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生物技術(shù)論文
生物技術(shù)是人們利用微生物、動(dòng)植物體對(duì)物質(zhì)原料進(jìn)行加工，以提供產(chǎn)品來(lái)為社會(huì)服務(wù)的技術(shù)。它主要包括發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)。因此，生物技術(shù)是一門(mén)新興的，綜合性的學(xué)科。
【一】分子生物學(xué)檢測(cè)食品微生物技術(shù)
摘要:21世紀(jì)，世界上的各類科學(xué)技術(shù)和專業(yè)學(xué)科都有了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步，比如說(shuō)生物化學(xué)學(xué)科、免疫學(xué)學(xué)科等，其中作為代表性研究項(xiàng)目的分子生物學(xué)得到了越來(lái)越多人的關(guān)注，隨著現(xiàn)代化設(shè)施的更新和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，分子生物學(xué)的相關(guān)研究成果被大量運(yùn)用在人們生活中，促使了社會(huì)的長(zhǎng)久進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:分子生物學(xué);食品;微生物
1分子生物學(xué)的概念闡述
分子生物學(xué)作為一種基礎(chǔ)性學(xué)科，將分子作為一種物質(zhì)來(lái)研究生命的相關(guān)現(xiàn)象，比如構(gòu)成細(xì)胞的物質(zhì)，能夠發(fā)生何種物理和化學(xué)變化。
在進(jìn)行探究的過(guò)程中，這種學(xué)科代表了人們由探究生命的出現(xiàn)和進(jìn)化，可以得到生命所表達(dá)的重要意義。
2分子生物學(xué)在食品微生物檢測(cè)中的應(yīng)用意義
分子生物學(xué)的各項(xiàng)研究成果已經(jīng)滲透進(jìn)了人們的實(shí)際生活中，而且起到了促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，和為全世界解決實(shí)際問(wèn)題的作用。
比如將酶催化產(chǎn)生的反應(yīng)和原因運(yùn)用到各類化學(xué)工業(yè)活動(dòng)中，人工進(jìn)行酶的模擬并生成新的催化劑，不僅能針對(duì)性地解決問(wèn)題，還可以在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)新的革命。
除了在化學(xué)方面有所益處，對(duì)食品安全方面也有巨大意義，它能夠更新微生物檢測(cè)技術(shù)，提升了食品安全，保障了食品加工過(guò)程中產(chǎn)品的質(zhì)量和人的健康。
3基于分子生物學(xué)方法的食品微生物檢測(cè)技術(shù)研究
3.1以電泳為主導(dǎo)技術(shù)的DNA圖譜技術(shù)
由于排列順序不同的DNA的片段會(huì)在變性劑濃度不同的情況下發(fā)生改變，利用不一樣的解鏈行為，使排列順序不同的DNA的片段會(huì)停留在不同位置的凝膠上這一特性，提出了DGGE技術(shù)來(lái)檢測(cè)核酸序列，在被變性劑染色成功后，會(huì)在凝膠的各個(gè)位置上出現(xiàn)條帶狀物體。
這種技術(shù)已經(jīng)被越來(lái)越多相關(guān)企業(yè)運(yùn)用，進(jìn)行食品微生物的抽離或測(cè)定，檢測(cè)微生物的數(shù)量等。
J.Theunissen和T.J.Britz等人2004年在南非對(duì)含益生菌對(duì)食物進(jìn)行了DGGE技術(shù)檢測(cè)[6];MilicaNikolic等人則在南非自制的山羊奶干酪中進(jìn)行了PCR-DGGE檢測(cè)。
在DGGE之后出現(xiàn)的NA指紋圖譜技術(shù)，也叫做溫度梯度凝膠電泳，不同于DGGE的凝膠中使用尿素和甲酰胺濃度梯度的'方法，溫度梯度凝膠電泳使用了溫度梯度和在引物的5′端增加3050bpGC片段的新技術(shù)。
這種新的方式可以有效地統(tǒng)計(jì)出某一區(qū)塊內(nèi)，微生物的數(shù)量和品種，還可以檢測(cè)出其他未知的腸道細(xì)菌，雖然Zoetendal等人已將這項(xiàng)TGGE技術(shù)運(yùn)用在了人糞樣微生物的探究分析中，但是針對(duì)食品的運(yùn)用還很少。
4隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA技術(shù)(RAPD)
通過(guò)將隨機(jī)的引物進(jìn)行PCR反應(yīng)，并加重靶細(xì)胞DNA的比例進(jìn)行分析，這一方法被稱為RAPD分析，它能夠讓研究人員了解DNA的片段的大小和數(shù)量，再根據(jù)DNA在不同基因組中的差異做出判斷。
這種方式能夠?qū)⑷緿NA基因定位成目標(biāo)對(duì)象，可以辨識(shí)極小的差別，非常適合運(yùn)用在研究成果少，特點(diǎn)不明顯的或是DNA序列不凸顯的真菌和乳酸菌的研究中。
G.Spano等人利用RAPD-PCR技術(shù)發(fā)現(xiàn)了隱藏在紅葡萄酒中的植物乳桿菌，Walczak等人利用RAPD分析法得出了非生產(chǎn)用酵母菌株與標(biāo)準(zhǔn)清酒假絲酵母菌株具有相近的遺傳特質(zhì)。
此外，針對(duì)葡萄球菌、大腸埃希氏、沙門(mén)氏菌和志賀氏菌等研究，都采用了這種技術(shù)方法。
5基因探針檢測(cè)方法
1968年，華盛頓卡內(nèi)基學(xué)院的Britten等人研究提出了核酸分子雜交技術(shù)，也叫做基因探針技術(shù)，這種技術(shù)的提出為分子生物學(xué)的DNA分析方法奠定了基礎(chǔ)，也成為了全球范圍內(nèi)被使用最多的分子生物學(xué)技術(shù)。
基因探針是一種具有特定標(biāo)記的基因碎片，具有檢測(cè)功能的原理是采用了堿基的配對(duì)，通過(guò)退火讓兩條互補(bǔ)的核酸單鏈成為雙鏈。
這種檢測(cè)技術(shù)可以用來(lái)檢測(cè)食品微生物，具有方便快捷，直接有效的特點(diǎn)，使食物免遭致病性微生物的損害。
病原體其本身具有特殊的核酸碎片，利用已經(jīng)做好分離和標(biāo)志的核酸探針，將與需要檢測(cè)的樣品結(jié)合過(guò)的標(biāo)記物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果檢測(cè)的樣品中本身就有確定的病原體，那么探針和核酸序列就會(huì)有所結(jié)合。
這種基因探針檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，能夠非常靈敏地檢測(cè)出不同，而且還具備了組織化學(xué)染色的特點(diǎn)，即可被見(jiàn)的特性和可定位的特點(diǎn)，所以能夠檢測(cè)出食品中的致病性細(xì)菌。
就現(xiàn)在來(lái)說(shuō)，世界各地都提出了各種能夠檢測(cè)食品微生物的基因探針，比如說(shuō)Moseley等人提出的生物素標(biāo)記的沙門(mén)菌基因探針，以及Kerdahi等人提出的能夠測(cè)試出單核細(xì)胞增生的李斯特菌的，來(lái)自非放射性DNA探針，還有陳倩等人能夠檢測(cè)出ESIEC大腸桿菌的，根據(jù)HPI毒力島基因生成的rp-z探針。
另外還有已轉(zhuǎn)變?yōu)樘厥馍唐返幕蛱结樤噭┖小?/p>
美國(guó)的GENETRAK公司采用特殊的基因探針對(duì)沙門(mén)菌、李斯特菌和大腸桿菌的rRNA進(jìn)行檢驗(yàn)[6]，最后得出了脫氧核糖核酸雜交篩選比色法。
主要檢驗(yàn)方式分為以下幾步:
(1)需要一種與細(xì)菌rRNA相反的基因探針和一份完成增菌培養(yǎng)的樣品，細(xì)菌溶解之后與帶有熒光素標(biāo)記的探針互相雜交。
此時(shí)樣品中存在靶細(xì)菌rRNA，則帶有熒光素和多聚脫氧腺嘌呤核苷酸(polydA)的探針互相雜交將成立。
(2)將包被多聚脫氧胸腺嘧啶核苷酸(polydT)的固相載體測(cè)桿與雜交溶液反應(yīng)，如果polydA和polydT間的堿基出現(xiàn)配對(duì)，那么雜交核酸分子就被固體載體獲得，并將這種分子培養(yǎng)在辣根過(guò)氧化酶-抗熒光素接合劑中，使探針上的熒光素與結(jié)合劑溶合。
(3)固體載體首先放置在酶底物-色原溶液，再由辣根過(guò)氧化酶與底物反應(yīng)，最后用酸終止，在450nm處計(jì)量吸光度的多少，就能確定樣品中是否存在靶細(xì)菌。
6基因芯片
上世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)的基因芯片技術(shù)，也就是DNA微陣列(DNAmicroarray)，使用微加工技術(shù)構(gòu)建出能將人工產(chǎn)生的基因片段，緊密結(jié)合的、排列有序的出現(xiàn)在硅片等載體上。
再根據(jù)被熒光檢測(cè)系統(tǒng)掃描過(guò)的，和標(biāo)記樣品雜交后的芯片，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析檢測(cè)，得出定性、定量的結(jié)果。
由于基因芯片技術(shù)能夠高度地自動(dòng)處理大量信息，所以能夠快捷準(zhǔn)確地檢測(cè)食品安全。
運(yùn)用基因芯片技術(shù)進(jìn)行病原體檢測(cè)的有:Berger等人進(jìn)行的12株嗜酸乳桿菌檢測(cè);Wang等人進(jìn)行能夠具有超強(qiáng)特異性和靈敏度的肺炎鏈球菌檢測(cè);高興等人對(duì)痢疾志賀菌、鼠傷寒沙門(mén)菌、金黃色葡萄球菌、霍亂弧菌、肉毒梭菌、肺炎鏈球菌、布氏桿菌、嗜肺軍團(tuán)菌等16種病原細(xì)菌進(jìn)行檢測(cè)。
但就目前的技術(shù)來(lái)說(shuō)，基因芯片的應(yīng)用還不夠完善，首先，基因芯片所需的設(shè)備價(jià)格不低，制作成本很高，普通實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有足夠的經(jīng)濟(jì)能力可以負(fù)擔(dān)。
其次，基因芯片的特異性還不夠明顯，假陽(yáng)性和假陰性會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)程度產(chǎn)生影響。
最后，基因芯片技術(shù)在進(jìn)行過(guò)程中，各項(xiàng)數(shù)據(jù)和參數(shù)還沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)可重復(fù)性會(huì)產(chǎn)生影響。
只有不斷完善自身解決上述問(wèn)題，基因芯片技術(shù)才能被更廣泛地運(yùn)用在全世界的各個(gè)領(lǐng)域。
伴隨著全球食品貿(mào)易的發(fā)展，檢測(cè)食品病原菌也越來(lái)越重要，只有更方便快捷地完成食品安全檢測(cè)，將分子生物學(xué)的檢測(cè)方法運(yùn)用于日常生活，才能更好地發(fā)揮這項(xiàng)學(xué)科的魅力，研究出真正實(shí)用的食品病原微生物快速檢測(cè)方法。
參考文獻(xiàn)
[5]陳倩,程伯琨.基因探針檢測(cè)食品中具有HPI毒力島的ESIEC大腸桿菌[J].食品科學(xué),2000,21(7):35.
[6]王晶,王林,黃曉容.食品安全快速檢測(cè)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002:120-160.
作者:黃卉 單位:肇慶醫(yī)學(xué)高等�？茖W(xué)校
【二】用生物技術(shù)促進(jìn)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展
1生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化
80年代初，隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展，西方發(fā)達(dá)國(guó)家先后通過(guò)立法等措施，強(qiáng)化了以生物飼料、生物肥料為核心的生態(tài)農(nóng)業(yè)政策，并取得了豐碩的成果。
有統(tǒng)計(jì)資料表明：目前我國(guó)的土壤肥力正以平均1.4%的速度下降。
據(jù)此，國(guó)務(wù)院1988年發(fā)布了“關(guān)于加強(qiáng)有機(jī)肥料工作的指示”。
因此，我們有責(zé)任加快發(fā)展新型活性生物有機(jī)肥料，改善傳統(tǒng)的施肥模式，真正做到把用地和養(yǎng)地融為一體，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。
90年代初，國(guó)務(wù)院就明確指示：“根據(jù)我國(guó)人多地少的國(guó)情，在發(fā)展畜牧業(yè)時(shí)，必須解決‘人畜爭(zhēng)糧’的問(wèn)題，走節(jié)稂型或非糧型道路，要充分利用秸稈、稻草等大力發(fā)展無(wú)糧飼料�！庇薪y(tǒng)計(jì)資料表明：我國(guó)有纖維素資源每年約50億噸，其中農(nóng)作物秸稈(麥秸、稻草、玉米秸)等就達(dá)6億噸，其中90%以上被焚燒，對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。
若將秸稈進(jìn)行生物技術(shù)處理，則可大大提高秸稈利用價(jià)值及動(dòng)物消化吸收率。
如果每年將1/2(即3億噸)農(nóng)作物秸稈經(jīng)生物技術(shù)處理制造飼料，就等于增加8100萬(wàn)噸小麥，相當(dāng)于我國(guó)目前每年所用80%飼料糧。
有統(tǒng)計(jì)資料表明：我國(guó)目前各種農(nóng)產(chǎn)品的廢渣、廢水每年總量約2245萬(wàn)噸以上，如進(jìn)行生物技術(shù)處理可生產(chǎn)飼料酵母10萬(wàn)噸以上，既變廢為寶，又綠化環(huán)境。
如何處理農(nóng)作物秸稈是衡量一個(gè)國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)程度的一個(gè)重要指標(biāo)，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、澳大利亞都已經(jīng)普及了秸稈生化飼料技術(shù)。
大力推廣秸稈生化飼料，充分利用農(nóng)作物秸稈，發(fā)展畜牧業(yè)，秸稈“過(guò)腹還田”形成生態(tài)良性循環(huán)已成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必由之路。
2生物技術(shù)與生態(tài)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)模式
生物技術(shù)將農(nóng)業(yè)廢棄物(稻草和其它秸稈)、野草等轉(zhuǎn)化為酸中有甜、香味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富、畜禽愛(ài)吃的生化飼料，又將污染外界環(huán)境的畜禽糞便轉(zhuǎn)化為速效、長(zhǎng)效、增效于一體的綠色農(nóng)業(yè)需要的生物有機(jī)肥料。
這一技術(shù)的應(yīng)用推廣對(duì)減少養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的成本，增加農(nóng)民收入，減少環(huán)境污染，促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，解決“三農(nóng)”問(wèn)題，全面實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)有極其重要的意義。
在生物技術(shù)與生態(tài)農(nóng)業(yè)模式里，極大地體現(xiàn)了生物技術(shù)與養(yǎng)殖、種植業(yè)的相互關(guān)系：養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)為生物技術(shù)提供了豐富的原料資源;生物技術(shù)大大加快了養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的發(fā)展。
3生物技術(shù)對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)的作用和效益
3.1生物技術(shù)對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)的作用
利用農(nóng)副產(chǎn)品及其廢棄物的原料，低成本制取畜禽高蛋白，全營(yíng)養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)全價(jià)飼料，其特點(diǎn)是：制作簡(jiǎn)單，成本低，不含抗生素，無(wú)毒，見(jiàn)效快。
利用養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的廢棄物，低成本制成具有速效、長(zhǎng)效、增效于一體的新型活性生物有機(jī)肥料，其作用不僅大幅度提高農(nóng)作物總產(chǎn)量，而且能改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
利用養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的廢棄物，低成本制取沼氣，既提供能源，又優(yōu)化了環(huán)境，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、和生態(tài)效益統(tǒng)一，形成了生態(tài)農(nóng)業(yè)良性循環(huán)，保證了農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展。
3.2生物技術(shù)對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)的效益
辦一個(gè)中小型規(guī)模(月生產(chǎn)100噸)生化飼料廠，月利潤(rùn)可達(dá)215萬(wàn)元，如代替飼料喂畜禽可節(jié)約20%的飼養(yǎng)成本。
通過(guò)田間對(duì)照試驗(yàn)，使生物有機(jī)肥的水稻產(chǎn)量提高8.4%，大豆產(chǎn)量提高9.9%.蘿卜單產(chǎn)提高12.6%，并具有抗旱、抗寒、抗病能力，對(duì)梨、柑桔、桃等水果效果更佳。
庭院生態(tài)，以一個(gè)16立方米的沼氣池為紐帶可實(shí)現(xiàn)“種、養(yǎng)、加”一條龍三環(huán)配套，較好地挖掘了生產(chǎn)潛力，解決了肥料、飼料、農(nóng)副產(chǎn)品加工、家庭照明、燒飯能源，并提供了優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料，降低了養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的成本，帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
作者：王磊 王靚 單位：江西省科學(xué)院生物資源研究所
【三】環(huán)境工程分子生物技術(shù)研究
摘要：隨著現(xiàn)代環(huán)境工程微生物領(lǐng)域的快速發(fā)展，其中許多功能微生物培養(yǎng)以及指示微生物檢測(cè)都要求引入相應(yīng)的技術(shù)。
通過(guò)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，將分子生物技術(shù)引入其中，可為環(huán)境工程領(lǐng)域提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，對(duì)實(shí)際檢測(cè)工作的開(kāi)展能夠發(fā)揮重要效果。
本文將對(duì)分子生物技術(shù)的相關(guān)概述以及環(huán)境工程微生物領(lǐng)域中分子生物技術(shù)的.應(yīng)用進(jìn)行探析。