現代生物工程技術范文

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【關鍵詞】食品工程；基因工程；現代生物技術

隨著社會的不斷變革，人們的生活水平逐漸提高，對于食品安全提出了更高的要求。由此觀之，對于我們中國人而言，食品安全是極其重要的。在食品工程中，我們會用到很多技術，其中，生物技術是最較常見的。舉個例子，在食品工程中使用乳酸菌、酵母菌等。隨著社會的不斷進步，食品工程也開辟出新的發展路徑，與此同時，與生物技術更加緊密地結合在一起。與傳統的生物技術相比較，現代生物技術的效率更高，能夠更加有效地促進食品工程取得新的突破，能夠帶動整個行業的進步。所以，在食品工程中積極開發現代技術的應用，能夠幫助我們研發出更多新的產品，為食品工程創造出一片更加廣闊的發展天地。

1.基因工程

最近這些年以來，基因工程取得了突飛猛進的發展，開拓出越來越廣闊的發展空間。在生物學方面，基因工程應用非常廣泛，同樣，在食品工程方面，基因工程的應用范圍也逐漸在擴大。尤其是近幾年來，轉基因技術得到了非常廣泛的應用，由于轉基因食品的出現，人們更加關注食品的安全問題。實際上，這僅僅是基因工程在食品生產方面的一個應用。除此之外，基因工程在動物性食品的開發過程中也發揮著不容小覷的作用。舉個例子，2009年，我國第一次利用乳腺生物反應器生產的抗凝血酶蛋白純品，這項工程不僅對環境的危害非常小，而且不會需要過多的人血，防止病毒擴散對人體造成損傷。除此之外，這項工程的成本相對比較低，與傳統的技術相比，很多功能得到了非常大的改善。具體表現在以下兩個方面：

1.1 優化食品工程資源及食品品質

在食品工程中應用現代生物技術逐漸成為一種新時代的潮流。基因工程可以使很多傳統產品得到很大的改善，甚至可以利用生物技術研發出更多新的產品。與此同時，還可以增加農作物的產量。除此之外，我們可以利用反義RNA技術，讓植物或者蔬菜的成熟成為可控因素，這樣可以使蔬菜的保質期和儲存期變得久一點。同樣，這項技術也可以在畜產品身上得到淋漓盡致的發揮，以滿足更多的消費者的需求。

1.2 改良食品工程菌種

利用微生物菌種進行食品生產在很多食品工程中都會應用到，像我們日常生活用到的醬油、酸奶等。產品的產量以及產品的質量在很大程度上取決于微生物菌種的質量 ，因此，我們通過研究基因工程，在菌種研究中應用我們的研究成果，這是改善食品質量的一條非常重要的捷徑。比如，我們可以把A-乙酰乳酸脫羧酶的基因在啤酒酵母中進行復制，這樣就可以使啤酒的風味得到改良；在啤酒的純種發酵過程中，可以采取嗜殺酵母的措施提高啤酒的質量。再者說，在有氧條件下，乳酸桿菌的存活時間一其中蘊含的一種酶的活性正相關，而且，根據很多的研究資料顯示，這種酶能夠抗衰老、抗腫瘤，防止細胞發生凋亡，對某些基因進行克隆。這樣，就可以使保健產品的質量進一步得到保障。

2.蛋白質工程

最近幾年來，蛋白質工程也取得了突飛猛進的發展，這個工程主要針對于蛋白質的生產、合成等展開研究，與我們的食品工程有著緊密的聯系。當前，這項工程主要運用在對纖維素酶的性質進行優化或者使凝乳酶的性質得到改善等方面。在自然界中，我們能夠直接獲取的酶種并不多，因此，市場上的這種酶非常稀少。但是，如果我們大力開發蛋白質工程，就可以使這個情況得到有效的緩解。

3.細胞工程

利用細胞工程，我們可以使植物的形狀得到有效改善，也可以研制出更高效的酶制劑、添加劑等。所以，很多人都投身在這個研究之中。當前，細胞工程所涉足的領域主要是一些天然食品或者天然的添加劑，具有非常廣泛的應用范圍，而且，發展前景不可估量。因此，我們要著力開發這項技術，讓這項技術在食品工程中發揮更大的作用。

4.生物酶工程

最近幾年來，發達國家的酶工程發展非常迅速。發展了很多功能性食品添加劑。我們可以借助酶的催化作用，酶制劑始終保持新鮮，把外界對于酶制劑的不好的影響降低到最低，這樣既可以保持酶制劑的原有特性，又可以優化酶制劑的質量。舉個例子，溶菌酶對革蘭氏陽性菌的溶菌作用非常強，我們可以利用這個作用使乳制品、干酪、肉制品、水果的保鮮時間延長。不僅催化作用強，而且對人體沒有毒害，需要的條件也相對比較簡單。

參考文獻：

[1]2014年《食品工程》廣告價目表[J].食品工程. 2013（04）

[2] 楊春瑜，李次力，石彥國，劉寧，楊春莉.國內外高等學校食品工程專業教學對比研究[J].科教文匯（下旬刊）. 2013（08）

[3] 張O.日本食品工程研究狀況[J].糧油加工與食品機械. 1994（02）

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人類社會的發展離不開對自然資源的需求和對環境的影響,因此自然環境與人類社會的發展步伐之間存在著相互制約的緊密聯系。近年來日益突出的自然資源緊張和環境污染嚴重的問題嚴重影響了社會經濟的進一步發展,社會各界都在尋求解決環境問題的新技術,現代化的生物技術為人類提供了嶄新的途徑,本文將對生物技術解決環境問題時發揮的重要作用予以討論。

關鍵詞:

生物工程；環境保護；技術應用

1前言

生物工程是近年來一門嶄新的學科領域,該學科的研究內容是生命科學,但是由于其學科的綜合性強,能夠推廣至很多領域的產品研發和新技術的應用。生物工程也在不同的需求中得到飛速的發展,培養了一批相關技術人才,在人類對環境保護的概念日益增強的今天,逐步應用于環境保護的工作中,由于其具有高效綠色環保的特點,因此在環境保護領域有著巨大的潛在應用價值。

2我國自然環境面臨的問題

我國從解放后,經濟逐步復蘇,國家對工業生產也投入了許多資金和人力,使得我國的經濟在解放后出現了快速增長,在改革開放后,我國經濟增長再一次邁上了新臺階,經濟增長速度飛快,無論是從工業生產還是居民消費水平,都取得了令人矚目的成就,然而這一切的發展卻給自然環境帶來了十分嚴重的影響。在解放初期,由于工業水平比較落后,使用的機器設備都十分落后,技術水平也很難達到發達國家的標準,我國的工業生產都屬于高能耗的生產模式,大量的生產造成我國自然資源的大量開采和浪費,隨后的發展中,技術能力逐漸開始趕上發達國家,但是對自然環境保護的意識仍然沒有在人們心中扎根,經濟發展還是在原有的模式下進行,無論是工業生產還是農業生產,對環境的影響進一步惡化,自然資源被人為破壞,很多獨特的稀有資源都面臨枯竭,自然環境開始給人類敲響了警鐘,這種無節制的開發和破壞最終將會影響社會發展節奏。因此我國開始倡導可持續發展的戰略目標,將經濟發展和環境保護相結合,達到共同發展的目的,在保障工農業生產所必須的資源,大力加強對環境污染的治理工作,并積極尋找可替代能源,發展清潔能源,保護人類賴以生存的自然環境,也為社會的長遠發展提供保障。

3當前生物工程技術的特點

中國現有的環境污染情況由于歷史遺留問題較多,再加上現代化生產和生活的排放,對環境保護的治理工作一直是重點和難點。現代化生物工程的發展為環境保護工作提供了一條嶄新的途徑,也由于近些年生物工程技術在環境污染治理方面取得了很多成績使它受到了廣泛的關注。生物工程技術通過使用生物制劑將污染物從環境中分解,清除,整個過程不存在二次污染,且處理效果較好,具有十分重要的應用價值,而且從環境系統的角度看,通過生物工程技術引入的生物制劑,對環境的影響也小,通過對整個生態環境失衡的調平,達到環境保護的效果,因此其環保功效顯而易見。生物工程技術的靈活度高,能夠根據不同污染物的特點,結合基因工程的先進技術有針對性的開展治理工作,并且從實踐上現實了可持續發展的環境保護概念,逐漸在環境保護和污染物治理領域表現出卓越的優勢,受到環境保護領域工作的高度關注。

4生物工程技術在環境保護領域的應用

可以看出生物工程技術具有諸多優點,使得生物工程技術在環保領域受到廣泛的歡迎,其主要的污染治理成績表現在以下幾個方面:

(1)工業和生活廢水的整治。水是人類的生命之源,一直以來都是人類無法替代的寶貴自然資源,然而由于生產和生活污水的污染,使得人類賴以生存的水源都出現了不同程度的污染,這個問題迫在眉睫,因為如果缺少了干凈的水資源,人類將無法從事正常的生活和生產活動,更嚴重的會影響到人類的生存。對污水的治理問題一直都是環境保護的重點問題,然而其他物理置換或者多層過濾等方法,無法徹底清除污水中的有害物質,還容易造成水體的二次污染,隨著清潔的水資源越來越少,環境保護領域向生物工程技術投入了研究,并獲得了良好的效果,通過使用生物工程的相關技術,利用生物制劑將污水中的污染物分解代謝成為對人體和自然環境沒有威脅的清潔水,可以在不引入二次污染的同時達到較好的凈水效果。廢水問題是困擾現在人們的重點問題,如果有效處理廢水呢？利用現代生物技術可以達到有效成果。根據現代化城市對污水排放要求的提高,生物工程領域也發展了新型技術已達到排放標準,并推動污水處理產業的發展。

(2)空氣的凈化。實際上利用生物工程將空氣凈化的方法已經早已應用,現在已經成為比較成熟的技術在空氣凈化領域廣泛使用,由于這種方法對資金要求低,環保性能高,凈化效果好,在未來也存在著巨大的市場潛力。

(3)對固體垃圾的處理。固體垃圾也是環境污染的一種難以處理的問題,原有的方法通過掩埋等處理時間長,或者對環境造成二次污染,因此迫切需要尋找新的方法,生物工程技術的應用解決了這些問題,可以通過生物分解代謝,有效將固體垃圾進行處理,還能夠反復使用,減少垃圾處理的成本,其處理后的垃圾變廢為寶,能夠作為農業生產中的綠色肥料,使整個環境污染的處理過程循環成為一個環保過程,產生一定的經濟收益,是現如今最優的污染處理方法。

(4)利用生物技術維護環境。將生物工程技術延伸到對環境的維護領域也是一項重要的應用,可以利用生物工程技術整治各種污染物的方法將自然環境凈化,在現有基礎上提升自然環境質量,在治理污染的同時防止污染的發生,從根本上解決環境污染的問題。

5結論

通過上述內容的分析,可以看出生物技術在環境污染整治和維護的領域能夠發揮重要的作用,可以將環境保護技術從現有的防御轉為提前維護,保證自然環境與人類發展的和諧統一,避免因人類社會的發展需求對環境造成的惡劣影響。加強對生物工程的研發力度,促進相關污染處理技術的發展,能夠為人類的可持續發展提供更強大的保護。

參考文獻

[1]郭艷霞.論生物技術在環境保護中的應用.科技與創新,2015,21.

[2]劉彪.探究生物技術在環境保護中的應用及前景.房地產導刊,2015,9.

[3]楊宇蒿,王碧文.現代生物技術在環境保護中的應用研究進展之我見.經貿實踐,2015,4.

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關鍵詞：生物工程技術；藥用資源；中藥材

所謂生物工程技術就是以生物學的理論和技術為核心組成部分，并且融入了化工、機械以及電子計算機等現代工程技術，能夠完美地操作分子生物學的成果，以此來制造出大批的有用代謝產物或體現出特殊生理功能的全新產業。在全球范圍內，中國的藥用植物資源是最為龐大的國家之一，然而隨著發展的深入，使得我國對于藥用植物的需求不斷增長，從而出現了藥用植物資源稀缺的現象。

1 中藥材的種植

在我國中藥培育具有著很長的一段歷程，在起初的一段時間內，基本上都是培育較為珍貴的中藥材，但到20世紀80年代后，就實行了大批量對中藥材相關的培育工作。2000年，我國逐漸實現并開展了GAP工作內容。現如今，我國大部分區域都依次建立起了多樣化的培育基地。我國中藥材種植培育基地基本上可以分為3個類型：（1）大型中藥企業所創建的種植培育基地。（2）具有豐富中藥材種植培育經驗并且保存至今的基地。（3）農場化的中藥材種植培育基地。事實證明，中藥材的種植和培育工作，必須結合著科學技術進行開展，才能夠對中藥材的品種擇優、種質的評價以及培育工作有一個良好的體現。傳統的培育方式過程較長，而生物工程技術的融合，能夠在一定程度上縮短時間上的限制，還能夠有效地推動中藥材的野生撫育。野生撫育基本上可以分為2種類型：（1）針對現有的培育技術和方式還不夠完善的品種。（2）已培育的藥材綜合性狀遠低于野生的藥材。野生撫育中藥材，能夠取得最大程度的經濟效益，并且不會打破原本的生態環境。

2 生物工程技術生產藥物植物的優質種苗

在對中藥材進行種植培育工作時，如果運用較為傳統的培育技術和方式，不能夠有效快速地培育出大批量的優質品種，但是通過生物工程技術，就能夠在此問題上得到相應的改善。運用生物工程技術中的快速繁殖技術，就能夠實現快速生產優質種苗的目標。在運用生物工程技術種植培育中藥材過程中，基本上有著2種較為合理的方法：（1）利用藥用植物的外植體來引出愈傷組織。（2）利用體細胞胚的途徑。當然，在對中藥材進行培育的過程中，還應該特別重視幾個關鍵要素：（1）外植體要進行擇優處理，挑選出具有活力、有效成分高的來開展相關的愈傷組織的誘導。（2）選擇適合中藥材生長的環境和土質來對種苗開展地上部分和根的誘導。（3）栽培出的種苗向土地中的過度轉移問題。從目前情形來分析，我國中的降香資源非常緊張并且嚴重缺失，基本上只能通過海外進口來滿足需求。然而海南洋浦生物工程公司利用組織培育的模式孕育出了大批的降香種苗，并且在通過溫室對種苗進行了相應的提煉，并使其生長到一定程度，成功地將其轉移到外界進行野生撫育工作。降香的成功經驗也推動了其他藥用植物資源發展。生物工程技術已經被大范圍的運用到各個領域中，在農業生產中也得到了相應的運用和推廣。

3 生物工程技術生產中藥的活性成分

最近幾年中，大多數的中藥材基本上都是由藥廠開展相應的提取分離，并且相應地制造成中藥提取物，而且有大部分中藥提取物被出口至國外，從而使得大批中藥材資源出現了嚴重缺失和損耗。通過熟練地運用生物工程技術，能夠大量地獲取藥用植物中的活性成分，在進行較大范圍培育工作下，能夠顯著地節約成本。

4 結論

生物工程技術在藥用植物資源上的合理開展和運用，有利于保護瀕臨絕種的藥用植物，對我國中醫藥的發展存在著決定性的意義，不僅僅是藥用資源的核心模式，還對中國以及全球范圍的中醫藥發展提供了相應的保障。

參考文獻

1 高文遠，肖培根.生物工程技術與藥用植物資源保護[J].中草藥，2008（7）

2 周選圍，陳文強，鄧百萬，王智，彭浩，林娟.生物技術在藥用真菌資源 開發與保護中的應用[J].中草藥，2005（3）

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[關鍵詞] 創新型人才 人才培養方案 平臺 模塊 課程群

現代生物工程技術是當今世界科學發展中極為重要、極為活躍的科學領域,尤其是基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程進展迅速,連同近年來該領域又逐步發展形成的蛋白質工程、生化工程技術等,已在社會經濟建設的各個領域發揮著重要作用,與人類的生產、生活密不可分。

鄭州大學在原有“生物技術”本科專業開設及建設的基礎上,于2007年起設立“生物工程”本科專業。該專業的設立不但將對河南省生物工程與技術產業的發展起著重要的推動作用,而且對學校的學科建設也非常重要,直接影響到鄭州大學工程學科的綜合實力。2008年鄭州大學將“生物工程”專業列為全校“教學內容與課程體系改革與建設”試點專業,要求在原有人才培養方案的基礎上,對“生物工程”專業培養方案進行修訂完善,并將相關教學內容和知識體系進一步進行整合,制定出新的培養方案。生物工程專業舊的人才培養方案是在專業開辦申請時參考教育部生物科學與生物工程教學指導委員會擬定的“生物工程專業規范”的基礎上制定的,為此我們根據學校課程體系改革的精神及要求,結合學科發展特點、國內外生物工程技術發展現狀、趨勢,以及鄭州大學生物與工程技術學科的實際,對該專業的課程體系框架及教學內容進行整合建設,以期滿足生物工程學科創新型人才培養的要求。

一、認真組織調研,學習國內相關高校開展課程體系改革與建設經驗

在明確課程體系改革與建設的目標和任務的基礎上,我們對國內教育部直屬重點大學及部分地方特色高校開展課程體系改革的經驗與做法進行了認真地調研和分析,重點圍繞生物工程學科發展和技術進步對專業教育帶來的影響、生物工程專業課程體系的優化與教學內容的整合重建、實踐教學體系構建與教學模式探索、生物工程與技術學科教學方法改革等進行深入的研究和分析總結。通過調研,負責“課程體系改革與建設”的老師及教學委員成員深受啟發,對充分學習和借鑒各高校課程體系改革與建設過程中所取得的各項成果、經驗,以及進一步明確專業辦學方向、理請辦學思路,明確生物工程專業模塊設置方向等具有積極意義。

二、瞄準學科前沿及國家生物產業發展政策,明確專業發展方向

隨著生物工程與技術學科的迅速發展,其在國民經濟建設中越來越發揮著重要作用。生物工程技術廣泛應用于醫藥、農業、能源、環境等行業,發展日新月異。2007年2月28日,國務院召開“十一五”期間高技術產業和生物產業發展問題研究會議,強調“十一五”期間,要把加快發展生物產業放在突出重要的戰略位置。加快發展生物醫藥、生物農業、生物能源、生物制造、生物環保等行業,加強生物資源的保護和開發利用,強化生物安全管理體系建設。形成一批具有自主知識產權的生物技術產品,培育一批大型生物企業和生物產業基地,使生物產業真正發展成為增長速度快、質量效益好、帶動效益強的戰略性新興產業。

三、整合教學內容及知識點,確定新的人才培養方案體系框架

基于生物工程專業人才培養目標在于,掌握生物技術及其產業化的科學原理、工藝技術過程和工程設計等基礎理論,基本技能,能在生物技術與工程領域從事設計生產管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才。在充分借鑒國內其他高校經驗與做法的同時,我們對原有課程的教學內容、知識體系進行了認真整合。

1.原有教學內容及知識體系存在的問題

問題主要反映在實踐實習教學環節及課程體系結構兩個方面。前者有:(1)實踐教學環節形式單一。主要是分散的課程實驗,缺乏集中安排的課程及專業綜合實驗、專業課程設計及各種實習、實訓等;(2)實習、實訓等實踐教學基地數量嚴重不足,急需加強建設以滿足實踐實習教學;(3)實驗教學綜合性、創新性實驗項目比例偏少,需要進一步增加。(4)沒有完全建立獨立于理論教學的實踐教學體系。實踐、實習環節需要進一步加強。尤其是與生物技術專業相比,生物工程專業辦學需要進一步與企業密切聯合。

在課程體系結構方面,傳統的人才培養方案包含有必修課(含公共、學科基礎及專業必修課)、限選課(學科基礎及專業限選課)和選修課,總學時和學分分別達到3410學時和182分。必修課過多(尤其是大平臺課),選修課較少。必修課學分比例甚至達到60%以上,擠占了學生對專業及其它課程的自主選修學分。同時,大量的課堂教學也同樣擠占了學生對其它課程自主選修,不利于學生自主學習積極性的調動和發揮,不利于創新型人才的培養。

2.采取有效措施,推進知識點整合

在教學計劃制定過程中,我們考慮了學校有關文件精神要求、其它高校改革的成功經驗和做法以及學科本身特點。具體措施有:(1)知識體系重疊部分前移講授。根據學科特點,召開課程體系論證專家會議,充分征求教師和專家意見進行調整。(2)公共基礎平臺課進行嘗試性改革。壓縮部分課程學時、學分等;(3)對生物學基礎課程進行整合。根據專業特點,將植物生物學、動物生物學整合為普通生物學開設,增加專業選修課比例,學科群課程增加前沿性、應用性課程比例,多學科知識點重新梳理、銜接,強化實驗實習環節,以及將課堂教學與大學生創新實驗項目結合等。(4)明確各門課程在培養計劃中的地位與邊界,界定各門課程的講授范圍,避免課程之間的重復和脫節,注重學科知識的綜合性與實用性,注意學科間知識的銜接、推進、滲透及有機聯系,克服課程之間的松散性,壓縮、刪減課程重復和內容陳舊的部分,將新的理論、方法和先進的科技成果引入課程教學內容。通過課程教學內容的科學設計與合理編排,培養專業范圍寬、基礎知識厚、綜合素質高、工作能力強的復合型人才。

3.教學內容知識點及人才培養方案體系框架的確定

參照教育部專業規范重新梳理知識體系及知識點,明確生物工程專業共有的100多個知識單元。這些知識單元分屬于不同的專業知識領域,同時開設理論課并配備相應的實踐教學內容以加強學生創新、動手能力培養。這些知識領域包括基礎生物學、生物化學、微生物學、工程制圖、發酵工程、化工原理、細胞工程、酶工程、基因工程與分子生物學、生物分離工程、生物工程設備、生物反應工程、發酵工廠設計概論等。

四、按照培養目標和學科發展特點,制定新的人才培養方案

生物工程學科發展迅速,其中生物制藥、發酵工程領域在整個生物技術產業中產值及行業規模較大,從就業和學科前景來看,我們計劃設置上述兩個專業模塊,即生物制藥模塊(服務于制藥領域)和發酵工程模塊(技術服務于多農業、能源、環保、制造等多個領域)。在此基礎上,結合學校新的培養方案設置要求,我們按照“平臺+模塊+課程群”的體系制定出了新的人才培養方案。

(一)專業培養目標

生物工程專業培養目標定位于,培養掌握生物工程技術及其產業化的科學原理、掌握生物制藥或發酵工藝技術過程和工程設計等基礎理論、基本技能,能在生物制藥或發酵工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的高素質工程技術人才。

(二)專業培養基本要求

專業培養要求本專業學生主要學習微生物學、生物化學、生化工程原理、生物工程等方面的基本理論和基本知識,受到生物技術與工程等方面的基本訓練,具備在生物技術與工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的基本能力。

畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:具有寬泛的文化知識、較高的文化素養,不僅具備從事本專業領域業務工作的基本能力和素質,而且有一定的人文社會科學和自然科學基本理論知識;掌握現代生物學、生化工程原理、生物制藥或發酵工程領域核心課程的基本理論、基本知識和基本技能;具備在生物制藥或發酵工程領域從事工程設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的基本能力,具有獨立獲取知識、提出問題、分析問題和解決問題的基本能力及開拓創新精神;熟悉生物工程技術及產業發展有關的方針、政策和法規;了解當代生物工程技術的理論前沿和發展動態;掌握生物工程技術領域文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力。

(三)專業模塊方向設置及主要課程

1.生物制藥模塊

主要課程包括:基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、免疫學與抗體工程、生物反應工程原理、生物技術制藥、發酵工廠設計概論、生物工程產物分離技術、藥學概論、生物化學綜合實驗、分子生物學綜合實驗、生物信息學、生物工程設備、實驗動物學、工程制圖。

2.發酵工程模塊

主要課程包括:基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、環境微生物學、生物反應工程原理、微生物生理學、發酵工廠設計概論、生物工程產物分離技術、儀器分析、生物化學綜合實驗、分子生物學綜合實驗、生物信息學、生物工程設備、微生物學綜合實驗、工程制圖。

“生物工程”專業新的人才培養方案除包括上述模塊設立外,特別注重減少課堂教學總學時數,通過精選教學內容、改進教學方法等推動創新型教學及人才培養。規定本專業須修滿指導性教學計劃中規定課程學分173學分,其中平臺課95學分(比例54.5%),模塊課5分(34.0%),課程群1分(比例11.0%)。使得課程體系結構更為合理,更加有利于將學生從填鴨式的課堂教育中解放出來,對培養具有自主學習能力和創新精神的生物工程類人才具有積極意義。

參考文獻:

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[3]易自力,周樸華,曾寶成,等.生物技術本科專業教學內容和課程體系改革的探索[J].中國農業教育,1999(7):46-47.

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[5]龍健,乙引.生物技術專業課程體系教學創新探索[J].中國生物工程雜志,2005,(S):221-223.

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2013年底召開的中央經濟工作會議提出了2014年經濟工作的主要任務，其中“切實保障國家糧食安全”首次躍升為六大任務之首，糧食安全亦首次被提至“國家戰略”高度。會議要求必須實施以我為主、立足國內、確保產能、適度進口、科技支撐的國家糧食安全戰略。要依靠自己保口糧，集中國內資源保重點，做到谷物基本自給、口糧絕對安全。更加注重農產品質量和食品安全，轉變農業發展方式，抓好糧食安全保障能力建設。在實現糧食安全產能方式上也與以往明顯不同，改變通過調動農民積極性、保護農地資源等多種方式增加產能，把“科技支撐”擺在突出位置。

實現糧食安全的第一要素是必須具備安全的土壤環境：無論是保障糧食穩產高產實現數量上的安全，還是從源頭避免化肥、農藥殘留以及重金屬污染等問題保證糧食質量，直至“長治久安”保持可持續的糧食生產能力，先決條件都是必須有高品質的農田――國務院印發的《關于建立健 全糧食安全省長責任制的若干意見》將耕地問題放在首位：強調要鞏固和提高糧食生產能力，堅決守住耕地紅線，加快建設高標準農田，提高糧食生產科技水平，建立新型糧食生產經營體系，增強糧食可持續生產能力。

據國家機構權威調查統計：全國土地荒漠化速度超過治理速度，荒漠化土地面積以每年2469平方公里的速度增長，由于水土流失、貧瘠化、次生鹽堿化和土壤酸化等原因，已造成40%以上耕地土地地力減退。全國優質耕地只占全部耕地的21%。按照耕地等級劃分：一等地占41%，二等地占34%，三等地占20%，其余部分已經不宜繼續耕種;按產量劃分，高產田占29.7%，中產田占30.3%，低產田占40%。

同時由于受工業污染等多方面影響，特別是農業方面。40年的化學農業，大量的不合理施用化肥和農藥，直接或間接地污染土壤，造成土壤板結、次生鹽堿化影響農作物的產量和質量，并最終隨食物鏈進入人體。

國家整體糧食安全需要在糧食數量、質量以及糧食可持續性生產三方面得到保障，土地是實現糧食安全保障第一要素：無論是糧食數量上的穩產高產，還是質量方面的綠色有機種植，直至實現糧食數量質量均衡發展的可持續性生產，都必須有優質的耕地做基礎。因此必須針對全國耕地實際狀況，盡快開展大規模的改良治理工作，特別是應用先進的農業科學技術改變現狀，從基礎上確保國家糧食安全。

（二）

“多菌系組合”生物工程技術經過12年研發、實驗，被證明在實現“糧食安全，土壤改良，環境治理”發展理念方面效果顯著。這種應用于現代農業的生物工程技術，是在國內外權威專家40年研究成果基礎上，繼續研發產生的一種具有多種微生物組合綜合體現效果的先進技術。這項先進生物工程技術已經通過由國家科技部和農業部組織的國家級鑒定，相繼獲得6項國家專利。

研發專家團隊在自然環境存在的有益微生物中，經過提純、復壯使之能夠適應更嚴酷的環境，再根據不同用途從百余種有益微生物中選取25―35種微生物制成菌劑發揮組合作用。通過不同種的微生物配方來治理土壤現存的問題，從而解決糧食種植過程中的產量、品質和恢復土壤的團粒結構和應有的養份。

“多菌系組合”生物工程技術及由其發酵而成的生物有機肥，以多種微生物組合、有效成分豐富、濃度高、穩定等特點，在使用過程中具有顯著的優勢：

單位面積使用量少：比較國內市場其他生物有機肥動數百公斤甚至數噸的用法，這種生物有機肥用量小，每畝50―150kg即能收到明顯的效果;

投入產出比高：應用這種技術產品增產顯著，蔬菜和經濟作物投入產出比高達30―50;

廣譜性好：這種技術產品是一種天然生物添加劑，作用機理是通過微生物及其代謝產物調理植物新陳代謝，促進植物吸收、生長、抗病;

土壤改良和污染治理：這種技術產品以活性微生物作用，能夠有效分解和鈍化土壤中農藥殘留、油污污染和重金屬等;在濱海和內陸鹽堿地治理綠化攻關過程中證明，能夠加快土壤修復速度，大大提高苗木的成活率。

“多菌系組合”生物工程技術經過12年研究和試驗，已經根據不同用途和市場需求，調配菌種和原料大批量制造兩個系列生物有機肥產品：（1）生物有機肥：應用于果樹、主糧作物、設施農業、油料作物、中草藥、茶葉和煙葉等方面;（2）土壤改良劑：應用于濱海和內陸型鹽堿土壤治理，改良各種原因導致的貧瘠化、次生鹽堿化、土壤酸化耕地。已經在大慶、白城、濰坊、東營、天津、曹妃甸等鹽堿、沙化土壤綠化工程中推廣應用，應用實驗證實：在提高成活率的同時，單位面積造價大為降低，對經濟、社會和生態效益貢獻巨大。

（三）

應用“多菌系組合”生物工程技術及相關產品，在有機綠色種植、鹽堿地改良、大規模養殖環境污染治理等方面均取得顯著效果，尤其在土壤成份改良方面成績最為突出。

內陸鹽堿土壤治理

2004年初，選取大慶草甸蘇打堿土作為實驗地，pH值8.2―9.3，“堿包”部位pH值高達10.3。土壤粘重，硬化，結構不良。通過“多菌系組合生物工程技術（BPA-e）”產品應用，土壤板結情況明顯改善，肥效擴散作用明顯，肥料下部10厘米土壤pH值下降0.6―1.1，側方土壤pH值下降0.4―0.7，速效N、P、K含量分別提高2.7、1.6、3.3倍。

在“多菌系組合”生物工程技術產品在大慶市內陸鹽堿地改造應用實例證明：670畝草、灌木、喬木首年的總體成活率由原來的不到3%達到87%，次年沒有繼續施用肥料情況下，樹木成活率依然保持在80%以上。

濱海鹽漬土壤治理

2009年3月至2011年12月，應用“多菌系組合”生物工程技術與天津泰達園林建設有限公司合作《微生物“BPA-e”菌肥改良濱海原生鹽土綠化技術集成研究與示范》項目。項目位于天津海濱大道永定新河收費站兩側臨近地段，總面積30畝原鹽池地域，改造前原生鹽土全鹽量1.9%―3.4%， pH值為7.6―8.4，經過兩個生長季養護，改良后土壤含鹽量已經降低到0.2%―0.4%，pH值降低到7.5―7.8，苗木成活率達到95.3%。每平方米綠化綜合造價降低38元。到目前我們天津區域改造的鹽漬地面積超過千畝。2014年我們與天津濱海區園林局合作，設立了利用生物土壤改良劑治理鹽堿土讓的新標準

含鹽堿成份的低產農田改造

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關鍵詞：生物工程；學生；實踐能力；培養途徑

中圖分類號：G71 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2013）15-0236-02

隨著生產力水平的提高和科學技術的快速發展，為迎合社會對生物工程應用型人才需求的增加，除工程類院校外，綜合性院校、師范院校都陸續開辦了生物工程專業。但一些學校在軟件和硬件上尚不能滿足對該方面人才培養的需要。而具有實踐能力的高素質生物工程專業人才是就業競爭獲勝的前提。所以，單純靠課堂和書本上知識對生物工程專業學生進行培養已難以適應社會對人才的需求。如何彌補學校在軟件和硬件方面的不足、提高生物工程專業學生的工程實踐能力，以及創新能力是擺在大家面前的一項重要任務。

一、實踐教學的重要性

生物工程專業是以工為主、理為輔、工理管結合的復合型專業，是培養掌握現代生物學和生物技術基本科學原理、基本技能、工藝技術過程和工程設計等基本理論，能在生物技術與工程領域從事產業化工程設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才。生物工程已廣泛應用于醫藥、食品、輕術人員既要掌握生物工程上游技術和實驗室技術，又要有豐富的工程方面綜合素質。上游技術若得不到工程性的轉化，就難以實現規模化生產的目的。目前，大多數綜合型高等院校在生物工程專業教學方面，對學生實踐能力培養很重視，但從事科研實踐活動的機會仍然較少，學生的實踐能力較低的現象仍需要進一步改善。

二、多開綜合性實驗課程以培養實踐能力

部分院校生物工程專業的實驗多以驗證性、重復性和演示性為主的基礎性實驗，條件好的綜合性院校開有綜合性實驗課。在多數情況下，實驗所涉及的各種試劑、材料及設備的準備與調試等由教師在課前完成，學生按照既定的實驗步驟操作即可。在整個實驗過程中，學生較少主動思考，對整個實驗過程缺乏充分認識，對操作過的實驗印象不深。雖然，基礎性實驗教學有利于學生掌握某一單元操作技術，但不利于學生全面了解與掌握生物工程的知識與技術，也不利于對生物工程專業操作技能全面訓練。因此，可以結合教師的科研課題以及生產實際，合理設置實驗內容，適當控制驗證型實驗比例，加大設計型、綜合性實驗比例。

綜合性實驗應具有一定的綜合程度，體現學科的交叉與應用前景。生物工程專業的學生，可以結合個人興趣及將來的發展方向選擇感興趣的綜合性實驗。并且，提倡由學生自己準備實驗材料、設計方案、完成實驗全過程，以培養學生應用已學知識，根據實驗需要再學習的能力，通過完成實驗全過程來培養學生實際操作能力以及綜合能力。

三、開放實驗室的必要性

實踐教學是培養生物工程專業學生工程實踐能力和創新能力的重要環節，實驗室是高校進行實踐教學的重要場所。它不僅是儀器設備和實驗所需的場所，而且是促進知識轉化、提高學生實驗技能、培養具有工程實踐能力、創新能力的基地。

生物工程專業的性質需要有開放的實驗室，實驗室的開放是高等院校適應現代科技和教育發展的客觀要求。要加強學生的實踐能力培養，需要有開放的實驗室。在完成規定的實驗教學任務之后，根據不同層次學生的需要實行時間、空間和實驗內容的開放，讓那些希望通過實施各種類型的研究課題對自己的動手能力提高、實踐能力增強、對生物工程領域操作得以鍛煉的學生提供場所。所以，開放實驗室是培養生物工程專業學生實踐能力必不可少的條件。

四、參加課題訓練

1、參加教師的工程類研究課題

教師的研究課題所涉及的內容一般是多方面、多學科的交叉，需要用多學科的理論知識及實驗方法去實施。讓學有余力、對實際操作感興趣的學生盡早參與教師的應用性研究課題，為學生提供了解相關工程知識的實際應用機會，在提高學生的實踐能力的同時，也有利于提高學生的創新能力，促進學習的主動性和積極性。實踐證明，以教師的在研項目促學生工程實踐能力培養，是提高生物工程專業學生工程實踐能力的有效途徑之一。

2、參加創新創業訓練計劃項目

大學生科技創新創業活動，是以學生自主學習和教師指導相結合，以解決實際問題為切入點的科技活動。鼓勵優秀學生以團隊形式開展有指導性的工程訓練、創新、創業活動。學生可以根據生產需求自擬課題或結合指導教師的研究方向擬定課題，利用課余時間完成任務。能有效地激發學生的學習熱情，促進學生對實際操作能力培養的重視，同時也能激發學生對所學專業的熱愛。讓學生參加創新創業訓練計劃項目是學生獲得實踐能力的又一重要途徑。

五、加強校外實習基地建設，培養工程實踐能力

與傳統產業相比，生物工程領域對從業人員的素質要求更高，需要有扎實的理論基礎、很強的實踐能力、掌握生物工程工藝及生產過程的工程類應用型人才。“產、學、研”結合，利用校外生物工程企業的生產車間作為學生實習場所，可以實現生物工程專業學生在校學習的生物工程上游技術、實驗室操作技能與生產單位的實際應用相結合，是培養學生理論聯系實際、實踐能力以及工程綜合素質的重要途徑。

1、“產、學、研”結合，提高學生實踐能力

結合校內資源的優勢，充分挖掘、發揮校外資源作用，讓社會、學校共同完成培養高素質生物工程人才的任務。可以采用“請進來，派出去”的方式，聘請企業技術主管作兼職教授、舉辦講座、聯合培養等形式，也可以通過外派學生到校外科研單位或生物工程企業進行實習或畢業設計；通過合作研究、共同研發產品等以密切學校與企業聯系，讓學生及時了解生產中的動態，使學生得到專業技能訓練、社會實踐和綜合能力培養。

采用“產、學、研”合作模式，將學校教師的研究課題與企業需要結合，解決生產中遇到的問題，將實踐教學與研究課題結合，以達到科研課題為實踐教學服務，為生產需求服務，企業為實踐教學提供場所與豐富實踐教學素材的互利雙贏良性循環。這種注重“產、學、研”結合的人才培養體系，充分體現了實踐教學在人才培養中的作用，有益于學生創新創業能力的培養，以及實踐能力與綜合素質的加強。

2、校外實習基地與學生工程實踐能力培養

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關鍵詞：機械制圖 生物工程 教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.05.107

生物工程專業是生物學與工程相結合的一門交叉性學科，要求學生掌握生物學與生物工程學方面的基本理論，不僅需要具備獲取輕化生物技術理論知識，也需要具備從事生物技術產品生產、生產過程控制檢驗等工作的綜合能力[1-2]。學生一旦需要參與產品生產就必須具備一定的工程技術理論。《工程制圖》一直是生物工程專業開設的必修課，一般安排在大一，是以培養學生對空間的認知能力、立體思維能力以及讀圖、識圖、繪圖能力為主要任務的專業基礎課程。

結合人才培養目標及以往的教學過程發現現有教學方式存在一定的問題：第一，學生沒有充分認識機械制圖課程的重要性；第二，現有的機械制圖課程教學模式以及課件實例都是針對機械專業，并沒有專門針對特定的非機械類專業。針對這些在教學實踐中所暴露出的問題，如何開展生物工程專業機械制圖及CAD教學改革，提高教學效果，使學生真正做到學以致用，是亟待解決的人才培養與教學質量問題。本文就如何針對生物工程專業進行機械制圖和CAD教學進行了分析，試圖解決在實際教學中的問題。

1 提高生物工程學生對《工程制圖》的認識

我院生物工程專業主要是針對發酵方向，就業方向主要為酒廠、醬油發酵場、榨菜生產等相關發酵領域。雖然畢業生直接參與零件設計、機械加工裝配的情況很少，但有很大一部分畢業生會從事發酵設備的管理和維修，甚至發酵工廠的設計等工作，這就需要具備閱讀機器原理圖樣的能力。可以設想，如果連基本的原理圖都讀不懂，如何進行操作、維修和設計。因此以工程制圖在生物工程專業中的應用為突破口，聯系后續相關課程工廠設計，讓學生明白學習本門課程的目的與意義。

為了充分調動學生的學習積極性以及對課程應用范圍的理解，在緒論階段和裝配圖階段，選定一個工程制圖及cad在生物工程專業中的應用實例進行實際講解。由于本課程為工廠設計課程的先驅課程，選定工廠設計課程中的實例進行講解，不僅讓學生在專業認知的同時了解工程制圖在專業體系中的作用，也對兩門課程的聯系有一定的了解。

2 現有的生物工程專業《工程制圖》教學中的問題

2.1 教學內容沒有針對性

現有的非機械專業的工程制圖及CAD教學基本上延用大學本科機械類教學模式，教學內容是機械類內容的壓縮，而且講課實例作業練習都是機械類實例。沒有專門針對特定非機械專業的教學體系和教學內容，并且沒有合適的教學實例。

2.2 教學模式沒有針對性

現有的教學模式還是沿用著機械專業工程制圖教學模式，分為畫法幾何、機械制圖以及計算機繪圖三個大板塊。由于非機械專業的工程制圖課時量為50課時左右，為了應對教學內容多而課時少的矛盾，很多教師上課時以采用降低教學難度和精簡教學內容為對策，這必然導致學生練習時間大大降低，知識掌握程度降低。

3 機械制圖教學方式改革

3.1 教學板塊調整

針對非機械專業工程制圖課時較少的現狀，對傳統的教學內容和順序進行改革。傳統的教學板塊中的第一部分為畫法幾何，主要內容是點、線、面投影基礎知識，用來培養學生的立體感。由于本知識點大部分是高中知識，講解占用時間較長，故對本部分知識點進行大量壓縮或者改成練習教學法[3]。本課程主要是培養學生繪制立體三視圖的能力，可以首先利用基本體的立體模型引導學生入門，由實際的立體繪制三視圖，培養立體感更形象具體。這樣學生不再枯燥的理解空間虛構點線面，而是在實際立體中學習點線面的投影，講解具有針對性，提高教學效果。

3.2 教學內容針對性改革

現有的教學內容，教學實例都是針對機械專業實例，并沒有針對生物工程專業的教學實例。在零件圖以及裝配圖章節，選擇與生物工程先關的實例進行講解。并且選取實際發酵廠中的實際零件進行繪制與講解，或者選取實驗室中的有關機械試驗設備進行實踐繪制。

3.3 多種教學手段，提高教學效果

可以利用多媒體手段輔助教學，利用Proe、Solidworks等軟件繪制一定的三維圖，完成課件制作。不僅能夠提高學生的立體感，也提高教學效果。將計算機多媒體教學與傳統的教模教學模式相結合，可以使教學難度大大降低，提高學生的理解能力，使課堂教學清晰直觀。

3.4 增加實踐教學環境

由于非機械專業工程制圖課時較少，現有的實踐環節基本省略，但是這會造成學生學習理論與實踐相脫節。可以組織學生到機械精工實習基地進行參觀，認知一定的機器，有一定的工程理念。然后可以帶領學生參觀生物工程實驗室，從實驗室的試驗儀器中可以看到一定的機械儀器，了解試驗儀器零件和裝配關系，對零件圖的繪制和裝配圖的繪制的學習有一定的幫助，增加教學目的性[4]。

上世紀90年代誕生了基于系統論的生物工程，即以生物學（特別是其中的微生物學、遺傳學、生物化學和細胞學）的理論和技術為基礎，結合化工、機械、電子計算機等現代工程技術。在生物工程專業人才培養過程中工程制圖往往是被忽視的部分，作為生物工程專業人才應當具備發酵工廠設計、圖紙繪制等專業技能，在教學中應加強引導學生對機械制圖這門課程的學習熱情，結合發酵工廠設計實例，改善教學板塊的配置，優化教學方式與手段，設置具有專業針對性教學內容，提高學生的學習積極性，增強教學效果。

參考文獻：

[1]黃傳錦，周海，劉道標，惠學芹等.關于非機械類機械制圖課程教學的思考[J].考試周刊，2012，（27）：176-177.

[2]朱顏，包春江，郭宏亮等.非機械類專業制圖課程的教與學探索[J].裝備制造技術，2010，（1）：207-208.

[3]甄鑫.生物醫學工程專業《工程制圖》的教學體會[J].中國醫藥指南，2010，（8）：167.

[4]羅紅萍.非機械類專業《工程制圖》課程教學改革探索與研究[J].科技信息，2008，（2）：23.

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關鍵詞:生物技術;基因工程;細胞工程

現代生物技術的迅猛發展,成就非凡,推動著科學的進步,促進著經濟的發展,改變著人類的生活與思維,影響著人類社會的發展進程。現代生物技術的成果越來越廣泛地應用于醫藥、食品、能源、化工、輕工和環境保護等諸多領域。生物技術是21世紀高新技術革命的核心內容,具有巨大的經濟效益及潛在的生產力。專家預測,到2010～2020年,生物技術產業將逐步成為世界經濟體系的支柱產業之一。生物技術是以生命科學為基礎,利用生物機體、生物系統創造新物種,并與工程原理相結合加工生產生物制品的綜合性科學技術。現代生物技術則包括基因工程、蛋白質工程、細胞工程、酶工程和發酵工程等領域。在我國的食品工業中,生物技術工業化產品占有相當大的比重;近年,酒類和新型發酵產品以及釀造產品的產值占食品工業總產值的17%。現代生物技術在食品發酵領域中有廣闊市場和發展前景,本文主要闡述現代生物技術在食品發酵生產中的應用。

一、基因工程技術在食品發酵生產中的應用

基因工程技術是現代生物技術的核心內容,采用類似工程設計的方法,按照人類的特殊需要將具有遺傳性的目的基因在離體條件下進行剪切、組合、拼接,再將人工重組的基因通過載體導入受體細胞,進行無性繁殖,并使目的基因在受體細胞中高速表達,產生出人類所需要的產品或組建成新的生物類型。

發酵工業的關鍵是優良菌株的獲取,除選用常用的誘變、雜交和原生質體融合等傳統方法外,還可與基因工程結合,進行改造生產菌種。

(一)改良面包酵母菌的性能

面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。將優良酶基因轉入面包酵母菌中后,其含有的麥芽糖透性酶及麥芽糖的含量比普通面包酵母顯著提高,面包加工中產生二氧化碳氣體量提高,應用改良后的酵母菌種可生產出膨潤松軟的面包。

(二)改良釀酒酵母菌的性能

利用基因工程技術培育出新的釀酒酵母菌株,用以改進傳統的釀酒工藝,并使之多樣化。采用基因工程技術將大麥中的淀粉酶基因轉入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉發酵,使生產流程縮短,工序簡化,革新啤酒生產工藝。目前,已成功地選育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜殺啤酒酵母菌株,提高生香物質含量的啤酒酵母菌株。

(三)改良乳酸菌發酵劑的性能

乳酸菌是一類能代謝產生乳酸,降低發酵產品pH值的一類微生物。乳酸菌基因表達系統分為組成型表達和受控表達兩種類型,其中受控表達系統包括糖誘導系統、Nisin誘導系統、pH誘導系統和噬菌體衍生系統。相對于乳酸乳球菌和嗜熱鏈球菌而言,德氏乳桿菌的基因研究比較缺乏,但是已經發現質粒pN42和PJBL2用于構建德氏乳桿菌的克隆載體。有研究發現乳酸菌基因突變有2種方法:第一種方法涉及(同源或異源的)可獨立復制的轉座子,第二種方法是依賴于克隆的基因組DN斷和染色體上的同源部位的重組整合而獲得。通過基因工程得到的乳酸菌發酵劑具有優良的發酵性能,產雙乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的穩定形成能力、抗雜菌和病原菌的能力較強。

二、細胞工程技術在食品發酵生產中的應用

細胞工程是生物工程主要組成之一,出現于20世紀70年代末至80年代初,是在細胞水平上改變細胞的遺傳特性或通過大規模細胞培養以獲得人們所需物質的技術過程。細胞工程主要有細胞培養、細胞融合及細胞代謝物的生產等。細胞融合是在外力(誘導劑或促融劑)作用下,使兩個或兩個以上的異源(種、屬間)細胞或原生質體相互接觸,從而發生膜融合、胞質融合和核融合并形成雜種細胞的現象。細胞融合技術是一種改良微生物發酵菌種的有效方法,主要用于改良微生物菌種特性、提高目的產物的產量、使菌種獲得新的性狀、合成新產物等。與基因工程技術結合,使對遺傳物質進一步修飾提供了多樣的可能性。例如日本味之素公司應用細胞融合技術使產生氨基酸的短桿菌雜交,獲得比原產量高3倍的賴氨酸產生菌和蘇氨酸高產新菌株。釀酒酵母和糖化酵母的種間雜交,分離子后代中個別菌株具有糖化和發酵的雙重能力。日本國稅廳釀造試驗所用該技術獲得了優良的高性能謝利酵母來釀制西班牙謝利白葡萄酒獲得了成功。目前,微生物細胞融合的對象已擴展到酵母、霉菌、細菌、放線菌等多種微生物的種間以至屬間,不斷培育出用于各種領域的新菌種。

三、酶工程技術在食品發酵生產中的應用

酶是活細胞產生的具有高效催化功能、高度專一性和高度受控性的一類特殊生物催化劑。酶工程是現代生物技術的一個重要組成部分,酶工程又稱酶反應技術,是在一定的生物反應器內,利用生物酶作為催化劑,使某些物質定向轉化的工藝技術,包括酶的研制與生產,酶和細胞或細胞器的固定化技術,酶分子的修飾改造,以及生物傳感器等。酶工程技術在發酵生產中主要用于兩個方面,一是用酶技術處理發酵原料,有利于發酵過程的進行。如啤酒釀制過程,主要原料麥芽的質量欠佳或大麥、大米等輔助原料使用量較大時,會造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纖維素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白質降解不足,從而減慢發酵速度,影響啤酒的風味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制劑,可補充麥芽中酶活力不足的缺陷,提高麥汁的可發酵度和麥汁糖化的組分,縮短糖化時間,減少麥皮中色素、單寧等不良雜質在糖化過程中浸出,從而降低麥汁色澤。二是用酶來處理發酵菌種的代謝產物,縮短發酵過程,促進發酵風味的形成。啤酒中的雙乙酰是影響啤酒風味的主要因素,是判斷啤酒成熟的主要指標。當啤酒中雙乙酰的濃度超過閾值時,就會產生一種不愉快的餿酸味。雙乙酰是由酵母繁殖時生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羥基丁酸氧化脫羧而成的,一般在啤酒發酵后期還原雙乙酰需要約5～10d的時間。崔進梅等報道,發酵罐中加入α-乙酰乳酸脫羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可縮短發酵周期,減少雙乙酰含量。

四、小結

在食品發酵生產中應用生物技術可以提高發酵劑的性能,縮短發酵周期,豐富發酵制品的種類。不僅提高了產品檔次和附加值,生產出符合不同消費者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工業的發展。隨著生化技術的日益發展,相信會開發出更多物美價廉的發酵制品,使生物加工技術在食品發酵工業中的應用更加廣泛。

參考文獻

[1]趙志華,岳田利等.現代生物技術在乳品工業中的應用研究[J].生物技術通報.2006,04:78-80.

[2]王春榮,王興國等.現代生物技術與食品工業[J].山東食品科技.2004,07:31.

[3]徐成勇,郭本恒等.酸奶發酵劑和乳酸菌生物技術育種[J].中國生物工程雜志.2004,(7):27.

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關鍵詞:現代生物技術;食品工業;功能食品;有效成分;食品添加劑

中圖分類號:Q819文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)06-0023-02

一、現代生物技術簡介

生物技術包括傳統生物技術和現代生物技術。傳統生物技術包括釀造、酶的使用、抗菌素發酵、味精和氨基酸工業等,被廣泛應用于生產多種食品如面包、奶酪、啤酒、葡萄酒以及醬油、米酒和發酵乳制品。它和新的生物技術之間既有聯系,又有質的區別。現代生物技術是20世紀70年代初在分子生物學、生物化學、生化工程、微生物學、細胞生物學和電子計算機技術基礎上形成的綜合性技術。

二、現代生物技術在食品工業中的主要應用

(一)食品原料和食品微生物的改良,提高食品的營養價值及加工性能

利用基因工程、細胞工程改造動物、植物、微生物資源向人類提供各種轉基因食品和食品添加劑,一方面提高了農作物產量、改善農作物抗蟲、抗病、抗除草劑和抗寒能力,另一方面使食品的營養價值、風味品質得到改善,食品儲藏和保存時間有所延長。我國利用基因工程技術培育的轉基因抗病番茄、抗病甜椒,目前累計種植3,000多畝,耐貯番茄在室溫下儲藏56天,好果率達70%以上。利用細胞工程技術培育出含水量大大降低的西紅柿、洋蔥、馬鈴薯新品種,培育出帶咸味和奶味的適宜膨化加工的玉米新品種,獲得了出油率高、不飽和脂肪酸含量較高的油料作物,以及我國已在田間試驗中的超級水稻、轉基因鯉魚、高產奶量的轉基因試管牛,等等。

采用常規的誘變、雜交方法與細胞融合、基因工程技術結合進行菌種改造和采用基因工程和蛋白質工程技術構建“基因工程菌”,改良食品微生物的生產性能。生物技術已應用于啤酒酵母的改造,如將a-乙酰乳酸脫羧酶基因克隆到啤酒酵母中進行表達,可降低啤酒雙乙酰含量而改善啤酒風味,選育出分解b-葡萄糖和糊精的啤酒酵母,能夠明顯提高麥芽汁的分解率并改善啤酒質量;構建具有優良嗜殺其它菌類活性的嗜殺啤酒酵母已成為純種發酵的重要措施。

(二)生產各種功能食品的有效成分、新型食品和食品添加劑

通過轉基因技術制造有利于人類健康的食品或有效因子,如低膽固醇肉豬、低膽固醇蛋和高特種微量元素蛋、人類血液代用品、高異黃酮大豆、高胡蘿卜素稻米,等等。

利用細胞工程技術生產各種功能食品和功能成分,如對人參、西洋參、長春花、紫草和黃連等植物細胞進行培養生產活性細胞干粉、L-蘇氨酸、免疫球蛋白、生長激素,等等。

利用生物技術,特別是發酵工程技術生產食品添加劑。目前國內外重點研究開發的食品添加劑有甜味劑中的木糖醇,甘露糖醇,阿拉伯糖醇,甜味多肽,等等;酸味劑中的L-蘋果酸,L-琥珀酸,等等;氨基酸中各種必需氨基酸;增稠劑中的黃原膠,普魚蘭,茁霉多糖,熱凝性多糖,等等;風味劑中的多種核苷酸,琥珀酸鈉,香茅醇,雙乙酰;芳香劑中的脂肪酸酯,異丁醇,等等;色素中的類胡蘿卜素,紅曲色素,蝦青素,番茄紅素,等等;維生素中的維生素C,維生素B12,核黃素,肉堿;生物活性添加劑中的各種保鍵活菌,活性多肽,等等;防腐劑中的乳鏈菌肽,殺菌肽,瓜蟾抗菌肽,防御素,等等。可直接應用于食品生產過程的物質轉化利用發酵技術、酶技術對農副產品進行加工,直接生產各種發酵食品如飲料、酒、醬、醬油、醋、乳酸、酸奶和啤酒。利用基因工程和酶工程,構建“生物工程菌”來生產酶制劑。近20年來,利用“基因工程菌”生產的食品酶制劑主要有凝乳酶、a-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖異構酶、轉化酶、脂肪酶、溶菌酶等。凝乳酶是制造干酪過程中起凝乳作用的關鍵酶;蛋白酶可改善蛋白質的溶解性。在食品加工過程中添加一些酶類可以改善產品的色澤、風味和質構。如用葡萄糖氧化酶可以除去蛋液中的葡萄糖,改善制品的色澤;用脂酶和蛋白酶可加速奶酪的成熟;葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香;木瓜蛋白酶可分解膠原蛋白,用于肉的嫩化。

現代生物技術在肉、奶、水產品加工中也有廣泛的應用,肉的加工保鮮方面主要是提高肉的綜合品質以及瘦肉、肥肉、的綜合利用,如肉的嫩化、發酵香腸的生產和增加產品的花色品種等。乳品方面有利用外源激素提高乳的產量,增強乳的免疫功能,改善乳的組成成分;利用酶工程技術開發乳蛋白生物活性肽、發酵乳制品、雙岐桿菌發酵乳,等等。水產品如人工淡水魚、內臟、魚眼、精卵巢中分離提取有效成分,開發研制保健食品和藥品。

(三)工業化生產預定食品或食品功能成分

利用發酵工程生產功能食品或功能性成分,如低聚糖、糖醇、單細胞蛋白、EPA、DHA、r-亞麻酸、有益菌。利用酶工程制取高蛋白富含多種氨基酸和微量元素的功能食品,如以動植物、微生物蛋白為原料,利用酶技術將蛋白質分解成多肽和氨基酸,可作為功能食品或營養強化食品的原料。利用乳糖酶水解乳糖,加工出低乳糖食品作為乳糖缺乏者的保健飲品。

利用現代生物技術進行玉米的綜合利用,為新型糖源、變性淀粉、玉米油、發酵酒精、環狀糊精等產品的開發提供充足的原料。如從玉米黃漿水中提取玉米黃色素,可用于人造黃油、人造奶油、糖果、冰淇淋等食品中取代人工合成色素;從玉米皮制取膳食纖維;用玉米淀粉制取高純度低聚異麥芽糖900型第二代功能性保健食品生物糖。

(四)食品包裝和食品檢測方面的應用

現代生物技術在食品包裝上的應用主要是制造一種有利于食品保質的環境,如葡萄糖氧化酶能除O2,延長食品的保鮮期,保持食品色、香、味的穩定性,被應用于茶葉、冰淇淋、奶粉、罐頭等產品的除氧包裝;溶菌酶能消除有害微物生的繁殖,而讓某些有益菌得以繁殖,被廣泛應用于清酒、乳制品、水產品、香腸、奶油、生面條等食品中以延長保鮮期。利用生物技術制造有特殊功能的包裝材料如包裝紙、包裝膜中加入生物酶,使其具有抗氧化、殺菌、延長食品反應速度等。利用生物技術改變食物貯藏方式和貯藏期,如利用基因工程技術生產耐貯番茄等,延長貨架期。

利用生物技術還可生產生物可降解的食品包裝材料,建立食品的質量檢測方法,處理食品工業廢水等,如用固定化酶技術制備酶電極、酶試紙,可以快速簡便地檢測食品中的化學成分。利用基因工程的DNA指紋技術可以鑒定食品原料和終端產品是否摻假,檢測谷物、堅果、牛奶中是否含有微量毒素;利用PCR技術可迅速檢測是否為轉基因食品,利用生物轉化、厭氧發酵等方法處理食品工業廢水,使BOD、COD大大降低,達標排放。

三、現代生物技術的前景與展望

展望現代生物技術在食品工業中的應用越來越廣泛,它不僅用來制造某些特殊風味的食品;還用于改進食品加工工藝和提供新的食品資源。食品生物技術已成為食品工業的支柱,是未來發展最快的食品工業技術之一,具有廣闊的發展前景和美好的未來。

參考文獻

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篇10

摘要：生物技術作為創造未來文明的五大新技術之一，正日益受到世界各國的加倍重視。本文闡述了生物技術的的定義，論述了生物技術的發展現狀和發展趨勢。

關鍵詞：生物技術 發展現狀 發展趨勢

1.前言

我國的生化工程學科是在20世紀80年代初開始建立的，20多年來我國經歷了將化工技術用生物技術和融合生物技術知識發展生化工程的2個階段。[1]生物技術服務的領域主要包括醫藥、農業、食品、化工、冶金、能源等方面。在與人類健康有關的重要領域，已能設計和制造臟器、診斷試劑以及治療藥物；在農業上，能夠制造獸藥，培養植物細胞、利用基因工程和細胞工程技術獲得抗病毒、抗蟲、抗除萎劑、抗凍、抗旱、抗鹽、保鮮、高蛋白、高養分的植物新品種和良種家禽、家畜；在化工方面，生產氨基酸、生物大分子及基本有機化工產品，如乙醇、丁醇、丙酮等,利用基因工程技術和細胞融合得到高產工程菌，為化工生產提供高效、低成本的新途徑；另外在“三廢”處理、低品位金屬提取、生物能源、煤的氣化和液化等方面都有不同進展。這些技術的豐富交叉引起了世界各國的強烈興趣，生物技術商品化的競爭已經到來。

2.生物技術定義

所謂生物技術，即為應用生命科學研究成果，以人們意志設計，對生物或生物的成分進行改造和利用的技術。現代生物技術綜合分子生物學、生物化學、遺傳學、細胞生物學、胚胎學、免疫學、化學、物理學、信息學、計算機等多學科技術，可用于研究生命活動的規律和提品為社會服務等。20世紀30年代生物技術以發酵產品為主干，40年代抗生素工業成為生物技術產業的支柱產業，50年代氨基酸發酵和60年代酶制劑工程相繼出現，到70年代DNA重組技術使生物技術得到了突飛猛進的發展，并與信息技術、材料技術及能源技術共同構成了人類新的技術革命的基礎。[2]

生物技術是現代生物學發展及其與相關學科交差融和的產物，其核心是以DNA重組技術為中心的基因工程，還包括微生物工程、生化工程、細胞工程及生物制品等領域。

3.生物技術的發展現狀

近些年來，以基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程為代表的現代生物技術發展迅猛，并日益影響和改變著人們的生產和生活方式。所謂生物技術（Biotechnology）是指“用活的生物體（或生物體的物質）來改進產品、改良植物和動物，或為特殊用途而培養微生物的技術”。生物工程則是生物技術的統稱，是指運用生物化學、分子生物學、微生物學、遺傳學等原理與生化工程相結合，來改造或重新創造設計細胞的遺傳物質、培育出新品種，以工業規模利用現有生物體系，以生物化學過程來制造工業產品。簡言之，就是將活的生物體、生命體系或生命過程產業化的過程。

生物工程包括基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、生物電子工程、生物反應器、滅菌技術以及新興的蛋白質工程等，其中，基因工程是現代生物工程的核心。基因工程（或稱遺傳工程、基因重組技術）就是將不同生物的基因在體外剪切組合，并和載體（質粒、噬菌體、病毒）的DNA連接，然后轉入微生物或細胞內，進行克隆，并使轉入的基因在細胞或微生物內表達，產生所需要的蛋白質。目前，有60%以上的生物技術成果集中應用于醫藥產業，用以開發特色新藥或對傳統醫藥進行改良，由此引起了醫藥產業的重大變革，生物制藥也得以迅速發展。生物制藥就是把生物工程技術應用到藥物制造領域的過程，其中最為主要的是基因工程方法。即利用克隆技術和組織培養技術，對DNA進行切割、插入、連接和重組，從而獲得生物醫藥制品。生物藥品是以微生物、寄生蟲、動物毒素、生物組織為起始材料，采用生物學工藝或分離純化技術制備，并以生物學技術和分析技術控制中間產物和成品質量而制成的生物活化制劑，包括菌苗、疫苗、毒素、類毒素、血清、血液制品、免疫制劑、細胞因子、抗原、單克隆抗體及基因工程產品（DNA重組產品、體外診斷試劑）等。目前，人類已研制開發并進入臨床應用階段的生物藥品，根據其用途不同可分為三大類：基因工程藥物、生物疫苗和生物診斷試劑。這些產品在診斷、預防、控制乃至消滅傳染病，保護人類健康中，發揮著越來越重要的作用。

鑒于世界上技術先進，經濟發達國家對生物技術的高度重視，面對世界新技術革命的挑戰，我國“863”高科技發展計劃把發展生物技術放在首位，結合我國國情，以解決發展我國農業、醫藥中存在的關鍵技術為重點，確定了三個主題：一是高產優質抗逆的動植物新品種、二是新型藥物、疫苗和基因治療、三是蛋白質工程。

4.生物技術的發展趨勢

4.1生物技術在農業中的發展趨勢

充分利用我國豐富的和特有的遺傳資源，分離克隆有自主知識產權的基因和基因工程品種已刻不容緩，以期在以“基因”為核心的生物技術產業中取得主動。實現單基因生物抗逆向持久性抗逆、生物性抗逆向非生物性抗逆的轉移。重視轉基因植物的環境安全性評估，借鑒國外的成功經驗，防止轉基因植物危害的發生與蔓延。隨著基因組時代向后基因組時代的過渡，研究重心已經從揭示生命的所有遺傳信息轉移到整體水平上對生物功能的研究。因此，在整體水平上研究細胞內蛋白質的組成及其活動規律的蛋白質學的發展和成熟，必將與基因組研究互相補充,給農業生物技術帶來革命性改變。建立一支專門的農業生物技術隊伍，尤其是基因工程專業隊伍，杜絕一哄而上，避免人財物的無謂浪費，把有限的資金用在刀刃上。

4.2生物技術在環境中的發展趨勢

在污染的處理過程中，傳統的物理或化學處理方法常伴隨二次污染，且運行費用高，處理問題單一而微生物對各類污染物均有較強、較快的適應性，并可將其作為代謝底物降解和轉化因此，生物處理具有效果好、運行費用低、無二次污染等優勢，是保障可持續發展的一項最有力的技術措施。[3]

生物技術的發展趨勢將朝著傳統技術的改良、與其他污染處理手段相結合和與現代高新技術相結合等方向發展，研究高效快速的工藝流程。

4.3生物技術在工業中的發展趨勢

工業生物技術的新崛起有兩個巨大的推動力，即社會強烈需求和生物技術的進步。人類社會發展迫切需要解決的問題是資源、能源、人口、環境問題.隨著生物技術突破性進展，使得人類可以設計和構建新一代的工業生物技術，可高效快速地將各類可再生生物質資源轉化為新的資源和能源。工業生物技術在生物能源、生物材料以及生物質資源化方面發揮著重要作用。[4]其中生物能源、生物材料、生物質資源化等都是現在以及將來發展的重中之重。

4.結語

生物技術是2l世紀改變人們生活方式最重要的科技手段。發展生物技術，實現產業化，將為國民經濟培育新的增長點。大力發展生物技術和生物技術產業，需要有高水平的專業技術人才，只有高水平的專業技術人才才能掌握現代生物技術，為實現和發展生物技術產業作出應有的貢獻。

參考文獻：

[1]歐陽藩.生物技術發展現狀及發展戰略[J].現代化工，2004（6）：1-7.

[2]瞿禮嘉,顧紅雅,胡蘋等.現代生物技術導論[M].北京:高等教育出版社,1998.