生物技術論文

　　生物技術是人們利用微生物、動植物體對物質原料進行加工，以提供產品來為社會服務的技術。它主要包括發酵技術和現代生物技術。因此，生物技術是一門新興的，綜合性的學科。

　　【一】分子生物學檢測食品微生物技術

　　摘要:21世紀，世界上的各類科學技術和專業學科都有了長足的發展和進步，比如說生物化學學科、免疫學學科等，其中作為代表性研究項目的分子生物學得到了越來越多人的關注，隨著現代化設施的更新和計算機技術的發展，分子生物學的相關研究成果被大量運用在人們生活中，促使了社會的長久進步。

　　關鍵詞:分子生物學;食品;微生物

　　1分子生物學的概念闡述

　　分子生物學作為一種基礎性學科，將分子作為一種物質來研究生命的相關現象，比如構成細胞的物質，能夠發生何種物理和化學變化。

　　在進行探究的過程中，這種學科代表了人們由探究生命的出現和進化，可以得到生命所表達的重要意義。

　　2分子生物學在食品微生物檢測中的應用意義

　　分子生物學的各項研究成果已經滲透進了人們的實際生活中，而且起到了促進社會發展，和為全世界解決實際問題的作用。

　　比如將酶催化產生的反應和原因運用到各類化學工業活動中，人工進行酶的模擬并生成新的催化劑，不僅能針對性地解決問題，還可以在化學工業領域領導新的革命。

　　除了在化學方面有所益處，對食品安全方面也有巨大意義，它能夠更新微生物檢測技術，提升了食品安全，保障了食品加工過程中產品的質量和人的健康。

　　3基于分子生物學方法的食品微生物檢測技術研究

　　3.1以電泳為主導技術的DNA圖譜技術

　　由于排列順序不同的DNA的片段會在變性劑濃度不同的情況下發生改變，利用不一樣的解鏈行為，使排列順序不同的DNA的片段會停留在不同位置的凝膠上這一特性，提出了DGGE技術來檢測核酸序列，在被變性劑染色成功后，會在凝膠的各個位置上出現條帶狀物體。

　　這種技術已經被越來越多相關企業運用，進行食品微生物的抽離或測定，檢測微生物的數量等。

　　J.Theunissen和T.J.Britz等人2004年在南非對含益生菌對食物進行了DGGE技術檢測[6];MilicaNikolic等人則在南非自制的山羊奶干酪中進行了PCR-DGGE檢測。

　　在DGGE之后出現的NA指紋圖譜技術，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。

　　這種新的方式可以有效地統計出某一區塊內，微生物的數量和品種，還可以檢測出其他未知的腸道細菌，雖然Zoetendal等人已將這項TGGE技術運用在了人糞樣微生物的探究分析中，但是針對食品的運用還很少。

　　4隨機擴增多態DNA技術(RAPD)

　　通過將隨機的引物進行PCR反應，并加重靶細胞DNA的比例進行分析，這一方法被稱為RAPD分析，它能夠讓研究人員了解DNA的片段的大小和數量，再根據DNA在不同基因組中的差異做出判斷。

　　這種方式能夠將全部DNA基因定位成目標對象，可以辨識極小的差別，非常適合運用在研究成果少，特點不明顯的或是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技術發現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用酵母菌株與標準清酒假絲酵母菌株具有相近的遺傳特質。

　　此外，針對葡萄球菌、大腸埃希氏、沙門氏菌和志賀氏菌等研究，都采用了這種技術方法。

　　5基因探針檢測方法

　　1968年，華盛頓卡內基學院的Britten等人研究提出了核酸分子雜交技術，也叫做基因探針技術，這種技術的提出為分子生物學的DNA分析方法奠定了基礎，也成為了全球范圍內被使用最多的分子生物學技術。

　　基因探針是一種具有特定標記的基因碎片，具有檢測功能的原理是采用了堿基的配對，通過退火讓兩條互補的核酸單鏈成為雙鏈。

　　這種檢測技術可以用來檢測食品微生物，具有方便快捷，直接有效的特點，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，利用已經做好分離和標志的核酸探針，將與需要檢測的樣品結合過的標記物進行監測，如果檢測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有所結合。

　　這種基因探針檢測技術的優勢在于，能夠非常靈敏地檢測出不同，而且還具備了組織化學染色的特點，即可被見的特性和可定位的特點，所以能夠檢測出食品中的致病性細菌。

　　就現在來說，世界各地都提出了各種能夠檢測食品微生物的基因探針，比如說Moseley等人提出的生物素標記的沙門菌基因探針，以及Kerdahi等人提出的能夠測試出單核細胞增生的李斯特菌的，來自非放射性DNA探針，還有陳倩等人能夠檢測出ESIEC大腸桿菌的，根據HPI毒力島基因生成的rp-z探針。

　　另外還有已轉變為特殊商品的基因探針試劑盒。

　　美國的GENETRAK公司采用特殊的基因探針對沙門菌、李斯特菌和大腸桿菌的rRNA進行檢驗[6]，最后得出了脫氧核糖核酸雜交篩選比色法。

　　主要檢驗方式分為以下幾步:

　　(1)需要一種與細菌rRNA相反的基因探針和一份完成增菌培養的樣品，細菌溶解之后與帶有熒光素標記的探針互相雜交。

　　此時樣品中存在靶細菌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)的固相載體測桿與雜交溶液反應，如果polydA和polydT間的堿基出現配對，那么雜交核酸分子就被固體載體獲得，并將這種分子培養在辣根過氧化酶-抗熒光素接合劑中，使探針上的熒光素與結合劑溶合。

　　(3)固體載體首先放置在酶底物-色原溶液，再由辣根過氧化酶與底物反應，最后用酸終止，在450nm處計量吸光度的多少，就能確定樣品中是否存在靶細菌。

　　6基因芯片

　　上世紀90年代中期出現的基因芯片技術，也就是DNA微陣列(DNAmicroarray)，使用微加工技術構建出能將人工產生的基因片段，緊密結合的、排列有序的出現在硅片等載體上。

　　再根據被熒光檢測系統掃描過的，和標記樣品雜交后的芯片，利用計算機進行分析檢測，得出定性、定量的結果。

　　由于基因芯片技術能夠高度地自動處理大量信息，所以能夠快捷準確地檢測食品安全。

　　運用基因芯片技術進行病原體檢測的有:Berger等人進行的12株嗜酸乳桿菌檢測;Wang等人進行能夠具有超強特異性和靈敏度的肺炎鏈球菌檢測;高興等人對痢疾志賀菌、鼠傷寒沙門菌、金黃色葡萄球菌、霍亂弧菌、肉毒梭菌、肺炎鏈球菌、布氏桿菌、嗜肺軍團菌等16種病原細菌進行檢測。

　　但就目前的技術來說，基因芯片的應用還不夠完善，首先，基因芯片所需的設備價格不低，制作成本很高，普通實驗室沒有足夠的經濟能力可以負擔。

　　其次，基因芯片的特異性還不夠明顯，假陽性和假陰性會對實驗結果的精準程度產生影響。

　　最后，基因芯片技術在進行過程中，各項數據和參數還沒有形成統一的標準，對可重復性會產生影響。

　　只有不斷完善自身解決上述問題，基因芯片技術才能被更廣泛地運用在全世界的各個領域。

　　伴隨著全球食品貿易的發展，檢測食品病原菌也越來越重要，只有更方便快捷地完成食品安全檢測，將分子生物學的檢測方法運用于日常生活，才能更好地發揮這項學科的魅力，研究出真正實用的食品病原微生物快速檢測方法。

　　參考文獻

　　[5]陳倩,程伯琨.基因探針檢測食品中具有HPI毒力島的ESIEC大腸桿菌[J].食品科學,2000,21(7):35.

　　[6]王晶,王林,黃曉容.食品安全快速檢測技術[M].北京:化學工業出版社,2002:120-160.

　　作者:黃卉 單位:肇慶醫學高等專科學校

　　【二】用生物技術促進循環農業的發展

　　1生物技術與農業現代化

　　80年代初，隨著生物技術的飛速發展，西方發達國家先后通過立法等措施，強化了以生物飼料、生物肥料為核心的生態農業政策，并取得了豐碩的成果。

　　有統計資料表明：目前我國的土壤肥力正以平均1.4%的速度下降。

　　據此，國務院1988年發布了“關于加強有機肥料工作的指示”。

　　因此，我們有責任加快發展新型活性生物有機肥料，改善傳統的施肥模式，真正做到把用地和養地融為一體，以實現農業生產的可持續發展。

　　90年代初，國務院就明確指示：“根據我國人多地少的國情，在發展畜牧業時，必須解決‘人畜爭糧’的問題，走節稂型或非糧型道路，要充分利用秸稈、稻草等大力發展無糧飼料。”有統計資料表明：我國有纖維素資源每年約50億噸，其中農作物秸稈(麥秸、稻草、玉米秸)等就達6億噸，其中90%以上被焚燒，對大氣造成嚴重污染。

　　若將秸稈進行生物技術處理，則可大大提高秸稈利用價值及動物消化吸收率。

　　如果每年將1/2(即3億噸)農作物秸稈經生物技術處理制造飼料，就等于增加8100萬噸小麥，相當于我國目前每年所用80%飼料糧。

　　有統計資料表明：我國目前各種農產品的廢渣、廢水每年總量約2245萬噸以上，如進行生物技術處理可生產飼料酵母10萬噸以上，既變廢為寶，又綠化環境。

　　如何處理農作物秸稈是衡量一個國家農業發達程度的一個重要指標，農業發達國家如美國、澳大利亞都已經普及了秸稈生化飼料技術。

　　大力推廣秸稈生化飼料，充分利用農作物秸稈，發展畜牧業，秸稈“過腹還田”形成生態良性循環已成為農業現代化的必由之路。

　　2生物技術與生態農業結構模式

　　生物技術將農業廢棄物(稻草和其它秸稈)、野草等轉化為酸中有甜、香味獨特、營養豐富、畜禽愛吃的生化飼料，又將污染外界環境的畜禽糞便轉化為速效、長效、增效于一體的綠色農業需要的生物有機肥料。

　　這一技術的應用推廣對減少養殖業、種植業的成本，增加農民收入，減少環境污染，促進生態農業的發展，解決“三農”問題，全面實現小康社會有極其重要的意義。

　　在生物技術與生態農業模式里，極大地體現了生物技術與養殖、種植業的相互關系：養殖業、種植業為生物技術提供了豐富的原料資源;生物技術大大加快了養殖業、種植業的發展。

　　3生物技術對生態農業的作用和效益

　　3.1生物技術對生態農業的作用

　　利用農副產品及其廢棄物的原料，低成本制取畜禽高蛋白，全營養的優質全價飼料，其特點是：制作簡單，成本低，不含抗生素，無毒，見效快。

　　利用養殖業、種植業的廢棄物，低成本制成具有速效、長效、增效于一體的新型活性生物有機肥料，其作用不僅大幅度提高農作物總產量，而且能改善農產品品質，改良土壤結構，提高土壤肥力，保護生態環境。

　　利用養殖業、種植業的廢棄物，低成本制取沼氣，既提供能源，又優化了環境，達到了經濟效益、社會效益、和生態效益統一，形成了生態農業良性循環，保證了農業可持續性發展。

　　3.2生物技術對生態農業的效益

　　辦一個中小型規模(月生產100噸)生化飼料廠，月利潤可達215萬元，如代替飼料喂畜禽可節約20%的飼養成本。

　　通過田間對照試驗，使生物有機肥的水稻產量提高8.4%，大豆產量提高9.9%.蘿卜單產提高12.6%，并具有抗旱、抗寒、抗病能力，對梨、柑桔、桃等水果效果更佳。

　　庭院生態，以一個16立方米的沼氣池為紐帶可實現“種、養、加”一條龍三環配套，較好地挖掘了生產潛力，解決了肥料、飼料、農副產品加工、家庭照明、燒飯能源，并提供了優質有機肥料，降低了養殖業、種植業的成本，帶來了顯著的經濟效益。

　　作者：王磊 王靚 單位：江西省科學院生物資源研究所

　　【三】環境工程分子生物技術研究

　　摘要：隨著現代環境工程微生物領域的快速發展，其中許多功能微生物培養以及指示微生物檢測都要求引入相應的技術。

　　通過實踐研究發現，將分子生物技術引入其中，可為環境工程領域提供強有力的技術支撐，對實際檢測工作的開展能夠發揮重要效果。

　　本文將對分子生物技術的相關概述以及環境工程微生物領域中分子生物技術的.應用進行探析。