农业生物工程技术范文

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中图分类号： F323.3 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2016.21.009

当前农业技术推广逐渐向着现代化、节约型和创新型的方向发展。农业技术推广已经成为农业科学技术转化成农业现实生产力的战略核心，将农业技术尽快运用到农业体系建设中，已经成为加快社会主义新农村建设，促进农业技术有效应用的最有效措施。

1 农业技术推广体系建设的现状

随着我国农业技术推广工作取得了长足的进步，初步形成了跨越多级行政单位、多功能的农业技术推广体系。但是在农业技术推广体系发展过程中也存在着不少的问题。

1.1农业技术推广体系不健全

我国农民合作社大多还是沿袭着计划经济条件下建立的农业技术推广模式，这种模式大多主导从中央、各级县（市）到乡（镇）的农业推广体系，其更多的是侧重行政区域的直接管理和各功能单位的专业设置，而行政单位的行政干预和功能单位的各自为政都造成了农业技术推广体系的相互分割，真正落实到农业技术推广的责任不明确，推广管理机构人事分离。

1.2 农业技术推广职能相重叠

农业技术推广要求技术对口和专业对口，明确要求农业技术推广的管理一定要具体到田间地头，明确到每一个村民，强调管理机构必须有明确的职能。当前，我国县乡农业技术推广机构承担着繁多的农业扶植项目，需要开展农业救助、行政干预、农资创收、技术推广等4类职能。由于农业技术推广部门的职能定位模糊，同一部门机构承担着多重职能，而且不同职能机构的职能相互交叉，导致农村基层推广机构的职能重叠，弱化了农业技术推广的扶持力度。

1.3 农业技术推广方法不灵活

我国农村土地跨越多种地质地貌，而多变的自然气候条件造成了农业技术推广的复杂性和多样性，也给农业技术推广提出了非常具体的挑战。但是长期以来，我国农业技术推广依照采用单一片面的推广方法，很多推广方法可能在一个种植带奏效，但是在其他的种植带不奏效，不能做到有效的实践推广。而长期形成的“行政指挥+田间指导”的行政推广方法僵化，缺乏有效创新，不能迎合不断发展的农业技术推广需要。

2 加强农业技术推广体系建设的对策

在深入了解农业技术推广体系建设的现状后，需要侧重加强推广体制机制建设，完善推广保障机制，广泛培养技术带头人。

2.1 建立健全农业技术推广体系

在农业技术体系建设中，应改变单纯的政府主导的推广模式，将农业技术推广真正回归到农村的技术应用和创新推广上，而政府应该定位于技术主导，做好推广对接和后勤保障工作，从而打造以政府推广体系为主导，以农民合作社为骨干，结合农业科研机构、各级农业技术员、农村技术骨干以及涉农企业广泛参加的多元化农业技术推广体制。在农业技术推广部门中，推广机构应该承担着当地农村农业技术普查、农业创新技术引进、实验，农田病虫害防治及灾情监测、防控，农产品的质量监测、农资产品投入使用监测等具体工作。最终能够实现政府出台农业推广技术，职能部门制定服务标准，农村农业技术推广部门负责具体落实和积极反馈，从而能够为农村农业发展提供“一条龙”服务。

2.2 完善农业技术推广保障机制

农业技术推广需要有完善的保障机制，需要政府根据深化农业技术推广体系建设的策略制定相关的方针、政策，把握新型农业推广的市场方向，明确农业技术推广的前进方向，建立健全从中央到地方，逐级、广泛地推进市场法制政策体系建设，为农业技术推广提供切实有效的制度保障和强有力的操作指导。在资金支持方面，农村技术推广保障应该积极开拓技术推广经费渠道，国家级的农业技术推广可以由政府公共财政支持，而各级政府应该根据自身农村农业经济发展现状，结合科研机构、专业院校开展有针对性的农业技术攻关，切实加强基础设施的投入力度。

2.3 广泛培养农业技术推广带头人

在我国现代化农业建设过程中，农村基础设施基本得到完善，农村配套工程大多已经落实规划，但是在农业技术推广上未能做到完善落实，其根本原因就是缺乏懂农业技术推广的带头人，缺乏切实可行的示范带动，使得优秀的农业技术推广不能在田间地头落实完善，农村各级行政单位、农民合作社应该积极开展农业推广技术兴趣小组，培养优秀的农民带头人，规范发展专业的农业技术推广协会，倡导由农民组建、农民管理和农民受益的发展方针，政府各主管部门和农民合作社应该培养先进典型，发挥技术带头人的典型示范作用。

3 结语

新形势下加强农业技术推广体系建设是我国现代化农业发展的必然选择，政府各职能单位、农民合作社一定要深入研究农业技术推广体系建设的现状，加强开展有针对性的对策研究，逐步完善农业技术推广体系。

参考文献

[1] 王洪秋，安载学，方淑琴，张琳，王秀飞，张维东，刘鹏.我国农业技术推广体系存在的问题及对策[J].现代农业科技，2015，（05）.

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1.大科学工程研究方式的出现。20世纪八十年代中期开始的基因组的研究，使得生物工程技术的研究从作坊式转而进入了大科学的运作方式。基因组研究以人类基因组为代表，其研究对象是一个非常复杂的系统，要在整体上破译遗传信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他学科的一些运作方式，包括大规模、高通量、信息化的工业运作方式。由于人类基因组计划对产业的巨大带动作用，引起实业界浓厚的投资兴趣，投资量逐年递增。

2.精细分析和广阔综合的统一。生物工程技术在分子、细胞、组织、器官、整体乃至群体的多层次、全方位研究，以及生物工程技术与数学、物理学、化学、信息科学的前所未有的整合，使得很多生命系统复杂问题的解决出现了可能。

3.科学进步和技术革命互为因果。生物工程技术的每一次突破，都与技术革命相关，科学与技术之间的界限也是越来越模糊了。

4.基础与应用的结合。生物工程技术与医学、农学有着不可分割的联系，是这些应用学科的基础，也能从应用学科中获取基础研究的源头活水。很多重大社会需求的问题会构成揭示自然规律的一些重大科学工程的出发点，如对艾滋病、肿瘤、人口控制、抗病虫植物等方面的研究。

5.产业化的速度大大加快。各种生物工程技术的发展，使得生物工程技术基础研究到实现产业化的距离较之以往大大缩短。

二、生物工程技术的应用

生物工程技术作为21世纪高新技术的核心，对人类解决面临的食物、资源、健康、环境等重大问题将发挥越来越大的作用。大力发展生物工程技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。近十几年是世界生物工程技术迅速发展时期，无论在基础研究方面还是在应用开发方面，都取得了令人瞩目的成就，生物工程技术的研究成果越来越广泛地应用于农业、医药、轻工食品、海洋开发及环境保护等多个领域。生物工程技术将是21世纪的主导技术之一，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.农业生物工程技术。近几年来，国际农业生物工程技术发展之快，对农业产业结构的改善和产量增加的作用之大，已引起世界各国政府和科学家的高度重视。农业生物工程技术领域中研究最活跃的是应用转基因技术，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。

2.海洋生物工程技术。海洋生物学与生物工程技术相结合，产生了海洋生物工程技术这一新的领域。海洋生物工程技术作为加速开发利用海洋生物资源、改良海洋生物品种、提高海产养殖业产量和质量、获取有特殊药用和保健价值的生物活性物质的新途径，越来越受到人们的重视，许多国家已将海洋生物工程技术作为21世纪发展战略的重要组成部分。

3.轻工、食品生物工程技术。轻工、食品行业是生物工程技术应用的重要领域之一，主要体现在以下三个方面：一是利用生物工程技术进行农副原料加工直接制成商品，如发酵制品、酿造等产品；二是以生物工程技术产品为基础，进行二次开发形成的新产业，如低聚糖加酶洗涤剂、高果糖浆等；三是以生物工程技术为手段对传统工艺进行改造，从而降低消耗、提高产品质量。

4.医药生物工程技术。医药生物工程技术是生物工程技术研究开发的热点，近十多年来一些发达国家投放大量的人财物力研究和开发医药领域的生物工程技术，已取得新的进展，其中基因治疗技术和新型生物药剂方面的开发应用最为广泛。5.其他生物工程技术。随着世界生物工程技术的迅速发展，生物工程技术除广泛应用于农业、海洋、食品、医药等领域外，在其他诸如环境保护、石油化工等领域也开展了大量的研究工作。

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1前言

生物工程是近年来一门崭新的学科领域,该学科的研究内容是生命科学,但是由于其学科的综合性强,能够推广至很多领域的产品研发和新技术的应用。生物工程也在不同的需求中得到飞速的发展,培养了一批相关技术人才,在人类对环境保护的概念日益增强的今天,逐步应用于环境保护的工作中,由于其具有高效绿色环保的特点,因此在环境保护领域有着巨大的潜在应用价值。

2我国自然环境面临的问题

我国从解放后,经济逐步复苏,国家对工业生产也投入了许多资金和人力,使得我国的经济在解放后出现了快速增长,在改革开放后,我国经济增长再一次迈上了新台阶,经济增长速度飞快,无论是从工业生产还是居民消费水平,都取得了令人瞩目的成就,然而这一切的发展却给自然环境带来了十分严重的影响。在解放初期,由于工业水平比较落后,使用的机器设备都十分落后,技术水平也很难达到发达国家的标准,我国的工业生产都属于高能耗的生产模式,大量的生产造成我国自然资源的大量开采和浪费,随后的发展中,技术能力逐渐开始赶上发达国家,但是对自然环境保护的意识仍然没有在人们心中扎根,经济发展还是在原有的模式下进行,无论是工业生产还是农业生产,对环境的影响进一步恶化,自然资源被人为破坏,很多独特的稀有资源都面临枯竭,自然环境开始给人类敲响了警钟,这种无节制的开发和破坏最终将会影响社会发展节奏。因此我国开始倡导可持续发展的战略目标,将经济发展和环境保护相结合,达到共同发展的目的,在保障工农业生产所必须的资源,大力加强对环境污染的治理工作,并积极寻找可替代能源,发展清洁能源,保护人类赖以生存的自然环境,也为社会的长远发展提供保障。

3当前生物工程技术的特点

中国现有的环境污染情况由于历史遗留问题较多,再加上现代化生产和生活的排放,对环境保护的治理工作一直是重点和难点。现代化生物工程的发展为环境保护工作提供了一条崭新的途径,也由于近些年生物工程技术在环境污染治理方面取得了很多成绩使它受到了广泛的关注。生物工程技术通过使用生物制剂将污染物从环境中分解,清除,整个过程不存在二次污染,且处理效果较好,具有十分重要的应用价值,而且从环境系统的角度看,通过生物工程技术引入的生物制剂,对环境的影响也小,通过对整个生态环境失衡的调平,达到环境保护的效果,因此其环保功效显而易见。生物工程技术的灵活度高,能够根据不同污染物的特点,结合基因工程的先进技术有针对性的开展治理工作,并且从实践上现实了可持续发展的环境保护概念,逐渐在环境保护和污染物治理领域表现出卓越的优势,受到环境保护领域工作的高度关注。

4生物工程技术在环境保护领域的应用

可以看出生物工程技术具有诸多优点,使得生物工程技术在环保领域受到广泛的欢迎,其主要的污染治理成绩表现在以下几个方面:

(1)工业和生活废水的整治。

水是人类的生命之源,一直以来都是人类无法替代的宝贵自然资源,然而由于生产和生活污水的污染,使得人类赖以生存的水源都出现了不同程度的污染,这个问题迫在眉睫,因为如果缺少了干净的水资源,人类将无法从事正常的生活和生产活动,更严重的会影响到人类的生存。对污水的治理问题一直都是环境保护的重点问题,然而其他物理置换或者多层过滤等方法,无法彻底清除污水中的有害物质,还容易造成水体的二次污染,随着清洁的水资源越来越少,环境保护领域向生物工程技术投入了研究,并获得了良好的效果,通过使用生物工程的相关技术,利用生物制剂将污水中的污染物分解代谢成为对人体和自然环境没有威胁的清洁水,可以在不引入二次污染的同时达到较好的净水效果。废水问题是困扰现在人们的重点问题,如果有效处理废水呢？利用现代生物技术可以达到有效成果。根据现代化城市对污水排放要求的提高,生物工程领域也发展了新型技术已达到排放标准,并推动污水处理产业的发展。

(2)空气的净化。

实际上利用生物工程将空气净化的方法已经早已应用,现在已经成为比较成熟的技术在空气净化领域广泛使用,由于这种方法对资金要求低,环保性能高,净化效果好,在未来也存在着巨大的市场潜力。

(3)对固体垃圾的处理。

固体垃圾也是环境污染的一种难以处理的问题,原有的方法通过掩埋等处理时间长,或者对环境造成二次污染,因此迫切需要寻找新的方法,生物工程技术的应用解决了这些问题,可以通过生物分解代谢,有效将固体垃圾进行处理,还能够反复使用,减少垃圾处理的成本,其处理后的垃圾变废为宝,能够作为农业生产中的绿色肥料,使整个环境污染的处理过程循环成为一个环保过程,产生一定的经济收益,是现如今最优的污染处理方法。

(4)利用生物技术维护环境。

将生物工程技术延伸到对环境的维护领域也是一项重要的应用,可以利用生物工程技术整治各种污染物的方法将自然环境净化,在现有基础上提升自然环境质量,在治理污染的同时防止污染的发生,从根本上解决环境污染的问题。

5结论

通过上述内容的分析,可以看出生物技术在环境污染整治和维护的领域能够发挥重要的作用,可以将环境保护技术从现有的防御转为提前维护,保证自然环境与人类发展的和谐统一,避免因人类社会的发展需求对环境造成的恶劣影响。加强对生物工程的研发力度,促进相关污染处理技术的发展,能够为人类的可持续发展提供更强大的保护。

参考文献

[1]郭艳霞.论生物技术在环境保护中的应用.科技与创新,2015,21.

[2]刘彪.探究生物技术在环境保护中的应用及前景.房地产导刊,2015,9.

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实现粮食安全的第一要素是必须具备安全的土壤环境：无论是保障粮食稳产高产实现数量上的安全，还是从源头避免化肥、农药残留以及重金属污染等问题保证粮食质量，直至“长治久安”保持可持续的粮食生产能力，先决条件都是必须有高品质的农田――国务院印发的《关于建立健 全粮食安全省长责任制的若干意见》将耕地问题放在首位：强调要巩固和提高粮食生产能力，坚决守住耕地红线，加快建设高标准农田，提高粮食生产科技水平，建立新型粮食生产经营体系，增强粮食可持续生产能力。

据国家机构权威调查统计：全国土地荒漠化速度超过治理速度，荒漠化土地面积以每年2469平方公里的速度增长，由于水土流失、贫瘠化、次生盐碱化和土壤酸化等原因，已造成40%以上耕地土地地力减退。全国优质耕地只占全部耕地的21%。按照耕地等级划分：一等地占41%，二等地占34%，三等地占20%，其余部分已经不宜继续耕种;按产量划分，高产田占29.7%，中产田占30.3%，低产田占40%。

同时由于受工业污染等多方面影响，特别是农业方面。40年的化学农业，大量的不合理施用化肥和农药，直接或间接地污染土壤，造成土壤板结、次生盐碱化影响农作物的产量和质量，并最终随食物链进入人体。

国家整体粮食安全需要在粮食数量、质量以及粮食可持续性生产三方面得到保障，土地是实现粮食安全保障第一要素：无论是粮食数量上的稳产高产，还是质量方面的绿色有机种植，直至实现粮食数量质量均衡发展的可持续性生产，都必须有优质的耕地做基础。因此必须针对全国耕地实际状况，尽快开展大规模的改良治理工作，特别是应用先进的农业科学技术改变现状，从基础上确保国家粮食安全。

（二）

“多菌系组合”生物工程技术经过12年研发、实验，被证明在实现“粮食安全，土壤改良，环境治理”发展理念方面效果显著。这种应用于现代农业的生物工程技术，是在国内外权威专家40年研究成果基础上，继续研发产生的一种具有多种微生物组合综合体现效果的先进技术。这项先进生物工程技术已经通过由国家科技部和农业部组织的国家级鉴定，相继获得6项国家专利。

研发专家团队在自然环境存在的有益微生物中，经过提纯、复壮使之能够适应更严酷的环境，再根据不同用途从百余种有益微生物中选取25―35种微生物制成菌剂发挥组合作用。通过不同种的微生物配方来治理土壤现存的问题，从而解决粮食种植过程中的产量、品质和恢复土壤的团粒结构和应有的养份。

“多菌系组合”生物工程技术及由其发酵而成的生物有机肥，以多种微生物组合、有效成分丰富、浓度高、稳定等特点，在使用过程中具有显著的优势：

单位面积使用量少：比较国内市场其他生物有机肥动数百公斤甚至数吨的用法，这种生物有机肥用量小，每亩50―150kg即能收到明显的效果;

投入产出比高：应用这种技术产品增产显著，蔬菜和经济作物投入产出比高达30―50;

广谱性好：这种技术产品是一种天然生物添加剂，作用机理是通过微生物及其代谢产物调理植物新陈代谢，促进植物吸收、生长、抗病;

土壤改良和污染治理：这种技术产品以活性微生物作用，能够有效分解和钝化土壤中农药残留、油污污染和重金属等;在滨海和内陆盐碱地治理绿化攻关过程中证明，能够加快土壤修复速度，大大提高苗木的成活率。

“多菌系组合”生物工程技术经过12年研究和试验，已经根据不同用途和市场需求，调配菌种和原料大批量制造两个系列生物有机肥产品：（1）生物有机肥：应用于果树、主粮作物、设施农业、油料作物、中草药、茶叶和烟叶等方面;（2）土壤改良剂：应用于滨海和内陆型盐碱土壤治理，改良各种原因导致的贫瘠化、次生盐碱化、土壤酸化耕地。已经在大庆、白城、潍坊、东营、天津、曹妃甸等盐碱、沙化土壤绿化工程中推广应用，应用实验证实：在提高成活率的同时，单位面积造价大为降低，对经济、社会和生态效益贡献巨大。

（三）

应用“多菌系组合”生物工程技术及相关产品，在有机绿色种植、盐碱地改良、大规模养殖环境污染治理等方面均取得显著效果，尤其在土壤成份改良方面成绩最为突出。

内陆盐碱土壤治理

2004年初，选取大庆草甸苏打碱土作为实验地，pH值8.2―9.3，“碱包”部位pH值高达10.3。土壤粘重，硬化，结构不良。通过“多菌系组合生物工程技术（BPA-e）”产品应用，土壤板结情况明显改善，肥效扩散作用明显，肥料下部10厘米土壤pH值下降0.6―1.1，侧方土壤pH值下降0.4―0.7，速效N、P、K含量分别提高2.7、1.6、3.3倍。

在“多菌系组合”生物工程技术产品在大庆市内陆盐碱地改造应用实例证明：670亩草、灌木、乔木首年的总体成活率由原来的不到3%达到87%，次年没有继续施用肥料情况下，树木成活率依然保持在80%以上。

滨海盐渍土壤治理

2009年3月至2011年12月，应用“多菌系组合”生物工程技术与天津泰达园林建设有限公司合作《微生物“BPA-e”菌肥改良滨海原生盐土绿化技术集成研究与示范》项目。项目位于天津海滨大道永定新河收费站两侧临近地段，总面积30亩原盐池地域，改造前原生盐土全盐量1.9%―3.4%， pH值为7.6―8.4，经过两个生长季养护，改良后土壤含盐量已经降低到0.2%―0.4%，pH值降低到7.5―7.8，苗木成活率达到95.3%。每平方米绿化综合造价降低38元。到目前我们天津区域改造的盐渍地面积超过千亩。2014年我们与天津滨海区园林局合作，设立了利用生物土壤改良剂治理盐碱土让的新标准

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一、微生物工程面临的挑战

1. 微生物工程与合成化学工业的竞争

微生物工程，合成化学工业与农业生物工程在过去几十年中各自经历了巨大变化，以前， 农业一直为微生物工程和化学工业提供原料，包括淀粉，蛋白质，油脂等.微生物工程完全依赖 于农业原料，生产乙醇，酒精，丙酮丁酸，氨基酸，有机酸等小分子化学品，以及复杂的次级代谢产 物（抗生素）.小分子发酵产物为化工制药提供原料，复杂代谢产物又为农业提供安全，无污染农 药.化学工业自 20 世纪 50 年代以来，采用石化原料合成多种合成纤维，塑料，人造橡胶，有机溶 剂等，特别是有机溶剂的化学合成极大威胁微生物工业的生产.如 20 世纪 50 年代以后，丙酮丁 酸发酵工业在石油化工发达的国家消失，我国丙酮丁酸发酵一直坚持到 90 年代，当时受国内 石化工业的压力和进口产品涌入的双重竞争，使丙酮丁酸和乙醇大规模发酵工业基本消失. 但是，时代在前进，科技在进步，生物技术也在发展.从国际上来看，当前的微生物工程已开 始对合成工业进行强烈竞争，由于育种技术，基因工程等多方面的运用，两项大产品柠檬酸和味精，估计年产量均已接近百万吨，单价也接近中等规模合成化学品；用作燃料的乙醇已达 13 亿吨，而合成不到 1 亿吨；另一例子是发酵乳酸，已完全替代合成乳酸.从工业用酶，如半合成青 霉素，头孢菌素和淀粉糖化产业的发展，可以看到微生物技术的实力.

2. 农业生物工程对微生物工程与合成化学工业的冲击

植物分子生物学的进展，促进农业生物技术突起，首先成功的是转基因作物，至今已有几十种转基因作物，如抗虫棉花，玉米，马铃薯，大豆，抗软化的番茄等，在许多国家大面积种植.除 了提高抗性外，还进一步提高产品质量（如含硫氨基酸，赖氨酸等）. 另外，多种微生物的酶可以在植物中表达，如植酸酶，菊粉合成酶，海藻糖合成酶，（PHB（V））， 其中植酸酶可作为饲料添加剂，植酸酶转基因油菜种子，不经分离，用作饲料添加剂，效果显著. 再者，转基因植物可生产多种抗体，包括霍乱毒素（CT-B，LT-B 亚基）抗体，病毒外壳蛋白抗体，表 面抗原抗体，狂犬病毒抗体，在马铃薯，烟草，菠菜中表达成为口服疫苗.在转基因植物中生产这些分子药物具有成本低于传统微生物发酵技术等的特点，所以，分子农业（molecular farming） 对微生物技术有冲击.

二、微生物工程的发展方向

目前，微生物工程技术已深入到生产的各个行业，如工业、农业、矿业、化工、医药、食品、能源和环境保护等.微生物工程技术已作为一种新兴的工业体系发展起来，在各个行业的 知识和技术创新中起着越来越重要的作用.

1、 医药工业 新技术主要应用于三个方面：工艺改进、新药研制和菌种改造.工艺改进主要依赖于计算机理论及技术的发展.新药研制则得益于医学研究中对疾病机理的深人了解.菌种改造主要利用基因工程原理及技术.正是由于采用其它学科的理论和新技术成果，使得微生物工程成为一种高新技术.这反应出当今各学科之间相互渗透、相互支持，促进科学技术加速发展的趋势.

2、食品工业 随着全世界人口总数的不断增加，可耕地面积日益减少，粮食及其它食品的需求问题日益严峻.而微生物工程正是为人类提供食品、改善营养的重要途径之一微生物蛋白微生物发酵 生产的蛋白质，有的可直接供人食用，有的可做家畜、家禽饲料，增加市场的肉食供应.科学家们设计了分泌蛋白质的微生物，由“工程菌”（大肠杆菌和酵母菌）发酵生产高营养强化蛋氨酸的 大豆球肮和鸡卵清蛋白，不再受动植物来源限制和季节气候的影响，单靠微生物就能高效快速 地生产出动植物的纯蛋白氨基酸氨基酸生产过去都采用动植物蛋白提取和化学合成法生产，而采用基因工程和细胞融合技术生成的“工程菌 ”进行发酵，其生产成下降、污染减少，产量可成倍增加.饮料酒类 我国一直沿用混合菌株传统酿造发酵技术（霉菌、酵母菌、细菌多菌株自然接 种混合发酵），产品具有特殊香型风味一酒香、酱香、醋香.近年来已分离出己酸菌和甲烷菌， 并发现它们在酿酒香型风味中的作用.利用现酵工程技术改革旧工艺，也已取得明显效果，例如在传统酿酒工艺过程中，构建由己酸菌和甲烷菌组成的“人工老窖” ，大大提高了产品的产量和成品味感；啤酒生产中在生物反应器中把酵母吸附于不动载体上，缓缓流人麦芽汁， 啤酒的发酵时间缩短到 1 天，甚至 9 0 分钟，而生物反应器中的酵母菌连续发酵 3 个月活力不降低，为制造“生物啤酒” ，开创了新途径. 其他食品添加剂微生物发酵生产 的柠檬酸、乳酸、苹果酸等多种有机酸，是饮料中不可缺少的酸味剂.另外，发酵工程生产的天然色素、天然新型香味剂，正在逐步取代人工合成的色素和香精，这也是现今食品添加剂研究的一个方向。

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现代生物工程技术是当今世界科学发展中极为重要、极为活跃的科学领域,尤其是基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程进展迅速,连同近年来该领域又逐步发展形成的蛋白质工程、生化工程技术等,已在社会经济建设的各个领域发挥着重要作用,与人类的生产、生活密不可分。

郑州大学在原有“生物技术”本科专业开设及建设的基础上,于2007年起设立“生物工程”本科专业。该专业的设立不但将对河南省生物工程与技术产业的发展起着重要的推动作用,而且对学校的学科建设也非常重要,直接影响到郑州大学工程学科的综合实力。2008年郑州大学将“生物工程”专业列为全校“教学内容与课程体系改革与建设”试点专业,要求在原有人才培养方案的基础上,对“生物工程”专业培养方案进行修订完善,并将相关教学内容和知识体系进一步进行整合,制定出新的培养方案。生物工程专业旧的人才培养方案是在专业开办申请时参考教育部生物科学与生物工程教学指导委员会拟定的“生物工程专业规范”的基础上制定的,为此我们根据学校课程体系改革的精神及要求,结合学科发展特点、国内外生物工程技术发展现状、趋势,以及郑州大学生物与工程技术学科的实际,对该专业的课程体系框架及教学内容进行整合建设,以期满足生物工程学科创新型人才培养的要求。

一、认真组织调研,学习国内相关高校开展课程体系改革与建设经验

在明确课程体系改革与建设的目标和任务的基础上,我们对国内教育部直属重点大学及部分地方特色高校开展课程体系改革的经验与做法进行了认真地调研和分析,重点围绕生物工程学科发展和技术进步对专业教育带来的影响、生物工程专业课程体系的优化与教学内容的整合重建、实践教学体系构建与教学模式探索、生物工程与技术学科教学方法改革等进行深入的研究和分析总结。通过调研,负责“课程体系改革与建设”的老师及教学委员成员深受启发,对充分学习和借鉴各高校课程体系改革与建设过程中所取得的各项成果、经验,以及进一步明确专业办学方向、理请办学思路,明确生物工程专业模块设置方向等具有积极意义。

二、瞄准学科前沿及国家生物产业发展政策,明确专业发展方向

随着生物工程与技术学科的迅速发展,其在国民经济建设中越来越发挥着重要作用。生物工程技术广泛应用于医药、农业、能源、环境等行业,发展日新月异。2007年2月28日,国务院召开“十一五”期间高技术产业和生物产业发展问题研究会议,强调“十一五”期间,要把加快发展生物产业放在突出重要的战略位置。加快发展生物医药、生物农业、生物能源、生物制造、生物环保等行业,加强生物资源的保护和开发利用,强化生物安全管理体系建设。形成一批具有自主知识产权的生物技术产品,培育一批大型生物企业和生物产业基地,使生物产业真正发展成为增长速度快、质量效益好、带动效益强的战略性新兴产业。

三、整合教学内容及知识点,确定新的人才培养方案体系框架

基于生物工程专业人才培养目标在于,掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论,基本技能,能在生物技术与工程领域从事设计生产管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。在充分借鉴国内其他高校经验与做法的同时,我们对原有课程的教学内容、知识体系进行了认真整合。

1.原有教学内容及知识体系存在的问题

问题主要反映在实践实习教学环节及课程体系结构两个方面。前者有:(1)实践教学环节形式单一。主要是分散的课程实验,缺乏集中安排的课程及专业综合实验、专业课程设计及各种实习、实训等;(2)实习、实训等实践教学基地数量严重不足,急需加强建设以满足实践实习教学;(3)实验教学综合性、创新性实验项目比例偏少,需要进一步增加。(4)没有完全建立独立于理论教学的实践教学体系。实践、实习环节需要进一步加强。尤其是与生物技术专业相比,生物工程专业办学需要进一步与企业密切联合。

在课程体系结构方面,传统的人才培养方案包含有必修课(含公共、学科基础及专业必修课)、限选课(学科基础及专业限选课)和选修课,总学时和学分分别达到3410学时和182分。必修课过多(尤其是大平台课),选修课较少。必修课学分比例甚至达到60%以上,挤占了学生对专业及其它课程的自主选修学分。同时,大量的课堂教学也同样挤占了学生对其它课程自主选修,不利于学生自主学习积极性的调动和发挥,不利于创新型人才的培养。

2.采取有效措施,推进知识点整合

在教学计划制定过程中,我们考虑了学校有关文件精神要求、其它高校改革的成功经验和做法以及学科本身特点。具体措施有:(1)知识体系重叠部分前移讲授。根据学科特点,召开课程体系论证专家会议,充分征求教师和专家意见进行调整。(2)公共基础平台课进行尝试性改革。压缩部分课程学时、学分等;(3)对生物学基础课程进行整合。根据专业特点,将植物生物学、动物生物学整合为普通生物学开设,增加专业选修课比例,学科群课程增加前沿性、应用性课程比例,多学科知识点重新梳理、衔接,强化实验实习环节,以及将课堂教学与大学生创新实验项目结合等。(4)明确各门课程在培养计划中的地位与边界,界定各门课程的讲授范围,避免课程之间的重复和脱节,注重学科知识的综合性与实用性,注意学科间知识的衔接、推进、渗透及有机联系,克服课程之间的松散性,压缩、删减课程重复和内容陈旧的部分,将新的理论、方法和先进的科技成果引入课程教学内容。通过课程教学内容的科学设计与合理编排,培养专业范围宽、基础知识厚、综合素质高、工作能力强的复合型人才。

3.教学内容知识点及人才培养方案体系框架的确定

参照教育部专业规范重新梳理知识体系及知识点,明确生物工程专业共有的100多个知识单元。这些知识单元分属于不同的专业知识领域,同时开设理论课并配备相应的实践教学内容以加强学生创新、动手能力培养。这些知识领域包括基础生物学、生物化学、微生物学、工程制图、发酵工程、化工原理、细胞工程、酶工程、基因工程与分子生物学、生物分离工程、生物工程设备、生物反应工程、发酵工厂设计概论等。

四、按照培养目标和学科发展特点,制定新的人才培养方案

生物工程学科发展迅速,其中生物制药、发酵工程领域在整个生物技术产业中产值及行业规模较大,从就业和学科前景来看,我们计划设置上述两个专业模块,即生物制药模块(服务于制药领域)和发酵工程模块(技术服务于多农业、能源、环保、制造等多个领域)。在此基础上,结合学校新的培养方案设置要求,我们按照“平台+模块+课程群”的体系制定出了新的人才培养方案。

(一)专业培养目标

生物工程专业培养目标定位于,培养掌握生物工程技术及其产业化的科学原理、掌握生物制药或发酵工艺技术过程和工程设计等基础理论、基本技能,能在生物制药或发酵工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的高素质工程技术人才。

(二)专业培养基本要求

专业培养要求本专业学生主要学习微生物学、生物化学、生化工程原理、生物工程等方面的基本理论和基本知识,受到生物技术与工程等方面的基本训练,具备在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的基本能力。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力:具有宽泛的文化知识、较高的文化素养,不仅具备从事本专业领域业务工作的基本能力和素质,而且有一定的人文社会科学和自然科学基本理论知识;掌握现代生物学、生化工程原理、生物制药或发酵工程领域核心课程的基本理论、基本知识和基本技能;具备在生物制药或发酵工程领域从事工程设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的基本能力,具有独立获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的基本能力及开拓创新精神;熟悉生物工程技术及产业发展有关的方针、政策和法规;了解当代生物工程技术的理论前沿和发展动态;掌握生物工程技术领域文献检索、资料查询的基本方法,具有一定的科学研究和实际工作能力。

(三)专业模块方向设置及主要课程

1.生物制药模块

主要课程包括:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、免疫学与抗体工程、生物反应工程原理、生物技术制药、发酵工厂设计概论、生物工程产物分离技术、药学概论、生物化学综合实验、分子生物学综合实验、生物信息学、生物工程设备、实验动物学、工程制图。

2.发酵工程模块

主要课程包括:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、环境微生物学、生物反应工程原理、微生物生理学、发酵工厂设计概论、生物工程产物分离技术、仪器分析、生物化学综合实验、分子生物学综合实验、生物信息学、生物工程设备、微生物学综合实验、工程制图。

“生物工程”专业新的人才培养方案除包括上述模块设立外,特别注重减少课堂教学总学时数,通过精选教学内容、改进教学方法等推动创新型教学及人才培养。规定本专业须修满指导性教学计划中规定课程学分173学分,其中平台课95学分(比例54.5%),模块课5分(34.0%),课程群1分(比例11.0%)。使得课程体系结构更为合理,更加有利于将学生从填鸭式的课堂教育中解放出来,对培养具有自主学习能力和创新精神的生物工程类人才具有积极意义。

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一、生物工程技术对经济发展的影响

生物工程技术的发展带动了一些新兴产业，给整个社会的经济发展提供了新的经济增长点，就全社会的就业量来说：在全社会提供了更多的就业岗位，缓解了就业压力使我们的经济发展和产业调整更加具备物质基础和更具活力。其对经济发展的影响具体如下：

一是相应的研究生物工程技术的企业日益增多；早在二十世纪初期生物技术就已引起投资者的重视，随着时代的不断发展在二十世纪八十年代，全世界范围内的生物技术企业已达到了上万家，其中以美国为首，日本、英国等经济发达的国家已经在生物工程技术上投入了大量的人力财力和物力，他们已经意识到生物工程发展的巨大潜力以及给经济发展所打来的前所未有的机遇。尤其是在二十世纪末生物工程技术所带来的经济利益已经可以用千亿美元的单位来计算了，短短时间内的发展变化已经深刻的证明了其巨大威力。尤其在全球生态环境遭到破坏的情况下对解决人类的生态问题也提供了相当大的帮助。

二是生物技术相关产品的市场竞争力日益扩大；随着生物工程技术的不断发展，其存在的潜能以及发展的势头都是锐不可挡的，是各个国家争先发展和抢夺市场占有率的重要领域。特别是经济发达的国家，他们有充足的人力物力财力来支持新兴技术的发展，且极力的实现生物技术的商品化来获得更大的经济利益。特别是在当今的世界舞台上谁掌握了技术，拥有了人才就获得了话语权，因此各个国家对生物技术的相关产品都采取了保密措施，且更加重视情报工作的开展，都希望汲取世界范围内的先进技术用来制造相关畅销商品以引领世界潮流，提高自身的综合国力。

二、生物工程技术对社会的影响

一是帮助人们解决能源短缺和环境污染问题；随着经济的不断发展以及世界范围内人口的不断增长，能源短缺问题以及环境污染带来的经济压力也越来越大，世界各国都在寻求解决的办法，而生物工程的发展给这些问题的解决提供了契机。例如：生物技术的相关研究人员都在寻找一种特殊微生物用来生产出成本低且使用率高的乙醇来作为新型能源替代和弥补传统能源带来的不足。对于环境污染问题也在利用生物自身之间的性能进行生物性的分解以免造成二次污染，例如人们可以利用这些微生物净化有毒的化学物质处理废水废渣，达到净化环境、保护环境的目的。

二是改善农业发展现状，解决粮食短缺问题；现代生物技术特别是转基因技术的发展给我们解决世界粮食不足以及解决贫困地区的饥饿问题提供了莫大的帮助。例如：转基因大豆、转基因水稻等都是生物技术解决粮食问题的重大体现。转基因技术的主要功能包括：抗除草剂、抗病毒、抗盐碱、抗旱、抗虫、抗病以及作物品质改良等。其培养出来的生物具有抗病害高质量的效果是我们提高织物质量，减少农药以及化肥使用量的有效方法。利用生物工程技术可以提高人们的生活质量，使得所使用的食物更加绿色健康。

三、生物工程技术的弊端

技术的发展往往兼有正反两种作用，生物技术也是一柄“双刃剑”。现代生物技术在带给人类新的社会、经济效应的同时，也可能带来潜在的负面影响。具体表现如下：首先，由于生物技术的对象是生命，使基因在人、动物、植物之间进行人为的相互转移，因而其负面影响可能会超越以往任何一种技术，可能危及生命或环境；其次，社会存在敌对势力和犯罪分子，很难确保他们对生物技术成果进行正确合理的操作和运用，进而危害人类和社会安全。最后，在医疗方面，生物工程技术也有一定的风险。基因导入造成的遗传改变将决定个体遗传前途而且会跨代遗传。利用体细胞与胚细胞进行基因治疗，在添加外来基因时容易产生原性基因损伤或某种基因紊乱。此外，在动物体内清除与某种疾病相关的基因的同时，也有可能清除了该基因给动物所带来的其他好处。

篇8

生物工程技术是一项依靠微生物、动植物体作为反应容器进行生产加工的科学技术，兴起于20世纪70年代，结合现代工业的发展，已经形成了与工业、农业、医疗、食品、能源等行业相结合的综合型技术。生物技术在食品工业中的应用主要包括了基因工程、酶工程、细胞工程和发酵工程等。以上技术在食品生产加工的各个环节均有重要的应用。

1.生物工程技术在食品生产中的应用

1.1动物源性与植物源性食品的改良

通过转基因技术可以使植物和动物获得某些特定的优良性状，以达到改良食品成分、产量、营养价值等效果。其在动物源性食品生产上的应用尚处于研究阶段，实验显示，通过转基因技术改良的动物具有生长速度加快、肉质提高、抗病能力增强等特点，如通过生物技术改变牛乳成分，生产含有丰富改良蛋白的牛乳，降低牛乳中的乳糖含量。而在农作物上的应用主要着眼于在增强作物产量以及抗病虫害能力。例如通过基因修饰技术提高马铃薯中的碳水化合物，控制小麦面粉的黏弹性和加工性能等。除了直接对动植物采用基因修饰技术以外，还可以利用生物技术生产畜用激素，提高牛乳产量，或增加禽畜的瘦肉比例等。但需要指出的是，采用基因技术生产的食品安全性一直受到质疑，相关问题还有待进一步研究。

1.2新型食用资源的开发与生产

生物工程技术可以开发生产多种新型食用资源，其中较受关注的有微生物蛋白等。微生物蛋白也叫单细胞蛋白，是用工农业废料和石油废料人工培养生产的微生物菌体。微生物蛋白并不是纯蛋白，而是包含有丰富蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸以及维生素、无机物等混合物组成的细胞团。由于采用微生物繁殖，微生物蛋白的原料来源极为广泛，秸秆、木屑、有机废水、石油、乙醇等废物废料都可以作为微生物蛋白的生产原料；同时，微生物蛋白的生产效率很高，产量高且不受地区、季节和气候限制。在应用上，微生物蛋白不仅可以作为营养丰富的饲料蛋白，还可以加工生产“人造肉”等食品。由于微生物蛋白中氨基酸种类丰富，并含有多种微生物，可以弥补一般粮食中氨基酸种类不全的缺点，常用来加工生产食品添加剂以提高食品的营养价值。需要特别说明的是，在目前生产的微生物蛋白中，由于核酸含量过高，有引起痛风等疾病的风险，其安全性仍待进一步研究和改善。

1.3发酵饮料的生产与改良

饮料作为食品工业的支柱产业之一，越来越多的生物技术在其中得到了广泛而高效的应用。其应用主要集中于发酵饮料的改良、酶工程在啤酒生产中的应用以及果胶酶的使用等。发酵饮料是应用微生物活动制造的风味独特而营养丰富的饮料产品，发酵乳以动物乳为原料，将乳酸菌、酵母菌等特定微生物加入杀菌后的动物乳中，经混合发酵制成，由于其营养价值和口感较好，受到消费者的广泛欢迎；植物蛋白发酵饮料与发酵乳类似，由蛋白质含量较高的核果类接种乳酸菌制成，容易被人体吸收。在现代的啤酒生产中，应用了固定化啤酒酵母技术，通过将酵母细胞固定在基质材料中，来缩短啤酒发酵时间，提高发酵质量；同时利用β-葡聚糖酶讲解β-葡聚糖以提高啤酒的持泡性。果胶酶在果汁生产中主要起到将果汁提取、澄清、过滤的作用。目前主要使用多种不会产生毒素的曲霉作为产酶菌，现已广泛应用于果汁果酒的工业生产。

2.生物工程技术在食品加工中的应用

2.1生产食品添加剂

常用的食品添加剂按制备途径可以分为天然食品添加剂、化学合成添加剂以及生物技术制备添加剂等。其中生物技术的主要应用有调味品的制备，即以豆泊、高粱、麸皮等为原料，选择合适的菌株发酵以制备呈特定味道的可食用物质。如利用枯草杆菌生产核苷酸以制备味精，利用醋酸杆菌发酵乙酸生产食醋等；还可以利用生物技术制备食品着色剂，市面上由微生物发酵制得的着色剂有红曲红色素、β-胡萝卜素、维生素B等，一些带有鲜艳颜色的食品，如红腐乳等也是微生物发酵的产物；另外，利用微生物生产的增稠剂如黄原胶等也得到了一定的应用。

2.2在食品保鲜防腐上的应用

生物保鲜技术的一般机理为隔离食品与空气的接触，以延缓氧化作用；或者利用本身具有良好抑菌作用的生物保鲜剂，以起到防腐保鲜的作用。例如使用微生物及其代谢产物保鲜，就是利用微生物产生抗生素或抗菌肽，以抑制果蔬表面的细菌、真菌、原虫等微生物。另外，还可以利用天然提取物中的活性物质来抑制果蔬中酶的活性，以及在果蔬表面形成抗氧化膜，以达到保鲜防腐的效果。

2.3在食品安全检测中的应用

生物技术在食品安全检测中也得到了广泛应用。基因探针法又叫做分子杂交技术，是利用DNA碱基互补配对的特性来监测DNA序列的一项技术，通常用来监测食品中存在的大肠杆菌、沙门氏菌和葡萄球菌等有害微生物，其精确度高且操作便捷，不足之处是成本较高；而生物芯片技术是按照有序排列在载体表面的大量生物分子的特异性亲和反应进行分析，相对于传统方法，生物芯片技术具有数据可靠且自动化程度高的特点。

结语：

21世纪的生物技术的时代，随着生物工程技术的发展，其在食品工业领域的应用也会得到飞速发展。有效利用生物工程技术，不仅能够大幅度提高食物的产量，还可以生产出符合人类营养要求的特定效用的食品。发展生物工程技术在食品工业中的应用，对于我国这样一个处于高速发展中的人口大国来说，有着重大的战略意义。

参考文献：

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中图分类号：Q819 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0171-02

生物工程是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科，具有高附加值、低能耗、低公害与开发比重等特点。在人类解决生存与健康、食品短缺、资源和能源缺乏、环境污染重大问题的发展起到重要作用。

在工业生产中的应用：生物工程在工业方面的应用不仅提供大量廉价的原料和产品，同时引起传统化学工业的工艺改革。目前常用的化工原料除有乙醇、丁醇等传统产品外，利用固定化棒杆菌的生物反应器，由丙烯腈生产丙烯酞胺的工艺已获得成功，其产品回收率高，成本低。另外，如能将生物催化引入化工领域，其影响所及极为巨大，从而产生根本性的变革[1]。

一、在食品工业中的应用

食品与人们的生活相关，生物技术的应用提高了生产速率，从而提高了食品产量和质量，拓展食品的种类。通过基因工程技术，利用微生物发酵生产的真菌蛋白，具有蛋白质含量高和低脂肪的优点；国外以淀粉为原料生产果葡糖浆。用酶法或发酵法生产的新的甜味剂氯化砂糖是砂糖甜度的600倍；应用发酵法生产出对人体健康无害的食品添加剂，将逐步代替对人体有害的化学合成品[2]；在食品安全检测中，常用的安全检测技术是生物传感器技术、免疫学方法和生物芯片等。这些技术具有分析速度快，专一性强，灵敏度高等优点，在生物安全性检测领域发挥十分重要的作用[3]。

二、在材料方面的应用

生物技术在纳米材料，仿生材料，医学材料多方面有重大应用。

（一）纳米材料

1.纳米金属材料。纳米金、纳米银和纳米铁为当前采用较多的纳米金属材料。纳米金是金的微小颗粒，在水溶液中通常以胶体金的形态存在。其最重要的应用之一是对细胞内部进行染色[4-5]。纳米银生物材料：美国科学家研究证实，银离子有分解生物细胞膜和干扰细菌呼吸功能的作用；银本身具有抑菌的作用，而纳米银因其可与细菌的DNA键合，抑制其繁殖，故而纳米银的抗菌性能远远优于传统的银离子杀菌剂。纳米铁生物材料：有研究显示，在癌症中引入超顺磁生物相容纳米氧化铁颗粒胶体悬浮液，然后施加外磁场，可以将坏死组织和携带粘附的纳米铁直接进行降解[6]。

2.纳米无机非金属材料。纳米无机生物材料在人工骨、人工齿以及牙种植体等领域有广阔的应用前景。目前国外已研制出含有ZrO2的纳米羟基磷灰石复合材料。这种材料可以用在人工齿上。它的性能可达到甚至超过致密骨骼，且生物相容性优。近年来的研究表明，炭纳米材料能促进骨组织修复生长，减少神经组织瘢痕产生，进神经再生。

3.纳米高分子生物材料。纳米天然高分子生物材料主要来源于真核生物、细菌和病毒。常见的材料有：（1）多肽蛋白质酶等；（2）灭活病毒细菌质粒等；（3）多糖物质，如淀粉、明胶、纤维素、甲壳素等；（4）多聚磷酸酯、（脱氧）核糖核酸等。

（二）高分子仿生材料

随着科学技术的进步，人们从生物现象中发现了奇异的功能。如从荷叶表面的自清洁功能得到启示，研究出了超疏水材料；从鲨鱼皮等生物表面减阻性能的启示，研制出了表面减阻仿生材料；从壁虎脚垫的吸附原理得到启发，研究出了高强度吸附材料……仿生材料的研究为生活提供了无限可能[7]。

三、在能源方面的应用

大力发展生物能源，有助于为社会生产提供新的农业生产力。通过加工生物燃料，可以起到能源替代、环境保护等多重经济效应。第一，生物能源能替代传统的化石能源，其特点是“清洁能源”和“再生能源”。利用生物燃料可大幅度减少温室气体排放。比如在全国范围内使用广泛的沼气，其年总产量达到104亿多立方米，在我国使用用户已达3000多万个，沼气在生产生活中发挥重大作用[8]。第二，实现农业废弃物变废为宝。纤维素资源主要来源于各种农作物和农业加工的副产品。因此，如果充分发展生物工程技术手段大力发展纤维素燃料乙醇，可以将数量巨大的农业副产品或废弃物变废为宝[9]。

四、在农业方面的应用

现代生物工程技术应用在农业产业的运用尤其广阔。随着分子生物学、蛋白质工程、细胞生物学近些年的大力发展，基因工程与其他新兴学科相联结。各种生物技术手段在农业生产上培育出了优质、高产、抗病虫的农作物以及畜禽、林木、鱼类等新品种，扩大食物、饲料、药品来源，提高农业生产效率[10]。

五、在医药方面的应用

目前，医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。疾病预防：利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙肝的预防。同时由于生物技术的引入使得贵重药物的生产规模化，降低了药品价格，开辟了药物生产的新纪元。生物可降解材料因具有良好的生物相容性和安全性，降解产物对机体毒副作用小，能满足多种生物医学需要，具有良好的可加工性，可通过常规方法制成所需要的制品[11]。

六、在转基因的方面的应用

目前，基因组的研究将由“结构基因组”向“功能基因组”转变。关于农作物功能基因组研究进展迅速，具有广谱抗性的农产品产量和质量都将获得更大优势。生物性抗逆向非生物性抗逆的转移。通过转基因技术相栽培作物导入抗性外源目的基因，可以改良植物的耐胁迫性。利用转基因植物生产稀有蛋白等产品。目前已经成功转化口服疫苗的植物有烟草、番茄、马铃薯、莴苣、和苜蓿等。植物转化能为我们提供更为廉价的蛋白质，因此利用转基因植物，开发新型疫苗将可能成为一种既经济又有效的疫苗开发途径[12]。

七、在环境治理中的作用

由于工业的不断发展，人类对自然环境的不合理开发利用以及排放大量污染物，生态环境遭到了极大地破坏。生物技术除了应用在废水、废气和固体废弃物的处理、以及土壤、水体等的生物修复，还可以进行环境污染的快速监测、粘泥的控制、污泥脱水、油脂分解、农业环境保护等。

参考文献：

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[2]奇晓巍.生物工程在食品工业中的应用[J].食品研究与开发，2010，31（7）：176-177.

[3]孙远.生物工程技术在食品工业领域中的应用[J].生物技术通报，2009，（11）：48-55.

[4]徐翔晖，王雪微，陈晓农.纳米生物材料的应用[J].综述，2009，6（1）：72-78.

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[7]吴成伟，张伟，孔祥清.仿生材料表面微纳力学行为[J].力学进展，2010，40（5）：543-562.

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[9]刘莹.现代生物技术对社会经济发展的影响[J].安徽农学通报，2007，13（24）：61-62.

篇10

中图分类号：X506 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）005-109-02

生物工程，这门新兴的综合性应用学科于上世纪70年代初兴起，是以生物化学、微生物学、遗传学和细胞学等为代表的生物学的理论和技术为基础，结合机械、电子、计算机、化工等现代工程技术，创造出具有特别功能的“工程菌”或“工程细胞株”，以产生有用的代谢产物或发挥其特别生理功能。包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和生物反应器等内容。

生物工程用于环境有悠久的历史。但现代生物工程和环境工程的结合，于20世纪80年代诞生在欧美地区，形成了环境生物工程，它涉及的学科领域众多，通过利用生物体或生物体某些组成部分或机能，建立降低或消除污染物产生的工艺流程，或者能高效净化环境污染，同时又生产有用物质的工程技术。利用生物工程处理污染物的最大特点是，处理产物都是水、二氧化碳、氮气等无毒、无害的物质；可以有效避免二次污染，是一种安全而彻底的方法。

1 生物工程技术减少污染物排放

利用生物工程技术，研制具有特别功能的“工程菌”或“工程细胞株”，并用于生产流程中，减少污染物排放、甚至零排放。例如，生物农药具有安全、无毒、不污染环境等特点；生物质能源的利用能有效降低污染物排放；高催化效率“工程菌”提高化学反应速度，减少生产过程能源、原料的消耗；这些对于保护生态环境都具有重要意义。

2 生物工程在环境监测的应用

监测环境污染是环境保护工作中的一个重要环节，除了应用化学或仪器分析进行测定外，生物监测也日益成为重要的监测手段。可以利用指示生物、基因工程技术改造过的微生物、分子生物学技术、生物芯片技术、生物传感器等技术监测环境污染。如水葫芦监测水域中的砷；用细菌总数及粪便污染指示菌（大肠埃希氏菌、克霉伯氏菌等）监测水质；用鼠伤寒少门氏菌检验物质致突变性与致癌性。近年来，研究较多的有聚合酶式反应技术（PCR技术）、生物传感器、核酸探针、酶联免疫吸附技术（ELISA）、生物荧光方法等生物高新技术也应用于环境监测。PCR 技术可用于土壤、沉积物、水样等环境标本的细胞检测。生物传感技术可用来测定水体中的BOD、酚、NO3、有机磷，还可以用来分析大气中的CO2、SO2、NOx的含量及浓度等。Andreas等报道了将检测汞的传感器菌株用于测定土壤中汞的生物有效性；Charlesp等用多孔渗透膜、固定化硝化细菌和氧电极组成微生物传感器，用此传感器测定样品中的亚硝酸盐含量，可间接测定空气中NOx的浓度，其检出限为1*10-8mol/L。今后，生物工程技术由于其快速、灵敏、特异性强的特性，将在环境监测中广泛应用。

3 生物工程在废水处理中的应用

废水中所含的污染物质是多种多样的，需要几种方法组成一个多层次处理系统。物理方法一般适用于预处理，化学方法容易产生二次污染；利用生物工程措施净化废水则是利用生物的新陈代谢作用，对废水中的污染物质进行转化和稳定，将废水中污染物转化为无毒、无害、稳定的物质。

固定化微生物技术。这是生物工程领域的新技术，利用基因工程技术将一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造，将这些具有脱色菌、脱氮、脱磷等高效专性菌进行固定化后，菌体密度提高，极大提高了处理工业废水和分解难生物降解的有机物质的效率，具有明显优势。

生物反应器技术。在活性污泥中加入既有固定载体又有流动载体，既有好氧又有厌氧固定膜的反应器，大大增加反应体系中的生物量和生物类群，运用发酵工程原理，最高水平地发挥微生物降解污染物的生物活性。此法可提高生物处理的效率，节约大量的人力，简化操作程序。

生物强化处理技术。通过向废水中加入优势菌种或通过基因工程技术产生的“超级工程茵”，形成高效生物膜，以去除有害物质。常见的方法有：高浓度活性污泥法、生物-铁法、生物活性炭法。

随着污染日益严重、环境标准的不断提高、科学技术的进步，利用生物工程技术开发了不少处理废水的新工艺和技术。如升流式厌氧污泥床（USAB）生物处理技术、厌氧折流板反应器（ABR）生物处理技术、间歇式活性污泥法（SBA）生物处理技术、吸附-降解（AB）生物处理技术等。

4 生物工程技术在固体废弃物处理中的应用

固体垃圾处理的常用方法有：堆肥、填埋、焚烧。堆肥法和填埋法利用了生物学原理，通过“无害化、资源化、减量化”措施处理的废弃物，可作为肥料使用，实现废物资源的二次利用。国内张玲、凌云、孙立明、王建香等研究人员都研究了复合微生物菌剂在堆肥和填埋处理中的应用，并取得很好效果。国外有研究人员用蚯蚓床处理有机垃圾和粪便。蚯蚓床处理可以将废弃物转变为无臭味、肥效高的蚯蚓粪土，蚯蚓本身也是很好的医药原料和优良饲料，效果显著。

生物工程技术对于消除白色污染亦有重要意义，主要表现在以下几个方面：（1）利用基因工程技术可以筛选优势微生物、构建高效降解菌，并通过发酵工程技术大量培养，达到降解白色污染物的目的。（2）利用基因工程技术将能编码降解蛋白的基因导入某一土壤微生物（如：根瘤菌）中，使两者同时发挥各自的作用，迅速降解塑料等白色污染物。（3）通过基因工程方法，利用微生物生产可降解塑料。

5 生物工程在大气污染治理中的应用

废气的生物处理和空气净化主要是指利用微生物吸附分解有机物能力和降解恶臭物质与有机废物的方法，主要方法有生物洗涤、生物过滤、生物吸附法等。这些方法具有成本低、效率高、消耗低、安全性好和无二次污染等优点，比传统废气处理方法优势明显。此外，还可通过减少生产过程的污染物排放，从源头上减少污染物。酸雨的主要原因是燃煤产生的高浓度SO2，可以通过微生物脱硫技术减少SO2的排放。

6 生物工程在土壤污染治理的应用

土壤污染主要包括重金属污染、农药残留、土壤板结等方面。我国土壤重金属污染物主要来源于工业废渣、污水灌溉、生活垃圾等。土壤是人类生存的基础，我们既要保证18亿亩耕地红线，又要保证土壤的质量，生产健康的食品。

重金属难以降解，是土壤污染的重要污染源且对人体健康危害极大。重金属污染土壤生物修复技术包括植物修复和微生物修复。生物修复的主要原理是利用或通过基因工程技术改造微生物、动物和植物等生物的功能，将重金属吸附或转化为无毒产物。主要通过以下两种方法实现对重金属的净化：（1）通过生物作用，改变重金属在土壤中的化学形态，降低其移动性和生物可利用性；（2）通过生物吸收、代谢，削减、净化与固定重金属。

另外，农业生产中，80%以上的农药会残留在土壤之中，其中的磷、氯代烃等是造成污染的主要物质。运用现代微生物技术可以将这些有害物质分解为H2O和CO2等无毒无害或毒性较小的其他物质，不会对环境造成破坏。

7 结语

综上所述，生物工程已经在环保领域得到了广泛应用，并产生了重要的作用和深远的影响。随着现代生物学技术的迅猛发展和相关工程技术的提高，生物工程在环保领域中必将发挥更积极的作用，担当更重要的角色，带动整个环保事业迈入新发展。

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[9] 孙立明，王克虹.高效复合微生物菌剂对垃圾填埋场恶臭物质的抑制作用[J].中华卫生杀虫药械，2004，10（4）：268-270.

[10] 王建香.城市粪便高效降解菌的筛选和效果评价[D].南京：南京理工大学，2008.

篇11

关键词：现代化技术；农业种植；应用研究

中图分类号：S-1 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170230137

随着经济的不断发展，农业技术也在不断进步。西方欧美国家，已经把现代化技术广泛的应用到了农业种植领域中，大幅度提高了土地的利用率，保证了农业种植的产量和品质。农业的发展必然带动经济的发展。所以，强化现代技术在农业生产中的应用，是有效促进农业进步，推动国民经济发展的重要手段。

1 现代化技术在农业种植中的应用

1.1 信息技术在农业种植中的应用

现在，信息技术得到了高速的发展，目前已经应用到了许多领域，而且都给这些领域的发展和进步带来了积极的影响。因此，信息技术在农业种植中的应用就具有了可行性。信息技术在农业种植中的应用，不仅能及时发现并分析种植中存在的问题，还可以精准的调控种植环境和条件，有效的提高农业产量。另外，大数据技术的应用，使农民在农业种植中一旦有什么问题都可已在数据库中搜索和分析，有利于提高农业种植水平，有利于增加农业产量。

1.2 生物工程技术在农业种植中的应用

农作物生长发育的研究属于生物工程的研究范畴，所以加强生物工程技术在农业种植中的应用十分必要。目前，生物工程技术已经在我国农业种植领域被广泛应用于组织栽培、生物杀虫、转基因等技术上，比如花肥的应用等，有效的提高了农业种植的产量和品质，提高了土地资源和生物资源的利用率，加快了农业现代化的发展步伐。

1.3 遥感技术在农业种植中的应用

遥感技术在农业种植中的应用十分广泛，包括农业资源调查、土地利用现状分析、农业病虫害监测、农作物估产等，还可通过遥感技术云平台获取农作物影像数据，包括农作物生长情况、预报预测农作物病虫害等。用遥感技术还可以进行农业灾害评估：比如干旱程度，农作物发病，蝗虫灾害，一般通过检测土壤湿度和农作物叶绿素，叶黄素进行评估受害程度以及受害面积；农作物估产：包括对农作物生长过程的动态监测、种植 面积测算、单位面积产量估测和总产量估测，属于定量遥感，通过NDVI，叶面积指数反演或正演获得。这些技术的应用都极大的促进了农业的发展。

2 现代化技术在农业种植中应用的影响

2.1 有利影响

2.1.1 现代化技术提高了农业种植的产量

由于生物技术在农业种植中广泛应用，通过杂交等手段，培育出了许多新的农作物品种，这些新品种不仅产量高质量好，而且生长迅速，适应能力强，对环境条条件的要求没那么严苛，大大提高了农业种植的生产效率。

2.1.2 现代化技术可以延长作物的生长周期

农作物的生长都要受到时间的限制，而现代化技术的应用则可以打破这一限制。比如现在最常见的蔬菜大棚技术，可以一年四季都能种植农作物，无论什么季节都可以吃到想要的瓜果蔬菜，使人的消费需求得到进一步的满足。这种蔬菜大棚有很多优势，其内部温度湿度等条件都可以自行调节，这就使得农作物的生长发育更加有利。

2.2 不利影响

2.2.1 造成环境污染

长期以来，我国的农业种植都在过分的单一追求产量，这就导致了在种植过程中盲目滥用化肥、农药等化学制剂，长期、大量的使用严重污染了土壤环境，使土壤条件不断恶化，反而影响了农作物的正常生长。此外，大量的化肥农药残留渗入地下，污染的地下水源，这些受污染的地下水，在被人类发掘使用，严重威胁到了人们的身体健康和农产品的质量。

2.2.2 造成土地盐碱化

在农业种植中，灌溉是一项必不可少的工作，现代化技术的应用，有效的加快了灌溉的速率，而合理科学的灌溉不仅能促进农作物的生长，还能有效地节约水资源保护土壤环境。但是，一旦出现过度灌溉，就会加速土壤中营养成分的流失，进而引发土地的盐碱化，影响到农作物的种植和生长，降低农作物的产量。

3 结束语

现阶段，我国的农业种植中，现代化技术已经得到了广泛的应用，农作物的产量和质量都有了一定的提升，但是在实际的生产过程中，还有许多不够科学合理的地方需要改进，这就是需要国家技术部门以及全体农业种植工作者共同努力，更好的提高农业产量，加快农业可持续发展。

篇12

20世纪70年代以来，生物科学的新进展，新成就如雨后春笋，层出不穷。从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质；在宏观方面，生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。

1.改善农业生产、解决食品短缺

在农业生物技术中，转基因动植物的研究与开发最为突出。近年来，抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强、耐贮性高的番茄、具有高含量必须氨基酸的马铃薯等转基因植物开始进入市场，成为农业生物技术的第一批成果；转基因的瘦肉型猪、高产奶的奶牛和能从奶中提取药物的转基因羊等也将进入实用化阶段。未来农业的模式将是：农业工厂化，按人类要求，高水平的控制环境因素，实现规模化、机械化、自动化生产，产生质量稳定、供应稳定、价格稳定、营养丰富的农业产品；安全的转基因动、植物投放市场；具有营养保健、医疗功效的猪牛羊、蔬菜水果等转基因食品大批走向餐桌

2.提高生命质量，延长人类寿命

基因工程作为医学发展的重要技术，越来越受到人们的关注。基因重组技术研制的核酸或蛋白质类药物，已经应用于临床。同时，许多生物工程新药正准备推向市场，应用于临床，前景十分广阔。自80年代以来，仅日、美两国开发的生物技术新药就达224种，其中日本117种，美国107种。而且，大部分药品是重组DNA药物或重组蛋白质药物。从市场份额来看，在美国，到2003年将有15％药品为生物技术产品。生物技术药物分为两大类：一是用于疾病治疗的药物，另一类是用于疾病的预防。

抗生素是人们最为熟悉的生物技术药物。目前已经分离到6000多种抗生素，其中100多种得到广泛使用。1977年，美国首先采用大肠杆菌生产了人类第一个基因工程药物－－人生长激素释放抑制激素，开辟了药物生产的新纪元。如果用常规方法要用50万头羊的下丘脑才能生产5mg这种激素，现在只需9L细菌发酵液。起价格降至300$/g。由于细菌和人体在遗传体制上差别很大，许多人类需要的蛋白质类药物用细菌生产往往没有活性。于是人们采用细胞培养或转基因动物来生产。

3.解决能源危机

生物工程在开发能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用。我们知道，煤炭、石油等能源终将枯竭，目前全世界已经面临着能源危机。使用煤炭、石油等能源，还造成严重的环境污染。因此，科学家们正在努力探索开发新的能源，其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源。美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种――“石油草”，这种植物的茎秆被割开后，就会流出白色乳状的液体，经提炼就得到石油。在利用细菌治理石油污染方面，由于石油中的不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解，科学家就将不同细菌的基因分离出来，集中到一种细菌内，从而得到了“超级菌”。这种“超级菌”分解石油的速度比普通细菌快得多，净化石油污染的能力得到明显的提高。

目前，我们主要使用的能源是石油和煤炭。但这些化石能源

终将枯竭。生物能源将是最有希望的新能源之一（这个之一真是不可少的，呵呵），其中又以乙醇最有希望成为新的替代能源。人们很早就会用发酵的方法来得到乙醇，但由于是用谷物做原料，且得率低，成本高，不可能大量用做能源。科学家希望能找到一种特殊的微生物，使之可以利用杂草、木屑、植物的秸杆等纤维素或木质素类大量而又廉价的材料，生产出低成本，高得率的乙醇。

通过微生物发酵或固定化酶技术，将农业或工业的废弃物变成沼气或氢气，也是一种取之不尽，用之不竭的能源。

生物技术还可以提高石油的开采率。目前的石油一次采油仅能开采储量的30%二次采油需加压、注水，也只能再获得储量的20%。深层石油吸附在岩石空隙间，难以开采。加入能分解蜡质的微生物后，微生物分解蜡质使石油流动性增加而获取石油，被称为三次采油。

4.治理环境污染

环境污染将破坏人类赖以生存的生态环境，对人类的健康及生命构成威胁。在高度工业化的今天，其生产排放的废弃物及人类生活中的垃圾共同构成了主要污染源，这些污染物对大气、水域、土地的侵袭，破坏了地球的生态环境。如何处理这些工业废物及生活垃圾，就成了环保的重要课题。环境生物技术是21世纪国际生物技术的又一热点领域。传统的化学工业生产大都在高温高压下进行，这是一个典型的耗能过程并带来环境的恶化。

5.生物技术也将对工业及信息技术方面产生重要的影响

科学技术是第一生产力。生物技术自其问世不久即显示出改造经济结构的神奇威力。生物技术给传统工业带来全新的思路。通常，化学反应的进行不仅需要高温、高压（高能耗），且往往和毒性、高危险率相关联。生物合成则是在常温下进行，每个活细胞中同时进行着2000种化学反应；且各由专一的酶系统来催化。于是，模拟生命过程的生物反应器在酶工程和发酵工程中应运而生。在活细胞中，酶与细胞器或细胞膜相结合并以固态参与反应。日本用固定化酵母生产酒精，使劳动生产率提高10～15倍。

6.小结

未来20年，随着世界人口的增长，农业将经历具有重大意义的革新。毫无疑问，现代生物技术作为科学和技术在这场变革中将起到关键性的作用。原则上讲，生物技术本身有能力帮助人们提高农业生产力和保护环境，但在实践中，生物技术作为环境保护的人其作用相对来说是微乎其微的。人们对它在环境保护以及促进人类进步中的作用仍将拭目以待。

参考文献

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基金项目：辽宁省普通高等学校本科工程人才培养模式改革试点专业建设

中图分类号： G642 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2014.23.0080

生物工程专业作为一个应用性极强的工程技术学科，是将生命科学的最新研究成果产业化的关键，是一门通过改造和设计生物的结构与功能，能更经济、更有效、大规模地为人类提供所需各种产品的技术学科，是生物技术成果走向工业化的关键，它已经渗透到农业、食品和医药等多个领域。生物产业领域的迅猛发展也引起了生物行业对应用型人才的大量需求，也对该行业人员的业务素质、工程技术能力以及实践经验等都提出了更高的要求。国家中长期教育改革和发展规划纲要要求高等教育的人才培养和教学过程中要把培养高级专门应用型人才当作重中之重。

沈阳农业大学生物工程专业成立于1999年，近年来发展比较迅速。校生物工程专业从成立之初，就以为社会及行业输送专业技术型人才为目标。新形势下，结合本地相关行业特色、突出专业特点，建立多层次、全方位的人才培养模式和与之相适应的课程体系，培养具有现代知识体系和较好的素质、扎实的行业训练与追求卓越时代精神的复合应用型人才，为地方高应用型人才培养起到了示范和带动作用。

1培养目标与要求

结合当前注重学生知识、能力和素质三者融合发展、培养学生可持续的全面发展的要求，在专业人才培养模式综合改革中，积极借鉴“CDIO”的教学理念，进行全方位的构思与设计，培养专业技能和职业道德均过硬的生物工程创新性应用型人才。

2重构并完善课程体系

按照“基础服务专业、专业服务行业”的学科逻辑思路设置课程，创新基于“CDIO”理念的综合应用能力培养、符合行业需求的课程体系，合理安排理论课程体系、实验课程体系和实践课程体系，并逐渐转为重创新，重能力培养，重实践性，增加灵活性的课程体系构建。

在大学本科总共四年的教学过程中，理论和实验课程的学习占据大学本科前三年的教学过程，大三阶段学生可选择不同方向的专业选修课，并和专业教师挂钩，进入专业教师的研究室，参与到教师的科研项目当中，锻炼动手能力的同时增加学生的自主性和创造性。适时开出相关实验训练课程，确定与其专业各方面综合能力相关的实验。通过实验课程，可以进一步巩固专业课程的理论知识，提高学生的动手能力，为今后在人才竞争中打下良好的基础。而对于实践教学环节则是给学生提供了更多的机会接触一线工厂和生产实际，目前到相应工厂实习具有一定的困难，实践教学效果较差。针对这种情况提出通过安排专任教师定期参与企业生产实践、技术服务等活动，协同广大学生一并走进生产车间，既锻炼了教师和学生的综合素质与实践教学能力，又为企业提供了理论技术支持。通过这样多层次、多元化的实践教学体系，为拓宽学生专业素质训练途径、培养专业热情、夯实专业技能提供坚实基础。

3调整专业教学内容

课程教学内容的科学设计与合理编排，在专业人才培养中起着至关重要的作用。审视过去的教学方案时，发现诸多问题：一是内容面窄，对专业基础的重视程度较差；二是内容重复，很多课程之间存在重复教学的情况；三是内容更新慢，跟不上学科发展的步伐；四是专业课程知识分割过细，各门课程过分强调各自的系统性、完整性，缺乏整体考虑。针对这些问题，将在改革过程中采取相应的措施。如增加基础性课程和实践性教学内容，拓宽知识面；内容上有重复的课程则并在一门课中进行主要介绍，使内容起点高、适应性强；常年开设讲座，由教师介绍学科进展和自己所从事的研究概况，弥补教科书出版跟不上学科发展步伐的不足；请企业家到班级上课，进行案例教学等方式。

4教学团队建设

根据专业发展对教师的要求，采取企业生产挂职锻炼、学术交流、国内外访问进修、社会引进与聘请等措施，努力建成一支技术水平高、实践技能强、责任心强、师德高尚为专业群共享的教师队伍。

参考文献

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