中国传统生物技术综述

中国传统生物技术综述
中国传统生物技术综述

中国传统生物技术----------醋的生产技术以及发展

生物工程01 1406240214

江自清

摘要:中国有句古语叫做“民以食为天”,这体现了千百年来人们对于食物的重视程度。其中醋作为一种必不可少的调味品(也可用于饮用,药用),深受人们的喜爱。故本文首先介绍一下醋的由来及其发展历史,着重介绍醋的几类生产技术以及对于未来的展望作较为详细的论述。

关键词:醋发展历史生产工艺前景展望

1醋的由来以及发展历史

1.1醋的发现

最早的醋纪录在西亚,底格里斯河与幼发拉底河之间,美索不达米亚的南端,相当于现今伊拉克首都巴格达周围到波斯湾的地区,这个地区在公元前5000年,已经进入铜器时代,使用阴历,开始筑坝拦洪,灌溉农业,并以大麦、双粒小麦生产面包,以芝麻榨油。在公元前 5000年,巴比伦尼亚有最为古老的醋纪录,用椰枣的果汁和树液以及葡萄干酿酒,再以酒、啤酒生产醋。椰枣是椰子科树木的果实,以椰枣果汁可以生产优质的醋。在我们中国,醋也有着悠久的历史和发展。醋,古汉字为“酢”,又作“醯”。早在公元前1058年周公所著《周礼》一书中,便有关于酿醋的记载。在周朝,食醋酿造不单是一种民间的生产活动,朝廷内设有管理醋政的“醯人”之官,专门

负责酿醋生产。据历史学家郝树候考证,公元前479年,晋阳城(太原)建立时,太原已有一定规模、数量的酿醋作坊。

1.2醋的发展历史

到明清年代,我国酿醋生产技术发展到达一个高潮,明朝洪武初年(公元1377年)朱元璋的孙子宁化王朱济焕在太原创建了流传至今的著名醋坊“益源庆”,专门酿造宫廷食醋。清初顺治年间(1644年~1661年),山西介休人王来福创办了“美居和”酿醋作坊,在继承前人经验的基础上不断创新。采用夏伏晒、冬捞冰的方法,提高醋的酸味和风味,并将酿制的隔年醋定名为“老陈醋”。之后又改白醋为熏醋,在“醋化”与“淋醋”工序之前,增加了一道“熏醋”工艺,使老陈醋风味发生了质的变化,风味倍增,色泽浓郁。此外,王来福还参照汾酒酿造技术,大胆选用当地最好的高粱作原料,试酿高粱老陈醋获得成功,总结出一套高粱酿醋的方法。这些工艺技术,至今仍被一些山西老陈醋的生产企业所保留传承。我国地域广阔,物产丰富,南北气候差异较大。在长期的酿酷生产中我国各地人们按照本地历史、地理、物产和生活习惯,创造了多种富有特色的制醋工艺,打造了众多不同风味的品牌食醋,如山西老陈醋、镇江香醋、福建红曲老醋、保宁麸醋、江浙玫瑰醋、喀左陈醋、北京熏醋、上海米醋、丹东白醋等著名食醋。

尽管我们的先祖并不知道微生物为何物,但经过长期的实践已经摸索到群体食醋微生物生长与代谢规律,掌握了酿造食醋的基本条件和过程,然而必须指出,传统食醋酿造采用手工作坊的生产方式,直

观感觉的工艺管理,简陋落后的生产设备,季节性的生产安排,以及卫生条件差和劳动强度大,势必造成传统食醋的生产力低下,产品质量难以保证。

2制醋工艺的革新及其进展

2.1概述

20世纪80年代以后,我国制醋业的发展环境有了很大变化。在政府领导、科研人员和醋业工作者的共同努力下,开展了酿醋微生物、制醋生产工艺和生产设备的多学科研究。选育了优良的微生物菌种,建立了纯种固态食醋生产技术和纯种液态食醋生产技术,改进了质检方法,优化了制醋设备,极大地提高了我国食醋的生产技术水平,使我国食醋产量和人均消费水平得到明显提高,朝着科学化、机械化与大型化的方向发展,使我国制醋产业有了长足进步和蓬勃发展。菌种选育是制醋最基础也是很重要的一步。具体的方法不是本次综述的重点,所以不详细介绍了。

2.2醋的生产工艺介绍

2.2.1 纯种固态食醋生产技术

从20世纪50年低开始,我国就开始了纯种固态法生产食醋的尝试。济南酿造厂使用纯种人工培养的曲霉和酵母成功进行了固态酒精发酵,但食醋发酵仍采用传统工艺。20世纪60年代,上海创造了酶法液化自然通风回流的固体发酵工艺,分别使用了纯种培养的曲霉菌、酵母菌、醋酸菌作为发酵剂进行液化、糖化、酒精发酵、醋酸发酵的食醋生产过程。以自然通风解决了传统食醋生产过程中的人工倒醅

问题,缩短了发酵周期,提高了食醋出品率,使每公斤主粮的出醋率由3.8kg提高到8kg以上 (5%HAC计),且产品在一定程度上保持了传统食醋的风味。20世纪70年代初,山西长治试验生料制醋获得成功,主辅料全部采用生料。这是一条全新的纯种固态制醋工艺,主要的技术难题是防止杂菌污染与提高原料利用率。通过大量加入高活力的酿醋功能微生物,使之形成优势菌群,并配合适当的技术管理,这些问题基本得到解决,目前已被多个企业采用。

纯种固态制醋新技术的建立,优化了菌种、简化了工艺、缩短了发酵周期、提高了原料利用率和食醋出品率、打破了季节限制。目前,纯种固态制醋企业不断增多,已成为我国制醋工业发展的一个新的增长点,但其风味不及老法,产品质量还有待提高。

1.1固态食醋生产工艺流程图

目前我国食醋工业固态发酵与液态发酵工艺并存。我国地域宽广,食醋产品又带有较强的传统特色,因此固态法工艺是我国制醋主要的一种工艺,是很难改变的。只要酿造科技工作者努力, 优选原辅料,改进酒精发酵法工艺,利用多酶系发酵,努力提高食醋出品率,降低生产成本,同时采用机械化、自动化,减轻劳动强度,改善卫生状况, 固态发酵法食醋生产将拓展出更广阔发展时空。

2.3.2纯种液态食醋生产技术

纯种液态发酵制醋是借鉴抗生素、氨基酸等其他发酵工业的经验,应用现代发酵工程、细胞工程和酶工程技术建立起来的一类先进的新型

制醋生产技术,包括自吸式发酵罐液态制醋、固定化细胞发酵制醋和酶制剂发酵制醋3种工艺。

1自吸式发酵罐液态制醋

自吸式反应器用于醋酸的特点是纯种发酵气液混和传质均匀,原料利用率与醇酸转化率高,发酵周期短,生产不受季节影响,机械化程度高,厂房占地面积小,容易实现大型化生产和自动化管理,经济效益好。反应装置的节能,对于产量大与附加值低的生物基大宗化学品的生产。我国纯种液态自吸式酵制醋的研究开始于20世纪70年代中期,上海市酿造科学研究所和上海醋厂协作,进行自吸式反应器液态制醋的研究,并于1977年通过技术鉴定,作为商业部重点推广项目,于1978年在上海醋厂年产4000t自吸式发酵醋车间正式建成投产。随着我国的计算机控制技术、传感器制作技术、测酸测酒的自动控制技术的不断发展和在自吸式反应器中的应用,必将带动醋酸产品生产水平的提高和完善。

自吸式反应器研发、应用有利于推动发酵及食品产业向着高产、高效益、低能耗的方向发展,并且能够帮助企业降低成本,减少环境污染,增加经济效益,提升竞争力;能够实现企业节能减排目标,推动社会绿色循环经济的发展。随着技术的不断完善,自吸式反应器必将有广阔的应用前景。

2固定化细胞发酵技术

固定化细胞技术是利用微生物的生物转化作用,使底物原料变成所需产品,显著提高了生产速度和效率。利用固定化细胞技术可使菌体附

着、固定于一定的载体上,在特殊的生物反应器内,使其单位体积中所含菌体量超过常规发酵时液体中菌体含量,且可人为选择生产代谢活力高的活细胞,节省了常规生产中菌体由接种后有延迟适应期过渡到对数生长期和旺盛代谢期所花时间,因而产品转化快,大大缩短了发酵食品的生长周期,且原料利用率高,生产成本低,菌体可重复使用,抗污染能力强,有利于产物分离,易于实现连续化、自动化生产。现在,该技术已广泛地应用于食品与发酵工业,主要包括酿酒、酿醋、酿制酱油、生产果胶酶、生产木糖醇、柑桔汁类果汁的脱苦等。自20世纪80年代,国外开始陆续报道用固定化醋酸菌进行醋酸生产,而当时国内仅见到有木炭或玉米芯作为载体进行浇淋制醋的物理吸附固定化方法,研究者们开始注意到这种新的方法,可以为今后的醋酸生产开辟一条新的道路。之后的几十年,国内外学者不断的从固定化载体、固定化方法、固定化条件等方面进行实验研究,不断发展和完善了固定化醋酸菌在醋酸生产上的应用。

2.1 固定化细胞发酵技术的前景

采用固定化醋酸菌技术可提高醋酸产速和产量,是液体制醋和生产醋酸的发展方向。其工艺设备简单、操作方便;且固定化细胞可反复使用,便于连续生产和自动控制;发酵容器内固定化细胞浓度高,处于旺盛的发酵状态,大大缩短发酵周期;醋酸菌细胞有载体的保护,不受其他因素的抑制和干扰。

3酶制剂酿制食醋

传统工艺使用大曲、小曲作糖化剂,消耗辅料多,用曲量大,产率低,发酵周期长,设备简陋,卫生条件差,淀粉利用率低。近年来有关资料报道,使用酶制剂和发酵剂应用于食醋酿造,其工艺特点是液化酶、糖化酶、酸性蛋白酶代替了制曲;活性酵母菌、活性醋酸菌代替酒药、麦曲、醋醅等。简化了工艺,提高了原料利用率。

3.1工艺流程

工艺特点:液化、糖化、酒化、醋化等全液态分段酶解发酵法、糖化酶分段多边糖化、边糖化、边酒化和醋化、代替后工段添加麸曲,提高淀粉原料利用率;酸性蛋白酶参与多边发酵;边酒化、边醋化分解蛋白质,提高食醋氨基酸态氮及不挥发酸含量;同时分解了食醋中不溶性蛋白质的沉淀,提高产品澄清度;发酵周期6d~7d,整个工艺机械化程度较高。环境卫生较为干净。

3.2 应用酶制剂、发酵剂制醋

采用糖化酶、生淀粉酶及活性酵母菌制成的发酵剂,可用于生料制醋,在醋酸发酵时添加活性醋酸菌。采用固态发酵制醋也可采用液态深层发酵制醋。每100kg主粮可生产食醋840kg(醋酸5g/100m L)。

3.2.1工艺流程

2.3总结:食醋技术未来展望

当前,食醋生产技术发展面临着机遇与挑战并存的形势。一方面是现代经济高速发展,人民生产水平日益提高,无论是生产还是生活都增加了对食醋的需求,迫切要求食醋生产技术快速发展。同时,现代生物技术为食醋技术进步搭建了技术平台,创立了必要条件。食醋生产技术的发展迎来了前所未有的良好机遇。而另一方面,我国食醋生产技术滞后、经济效益不高,又使食醋生产技术的发展面临着严峻的挑战。在此形势下,抓住机遇,面对挑战,革新技术,再创辉煌。

我国并存的3大食醋工艺技术:传统生产技术、固态发酵技术、液态发酵技术。三种技术各有所长,无法相互替代,存在互相竞争的局面。由于传统酿醋工艺采用特定原辅料,大曲群体微生物和独特生产工艺,产品风味好, 使之形成了产品质量的优势。纯种液态制醋工

艺,虽然食醋风味较差,但生产技术与设备先进,易于实现生产管理自动化和生产规模大型化,是提高我国食醋总产量的主要依靠工艺。而在传统酿醋工艺基础上发展起来的纯种固态制醋工艺 , 其产品风味和技术水平介于传统酿醋工艺与纯种液态制醋工艺之间,也有着自身发展的优势。

我国制醋历史久远,文化深厚,有着丰富的生产技术经验,这也是我们每个人的财富。我国4大名醋都是享誉世界,受到人们的喜爱。但是也要深刻的认识到自身的不足,我国新型制醋生产工艺相对于日美发达国家还是有很大差距,起步较晚,所以还是需要努力提高自身水平,为我国的食醋生产做出自己的贡献。

参考文献:

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数据来源:IT桔子,中投产业研究院 行业领先企业或资本青睐。 在融资情况方面,目前以科大讯飞、旷视科技为代表的行业领先企业频频获资本青睐。根据不完全统计,科大讯飞自2016年起,共计融资轮次达8次,而旷视科技自2012年起共计融资次数达6次,2019年8月,旷视科技去香港申请上市。 图表中国生物识别技术行业领先企业融资情况

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生物技术专业综述 作为生物技术专业的一名学生,我认为我们应该知道以下内容,以方便我们更好的了解我们所学的内容,这将对我们以后的学习以及就业都有帮助。 我们所学的主要课程:微生物学、细胞生物学、生物化学、遗传学、学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生化工程、生物工程下游技术、发酵工程设备等。 生物技术的定义:应用生命科学研究成果,以人们意志设计,对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。现代生物技术综合分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、化学、物理学、信息学、计算机等多学科技术,可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。 生物技术的发展:生物技术是全球发展最快的高技术之一。70年代发明了重组DNA技术和杂交瘤技术。80年代建立了细胞大规模培养转基因技术,现代生物技术(基因工程)制药开始于八十年代初,特别是发明了pcr技术,使现代生物技术的发展突飞猛进,90年代,随着人类基因组计划以及重要农作物和微生物基因组计划的是害死和信息技术的渗透,相继发展起了功能基因组学,生物信息学,组合化学,生物芯片技术以及一系列的自动化分析测试和药物筛选技术和装备。目前,各种新兴的生物技术已被广泛地应用于医疗,农业,生物加工,资源开发利用,环境保护,并对制药业等产业的发展产生了深刻的影响。近些年来,以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术发展迅猛,并日益影响和改变着人们的生产和生活方式。所谓生物技术(Biotechnology)是指“用活的生物体(或生物体的物质)来改进产品、改良植物和动物,或为特殊用途而培养微生物的技术”。生物工程则是生物技术的统称,是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合,来改造或重新创造设计细胞的遗传物质、培育出新品种,以工业规模利用现有生物体系,以生物化学过程来制造工业产品。简言之,就是将活的生物体、生命体系或生命过程产业化的过程。生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生物电子工程、生物反应器、灭菌技术以及新兴的蛋白质工程等,其中,基因工程是现代生物工程的核心。基因工程(或称遗传工程、基因重组技术)就是将不同生物的基因在体外剪切组合,并和载体(质粒、噬菌体、病毒)的DNA连接,然后转入微生物或细胞内,进行克隆,并使转入的基因在细胞或微生物内表达,产生所需要的蛋白质。 目前,有60%以上的生物技术成果集中应用于医药产业,用以开发特色新药或对传统医药进行改良,由此引起了医药产业的重大变革,生物制药也得以迅速发展。生物制药就是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程,其中最为主要的是基因工程方法。即利用克隆技术和组织培养技术,

生物特征识别技术概述(一)

生物特征识别技术概述(一) 【摘要】生物特征识别技术是利用人的生理特征或行为特征,来进行个人身份的鉴定。文章论述了现有的各种生物特征识别技术的原理、特征、应用的优缺点,介绍了生物特征识别技术的标准化工作和发展趋势。 【关键词】身份鉴别;生物特征识别;标准化 网络信息化时代的一大特征就是个人身份的数字化和隐性化。如何准确鉴定一个人的身份,保护信息安全是当今信息化时代必须解决的一个关键性社会问题。目前,我国的各种管理大部分使用证件、磁卡、IC卡和密码,这些手段无法避免伪造或遗失,密码也很容易被窃取或遗忘。这些都给管理者和使用者带来很大不方便。生物特征身份鉴别方法可以避免这些麻烦。因此,这一技术已成为身份鉴别领域的研究热点。 所谓生物特征识别技术就是,通过计算机与各种传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合,利用人体固有的生理特性和行为特征,来进行个人身份的鉴定。生理特征与生俱来,多为先天性的;行为特征则是习惯使然,多为后天性的。将生理和行为特征统称为生物特征。并非所有的生物特征都可用于个人的身份鉴别。身份鉴别可利用的生物特征必须满足以下几个条件:第一,普遍性:即必须每个人都具备这种特征。第二,唯一性:即任何两个人的特征是不一样的。第三,可测量性:即特征可测量。第四,稳定性:即特征在一段时间内不改变。当然,在应用过程中,还要考虑其他的实际因素,比如:识别精度、识别速度、对人体无伤害、被识别者的接受性等等。现在常用的生物特征有:人脸识别、虹膜识别、手形识别、指纹识别、掌纹识别、签名识别、声音识别等。下面将分别介绍各种生物特征识别技术:一、生物识别技术介绍 常用的生理特征有脸像、指纹、虹膜等;常用的行为特征有步态、签名等。声纹兼具生理和行为的特点,介于两者之间。 (一)基于生理特征的识别技术 1.指纹识别。指纹识别技术是通过取像设备读取指纹图像,然后用计算机识别软件分析指纹的全局特征和指纹的局部特征,特征点如嵴、谷、终点、分叉点和分歧点等,从指纹中抽取特征值,可以非常可靠地通过指纹来确认一个人的身份。 指纹识别的优点表现在:研究历史较长,技术相对成熟;指纹图像提取设备小巧;同类产品中,指纹识别的成本较低。其缺点表现在:指纹识别是物理接触式的,具有侵犯性;指纹易磨损,手指太干或太湿都不易提取图像。 2.虹膜识别。虹膜识别技术是利用虹膜终身不变性和差异性的特点来识别身份的,虹膜是一种在眼睛中瞳孔内的织物状的各色环状物,每个虹膜都包含一个独一无二的基于水晶体、细丝、斑点、凹点、皱纹和条纹等特征的结构。虹膜在眼睛的内部,用外科手术很难改变其结构;由于瞳孔随光线的强弱变化,想用伪造的虹膜代替活的虹膜是不可能的。目前世界上还没有发现虹膜特征重复的案例,就是同一个人的左右眼虹膜也有很大区别。除了白内障等原因外,即使是接受了角膜移植手术,虹膜也不会改变。虹膜识别技术与相应的算法结合后,可以到达十分优异的准确度,即使全人类的虹膜信息都录入到一个数据中,出现认假和拒假的可能性也相当小。 和常用的指纹识别相比,虹膜识别技术操作更简便,检验的精确度也更高。统计表明,到目前为止,虹膜识别的错误率是各种生物特征识别中最低的,并且具有很强的实用性,386以上计算机CCD摄像机即可满足对硬件的需求。 3.视网膜识别。人体的血管纹路也是具有独特性的,人的视网膜上面血管的图样可以利用光学方法透过人眼晶体来测定。用于生物识别的血管分布在神经视网膜周围,即视网膜四层细胞的最远处。如果视网膜不被损伤,从三岁起就会终身不变。同虹膜识别技术一样,视网膜扫描可能具有最可靠、最值得信赖的生物识别技术,但它运用起来的难度较大。视网膜识别

生物识别技术之国内外相关技术的研究、开发现状

一、生物识别应用之发展历程 生物识别技术起步于九十年代初期,经过近二十年的发展,生物识别的发展历史可以粗略地划分为三个阶段。1990年至1997年为第一阶段。在此阶段,整个市场是有欧美澳不超过十家产品和系统供应商,国内厂商只是充当了分销商和系统集成商的角色:进口国外产品,进行增值分销,或作一些简单的集成应用如门禁系统等。 第二阶段从1998年到2002年。在这个阶段,通过学习和借鉴国外技术和产品,中国厂商在产品研发上取得一个又一个的突破,逐渐攻克了核心软件、硬件处理平台、采集器件、以及应用系统设计等难关,最终开始有少量国内设计和制造的产品出现。与国外产品的竟争开始。 第三阶段是从2003年至今,在此阶段,中国生物识别技术和产品在商业应用领域占据越来越多的市场份额,直至目前最后完全占据主导地位,控制了市场。国外厂商开始转向复杂大系统、多技术融合等中高端产品及应用口。 二、国内市场主导产品 2005年至今,中国生物识别市场规模不断快速膨胀。年均增长率超过50%,目前已经达到年销售超20亿元人民币的规模。从产品形态看,主要如下: 1.出入口控制产品 主要指基于单片机嵌入式结构的指纹门禁机、掌型门禁机、静脉门禁机、虹膜门禁机及人脸门禁机,以及基于PC系统的通道控制系统,识别技术主要也是指纹识别和人脸识别。 2.考勤产品 可以说,大规模将生物识别产品〔主要是指纹识别产品)应用于考勤,首先是在中国市场。其实中国市场确实是生物识别应用最具特色、应用领域最具创意的。目前市场上考勤产品的主要形态是基于单片机嵌入式结构的指纹考勤机。 3.门锁/箱柜锁 锁具市场,是中国传统的优势,单就五金件的加工,就是老外不擅长不愿做的环节。不过,如何提升产品档次,以差异化避免恶性竞争,是所有国内生物识别锁具厂商要深思熟虑的和解决的问题。我们欣喜地看到市场上已经出现了高品质、高利润的中国产品。 4.身份认证 身份认证是可以规模化的商业级应用。尤其在金融行业的应用,可以全面推广。该应用的现状和前景都非常好,在金融行业内部人员操作授权方面的应用,特别体现了生物识别的价值。与此相比较,生物识别技术用于计算机开机验证等,以及PDA、手机等相似应用。就显得小儿科,可有可无。随着3G通讯时代的到来,通过手机平台进行远程登录及验证,对于人脸识别、虹膜识别等技术而,潜力巨大。 三、目前应用状况——细分市场数据 根据创立的生物识别市场细分原则,将生物识别市场细分为五大领域: (1)商业应用(Commercial Use) 主要包括考勤、门禁(企业应用)、锁类、逻辑门禁(验证授权等)、智能卡应用等。 (2)司法应用(Enforcement Applications) 司法鉴证系统(指纹、人脸自动识别系统等)。 (3)公众项目应用(Civil Applications)

生物技术在生态环境的应用及研究进展

生物技术在生态环境的应用及研究进展 摘要:参阅大量文献资料对近年来生物技术在我国生态环境研究中的应用进展进行了综述。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。从生物技术处理垃圾废弃物、利用发酵工程技术处理污染物质、废水处理和污染土壤的生物修复、白色污染的消除等内容出发,指明了生物技术在我国治理环境污染,保护生态环境中的应用前景。 关键词生物技术;生态环境;环境保护;研究进展 1 引言 目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染,严重的影响了我国的生态环境,使得水污染日益加剧,水资源严重短缺,全国600多个城市中已有一半城市缺水,农村则有8000万人和6000万头牲畜饮水困难;土壤污染严重,耕地面积锐减,近10年来每年流失的土壤总量达50亿t,土地荒漠化日益加剧;森林覆盖面积下降,草场退化,每年减少森林面积达2500万亩;人们的身体健康受到严重威胁,疾病发病率急剧上升。因此,加大环境保护和环境治理力度,加快应用高新技术,如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡,提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。 2现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。 (1)生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 (2)利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。 (3)生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术

现代生物技术的应用与展望

现代生物技术的应用与展望 姓名:班级:学号: 摘要:参阅大量文献资料对近年来生物技术在农业、医药业、社会科学等中的应用进展进行了综述。从改革传统农业结构,解决食品短缺问题的应用、深入基因研究,解决健康长寿问题、运用现代生物技术,解决环境污染问题等内容出发,指明了生物技术现代科学发展中的应用前景。 关键词:生物技术基因医学健康农业 Abstract: a large number of literature on recent biotechnology in agriculture, medicine and industry, social science and application were reviewed in this paper. From the reform of traditional agriculture structure, to solve food shortage problem, in-depth application of genetic research, solve the longevity and health problems, use of modern biological technology, solve the problem of environmental pollution and other content, pointed out the biological technology of modern science and application prospects. 现代生物技术也可称之为生物工程,是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础,利用生物体(或者生物组织、细胞及其组分)的特性和功能,设计构建具有预期性状的新物种或新品系,以及与工程原理相结合进行加工生产,为社会提供商品和服务的—个综合性技术体系。其内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。现代生物技术的诞生以2O世纪7O年代初DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志,迄今已走过了30多年的发展历程。实践证明现代生物技术对解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景,受到了各国政府和企业界的广泛关注,与微电子技术、新材料技术和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱,是2l世纪高新技术产业的先导。可以预测,生物技术的应用与发展将导致生产体系与经济结构的飞跃变化,甚至可能引发一次新的工业革命,对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。 1 改革传统农业结构,解决食品短缺问题 现代生物技术在农业中最突出的应用是利用转基因技术,将目的基因导入动、植物体内,对家畜、家禽及农作物进行品种改良,从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种,达到充分提高资源利用效率,降低生产成本的目的。经过长期不断的努力,现代农业生物技术已取得重大突破,不仅从根本上改变了传统农作物的培育和种植,也为农业生产带来了新一轮的革命,并将在解决目前人类所面临的粮食危机、环境恶化、资源匮乏、效益衰减等方面发挥巨大作用。 1.1 提高农产品的产量与质量农作物病虫害是造成农业产量下降的主要原因之一,因而利用转基因技术把抗病、抗虫基因导入农作物中,使之可避免或减少病虫害。近年来,抗黄杆菌的水稻、抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强与耐贮性高的番茄等转基因植物开始进入市场,提高了产量,增加了效益;根据人类的需要,还可把特定基因导入植物体,可达到改良农产品品质的目的,如高含量必需氨基酸的马铃薯,高蛋白质含量的大豆等;此外还可利用生物技术破坏水果细胞壁纤维酶,保证猕猴桃、桃、西红柿等水果成熟但不变软而提高水果的保鲜度,便于水果的运输。从1996年到2o02年,转基因农作物在全球的种植面积从170万ha扩大到5810万ha,即增加35倍,显示了现代农业生物技术强大的生命

生物传感器综述

生物传感器综述

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生物传感器课程论文 论文题目:生物传感器技术在环境分析 与检测方面的应用研究进展专业: 分析化学 姓名:雷杰 学号:12015130529 指导教师:晋晓勇 时间:2015年10月23日

生物传感器技术在环境分析与检测方面的应用研究进展 摘要:生物传感器作为一类新兴传感器,它是以生物分子敏感元件,将化学信号、热信号、光信号转换成电信号或者直接产生电信号予以放大输出,从而得到检测结果。文章综述了生物传感器在环境监测,包括水环境、大气环境等领域的应用和最新进展,并展望了环境监测生物传感器的发展前景及发展方向。 关键词:生物传感器技术;环境分析检测;

0.前言 生物传感器这门课属于分析化学和生物化学的一门交叉学科,它涉及到生物化学、电化学等多个基础学科。就目前生物传感器研究的历史阶段,它仍然处于十分活跃的研究阶段,生物传感器的研究逐渐变得专业化、微型化、集成化、也有一些生物相容的生物传感器,生物可控和智能化的传感器制成[1]。基于生物传感器的基本结构和性能,从它的选择性,稳定性,灵敏度和传感器系统的集成化发展的特点和趋势,科研人员主要研究生物传感器在医疗、食品工业和环境监测等方面,它的发展对生产生活都有极大影响,尤其是生物传感器专一性好、易操作、设备简单、可现场检测、便携式、测量快速准确、适用范围广,从而深受研究者的青睐。本文主要概述了近三年来生物传感器在环境分析与检测方面的应用研究,从而对以后生物传感器技术的研究有所帮助与借鉴。 1.生物传感器技术 1.1生物传感器的组成及工作原理 生物传感器主要是由生物识别和信号分析两部分组成。生物识别部分是由具有分子识别能力的生物敏感识别元件构成,包括细胞、生物素、酶、抗体及核酸。信号分析部分通常叫换能器。它们的工作原理一般是根据物质电化学、光学、质量、热量、磁性等,物理化学性质将被分析物与生物识别元件之间反应的信号转变成易检测、量化的另一种信号,比如电信号、焚光信号等,再经过信号读取设备的转换过程,最终得到可以对分析物进行定性或定量检测的数据[2]。 生物传感器识别和检测待测物的工作原理:首先,待测物分子与识别元素接触;然后,识别元素把待测物分子从样品中分离出来;接着,转换器将识别反应相应的信号转换成可分析的化学或物理信号;最后,使用现代分析仪器对输出的信号进行相应的转换,将输出信号转化为可识别的信号。生物传感器的各个部分包括分析装置、仪器和系统也由此构成。生物传感器中的识别元素决定了传感器的特异性,是生物定性识别的决定因素;识别元素与待测分子的亲合力,以及换能器和检测仪表的精密度,在很大程度上决定了传感器的灵敏度和响应速度。

人与生物技术文献综述

转基因技术应用与安全的文献综述 一、前言 毫无疑问,生命科学是21世纪十分有发展前景的一门自然科学,生物技术作为高科技的核心,已经越来越多地应用于人类的生活,而转基因技术则是其中极为重要的一个组成部分。转基因技术是现在以及今后相当长时期内备受关注的研究重点,它在生物医药、农业、食品、能源、环境等各个领域都有广泛的应用。事物有利必有弊,转基因技术也是一样,它在给人类带来便利的同时,也带来了隐忧,比如转基因食品的安全性、转基因生物的安全性等,近来也引起了热切关注。本文将主要讨论转基因技术应用的各种方面和转基因技术引发的安全问题。 二、主题 (一)、转基因技术应用 转基因技术通常也称为基因工程技术,是指利用载体系统的重组DNA技术以及通过物理化学和生物学等方法,将重组DNA导入有机体的技术。它在生物医药、农业、食品上的应用是与我们的日常生活最为贴近的。 生物医药方面 1、用来生产特殊蛋白质。在体外大量生产人体中天然存在的蛋白质,高度纯化,然后再返 回人体使用,从而治疗疾病。比如利用植物作为生物反应器,用转基因烟草高水平表达治疗癌症的单克隆抗体,从而大量生产抗体供病人使用。细胞素治疗比过去的化学治疗、放射治疗等疗法有明显的优越性。 2、用来生产疫苗。DNA疫苗的制造过程和工作原理与传统疫苗完全不同,科学家们主要是 利用DNA片段的分离、筛选、插入、转染等技术。DNA疫苗注射器注入肌肉或基因枪注入皮肤黏膜,被人体细胞摄入后,疫苗中含有的已经被传染的质粒便进入人体细胞核内,诱导人体细胞以质粒中含有的病原体的抗原DNA片段为模板,合成病原体所具有的抗原蛋白分子,从而诱导机体免疫系统产生体液免疫或细胞免疫。和传统疫苗相比,优点就是,避免了病原体诱导自身免疫反应和感染机体的可能。 3、抗病转基因。目前正在研究的可分为三类,植物病毒外壳蛋白基因、人工合成抗菌肽基 因、几丁质酶和葡聚糖酶双价基因。 农业方面 抗虫植物、转基因作物。目前研究较多的有Bt杀虫蛋白基因(来自苏云金芽孢)、蛋白酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。Bt毒蛋白通过昆虫摄食进入昆虫的消化道后,可转变成具有毒性的多肽分子,与昆虫肠道上皮表面的特异蛋白相互作用,诱导植物膜产生一些孔道,扰乱细胞的渗透平衡,引起细胞肿胀甚至裂解,最终导致昆虫死亡,如今这种抗虫转基因的研究最广泛也最有潜力。蛋白酶抑制剂杀虫的机理在于与昆虫消化道内的蛋白酶相互作用,形成复合物,阻断或减弱消化酶的蛋白水解作用,导致昆虫缺乏代谢中必须的氨基酸。植物凝集素被昆虫摄食后,在消化道中释放,与昆虫肠道膜上的糖蛋白结合,影响营养物质的正常吸收,促进细菌繁殖,诱发病灶,从而杀虫,比如常用的豌豆外源凝集素和雪花莲外源凝集素。

生物技术论文概述

生物技术论文 班级:食品与生物技术系学号:1102040220 姓名:何海慧 摘要:本文主要介绍生物技术的含义、生物技术的概况以及生物技术的发展前景。 关键词:生物技术基因工程细胞工程酶工程发酵工程 生物技术是21世纪的核心技术,是多学科共同努力取得的重大成果,被广泛地应用于农业、医药、食品、能源、环保、化工等多个领域,显示出了十分广阔的发展前景。因此,它必将成为21世纪增强综合国力的支柱产业之一。我国同世界其他国家一样已把生物技术列为高新技术之一,并积极组织力量进行研究和攻关。不过,生物技术并不是一个完全的新兴学科,它是由传统生物技术和现代生物技术两部分构成的。传统生物技术是指制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺;现代生物技术则是指近几十午发展起来的,以现代生物学研究成果为基础,以基因工程为核心的新兴学科。 一、生物技术的含义 生物技术,也称生物工程。是指以现代生命科学为基础,结合其他学科的科学原理,采用先进的工程技术手段,按照人们的预先设计改造生物体或加工生物原料,来生产人们所需要的产品或达到某种目的。它是一门新兴的、综合性的学科。先进的工程技术手段指的是基

因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等新技术。改造生物体是指获得优良的动物、植物及微生物品系或品种。 大规模培养技术是以工业化生产为目的,从大量培养的细胞中获得药物或其他有用物质。植物大规模培养技术是以工业化生产为目的,从大量培养生物原料则指生物体的某一部分或生长过程产生的能利用的物质,如淀粉、糖、纤维素等有机物,也包括一些无机化学品,甚至某些矿石。生产人们所需要的产品包括粮食、医药、食品、化工原料、能源、金属等。达到某种目的则包括疾病的预防、诊断与治疗,食品的检验以及环境污染的检测和治理等。生物技术是由多学科综合集成的一门新兴学科。 根据研究对象的不同,需要以下各个学科的知识作支撑,即普通生物学、分子遗传学和细胞生物学;人类遗传学和分子医学:病毒学、微生物学和生物化学等学科。尤其是现代分子生物学的最新理论成果更是生物技术发展的基础。生命科学的快速发展已经在分子、亚细胞、细胞、组织与个体等不同层次上,揭示了生物的结构与功能的相互关系,进而使人们能够应用其研究成果对生物进行不同层次的设计、控制、改造乃至模拟,同时,产生了巨大的生产效能。 二、现代应用生物技术的内容 现代应用生物技术是在基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等先进的现代应用生物技术手段基础上产生和发展起来的。这些先进的现代生物技术手段构成了现代应用生物技术的重要内容。

生物科技文献综述

生物科技文献综述江西师范大学生命科学学院

生物化学文献综述 引言: 生物化学是研究生命过程中化学基础的科学。疾病的发生发展是致病因子对生命过程的干扰和破坏;药物的防治是对病理过程的干预。生物化学通过用化学的理论和方法研究生命现象、生命过程的化学基础,通过探索干预和调整疾病发生发展的途径和机理,为新药发现中提供必不可少的理论依据。 生物化学是自90年代中期以来的新兴研究领域。哈佛大学的Schreiber博士和Scripps研究所的Schultz博士分别在东西海岸引领这个领域,他们的所在地所形成的重心地位甚至在加强。从源头来讲,化学是研究分子的科学,生物化学,分子生物学,还有生物学化学都是一样的。但是由于科学家们长期以来的习惯称谓,我们通常使用生物化学指蛋白质结构和活性的研究,用分子生物学指基因表达和控制的研究,用生物学化学指分子水平上的生物现象的研究。 三、关键词 化学生物学与分子生物学;临床医学;多学科融合;科研创新;虚拟实验;多方向研究;综合性实验四、主题综述: 化学生物学使用小分子作为工具解决生物学的问题或通过干扰、调节正常过程了解蛋白质的功能。在某种意义上,使用小分子调节目标蛋白质与制药公司发展新药类似。但是,当所有公司的目标蛋白质到目前为止仅是约450种的时候,人类基因组计划为我们带来了至少几万个目标蛋白质。最终的目标是寻找特异性调节素或寻找解开所有蛋白质之谜的钥匙,但这需要更系统和整体的方法而并非传统方法。化学生物学看起来是有希望的答案。系统的化学生物学仅仅诞生于90年代中期,部份是由于基础条件到那时才刚刚完备。代表性的技术进步包括机器人工程,高通量及高灵敏度的生物筛选,信息生物学,数据采集工具,组合化学和芯片技术例如DNA芯片。化学生物学更普遍的被叫做化学遗传学,而且它正在扩展到化学基因组学。和经典遗传学相比较,小分子并不是取代或超越基因表达,而是被用于抑制或活化翻译过程。 化学生物学、计算生物学与合成生物学,在生物芯片技术、计算模型方法与基因网络设计等方面构成了现代系统生物学与系统遗传学的重要技术基础。 五、研究法方向及方法 在进行研究的过程中,分为了正向研究和逆向研究。在正向法中,目标生物学现象第一次被定义,然后引起被寻找现象的分子选择自许多被应用的分子。被选择的分8子能被附到某些蛋白质上而且抑制/活化它们,引发重要的修饰,然后与分子相连的蛋白质被检查并研究。下面是使用正向法发现和发展肌基质蛋白的例子Nat。 首先,为了获得足量得化合物以引发要得到的现象,通过组合化学的合成方法制得嘌呤文库。多种化合物可与放射性研究引起的不同变异相比较。已经分化的神经原细胞和肌肉细胞很少被增殖。因此,一旦受伤,细胞长不好,恢复很难。这项研究的最初目的是为了找到一种化合物来引起改变肌肉细胞分化,达到再生目的。 分化的肌肉组织构成交织的管状结构。几百个嘌呤类化合物被在96孔圆片上植入潜伏肌肉组织中,找到了能够分离相连接的组织的化合物。这种化合物自肌管隔断嘌呤命名为肌基质

生物特征识别技术的现状与发展趋势概述

摘要:生物特征识别技术是利用人的生理特征或行为特征,来进行个人身份的鉴定。文章论述了现有得各种生物特征识别技术的原理,特征的优缺点,介绍生物特征识别技术的发展趋势。 关键词:身份鉴别;人体生物特征;发展趋势 1. 引言信息化高速发展的一大特征是个人身份的数字化和隐性化, 如何准确鉴定一个人的身份,保护信息安全是当今信息化时代必须解决得一个关键性社会问题。生物特征身份鉴别技术是身份鉴别领域的一个研究热点。生物特征识别技术是指利用人体固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴别认证的技术。生物特征识别技术包括采用人体固有的生理特征(如人脸、指纹、虹膜、静脉、视网膜进行的身份认证技术和利用后天形成的行为特征(如签名、笔迹、声音、步态进行的身份认证技术。与传统的身份鉴定手段相比,基于生物特征识别的身份鉴定技术具有如下优点:(1不会遗忘或丢失; (2防伪性能好,不易伪造或被盗; (3 “随身携带” ,随时随地可用。正是由于生物特征身份识别认证具有上述优点,基于生物特征的身份识别认证技术受到了各国的极大重视。 2. 生物特征识别技术的现状及发展趋势目前, 常用的生物特征识别技术所用的生物特征有基于生理特征的如视网膜、人脸、指纹、虹膜,也有基于行为特征的如笔迹、声音等。下面就这些常见的生物特征识别技术的特点及其发展趋势进行讨论研究。 2.1. 视网膜识别人体的血管纹路也是具有独特性的,人的视网膜表面血管得图样可以利用光学方法透过人眼晶体来测定。用于生物识别的血管分布在神经视网膜周围,即视网膜四层细胞得最远处。如果视网膜不被损伤,从三岁起就会终身不变,如同虹膜识别技术一样,视网膜扫描可能具有最可靠,最值得信赖得生物识别技术,但它运用起来的难度较大。视网膜识别技术要求激光照射眼球的背面以获得视网膜特征得唯一性。视网膜技术的优点:视网膜是一种及其固定得生物特征,因为它是隐藏的,故而不易磨损,老化;非接触性得;视网膜是不可见得,不会被伪造。缺点是:视网膜技术未经过任何测试, 可能会给使用者带来健康的损坏。 2.2. 人脸识别人脸识别作为一种基于生理特征的身份认证技术,与目前广泛应用的以密码、 IC 卡为媒介的传统身份认证技术相比,具有不易伪造、不易窃取、不会遗忘的特点;而人脸识别与指纹、虹膜、掌纹识别等生理特

我国生命科学与生物技术的进展及趋势

我国生命科学与生物技术的进展及趋势 【摘要】 本文介绍了生物技术的重点研究领域,对欧美、日本等国家和我国生物技术的发展状况进行了综述,回顾了我国生物技术的发展历史,介绍和分析了我国生物技术的现状和存在问题,以及解决的对策,展望了21世纪我国生物技术的发展前景,希望21世纪的生物技术能更好的造福人民。 【关键词】:生命科学;生物技术; 趋势; 对策 党和政府对生物技术一向给予高度的重视。70年代末期, 就把遗传工程列为我国八大重 点科技领域之一。如果把1986年作为我国生物技术发展阶段的一条分界线, 那么, 1986年以前的七、八年, 我国生物技术处于一个初创阶段。中国科学院和高等院校一些生物学基础研究实力较强的单位, 率先开展基因工程和杂交瘤技术的研究。接着全国许多部门派遣访问学者到国外学习基因工程、细胞工程的技术方法。国内许多研究单位也相继开展基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程的研究, 为我国生物技术的发展奠定了基础。 总括来说,生物技术是分子遗传学、生物化学、微生物学等基础学科发展的产物。20 世纪90 年代以来, 生物技术特别是基因重组技术的发展突飞猛进, 产业化进程明显加快, 以欧美为中心的生物技术产业正在迅速兴起。在20 世纪最后几年里, 全世界生物技术市场较原有的增加了30% , 2000 年生物技术的产值预计达600 亿英镑。21 世纪将是生命科学和生物技术的世纪。 1 生物技术的重点研究领域 1.1 基因组研究研究人类基因组、哺乳类实验动物的基因组、低等真核及原核生物细胞基因组, 同时开展基因图谱的比较研究和技术开发。 1.2 基因治疗研究癌症等疾病的免疫调节和基因治疗、中枢神经系统疾病

指纹识别技术的发展及展望

指纹识别技术的发展及展望 【摘要】指纹指手指表面由交替的“脊”和“谷”组成的平滑纹理模式,其形成取决于胚胎中形成手指表皮部分的初始环境,有很强的随机性。包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同,是唯一的。依靠这种唯一性,我们就可以把一个人同他的指纹对应起来,通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较,就可以验证他的真实身份。随着社会的发展,信息时代的来临,生物识别技术已经成为身份识别的热门技术,而在生物识别领域,自动指纹识别技术的研究尤为引人注目。自动指纹识别技术是集传感器技术、生物技术、数字图像处理、模式匹配、电子技术于一体的高新技术。现今,自动指纹识别技术已经广泛应用于公安、海关、银行等需要进行身份坚定的领域。随着网络的发展,自动指纹识别技术又提供了一种解决网络积及数据库安全和保密问题的新途径。 【关键词】指纹;指纹识别;生物特征识别;模式匹配 1.指纹及指纹识别技术概述 我们手掌及其手指、脚、脚趾内侧表面的皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种各样的图案。这些纹路的存在增加了皮肤表面的摩擦力,使得我们能够用手来抓起重物。指纹指手指表面由交替的“脊”(ridges)和“沟”(valleys)组成的平滑纹理模式,其形成取决于胚胎中形成手指表皮部分的初始环境,有很强的随机性。人们也注意到,包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同,也就是说,是唯一的。依靠这种唯一性,我们就可以把一个人同他的指纹对应起来,通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较,就可以验证他的真实身份。这种依靠人体的身体特征来进行身份验证的技术称为生物识别技术,指纹识别是生物识别技术的一种。 自动指纹识别技术是集传感器技术、生物技术、数字图像处理、模式匹配、电子技术于一体的高新技术,由于它具有唯一性和稳定性等特点,已在计算机自动化办公系统、金融、保险、证券、电子商务、社保、身份证管理等行业以及军方和警方的得到普遍应用。自动指纹识别技术可以分为两类,即验证(Verification)和辨识(Identification)。验证就是通过把一个现场采集到的指纹与一个己经登记的指纹进行一对一的比对(one-to-one matching),来确认身份的过程。作为验证的前提条件,他或她的指纹必须在指纹库中已经注册。指纹以一定的压缩格式存贮,并与其姓名或其标识(ID,PIN)联系起来。辨识则是把现场采集到的指纹同指纹数据厍中的指纹逐一对比,从中找出与现场指纹相匹配的指纹。这也叫“一对多匹配(one-to-many matching)”。 2.传统的安全机制受到挑战 现行的许多计算机系统中,包括许多非常机密的系统,都是使用”用户ID+密码”的方法来进行用户的身份认证和访问控制的。实际上,这种方案隐含着一些问题。例如,密码容易被忘记,也容易被别人窃取。而且,如果用户忘记了他

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