生物技术论文

生物技术论文

　　生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。它主要包括发酵技术和现代生物技术。因此，生物技术是一门新兴的，综合性的学科。

　　【一】分子生物学检测食品微生物技术

　　摘要:21世纪，世界上的各类科学技术和专业学科都有了长足的发展和进步，比如说生物化学学科、免疫学学科等，其中作为代表性研究项目的分子生物学得到了越来越多人的关注，随着现代化设施的更新和计算机技术的发展，分子生物学的相关研究成果被大量运用在人们生活中，促使了社会的长久进步。

　　关键词:分子生物学;食品;微生物

　　1分子生物学的概念阐述

　　分子生物学作为一种基础性学科，将分子作为一种物质来研究生命的相关现象，比如构成细胞的物质，能够发生何种物理和化学变化。

　　在进行探究的过程中，这种学科代表了人们由探究生命的出现和进化，可以得到生命所表达的重要意义。

　　2分子生物学在食品微生物检测中的应用意义

　　分子生物学的各项研究成果已经渗透进了人们的实际生活中，而且起到了促进社会发展，和为全世界解决实际问题的作用。

　　比如将酶催化产生的反应和原因运用到各类化学工业活动中，人工进行酶的模拟并生成新的催化剂，不仅能针对性地解决问题，还可以在化学工业领域领导新的革命。

　　除了在化学方面有所益处，对食品安全方面也有巨大意义，它能够更新微生物检测技术，提升了食品安全，保障了食品加工过程中产品的质量和人的健康。

　　3基于分子生物学方法的食品微生物检测技术研究

　　3.1以电泳为主导技术的DNA图谱技术

　　由于排列顺序不同的DNA的片段会在变性剂浓度不同的情况下发生改变，利用不一样的解链行为，使排列顺序不同的DNA的片段会停留在不同位置的凝胶上这一特性，提出了DGGE技术来检测核酸序列，在被变性剂染色成功后，会在凝胶的各个位置上出现条带状物体。

　　这种技术已经被越来越多相关企业运用，进行食品微生物的抽离或测定，检测微生物的数量等。

　　J.Theunissen和T.J.Britz等人2004年在南非对含益生菌对食物进行了DGGE技术检测[6];MilicaNikolic等人则在南非自制的山羊奶干酪中进行了PCR-DGGE检测。

　　在DGGE之后出现的NA指纹图谱技术，也叫做温度梯度凝胶电泳，不同于DGGE的凝胶中使用尿素和甲酰胺浓度梯度的'方法，温度梯度凝胶电泳使用了温度梯度和在引物的5′端增加3050bpGC片段的新技术。

　　这种新的方式可以有效地统计出某一区块内，微生物的数量和品种，还可以检测出其他未知的肠道细菌，虽然Zoetendal等人已将这项TGGE技术运用在了人粪样微生物的探究分析中，但是针对食品的运用还很少。

　　4随机扩增多态DNA技术(RAPD)

　　通过将随机的引物进行PCR反应，并加重靶细胞DNA的比例进行分析，这一方法被称为RAPD分析，它能够让研究人员了解DNA的片段的大小和数量，再根据DNA在不同基因组中的差异做出判断。

　　这种方式能够将全部DNA基因定位成目标对象，可以辨识极小的差别，非常适合运用在研究成果少，特点不明显的或是DNA序列不凸显的真菌和乳酸菌的研究中。

　　G.Spano等人利用RAPD-PCR技术发现了隐藏在红葡萄酒中的植物乳杆菌，Walczak等人利用RAPD分析法得出了非生产用酵母菌株与标准清酒假丝酵母菌株具有相近的遗传特质。

　　此外，针对葡萄球菌、大肠埃希氏、沙门氏菌和志贺氏菌等研究，都采用了这种技术方法。

　　5基因探针检测方法

　　1968年，华盛顿卡内基学院的Britten等人研究提出了核酸分子杂交技术，也叫做基因探针技术，这种技术的提出为分子生物学的DNA分析方法奠定了基础，也成为了全球范围内被使用最多的分子生物学技术。

　　基因探针是一种具有特定标记的基因碎片，具有检测功能的原理是采用了碱基的配对，通过退火让两条互补的核酸单链成为双链。

　　这种检测技术可以用来检测食品微生物，具有方便快捷，直接有效的特点，使食物免遭致病性微生物的损害。

　　病原体其本身具有特殊的核酸碎片，利用已经做好分离和标志的核酸探针，将与需要检测的样品结合过的标记物进行监测，如果检测的样品中本身就有确定的病原体，那么探针和核酸序列就会有所结合。

　　这种基因探针检测技术的优势在于，能够非常灵敏地检测出不同，而且还具备了组织化学染色的特点，即可被见的特性和可定位的特点，所以能够检测出食品中的致病性细菌。

　　就现在来说，世界各地都提出了各种能够检测食品微生物的基因探针，比如说Moseley等人提出的生物素标记的沙门菌基因探针，以及Kerdahi等人提出的能够测试出单核细胞增生的李斯特菌的，来自非放射性DNA探针，还有陈倩等人能够检测出ESIEC大肠杆菌的，根据HPI毒力岛基因生成的rp-z探针。

　　另外还有已转变为特殊商品的基因探针试剂盒。

　　美国的GENETRAK公司采用特殊的基因探针对沙门菌、李斯特菌和大肠杆菌的rRNA进行检验[6]，最后得出了脱氧核糖核酸杂交筛选比色法。

　　主要检验方式分为以下几步:

　　(1)需要一种与细菌rRNA相反的基因探针和一份完成增菌培养的样品，细菌溶解之后与带有荧光素标记的探针互相杂交。

　　此时样品中存在靶细菌rRNA，则带有荧光素和多聚脱氧腺嘌呤核苷酸(polydA)的探针互相杂交将成立。

　　(2)将包被多聚脱氧胸腺嘧啶核苷酸(polydT)的固相载体测杆与杂交溶液反应，如果polydA和polydT间的碱基出现配对，那么杂交核酸分子就被固体载体获得，并将这种分子培养在辣根过氧化酶-抗荧光素接合剂中，使探针上的荧光素与结合剂溶合。

　　(3)固体载体首先放置在酶底物-色原溶液，再由辣根过氧化酶与底物反应，最后用酸终止，在450nm处计量吸光度的多少，就能确定样品中是否存在靶细菌。

　　6基因芯片

　　上世纪90年代中期出现的基因芯片技术，也就是DNA微阵列(DNAmicroarray)，使用微加工技术构建出能将人工产生的基因片段，紧密结合的、排列有序的出现在硅片等载体上。

　　再根据被荧光检测系统扫描过的，和标记样品杂交后的芯片，利用计算机进行分析检测，得出定性、定量的结果。

　　由于基因芯片技术能够高度地自动处理大量信息，所以能够快捷准确地检测食品安全。

　　运用基因芯片技术进行病原体检测的有:Berger等人进行的12株嗜酸乳杆菌检测;Wang等人进行能够具有超强特异性和灵敏度的肺炎链球菌检测;高兴等人对痢疾志贺菌、鼠伤寒沙门菌、金黄色葡萄球菌、霍乱弧菌、肉毒梭菌、肺炎链球菌、布氏杆菌、嗜肺军团菌等16种病原细菌进行检测。

　　但就目前的技术来说，基因芯片的应用还不够完善，首先，基因芯片所需的设备价格不低，制作成本很高，普通实验室没有足够的经济能力可以负担。

　　其次，基因芯片的特异性还不够明显，假阳性和假阴性会对实验结果的精准程度产生影响。

　　最后，基因芯片技术在进行过程中，各项数据和参数还没有形成统一的标准，对可重复性会产生影响。

　　只有不断完善自身解决上述问题，基因芯片技术才能被更广泛地运用在全世界的各个领域。

　　伴随着全球食品贸易的发展，检测食品病原菌也越来越重要，只有更方便快捷地完成食品安全检测，将分子生物学的检测方法运用于日常生活，才能更好地发挥这项学科的魅力，研究出真正实用的食品病原微生物快速检测方法。

　　参考文献

　　[5]陈倩,程伯琨.基因探针检测食品中具有HPI毒力岛的ESIEC大肠杆菌[J].食品科学,2000,21(7):35.

　　[6]王晶,王林,黄晓容.食品安全快速检测技术[M].北京:化学工业出版社,2002:120-160.

　　作者:黄卉 单位:肇庆医学高等专科学校

　　【二】用生物技术促进循环农业的发展

　　1生物技术与农业现代化

　　80年代初，随着生物技术的飞速发展，西方发达国家先后通过立法等措施，强化了以生物饲料、生物肥料为核心的生态农业政策，并取得了丰硕的成果。

　　有统计资料表明：目前我国的土壤肥力正以平均1.4%的速度下降。

　　据此，国务院1988年发布了“关于加强有机肥料工作的指示”。

　　因此，我们有责任加快发展新型活性生物有机肥料，改善传统的施肥模式，真正做到把用地和养地融为一体，以实现农业生产的可持续发展。

　　90年代初，国务院就明确指示：“根据我国人多地少的国情，在发展畜牧业时，必须解决‘人畜争粮’的问题，走节稂型或非粮型道路，要充分利用秸秆、稻草等大力发展无粮饲料。”有统计资料表明：我国有纤维素资源每年约50亿吨，其中农作物秸秆(麦秸、稻草、玉米秸)等就达6亿吨，其中90%以上被焚烧，对大气造成严重污染。

　　若将秸秆进行生物技术处理，则可大大提高秸秆利用价值及动物消化吸收率。

　　如果每年将1/2(即3亿吨)农作物秸秆经生物技术处理制造饲料，就等于增加8100万吨小麦，相当于我国目前每年所用80%饲料粮。

　　有统计资料表明：我国目前各种农产品的废渣、废水每年总量约2245万吨以上，如进行生物技术处理可生产饲料酵母10万吨以上，既变废为宝，又绿化环境。

　　如何处理农作物秸秆是衡量一个国家农业发达程度的一个重要指标，农业发达国家如美国、澳大利亚都已经普及了秸秆生化饲料技术。

　　大力推广秸秆生化饲料，充分利用农作物秸秆，发展畜牧业，秸秆“过腹还田”形成生态良性循环已成为农业现代化的必由之路。

　　2生物技术与生态农业结构模式

　　生物技术将农业废弃物(稻草和其它秸秆)、野草等转化为酸中有甜、香味独特、营养丰富、畜禽爱吃的生化饲料，又将污染外界环境的畜禽粪便转化为速效、长效、增效于一体的绿色农业需要的生物有机肥料。

　　这一技术的应用推广对减少养殖业、种植业的成本，增加农民收入，减少环境污染，促进生态农业的发展，解决“三农”问题，全面实现小康社会有极其重要的意义。

　　在生物技术与生态农业模式里，极大地体现了生物技术与养殖、种植业的相互关系：养殖业、种植业为生物技术提供了丰富的原料资源;生物技术大大加快了养殖业、种植业的发展。

　　3生物技术对生态农业的作用和效益

　　3.1生物技术对生态农业的作用

　　利用农副产品及其废弃物的原料，低成本制取畜禽高蛋白，全营养的优质全价饲料，其特点是：制作简单，成本低，不含抗生素，无毒，见效快。

　　利用养殖业、种植业的废弃物，低成本制成具有速效、长效、增效于一体的新型活性生物有机肥料，其作用不仅大幅度提高农作物总产量，而且能改善农产品品质，改良土壤结构，提高土壤肥力，保护生态环境。

　　利用养殖业、种植业的废弃物，低成本制取沼气，既提供能源，又优化了环境，达到了经济效益、社会效益、和生态效益统一，形成了生态农业良性循环，保证了农业可持续性发展。

　　3.2生物技术对生态农业的效益

　　办一个中小型规模(月生产100吨)生化饲料厂，月利润可达215万元，如代替饲料喂畜禽可节约20%的饲养成本。

　　通过田间对照试验，使生物有机肥的水稻产量提高8.4%，大豆产量提高9.9%.萝卜单产提高12.6%，并具有抗旱、抗寒、抗病能力，对梨、柑桔、桃等水果效果更佳。

　　庭院生态，以一个16立方米的沼气池为纽带可实现“种、养、加”一条龙三环配套，较好地挖掘了生产潜力，解决了肥料、饲料、农副产品加工、家庭照明、烧饭能源，并提供了优质有机肥料，降低了养殖业、种植业的成本，带来了显著的经济效益。

　　作者：王磊 王靓 单位：江西省科学院生物资源研究所

　　【三】环境工程分子生物技术研究

　　摘要：随着现代环境工程微生物领域的快速发展，其中许多功能微生物培养以及指示微生物检测都要求引入相应的技术。

　　通过实践研究发现，将分子生物技术引入其中，可为环境工程领域提供强有力的技术支撑，对实际检测工作的开展能够发挥重要效果。

　　本文将对分子生物技术的相关概述以及环境工程微生物领域中分子生物技术的.应用进行探析。