著特殊作用，因此要將實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)結(jié)合起來。一是在進(jìn)行理論教學(xué)的同時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參觀并講解等教學(xué)形式。江南大學(xué)擁有糧食發(fā)酵與工藝國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等平臺(tái)，不僅具有發(fā)酵領(lǐng)域的各種先進(jìn)設(shè)備和儀器，同時(shí)還擁有發(fā)酵過程中試車間。在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)參觀、講解這些設(shè)備的操作和實(shí)用，能顯著增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。二是將實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和理論教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)合起來。通過精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將經(jīng)典的發(fā)酵案例和理論教學(xué)結(jié)合起來，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能明白發(fā)酵過程的生物學(xué)原理，并能熟練掌握發(fā)酵操作過程的關(guān)鍵技術(shù)。三是實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。江南大學(xué)和國(guó)內(nèi)外眾多發(fā)酵型企業(yè)保持良好合作關(guān)系，如茅臺(tái)、五糧液、青島啤酒、中糧等企業(yè)，可以安排學(xué)生利用暑期實(shí)踐去工廠進(jìn)行兩個(gè)月的實(shí)訓(xùn)，熟悉發(fā)酵操作過程，鞏固了課堂所學(xué)的理論知識(shí)。[4]

參考文獻(xiàn)：

[1]徐巖.發(fā)酵工程[M].北京：高等教育出版社，2011

[2]陳堅(jiān)，堵國(guó)成.發(fā)酵工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012

篇8

關(guān)鍵詞：動(dòng)物細(xì)胞；培養(yǎng)技術(shù)；進(jìn)展

中圖分類號(hào)： S85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-0432（2011）-02-0178-1

動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)開始于上世紀(jì)初，由胚胎學(xué)技術(shù)衍生而來。1962年以后其規(guī)模開始增大，發(fā)展到現(xiàn)在已成為生物制品生產(chǎn)以及基因工程等領(lǐng)域必不可少的工具之一。利用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)具有較高醫(yī)用價(jià)值的酶、疫苗、單抗和生長(zhǎng)因子等，已成為生物醫(yī)藥等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。在大規(guī)模培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的過程中，最根本的是使培養(yǎng)細(xì)胞的條件達(dá)到最優(yōu)化，盡可能降低或消除外界環(huán)境對(duì)細(xì)胞的影響，使細(xì)胞維持高存活力和高效表達(dá)。

1 細(xì)胞最適生長(zhǎng)培養(yǎng)基的選擇

動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基是細(xì)胞體外賴以生長(zhǎng)、增殖、分化的重要因素。目前，動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)中已經(jīng)普遍使用無血清培養(yǎng)基，在此之前使用過天然培養(yǎng)基和合成培養(yǎng)基。無血清培養(yǎng)基在很多方面雖然都顯示了極其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景，但無血清培養(yǎng)的應(yīng)用誘發(fā)的細(xì)胞凋亡也成為了動(dòng)物細(xì)胞無血清培養(yǎng)技術(shù)中亟待解決的問題。研究發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基中加入一些化合物，如金精三羧酸(Aurint ricarboxylic acid, ATA)、抗氧化劑和鋅離子等，可阻止因采用無血清培養(yǎng)基而導(dǎo)致的一定程度上的細(xì)胞凋亡。

2 生物反應(yīng)器的選擇

2.1 機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器 機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器是一類研制較早、應(yīng)用廣泛的生物反應(yīng)器，主要包括培養(yǎng)罐、泵、馬達(dá)、管、閥及儀表等幾部分。

2.2 中空纖維管生物反應(yīng)器 中空纖維管生物反應(yīng)器的原理是泵動(dòng)細(xì)胞培養(yǎng)液通過成束的合成空心纖維管 (毛細(xì)管)，提供了大量的細(xì)胞生長(zhǎng)表面積，使細(xì)胞附著在毛細(xì)管內(nèi)壁上生長(zhǎng)，是一類開發(fā)較早且一直在改進(jìn)的生物反應(yīng)器。

2.3 氣升式生物反應(yīng)器 氣升式生物反應(yīng)器的原理是讓氣體混合物從底部經(jīng)噴射管噴入反應(yīng)器的中央導(dǎo)流管，使得中央導(dǎo)流管側(cè)的液體密度低于外部區(qū)域從而形成循環(huán)。

2.4 流化床生物反應(yīng)器 流化床生物反應(yīng)器的基本原理是培養(yǎng)液通過反應(yīng)器垂直向上流動(dòng)形成循環(huán)，一直供給細(xì)胞必需的營(yíng)養(yǎng)成分，使細(xì)胞得以在微粒中生長(zhǎng)，同時(shí)，不斷加入新鮮培養(yǎng)液并排出代謝廢物。

2.5 一次性生物反應(yīng)器 一次性生物反應(yīng)器是由FDA認(rèn)可并經(jīng)過預(yù)先消毒的聚乙烯塑料箱組成，對(duì)生物體無害，箱中一部分填充培養(yǎng)基并接種細(xì)胞，其他部分是空氣。培養(yǎng)過程中空氣連續(xù)通過整個(gè)過濾器進(jìn)入箱體，同時(shí)前后搖動(dòng)箱體大大提高了培養(yǎng)液里的氧氣溶解量，也促使培養(yǎng)液均勻混合?，F(xiàn)在常用于培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞，并非常適合生產(chǎn)病毒。

3 培養(yǎng)用微載體的選擇

大多數(shù)被培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞都是貼壁依賴性細(xì)胞，而傳統(tǒng)的貼壁依賴性細(xì)胞的培養(yǎng)是通過轉(zhuǎn)瓶培養(yǎng)方式獲得，其操作繁雜重復(fù)，耗費(fèi)空間和人力，所以在動(dòng)物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)中都使用微載體。理想的微載體應(yīng)用有利于細(xì)胞的快速附著和擴(kuò)展，有利于細(xì)胞高密度生長(zhǎng)，允許細(xì)胞易于脫落。近年來開始使用的多孔微載體可提供大的表面積/體積比率和最大的細(xì)胞密度。然而，以該載體培養(yǎng)的一些細(xì)胞系卻緊緊貼在了微載體內(nèi)，使其移動(dòng)能力較差。因此，需要研制一種更好的培養(yǎng)方式，用來改善其表面特性和提高微孔的開放性，從而在增加細(xì)胞的移動(dòng)性的同時(shí)提高了細(xì)胞貼壁率。

4 培養(yǎng)過程的在線監(jiān)控

在大規(guī)模培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞中，生物離線取樣特別是產(chǎn)物濃度測(cè)定需要較長(zhǎng)的時(shí)間，不能及時(shí)反映細(xì)胞生存環(huán)境中的各種參數(shù)變化。因此，在線過程監(jiān)控就顯得非常重要，這樣可以創(chuàng)造適合細(xì)胞生存的最佳環(huán)境，減少培養(yǎng)過程中的污染。到現(xiàn)在為止，在細(xì)胞培養(yǎng)過程中已經(jīng)能對(duì)溫度、pH值、溶解氧濃度進(jìn)行在線分析并控制。此外，估測(cè)目前和未來生物反應(yīng)過程中葡萄糖的吸收率和乳搪的生成率的軟件也已經(jīng)研制成功，這使得對(duì)細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)過程的狀態(tài)監(jiān)控更加及時(shí)、準(zhǔn)確。

5 細(xì)胞生長(zhǎng)所需的最佳條件

影響細(xì)胞培養(yǎng)的主要因素有溫度、pH值、CO2、DO、葡萄糖、乳酸、氨、甲基乙二醛、培養(yǎng)基成分等。一般情況下，溫度一般為37℃，pH值在7.0-7.4之間，CO2水平為4-10%, DO維持在20-50%，葡萄糖是細(xì)胞培養(yǎng)過程中的能量的主要來源，需要維持在一定水平。乳酸、氨、甲基乙二醛等是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中的主要限制因素。在實(shí)際應(yīng)用中，降低甲基乙二醛的濃度是通過降低葡萄糖用量來實(shí)現(xiàn)的。

6 動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的應(yīng)用

最近幾年，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)展迅猛，能夠自由擴(kuò)大培養(yǎng)并且已經(jīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。許多生物活性物質(zhì)、疫苗、載體，如藥用蛋白質(zhì)、單克隆抗體、流感疫苗等，都能利用動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)來獲得。這些高技術(shù)產(chǎn)品大致可分為：疫苗、干擾素、單克隆抗體、基因工程產(chǎn)品。動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)今后向自動(dòng)化、精巧化、大型化、高細(xì)胞密度、高目的產(chǎn)品產(chǎn)量發(fā)展。具體說來，就是開發(fā)細(xì)胞解離容易、細(xì)胞生長(zhǎng)性能優(yōu)良，并可以重復(fù)使用的廉價(jià)新型MC；研發(fā)更大規(guī)模的高無菌條件的生物反應(yīng)器和剪切力較小、混合性能良好的攪拌系統(tǒng)；設(shè)計(jì)新型培養(yǎng)基以適合于各種體細(xì)胞株（系）的無血清、無蛋白培基；優(yōu)化細(xì)胞解離工藝，降低細(xì)胞損傷；將其他領(lǐng)域的高、精、尖技術(shù)移植于本領(lǐng)域，從而提高大規(guī)模培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的精巧化、自動(dòng)化水平。

參考文獻(xiàn)

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[2] 陳昭烈.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中的凋亡[J].生物工程進(jìn)展,

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[4] 李學(xué)梅,林建平,劉娥,等.固定化米根酶發(fā)酵制L2乳酸[J].菌物系統(tǒng),1998,17(4):318-326.

篇9

關(guān)鍵詞：生物凈化 有機(jī)廢氣 應(yīng)用 研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：TQ9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（b）-0144-02

工業(yè)生產(chǎn)常常會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣，如不能進(jìn)行對(duì)其進(jìn)行有效地控制與治理，這些氣體必將嚴(yán)重的危害人類的生存環(huán)境和健康狀況，因此大力開展有機(jī)廢氣的綜合治理技術(shù)研究已經(jīng)成為當(dāng)代世界亟待解決的問題之一。

目前，有機(jī)廢氣的主要治理方法包括吸收法、吸附法、催化轉(zhuǎn)化法等。盡管上述方法具有一定的實(shí)操性，然而能耗高等問題也制約著這些方法的應(yīng)用程度。

生物凈化有機(jī)廢氣技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)用于凈化低濃度有機(jī)廢氣的新型技術(shù)。經(jīng)國(guó)外眾多研究表明，該技術(shù)實(shí)操性較強(qiáng)，且成本較低，因此是未來用于凈化低濃度有機(jī)廢氣的重要方法之一。

為了進(jìn)一步推動(dòng)該技術(shù)于我國(guó)的研究進(jìn)程，筆者以下將從發(fā)展過程、工藝原理、基礎(chǔ)理論研究、主要設(shè)備及其特點(diǎn)、填料的選擇、菌種馴化、工程應(yīng)用等方面對(duì)該技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，此外，還將分析說明其發(fā)展中存在的問題，并提出一些建議。

1 生物凈化廢氣技術(shù)的發(fā)展歷程

生物凈化有機(jī)廢氣技術(shù)的研究始于20世紀(jì)50年代，快速發(fā)展于80～90年代。德國(guó)和荷蘭是世界上首批較大規(guī)模的應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)用于處理有機(jī)廢氣的國(guó)家[1]。日本、美國(guó)等地也已廣泛開展了該技術(shù)的工程應(yīng)用，而我國(guó)對(duì)于該技術(shù)的研究還很欠缺。

2 生物凈化有機(jī)廢氣技術(shù)理論研究進(jìn)展

生物法凈化有機(jī)廢氣的實(shí)質(zhì)即利用微生物的生命活動(dòng)，將廢氣中的有機(jī)組分降解、轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無機(jī)物（CO2、H2O）及細(xì)胞質(zhì)等其它物質(zhì)。具體而言，在微生物的生長(zhǎng)過程中，需要消化吸收碳、氮、磷、氧等營(yíng)養(yǎng)組分。生物凈化法便是通過向生物反應(yīng)器中投加除待處理廢氣所含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（即污染物質(zhì)）以外的營(yíng)養(yǎng)成分，從而保證微生物主動(dòng)獲取待處理廢氣中所含的那部分污染物質(zhì)作為機(jī)體生存的營(yíng)養(yǎng)成分，最終達(dá)到去除廢氣中污染物質(zhì)的目的。

至今為止，對(duì)于生物凈化有機(jī)廢氣技術(shù)的機(jī)理研究，學(xué)者們還未形成統(tǒng)一理論。目前，世界上公認(rèn)影響較大的即荷蘭學(xué)者奧滕格拉夫（Ottengraf）依據(jù)傳統(tǒng)的氣體吸收雙膜理論所提出的生物膜理論（也可定義為“吸收—生物膜”理論）[2]。

3 主要凈化裝置及特點(diǎn)

目前，國(guó)內(nèi)外主要有機(jī)廢氣生物凈化裝置包括生物過濾器（biofilter）、生物滴濾器（biotrickling filter/trickling）、生物洗刷塔（bioscrubber）等。其中應(yīng)用最廣泛的是生物滴濾池和滴濾塔。

3.1 生物過濾器

生物過濾器內(nèi)的固態(tài)介質(zhì)一般使用土壤、堆肥、木屑等。其優(yōu)點(diǎn)在于：設(shè)備少，操作簡(jiǎn)單，成本低廉（其投資成本約為傳統(tǒng)處理技術(shù)，如吸附、吸收氧化等技術(shù)的1/10），處理效率高等；其缺點(diǎn)在于：反應(yīng)條件較難控制，占地面積較大，處理效率不夠持續(xù)穩(wěn)定、載體使用周期短等，且該工藝不適于處理較高濃度的廢氣和產(chǎn)酸廢氣。

3.2 生物滴濾器

在生物滴濾池中，微生物附著于惰性填料的表面并形成生物膜。有機(jī)廢氣從塔底進(jìn)入反應(yīng)器后，其中的有機(jī)物質(zhì)則通過微生物的分解、代謝后轉(zhuǎn)化為小分子無機(jī)物質(zhì)，凈化后的氣體從塔頂排出。其優(yōu)點(diǎn)在于：設(shè)備少、操作簡(jiǎn)單、壓降低、填料不易堵塞、處理效率高等。與生物過濾器相比，生物滴濾法的反應(yīng)條件更易控制，因而微生物的活性更容易保持。其不足在于：填料比表面較小，運(yùn)行成本較高，不適于處理水溶性差的化合物，此外結(jié)構(gòu)和操作均比生物過濾器復(fù)雜，同時(shí)，營(yíng)養(yǎng)物添加過量還易造成菌體大量繁殖，床層堵塞、壓降升高。為此，A.Laurenzis等人[3]在傳統(tǒng)的生物滴濾器中安裝攪拌裝置，以克服這一問題。生物滴濾器的介質(zhì)可以采用陶瓷、塑料、粗碎石、陶瓷、活性炭、硅藻土等。

3.3 生物洗滌器

生物洗滌器一般是由洗滌器和生物反應(yīng)器兩部分組成，洗滌器主要是物理溶解過程，生物反應(yīng)器中一般采用好氧處理。該工藝有很多優(yōu)點(diǎn)，如反應(yīng)條件容易控制，壓降低，填料不易堵塞等；而缺點(diǎn)在于：設(shè)備多，需外加營(yíng)養(yǎng)物，成本較高，填料比表面積小，對(duì)液相中菌體生長(zhǎng)活動(dòng)的控制比較困難，限制難溶氣體的處理效率等。因此生物洗滌器遠(yuǎn)不如前兩者應(yīng)用廣泛。

3.4 小結(jié)

不同成分、濃度及氣量的氣態(tài)污染物，各有其有效的生物凈化系統(tǒng)。生物滌氣塔適用于處理凈化廢氣量較小、污染物質(zhì)濃度大、易溶解、生物代謝較慢的廢氣。對(duì)于氣量大、濃度低的廢氣可采用生物濾池處理系統(tǒng)。而負(fù)荷較高及污染物降解后會(huì)生成酸性物質(zhì)的，則以生物滴濾池為好。膜反應(yīng)器和活性污泥法目前使用還比較少，有待進(jìn)一步的研究。

4 填料的選擇

填料是微生物的載體，其性能將直接影響微生物的生長(zhǎng)環(huán)境，因此國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)此作了大量研究。

魏在山[4]等人采用不銹鋼環(huán)、瓷環(huán)、陶粒、塑料環(huán)、海藻石、輕質(zhì)陶塊、煤渣等作為填料的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明這七種填料的凈化性能順序?yàn)椋汉Ｔ迨?輕質(zhì)陶塊>陶粒>瓷環(huán)>不銹鋼環(huán)>煤渣>塑料環(huán)。

孫珮石[5]等對(duì)輕質(zhì)陶塊、瓷環(huán)、不銹鋼環(huán)、塑料環(huán)4種填料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室選擇研究。結(jié)果表明：輕質(zhì)陶塊是一種優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的生物滴濾池適宜填料。

Woertz[6]等對(duì)聚氨酯泡沫塑料和珍珠巖作填料的性能進(jìn)行了研究。結(jié)果以聚氨酯泡沫塑料為填料的生物濾池取得了更好的處理效果，這種填料同樣可以應(yīng)用于生物滴濾池。

5 菌種馴化

在以往的生物凈化有機(jī)廢氣技術(shù)研究中，一般采用廢水處理所使用的菌群經(jīng)目標(biāo)污染物培育馴化后，直接用于有機(jī)廢氣的凈化處理，但往往難以達(dá)到預(yù)期的凈化效果，因此培育馴化廢氣凈化專用菌種尤其重要。

陳建孟[7]等人采用假細(xì)胞桿菌屬GD11菌株對(duì)生物滴濾池接種掛膜，成膜后的滴濾池可用來凈化二氯甲烷廢氣，其去除率達(dá)97.6%，最適宜的pH值7.0±0.5，溫度28.5±2℃，濃度為0.709 g/m3，EBRT為11.8 s。

孫珮石[8]等人用氣相培育馴化法培養(yǎng)獲得廢氣凈化專用菌種，由其掛膜制作的生物膜填料塔對(duì)廢氣中甲苯進(jìn)行凈化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氣相培養(yǎng)法所得菌種對(duì)甲苯的凈化性能明顯優(yōu)于液相培養(yǎng)法所得菌種。

6 現(xiàn)存問題及建議

生物凈化有機(jī)廢氣技術(shù)作為一項(xiàng)清潔、廉價(jià)的環(huán)境友好型技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)有近40年的應(yīng)用歷史，但在國(guó)內(nèi)卻仍處于起步階段，且對(duì)于各種廢氣的生物法處理研究發(fā)展也很不平衡（目前該技術(shù)研究應(yīng)用大多為含氮、硫的無機(jī)氣體，對(duì)有機(jī)氣體的實(shí)際應(yīng)用還很少報(bào)道）?；诖?，筆者建議在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步深化、拓展有機(jī)廢氣生物凈化技術(shù)的研究。

（1）目前生物凈化廢氣技術(shù)還只適用于低濃度的簡(jiǎn)單廢氣，且該技術(shù)的研究也大多集中于無機(jī)廢氣領(lǐng)域，對(duì)有機(jī)廢氣領(lǐng)域的研究還十分不足，因此建議進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)前人研究較少或沒有研究過的對(duì)象的研究，同時(shí)注重有機(jī)混合物及揮發(fā)性有機(jī)物的研究?？傊瑧?yīng)加寬生物處理廢氣的應(yīng)用范圍。

（2）盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)在填料方面做了很多研究，但針對(duì)廢氣治理領(lǐng)域的最佳填料還有待探索，因此建議加強(qiáng)重視對(duì)不同填料的性能的研究，提高填料的表面性質(zhì)及其使用壽命。

（3）加強(qiáng)與其它優(yōu)秀處理技術(shù)的結(jié)合，同時(shí)不斷改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，研究工藝條件，提高廢水中污染物的去除效率。開展新型生物反應(yīng)器處理有機(jī)廢氣過程的局部性能研究，從微觀、局部、瞬態(tài)角度，從實(shí)驗(yàn)、理論及數(shù)值模擬三方面揭示生物反應(yīng)器中局部流體力學(xué)、傳質(zhì)及生化反應(yīng)性能參數(shù)的分布規(guī)律，為過程模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)、操作與控制及工程放大提供依據(jù)。

（4）對(duì)新型高效生物反應(yīng)器凈化有機(jī)廢氣開展中試及工業(yè)級(jí)試驗(yàn)研究，使其成為新型、高效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的有機(jī)廢氣凈化新設(shè)備、新工藝和新技術(shù)。

（5）建議將生物工程技術(shù)（如激光誘變技術(shù)、基因重組技術(shù)、代謝工程、細(xì)胞固定化技術(shù)等）應(yīng)用于有機(jī)廢氣處理中，通過傳統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)的結(jié)合，開展高效優(yōu)勢(shì)微生物菌種的分離篩選以獲得高效降解廢氣中污染物的微生物菌種。

（6）遺傳育種、馴化培養(yǎng)及其載體固定化技術(shù)研究，適合于特定有機(jī)物降解的細(xì)菌種類和接種方法有待研究。

盡管經(jīng)過近20年的發(fā)展，以生物過濾器為代表的有機(jī)廢氣生物凈化技術(shù)已得到了一定程度的工業(yè)化應(yīng)用，但目前各種有機(jī)廢氣生物凈化技術(shù)仍不同程度地存在不足，有待完善。不過，隨著生物工程技術(shù)的迅猛發(fā)展，化學(xué)工程與環(huán)境工程學(xué)科的進(jìn)一步交叉、滲透、融合，有機(jī)廢氣生物凈化技術(shù)必將不斷注入新的活力，更好的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

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篇10

關(guān)鍵詞：生物工；課堂教學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方式

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）15-0031-03

本科教育是高等學(xué)校生存和運(yùn)行的主旋律，沒有了本科教育，也許高校就不復(fù)存在了。時(shí)下有不少人認(rèn)為成功的教育等于中國(guó)的基礎(chǔ)教育加上美國(guó)的高等教育。此語看似過于偏頗，但是也從另一個(gè)側(cè)面反映了我國(guó)的高等學(xué)校教育確實(shí)存在著嚴(yán)重的問題。從不同的角度我們都可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的高校教育中，教學(xué)質(zhì)量存在下滑的問題：本科的教學(xué)內(nèi)容陳舊，無法適應(yīng)人才的培養(yǎng)和社會(huì)的需要；教學(xué)方法落后，課堂教學(xué)模式比較單一；教師教學(xué)過程照本宣科，教學(xué)方式死板等。這些問題很大程度上影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。當(dāng)前，許多高校都提出改革的口號(hào)，推進(jìn)教育產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化，從課程設(shè)置以及專業(yè)設(shè)置的角度對(duì)教育體制進(jìn)行改革，也有不少學(xué)校在改革中取得了一些成績(jī)。但是，在教學(xué)方法特別是課堂教學(xué)改革上進(jìn)展不大[1]。

一、教學(xué)改革的指導(dǎo)思想

隨著社會(huì)的發(fā)展和改革的深化，對(duì)于高校畢業(yè)生來說，就業(yè)的壓力越來越大。對(duì)于生物工程專業(yè)來說，現(xiàn)在的高校畢業(yè)生普遍存在著動(dòng)手能力弱、基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)、缺乏創(chuàng)新意識(shí)、綜合能力不強(qiáng)等問題，如何通過高校教育培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的綜合能力擺在了每位高校教育工作者的面前。一方面，教師本身的素質(zhì)高低決定了其是否能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，幫助提高學(xué)生的實(shí)踐能力。另一方面，改變陳舊的教學(xué)方法，以提高學(xué)生的參與度，使更多的學(xué)生能夠參與到課堂教育中來也是高校教育改革的迫切任務(wù)。生物工程專業(yè)要求學(xué)生有非常強(qiáng)的工程能力和工程意識(shí)，如何提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力，是值得我們思考的問題。它要尋求一種行之有效的教學(xué)方法或教學(xué)模式，從微觀的角度找到一個(gè)突破口，即進(jìn)行課堂教學(xué)改革。通過課堂教學(xué)的改革，使教學(xué)方式多樣化，教學(xué)內(nèi)容更豐富，使所學(xué)知識(shí)和本學(xué)科研究的最新發(fā)展以及社會(huì)需要緊密結(jié)合。作為教學(xué)的對(duì)象，接受知識(shí)的主體，學(xué)生能夠在課堂中得到更多的發(fā)言和思考實(shí)踐機(jī)會(huì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)實(shí)踐能力。研究型教學(xué)的根本目的在于創(chuàng)新的教學(xué)和學(xué)習(xí)模式為學(xué)生的成才和發(fā)展服務(wù)。因此，通過改革，學(xué)生能夠切實(shí)地參與本學(xué)科研究前沿的某一個(gè)課題、某一項(xiàng)研究，增強(qiáng)了自我學(xué)習(xí)能力，提高自身素質(zhì)，使學(xué)生在畢業(yè)后能夠更快地融入工作環(huán)境。

二、課堂教學(xué)改革

1.教學(xué)內(nèi)容實(shí)用且緊跟學(xué)科前沿?？茖W(xué)研究要求科研人員有非常高的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，對(duì)于生物工程專業(yè)這個(gè)與創(chuàng)新緊密結(jié)合的專業(yè)，每一時(shí)每一刻都有新的發(fā)現(xiàn)、新的方法出現(xiàn)。如何能夠?qū)?dāng)前學(xué)科的發(fā)展前沿與基礎(chǔ)理論知識(shí)有機(jī)地結(jié)合到一起是我們基于研究型的課堂教學(xué)改革的首要任務(wù)。跟據(jù)目前教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全面提升，我們采取了注重新和精的原則，及時(shí)將本學(xué)科的最新研究成果、前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)引入到課程教學(xué)中，提出一些尚未解決的新問題給學(xué)生供其思考，借以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的能力。作為一名高校的教師，教學(xué)是教師的本業(yè)也是基礎(chǔ)，當(dāng)今許多高校存在兩種不同體制，將科研與教學(xué)分開，這是不正確的。高校教師決不能脫離科研而單純搞教學(xué)，單純搞科研而不參加教學(xué)的教師無法將他的研究成果授予學(xué)生，而單純搞教學(xué)的教師無法及時(shí)地接收該學(xué)科發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)，無法給學(xué)生提供學(xué)科前沿進(jìn)展，只有長(zhǎng)期參加科研實(shí)踐的教師，才能使自己講課的內(nèi)容更加貼近實(shí)際，更具有前沿性，更加生動(dòng)，具有獨(dú)創(chuàng)性和啟發(fā)性。生物工程是一個(gè)與科學(xué)研究聯(lián)系非常緊密的學(xué)科，科研不僅可以激發(fā)教師的想象力和創(chuàng)造力，還可使教師掌握國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究動(dòng)態(tài)和研究熱點(diǎn)，掌握多種研究方法和先進(jìn)儀器的使用，培養(yǎng)科學(xué)探索精神，從而極大地豐富自己的教學(xué)內(nèi)容。這樣學(xué)生就可以潛意識(shí)地掌握科學(xué)研究的方法，養(yǎng)成科學(xué)研究的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的精神。教師要經(jīng)常深入工廠，了解生產(chǎn)實(shí)際問題，設(shè)立研究課題幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率。這樣，教師在教學(xué)中就能夠利用生產(chǎn)實(shí)踐中生動(dòng)的例子來授課，可大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力[2]。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，科學(xué)知識(shí)是幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的，這對(duì)學(xué)生來說壓力越來越大。近年來學(xué)校在教學(xué)的學(xué)時(shí)上不斷地減少，但是課堂的教學(xué)內(nèi)容卻與日俱增，因此矛盾越來越突出。尤其是實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，實(shí)驗(yàn)課要求有理論課作為支撐。針對(duì)理論課教學(xué)學(xué)時(shí)減少、教學(xué)內(nèi)容多的矛盾，我們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了調(diào)整。以加強(qiáng)通識(shí)教育、強(qiáng)化基礎(chǔ)課程教育為基礎(chǔ)，拓寬學(xué)生的專業(yè)口徑，在專業(yè)基礎(chǔ)課程如生物化學(xué)、分子生物學(xué)等課程中融入學(xué)科前沿理論知識(shí)，使學(xué)生掌握最前沿的專業(yè)基礎(chǔ)理論及工程基礎(chǔ)理論知識(shí)，提高學(xué)生的適應(yīng)能力，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)的靈活性。通過加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)、工程學(xué)基礎(chǔ)和基本技能訓(xùn)練，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)，可在生物工程、輕工技術(shù)與工程、食品科學(xué)與工程、生物醫(yī)藥工程、環(huán)境工程等眾多工程學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域一展身手的創(chuàng)新型生物工程人才。生物工程專業(yè)課程中存在許多交叉課程，如生物化學(xué)課程中會(huì)涵蓋部分分子生物學(xué)課程內(nèi)容，發(fā)酵工程課程中涵蓋微生物課程內(nèi)容，這就要求教師在教學(xué)中注意避免與相關(guān)學(xué)科課程的重復(fù)，節(jié)約學(xué)時(shí)，同時(shí)也要注意突出重點(diǎn)，保持知識(shí)的系統(tǒng)性和連貫性。一位優(yōu)秀的教師首先要懂得如何對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的取舍。另一方面，正是由于各個(gè)專業(yè)基礎(chǔ)課程之間存在不同程度的交叉，要求教師在授課時(shí)，注意與不同學(xué)科之間知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系，幫助學(xué)生將不同課程之間的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效地聯(lián)系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。這樣不僅逐漸培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)一門課程知識(shí)點(diǎn)的提煉、分析，而且也培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)不同課程之間知識(shí)點(diǎn)的歸納、綜合能力，也有助于學(xué)生對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。

2.課堂教學(xué)提倡理論與實(shí)踐結(jié)合。21世紀(jì)生物技術(shù)迅猛發(fā)展，增加了對(duì)應(yīng)用型人才和工程技術(shù)人員的大量需求，特別是對(duì)生物技術(shù)上下游結(jié)合、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的高水平人才的需求。因此，這就要求高校為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展培養(yǎng)應(yīng)用型的生物工程專業(yè)人才。但是至今為止，大多數(shù)生物工程專業(yè)畢業(yè)的本科生只有理論知識(shí)，沒有生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，需要很長(zhǎng)一段時(shí)間的實(shí)踐才有真正投入生產(chǎn)。雖然目前我國(guó)科學(xué)家已經(jīng)在國(guó)際先進(jìn)技術(shù)及生物工程領(lǐng)域有了一席之地，也取得了一系列令人矚目的成績(jī)，但談到直接產(chǎn)業(yè)化相關(guān)的生物技術(shù)、生物工程下游技術(shù)，中國(guó)現(xiàn)階段的發(fā)展水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍存在很大差距[3]。這一方面與我國(guó)的許多科研工作者缺乏工程意識(shí)有很大關(guān)系，另一方面是因?yàn)閲?guó)內(nèi)各高等院校生物工程學(xué)科的教學(xué)和科研條件良莠不齊，教學(xué)理念比較落后，教學(xué)方式方法無法國(guó)際接軌，培養(yǎng)出來的大學(xué)生普遍缺乏創(chuàng)新意識(shí)，使得我國(guó)生物工程產(chǎn)業(yè)缺少自主開發(fā)核心技術(shù)的高端專業(yè)人才。根據(jù)課程教學(xué)改革問卷調(diào)查結(jié)果顯示，95.5%以上的學(xué)生傾向于理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，希望能走出課堂，走進(jìn)企業(yè)，增加實(shí)踐動(dòng)手能力的機(jī)會(huì)。通過在教學(xué)過程中設(shè)計(jì)不同的層次實(shí)踐教學(xué)以加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力，提高學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)。第一層次以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主；第二層次以綜合性實(shí)驗(yàn)為主；第三層次以開放性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為主。通過鼓勵(lì)學(xué)生自己申請(qǐng)立項(xiàng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使他們獲得從事本學(xué)科科學(xué)研究的初步能力。通過我校大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃等各項(xiàng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的項(xiàng)目，給予學(xué)生獨(dú)立完成或以小團(tuán)隊(duì)形式完成某項(xiàng)科學(xué)研究項(xiàng)目的機(jī)會(huì)，鍛煉學(xué)生實(shí)際操作能力和實(shí)踐能力4]。為培養(yǎng)生物工程基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，工程意識(shí)強(qiáng)、有較強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技能，能在科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)以及學(xué)校從事科學(xué)研究和工作的生物工程高級(jí)專門人才，我們不斷加強(qiáng)與行業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)聯(lián)系，建立校外實(shí)踐教學(xué)基礎(chǔ)與實(shí)習(xí)基地。我校發(fā)酵工程優(yōu)勢(shì)學(xué)科與青島啤酒集團(tuán)、百威英博啤酒集團(tuán)、江蘇大富豪啤酒有限公司等共建學(xué)生企業(yè)實(shí)習(xí)基地，這些實(shí)習(xí)基地不僅為學(xué)生提供了很好的企業(yè)工作環(huán)境，而且由于企業(yè)本身也有良好的科研環(huán)境，如青島啤酒集團(tuán)建有國(guó)家唯一的啤酒研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供高水平的科研平臺(tái)，幫助學(xué)生將理論與實(shí)踐很好地結(jié)合起來。我院生物工程專業(yè)學(xué)生尤其是發(fā)酵工程專業(yè)的學(xué)生都有機(jī)會(huì)到對(duì)口企業(yè)進(jìn)行一段時(shí)間的實(shí)習(xí)，得到感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步深化其理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。學(xué)生通過實(shí)習(xí)，把理論與實(shí)踐相結(jié)合，豐富了專業(yè)知識(shí)，提高了分析問題和解決問題的能力，積累了工作經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了適應(yīng)社會(huì)的能力，為畢業(yè)后從事本專業(yè)工作打下了基礎(chǔ)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地也與學(xué)校實(shí)現(xiàn)了雙贏。同樣，教師的理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力直接決定了課堂教學(xué)質(zhì)量的高低，應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)體系和課程體系的教學(xué)需要培養(yǎng)和引進(jìn)理工結(jié)合的高層次人才。在學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)和學(xué)院的支持下，對(duì)年輕教師特別是非生物背景或非工科背景的教師進(jìn)行了全方位的培養(yǎng)，學(xué)院先后派出年輕教師50余人次到相關(guān)的食品廠、啤酒廠、酶制劑廠等進(jìn)行實(shí)習(xí)鍛煉和學(xué)習(xí)。通過這種方式，顯著地提高了教師的實(shí)踐能力，在課堂教學(xué)的過程中這些能夠非常自然地將理論與實(shí)踐結(jié)合到一起，同時(shí)兼顧了本學(xué)科的發(fā)展前沿和動(dòng)態(tài)，顯著地提高了課堂教學(xué)的效果。

3.雙向交流式課堂教學(xué)模式。多年來我國(guó)的高校教育基本上都是采用單向型的教學(xué)模式，學(xué)生“填鴨式”地被動(dòng)接受知識(shí)，雖然有過許多的改革，但都沒有從根本上解決這種“灌輸式”的課堂教學(xué)模式，這與信息化的時(shí)代背景下科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的趨勢(shì)極不相稱。學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)的時(shí)間是非常短暫的，獲得的知識(shí)是非常有限的，更多的是要在今后的實(shí)際工作中學(xué)，到社會(huì)大課堂中去學(xué)。因此，大學(xué)教育中教師一方面要將知識(shí)傳授給學(xué)生，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生如何主動(dòng)獲取知識(shí)的能力。不僅要授之以魚，更重要的是授之以漁。現(xiàn)在的大學(xué)課堂普遍還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師講學(xué)生聽，同時(shí)，由于教學(xué)資源的短缺，大多數(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課的講授都采用大班上課的形式，在這種大班上課的課程中，這樣灌輸式的教學(xué)方式會(huì)導(dǎo)致絕大部分的學(xué)生打瞌睡、上網(wǎng)玩手機(jī)。一方面，我們減少了大班上課的課程，將大班分解成小班，在可能的情況下做到小班上課，提高學(xué)生的課堂注意力。另一方面，在課堂教學(xué)中，采取互動(dòng)式、研究式的教學(xué)模式，教師在課堂上設(shè)置提問環(huán)節(jié)，或是專題討論等教學(xué)手段，有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生能夠跟隨教師的教學(xué)思路，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考和學(xué)習(xí)。教學(xué)中，將教師的以教為主轉(zhuǎn)移到學(xué)生的以學(xué)為主的軌道上來，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。即變被動(dòng)接受式學(xué)習(xí)為主動(dòng)探究式學(xué)習(xí)，把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能。在教學(xué)方式的改革上，我們主要是在一些專業(yè)基礎(chǔ)課（細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)）和專業(yè)課（發(fā)酵工程、生化分離）中大量引入討論和研究等方式，歡迎學(xué)生隨時(shí)打斷教師講課來提問，活躍課堂氣氛，使教學(xué)方法生動(dòng)活潑。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，精簡(jiǎn)課程內(nèi)容，改變?cè)谝酝虒W(xué)中唯恐講不完、講不全的做法，課堂中盡量講得少、講得精，留更多時(shí)間給學(xué)生課外去學(xué)習(xí)、研究。改革教學(xué)方法，采用學(xué)生自學(xué)輔導(dǎo)、提問、討論等方式，將傳統(tǒng)的單一灌輸式教學(xué)改變?yōu)殪`活多樣、注重培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力的教學(xué)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，以取得更好的教學(xué)效果。課堂時(shí)間有限，因此，根據(jù)本學(xué)科的特點(diǎn)，在課堂結(jié)束之前可先把下一次課要討論的科學(xué)問題在課件上展示，學(xué)生分組進(jìn)行準(zhǔn)備，帶著問題自主學(xué)習(xí)教材，查閱文獻(xiàn)等相關(guān)資料，了解并總結(jié)該專題的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展、新成果、新熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)等，撰寫報(bào)告，通過電子郵件與教師進(jìn)行交流。在下一次課堂上，每個(gè)小組的學(xué)生分別展示本小組學(xué)習(xí)討論的結(jié)果，并進(jìn)行各組之間的討論，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。當(dāng)然，這些科學(xué)問題需要教師事先精心設(shè)計(jì)，能夠充分體現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，同時(shí)鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過這種方式使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)求知，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和自學(xué)能力，提高學(xué)生的文獻(xiàn)檢索能力和專業(yè)外語水平[5]。在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，基本上所有學(xué)校都采用了多媒體教學(xué)的方式，但這也只能滿足有限的課堂教學(xué)的需求。網(wǎng)絡(luò)課堂成為了一種新型的課堂教學(xué)方式。借助于網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生與教師的交流更方便、更流暢。尤其是在一些需要實(shí)際操作的課程中，例如科技文獻(xiàn)閱讀課程，該課程是生物工程專業(yè)學(xué)生非常重要一門的專業(yè)課，也是學(xué)生以后從事科學(xué)研究的必要工具。采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的方式，教師可以給學(xué)生實(shí)時(shí)展示如何利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)來查找所需要的文獻(xiàn)，同時(shí)也能夠使學(xué)生在課堂中集中精力，提高學(xué)習(xí)興趣。另外，網(wǎng)絡(luò)課程也是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的重要組成部分。網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容非常豐富，涵蓋了教學(xué)信息展示板塊、課程展示板塊、課外學(xué)習(xí)板塊、師生互動(dòng)板塊、教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)板塊等。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)討論、網(wǎng)上答疑、師生信箱、教學(xué)評(píng)價(jià)等手段，增加師生之間的互動(dòng)，增加了大量的新技術(shù)、新成果等資料，彌補(bǔ)課堂教學(xué)時(shí)間有限的缺點(diǎn)，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，大大地提高了教學(xué)的效果和質(zhì)量。

21世紀(jì)的生物工程要求高校學(xué)生有較高的綜合工程能力，在生物技術(shù)高速發(fā)展的背景下，新技術(shù)、新方法和新設(shè)備層出不窮，新的研究熱點(diǎn)和學(xué)科不斷涌現(xiàn)。為適應(yīng)21世紀(jì)培養(yǎng)科技型、創(chuàng)新型、應(yīng)用型生物工程專業(yè)人才的要求，在課堂教學(xué)中應(yīng)更多地注重培養(yǎng)學(xué)生的理論與實(shí)踐結(jié)合能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究思維，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力以及創(chuàng)新能力。改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)模式，推進(jìn)人才培養(yǎng)與社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。

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