生物工程与生物技术
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生物工程与生物技术范文第1篇
我国生态环境污染日趋严重,如 “三废”污染、水体污染、土壤污染、废弃塑料和农用地膜污染、农用化肥和农药污染等,造成水资源严重短缺,土地荒漠化日益加剧,森林覆盖率剧减,草场严重退化。生态环境的恶化,时刻威胁着人们的生命财产安全,疾病发病率也迅速提高。因此,必须积极发展高新技术,如现代环保生物技术等,采用防治结合的方式,解决当前的环境危机,维护生态平衡,已迫在眉睫。
2环境生物技术简介
生物技术是建立在生命科学的基础上,通过直接或间接的方式利用生物或生物有机体的特定部分或某些功能,建立降低或消除污染物的生产工艺或能够高效净化环境污染,同时又能生产有用物质的工程技术。主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、染色体工程、生化工程等。生物技术在环保领域发挥着越来越重要的作用,正衍生出一门新兴的学科与技术,即我们所说的“环境生物技术”,亦称“环境生物工程”。其特点如下:
2.1 实现对污染物的循环利用
对垃圾废弃物的降解生成的产物或副产物,一般都可重新利用。这样,可把污染降到最小程度,不仅可解决长期污染的问题,还实现了对固废的循环利用。
2.2安全可靠、效果明显
利用发酵工程技术治理,产生的物质基本属于稳定无害的物质,常见的包括CO2、水、氮气、甲烷等。并且,多数都是一步到位,无二次污染。因此,该技术既安全、彻底又高效。
2.3简化流程,节约成本
生物技术是建立在酶促反应基础上的生物化学过程。酶作为生物催化剂,实质是一种活性蛋白质。一般在常温常压或近乎中性的条件下即可发生反应。因此,绝大部分生物治理对环境条件要求不高,并可就地实施。
3.环境生物技术在三废处理中的应用
3.1在废水处理方面的应用
废水中含有许多有毒有害物质,比如,酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇、蛋白质等。废水生化处理经近百年的发展,现已形成了许多新工艺、新技术。通过生物技术治理废水,主要借助微生物的降解作用完成。它分为耗氧降解技术与厌氧降解技术两种。耗氧降解技术又分为:活性污泥法与生物膜法。目前,采用较多的是固定化酶与固定化细胞技术,它属于酶工程技术。固定化酶又称为水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法,导致水溶性酶和固态的不溶性载体结合起来,从而使酶不再溶于水。微生物细胞犹如一个天然的固定化酶反应器。微生物细胞的固定可采用制备固定化酶的方式。对于污水中的多种污染物,均可通过固定化酶或固定化细胞进行治理。国内外有很多这方面的成功案例。
3.2在废气净化方面的应用
废气是近年来重要的污染源之一。如何利用生物技术高效净化废气也成为重要的研究课题。目前采用的方法包括生物过滤、生物洗涤、生物吸附和植物修复法等。常用的生物反应器有生物净气塔、渗滤器和生物滤池等。根据微生物在废气处理过程中的具体形式,分为两大类:生物吸附法与生物过滤法。前者可治理含胺、酚和乙醛等气体,后者可降解恶臭性废气。植物修复技术是把太阳能作为动力,依靠植物的同化作用达到净化气体的目的。它属于一种绿色技术。现在,全球都有很多成功处理废气的案例。美国利用微生物作用来净化工业恶臭气体,效果明显,且还不会出现二次异臭。德国与荷兰利用生物膜过滤技术可除掉超过90%的硫化氢。我国相关学者也在此方面取得了不错的成果。比如,利用生物膜填料塔处理橡胶再生脱硫过程中产生的低浓度的有机废气,经试验表明,该方法是可行的,若相关条件控制适度,净化效果显着,净化率可超过90%。相比原有的废气处理方法,生物技术法有着很多优势:节约成本、效果好、安全可靠、没有二次污染等。
3.3在处理固废方面的应用
工农业生产、城市建设与日常生活都会产生很多固体废弃物。传统固体废弃物的处理方式,不仅浪费资源能源,还会污染环境。利用生物技术处理城市生活垃圾和农业废弃物,不但可以把这些废弃物变为优质的有机肥料,实现废物的资源化,更有利于生态环境的良性循环。常见的处理方式包括卫生填埋、堆肥和发酵制沼气等。
4.环境生物技术在环境污染修复中的应用
4.1污染土壤的生物修复
随着农业的发展,各种化学杀虫剂、农药被大量使用。而这些农药很多都会残留在土壤中,。尤其是那些极难降解的农药给生态环境造成难以估量的损害。通过相关生物技术处理,可以把这些污染物质进行有效分解,生成水与CO2。不仅不会造成对环境的破坏,还能防止出现二次污染。但是是分解周期较长,不符合农业生产的需求。重金属属于土壤污染中重要的污染物。重金属污染的生物治理机制是:借助生物作用(酶促反应)导致重金属的化学形态改变,将其固定在土壤中,或减轻其毒性。这样,可有效制约重金属在土壤中的移动。通过生物的吸收、代谢作用后,会进一步固定重金属或减小其毒性,从而净化土壤。此外,生物修复污染土壤的过程中,还能提高土壤有机物的数量,调动相关微生物的活性,从而优化土壤生态结构。同时,还能强化对土壤的固定作用,避免土壤受到风蚀、水蚀的破坏,预防水土流失。
4.2.水体生物自然净化技术
环境生物技术中通过植物吸收达到净化水体与土壤的方法被称为生物自然净化技术。分为生物塘与人工湿地两种。前者把太阳能作为初始能源,利用塘中植物的同化作用将水中的污染物吸收掉,从而净化水体。生物塘中可栽植的高效净化植物有水葫芦、芦苇、水莴苣等。同时,还应构建集组合曝气、水生植物、水产养殖一体化复合生态系统,进而提高生物塘的处理能力。后者是通过自然生态系统中的物理、化学、生物等作用达到对水体的净化作用。由于人工湿地处理系统出水水质较好,可用于饮用水源的处理,并且所需成本也比常规处理方法要低。
4.3白色污染的治理
采用生物技术治理可从两方面入手,一是筛选具有降解塑料与农用薄膜的微生物,形成高效降解菌。二是分离克隆出带有降解功能的基因,再将其植入到特定的土壤微生物内,如根瘤菌。这样,既能发挥两者各自作用,还有利于加快对塑料垃圾的降解速度。此外,还应重点对预防白色垃圾技术进行攻关与研发。个别微生物可以生成一些高分子化合物,类似于塑料,被称为聚酯。为进一步节约成本、提高产量,人们正致力于通过DNA重组技术,试图改造某些微生物。比如,当前一个重点研究课题就是通过微生物发酵生产聚-β羟基烷酸(PHAs),相关研究人员正试图形成自溶性PHAs生产菌种。通过把PHAs重组菌发酵后,积累数量众多的PHAs,再添加一些信号物质,从而生成裂解蛋白,然后细胞壁被破坏,PHAs析出。即简化PHAs的提取流程,达到节约成本的目的。
4.4降解废水中微量油脂
含油废水属于一种量大面广的污染源。废水中的少量油脂并不能通过原有的物理或化学方法处理掉。上海交大生命科学技术学院和日本日立化成公司合作,从5种活性污泥或土壤中驯化分离出六种菌,分析了它们在低温条件下对低浓度植物类油脂的实际降解能力。不同菌的降解能力都各不相同,其中,发现两种菌的除油效果很好,除油率高达92.80% 和95.49%,相关特性还有待进一步研究。
4.5化学农药污染的消除
经统计资料显示,每合成一吨农原药需消耗3-4吨化工原料,多余的原料作为未反应物或中间副产物随水排出,每年数百家农药厂排出的废水上亿吨,危害极大。中科院成都生物所经过反复试验,终于找到了解决处理农药(乐果)废水的方法。他们将高效微生物菌种用于SBR设备处理有机农药废水,效果显着,使有机磷转化率达96-99%,其技术指标达到了相关排放标准。一般情况下施用的农药化肥约有80%的残留,特别是难降解的氯代烃类农药,给生态系统带来了极大的滞留危害,必须依赖基因工程构建的高效菌种来进行处理。但要想彻底消除化学农药的污染,还必须全面推广生物农药。生物农药是指由生物体产生的具有防治病虫害和除草功能的一大类物质的总称,大多是生物体的代谢产物,主要有微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。
5.环境生物技术在环境监测方面的应用
应用在环境监测领域的生物技术主要有以下几种:①监测水质,利用细菌的数量、某些粪便指示菌(大肠埃希氏菌、克霉伯氏菌)等②检测物质致突变性和致癌性,通常使用鼠伤寒少门氏菌来检验。③通过发光细菌对环境中的毒物进行检测,速度较快。④根据对水中藻类的生长情况测定,对水质进行监测或检测某些物质的毒性。近年来,国际上在这一领域的重点研究对象包括PCR技术(应用聚合酶式反应技术)、核酸探针、生物传感器等。PCR技术可用于当前还无法培养的微生物检测,一般适用于对土壤、水样、沉积物等环境标本的细胞检测。
随着今后技术的不断完善,对于水质的检测,核酸探针与PCR技术极有可能取代现在的常规微生物检测方式。此外,生物酶法具有良好的发展潜力,它适用于快速检测与现场测定。生物传感器具体有酶传感器、微生物传感器、免疫传感器,通过酶、微生物、抗原、抗体等生物材料作为分子识别元件,从而把外部对其理化特性的影响转化为电磁信号。它可用于对特定污染物的快速检测,并且操作简便、结果精确。
5环境生物技术现状及前景展望
5.1现状
环境生物技术虽有诸多优点,并能有效解决各种污染问题。但实际应用中依然存在种种局限:
①反应速度较慢,并且需要大型的反应器,需占用过多的土地面积。
②对于原水水质有着十分严格的标准,不然,不利于微生物的生长。
生物工程与生物技术范文第2篇
关键词：生物曝气 生活污水 回用 工程
生物曝气流化床技术是介于生物接触氧化工艺和生物曝气滤池工艺的一种新的水处理工艺，它吸取了生物接触氧化工艺和生物曝气滤池的优点，具有出水水质好、生物量大、处理负荷高、脱氮除磷效果好、无须反冲洗等优点。目前，它已经开始在城市污水处理、小区生活污水处理、工业废水处理、微污染源水预处理、城市污水二级出水回用处理等方面。
1、国内外相关研究现状及动态
现在生物接触氧化工艺已经广泛应用于水处理中的各个方面，可以说是已经比较成熟的工艺。而生物曝气滤池工艺是近年来我国比较成功从国外引用并迅速推广的一种新型高效污水处理工艺。
随着以上两种工艺在我国的推广和应用，国内各大高校和科研机构、环保公司开始了生物曝气流化池工艺的研究。其中清华大学、同济大学在这一方面进行了比较深入的研究，开始在一些工程中应用，并取得了较好的处理效果。其它一些科研机构也对此工艺进行可行性研究，也有不少成功的实例。
我们公司是国内最早从事生物曝气流化池工艺研究的环保专业厂家。根据本工艺的特点，我们开发出了专利产品——LT型流化生物填料。我公司现在已经将本工艺成功应用于小区生活污水处理、工业废水处理、微污染源水预处理等工程中，现在正在致力于将生物曝气流化床工艺应用于老污水处理厂曝气池改造（北京市高碑店污水处理厂）、城市污水处理厂中水回用研究等项目。
2、生物曝气流化池技术的特点及能解决的关键问题
2.1 生物曝气流化池的技术特点
与其它好氧水处理工艺相比，生物曝气流化池工艺有以下技术特点：
① 生物量大。采用了新型的填料——LT型生物流化填料。这种新型填料具有比表面积大、挂膜容易、生物膜更新快等优点。由于具有较大的比表面积和挂膜容易等特点，因而生物量大，生物量可以达到10-20g/L以上，比普通活性污泥法高出5倍以上，同接触氧化工艺相当；而且由于生物膜更新比较快，因而微生物具有较高的活性，大大提高了处理效率和污水处理效果。
② 传质效率高。由于本工艺的特点，填料在池中一直处于流化状态，由于空气搅动使整个反应池内污水和填料充分接触，生物膜和水流之间产生较大的相对流速，加快了细菌表面的介质更新，增强了传质效果，加快了生物代谢速度。而接触氧化工艺由于填料是固定的，在池中出现了曝气区和非曝气区，因而降低了容积负荷。
③ 充氧效率高。由于填料在水中一直呈流化状态，填料不断的与气泡进行接触并不断切割，因而其充氧效率高，动力效率在3kg/（kw.h）以上，相比其它工艺提高30%，充氧效率的提高有利于加快有机物的氧化速度。
④ 具有较高的污染物处理负荷。在污水处理工艺中，其BOD负荷可以达到5-6kg/（m3填料。d）；如果要进行脱氮除磷处理，BOD负荷可以降低到1-3kg/（m3填料。d）。
⑤ 脱氮效果好。由于填料表面含有较多的硝化菌和反硝化菌，因而本工艺具有良好的脱氮效果。如果配合A2/O工艺，其脱氮除磷效果更佳。
⑥ 出水效果好而且稳定，特别适用于城镇污水二级出水的回用水处理工艺过程中。配合接触沉淀工艺，其出水COD可以降低到50mg/l以下，BOD5可以降低到5mg/l以下，SS可以降低到5mg/l以下，氨氮可以降低到5mg/l以下，完全可以满足《生活杂用水水质标准》（CJ/T 48-1999）的限值要求。如果应用于冷却水的回用，可以作为生物处理预处理阶段，后续增加混凝—过滤—消毒等工艺阶段。
⑦ 在应用方面。同接触氧化工艺相比，省却了填料框架，填料投加方便；同曝气生物滤池相比，不用进行反冲洗，降低了投资费用和运行费用，运行连续稳定。
2.2 能够解决的关键问题
在现在的城镇污水回用技术研究过程中，一般较多采用的是直接将二级出水进行物化处理，即加药、混凝、过滤、消毒等工艺。在这套工艺中，由于二级出水中有机污染物浓度依然比较高，因而需要消耗大量的絮凝剂和消毒剂，而且产生了大量的化学污泥，造成了二次污染；同时操作复杂，特别是加药程序比较难以控制。如果城镇污水厂没有进行脱氮除磷处理，还要面临一个脱氮除磷的问题。如果采用生物曝气流化池工艺+物化处理的工艺，可以解决以下几个难题：
① 保证了出水的稳定性和出水质量。配合接触沉淀工艺，生物曝气流化池出水COD可以降低到50mg/l以下，BOD5可以降低到5mg/l以下，SS可以降低到5mg/l以下，氨氮可以降低到5mg/l以下，再经过消毒工艺完全可以满足《生活杂用水水质标准》（CJ/T 48-1999）的限值要求，也就是说不需要后续的物化处理即可达到生活杂用水水质标准，可以直接应用于城市绿化、冲厕、洗车、扫除等。
② 减少了投药量。由于以上原因，可以大大降低混凝剂的投加量，降低了运行成本。
③ 减少了污泥量的排放。由于本工艺中产生的剩余污泥非常少，所以大大降低了污泥量的排放，降低了处理成本。
④ 能够有效的进行除磷脱氮处理。配合A2/O工艺，可以进行有效的进行脱氮除磷。
3、生物曝气流化池技术与其他技术效果对比
现在将生物曝气流化池技术与活性污泥工艺、生物接触氧化工艺、曝气生物滤池的处理效果做一下对比。项目生物曝气流化池活性污泥工艺接触氧化工艺曝气生物滤池出水水质SS浓度和BOD浓度小于10mg/l，TKN小于15mg/l，COD小于50mg/lSS浓度小于30mg/l，若要达到15mg/l，需深度处理。
TKN小于15mg/l，COD小于50mg/lSS浓度和BOD浓度小于10mg/l，TKN小于15mg/l，COD小于50mg/lSS浓度和BOD浓度小于15mg/l，TKN小于15mg/l，COD小于40mg/l产泥量产泥量比较小，污泥相对稳定产泥量比较大，污泥相对稳定产泥量比较小，污泥相对稳定产泥量比较大，污泥稳定性比较差污泥膨胀无可能发生无无流量变化影响有较强的耐水力冲击负荷有一定的耐水力冲击负荷有较强的耐水力冲击负荷受过滤速度限制冲击负荷影响承受冲击负荷能力较强承受冲击负荷能力较差承受冲击负荷能力较强可承受日常的日冲击负荷温度变化影响有一定影响受低温影响比较大受低温影响比较大水温波动较小，低温运行稳定除磷脱氮能力很强可采用专门工艺较强很强水头损失1-1.5m随工艺1-1.5m3-3.5m污泥回流无随工艺无无曝气量较小随工艺，较大较大最小出水消毒消耗较小消耗最大消耗较小消耗较小总运行成本最低较大较低较低
4、用于中水回用的工艺流程与技术参数
生物工程与生物技术范文第3篇
生物工程技术是人们以现代生物科学为基础，根据生物体的结构、特性和功能，运用工程技术的原理和方法，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，为社会提供商品和服务的一种综合性技术体系。生物技术的研究领域十分广泛，它包括所有对生物进行干预的技术手段：重组DNA技术、基因治疗、生物制药技术、克隆技术、基因芯片技术等。生物技术包含许多方面的内容,包括蛋白质工程、基因工程、酶工程和细胞工程。生物工程技术的兴起为现代科学发展和工农业、医药卫生事业的进步提供了巨大的潜力，同时也给人类带来的丰厚回报率，因此，生物工程技术已成为世界各国研究的重点和世界高科技竞争的焦点。
1 我国生物工程技术产业的现状
1.1 制造生物活性蛋白 基因工程技术的发展在医学上最重要的成就表现在治疗用生物活性蛋白或疫苗的生产和使用，利用基因工程生产有药用价值的蛋白质、多肽产品已成为当今世界一项重大产业，并将有望成为21世纪的支柱产业。2000年我国基因工程药物和疫苗年销售额已达近120亿元人民币[1]。现代生物技术制药有别于传统制药方法，运用现代生物技术不仅可以开发更加精确有效、不良反应更小的新药和新型疫苗,更重要的是可以预防和治疗一些应用传统治疗方法无法克服的疾病。
1.2 医学科学研究 1990年10月国际人类基因组计划启动，我国科学家承担了人类基因组1%的测序，是惟一加入该计划的发展中国家。人类基因组计划是现代生物技术在医学领域的成功应用，随着大量与人类健康有关的基因的定位、鉴定分离，遗传诊断和基因治疗都将成为现实，现代生物技术将使医学领域的研究提高到一个新的水平。
1.3 疾病诊断 人类绝大部分疾病都与基因密切相关，包括自身基因的变异与外源基因的入侵。因此，从基因水平探测和分析疾病的起因，从基因水平干涉和矫正疾病造成的紊乱，是近些年来基础和临床医学新的研究方向。现代医学其中一个重要的方面就是尽早检测出在人、动物体内的病原性物质，做到早发现、早治疗。基因芯片是生物芯片的一种，可一次性对样品大量序列进行分析与检测。目前科研人员已分析出各种遗传病的基因序列，并根据其序列合成出基因探针，用于各种遗传病的检测以及优生优育，还可用于遗传病的防治和治疗，基因诊断可望成为临床的一项常规的检测诊断技术。
1.4 疾病治疗 现代生物科学技术的飞速发展，使生物学和医学研究进入了分子水平时代。目前，基因治疗的关键技术实现了突破,ADA缺陷病、B型血友病、恶性肿瘤、梗塞性外周血管病等5种治疗方案已进入临床试验。其中，应用移植造血干细胞来治疗白血病和一些遗传性血液病已较为普遍，另外干细胞在肿瘤和免疫系统疾病治疗中也有很好的疗效。器官移植是现代医学的重要领域之一，但是目前供移植用的组织器官非常短缺，转基因猪有望为人类提供移植所需的器官。此外，随着转基因和克隆技术的成熟，解决安全性和异源组织排异反应的问题成为可能，并且为防止新病原带入移植器官或组织做出更大贡献[2]。
1.5 预防医学 预防医学的一大领域是环境监测和环境净化,现代生物工程技术在此领域的研究与应用已发挥了重大作用。基因跟踪法鉴定带菌者以预防流行病的蔓延，基因探针能快速灵敏地检测水中病毒含量，生产生物农药和生物肥以减少环境污染以及利用基因工程菌消除污染水面的石油以净化环境等，生物技术在此领域显示出了光明的前景，提高了环境质量。我国生物技术产业的总体水平已经在发展中国家处于领先地位，但与发达国家相比还有一定的差距。未来的发展还存在着许多问题，主要表现在生物技术产业实力依然不强、技术转化能力差、产业化规模小、产品少、支撑技术及生产装备落后、研发与产业化脱节、缺乏具有核心竞争力的国际化大企业、产业发展的整体环境有待改善等方面。同时，我国生物产业内部创新能力严重不足，现有人力资源偏重于理论研究，实用型创新能力不足，缺乏创新创业型人才。
2 生物工程技术在医学教育中的渗透及影响作用
生物工程技术是科学技术发展的一次飞跃，它不是单一的传统化学、生物学、遗传学、医学、微电子学的交叉与融汇，关键是它的每一个具体的研究成果都有可能导致一种产品生产技术上的革命。
2.1 生物工程技术知识渗透到医学学科知识体系中的必然性 生物工程技术的学科内容显著不同于传统学科，从本质上讲，生物工程技术是人类对生命过程的观察、研究和认识，然后将这些生命过程中所包含的一些非常微妙、精确、高级的反应用于制造出人们所需要的产物，创造出对人类有益的所需要的动植物新品种。医学教育是培养掌握基础医学和临床医学的基本知识、基本理论和基本技能，而且能够从事疾病的诊治、医学教育和科学研究的宽口径医学专门人才的一类专业。现代生物工程技术的发展已广泛渗透到医学各个领域，在今后10～20年里将使医学领域的各个重要方面发生根本性变革，事实上当今从事医学研究的各类科技人员都深感生物技术知识和手段对它们研究工作的重要性。但是从目前来看，许多医疗从业人员对生物学及相关学科的了解比较肤浅。原因是我国的医学教育专业要求学生掌握以基础医学、临床医学为主干学科的基本理论和基本技能，学习公共卫生及与医学相关的人文社会科学、自然科学等有关知识与方法，缺少与医学相关的生物工程技术课程。着眼生物工程技术的发展趋势，把生物技术知识渗透到医学学科知识中，具有时代的紧迫性。知识的分化是为了更好地对某一领域进行研究，分科教学并不是目的，它只是让人们具体地了解某些领域的知识，知识的综合运用才是最终目的。渊博而丰富的跨学科知识教学能够起到相互补充、相互启发的作用，同时提高学生的学习兴趣，激发创新动力。可以说学科内知识综合转化为学科间的知识，必将成为各学科教学发展的趋势。
2.2 生物工程技术的发展对我国医学教育课程设置的影响 尽管我国医学教育取得了较大的成绩，但仍然不能完全适应社会的进步、生物科学技术的发展以及卫生事业改革的需要。为此医学教育课程设置必须进行改革，把生物学的主干学科，如分子生物学、遗传学贯穿在整个医学课程中。选修课程体系要以拓展知识结构，扩大知识面，加强前沿、新兴、交叉学科知识为出发点，构建与素质教育相配套的选修课课程体系。适当减少必修课授课门数和学时，加强学生自学能力的培养。新型交叉学科：分子生物学、临床遗传学、分子病理学、流行病学和计算机科学至关重要，特别是由基因组学和信息学融合形成的新学科-生物信息学将开创整个生物医学教育和研究的新时代。
2.3 构建与培养医学人才综合素质相适应的教学内容的时代紧迫性 构建以体现人文社会、自然科学类知识向医学基础知识，医学基础知识向临床知识，临床知识又向基础前伸的渗透、互跨式整合课程。采用以学科为中心模式、以问题为中心模式和模整合课程混合型课程模式，最终达到专业基本教学内容的要求。在医学教学中尝试利用学科间横向迁移、渗透，培养学生的创新意识和解决问题的能力，引导学生运用生物工程技术知识和方法来解决医学问题，同时，又运用生物工程技术知识去解释医学中难以解释的现象，这样可极大地鼓舞学生，又给学生提供更多的机会，让他们主动去体验、探索、研究，培养他们的创新意识和科研能力，对学生毕业后继续医学教育将产生积极的影响。总之，现代生物工程技术的发展，正在对医学教育产生广泛而深远的影响，其内容涉及到确立新的培养目标，医学教育课程设置必须进行改革，构建医学人才知识、能力、素质相结合的教学内容等。这些在国外已经引起教育工作者的广泛关注，我们不能等闲视之。
参考文献
生物工程与生物技术范文第4篇
关键词：食品科学与工程；食品生物技术；教学现状
1 问题的提出
生物技术是“应用自然科学及工程学的原理，依靠生物催化剂(酶或活细胞)的作用将物料进行加工，以提品或为社会服务”的技术。
生物技术是一门实验学科，作为世界三大高新技术之一，其飞速发展使其日益渗透到各学科领域及人类生活的各个层面。随着生物技术在食品工业应用中的日益广泛和深入，它已逐渐成为提升我国食品工业技术含量、参与市场竞争的重要核心技术。因此，培养既掌握食品工程技术，又能将生物技术熟练应用于食品加工中的复合型高级专业人才，是食品工业发展对专业人才的基本要求。
然而，生物技术在食品科学与工程学科的教学领域中并不是传统的学科，关于它的教学，我们没有多少经验可循。因此，调查食品科学与工程学科生物技术教学现状对食品学科的发展具有重要的意义；对研究生物技术在食品科学与工程学科的渗透具有一定的学术价值；对了解兄弟院校的教学情况，相互取长补短以指导本专业的教学具有重要的实用价值。
2 食品科学与工程学科生物技术的教学现状
为了充分调查食品科学与工程学科生物技术的教学现状，并进一步为本学科课程的设置提供依据，我们以问卷调查的方式收集了全国多所院校本科教学和研究生教学两个层面的相关资料，进行了较深入的分析研究。
2.1 本科教学
在食品科学与工程学科本科教学课程设置方面，我们调查了江南大学、中国农业大学、中国海洋大学、浙江大学、福州大学、天津科技大学、河南农业大学、西北农林科技大学、常熟理工学院、暨南大学、广东海洋大学、山东农业大学、山东轻工业学院13所高等院校，统计发现，少数高校除生物化学和微生物学两门专业基础课外，没有设置相关的生物技术课程，如江南大学、山东农业大学等。多数高校设置了相关的生物技术课程，如食品生物技术、食品生物技术导论、食品酶学、发酵食品工艺学等，有的作为选修课，有的作为限选课或必选课。
2.2 研究生教学
在食品科学与工程学科研究生教学课程设置方面，我们调查了江南大学、中国农业大学、东北农业大学、华南理工大学、中国海洋大学、浙江大学、福州大学、天津科技大学、西北农林科技大学、暨南大学、广东海洋大学、陕西科技大学、山东师范大学、山东农业大学、山东轻工业学院15所高等院校，经调查发现，与本科教育相比，在研究生教育阶段，各高校不同程度地加强了学生生物技术知识的学习和技能培养。其中，中国农业大学尤为突出，它将食品生物技术作为一个专业设置在食品科学与工程的一级学科下，分设食品基因工程、食品蛋白质和酶工程、发酵工程、食品微生物学、果蔬生理与分子生物学、葡萄栽培与葡萄酒酿造6个研究方向，所设置的生物技术类课程主要有食品生物技术、高级生物化学、食品生物技术专业Seminar、分子生物学专题等学位课，以及基因工程专题、细胞工程进展、发酵工程专题、食品酶学、高级食品微生物学、发酵食品研究进展、高级葡萄生理与分子生物学(葡萄酒方向必选)、葡萄酒化学进展(葡萄酒方向必选)、果蔬采后生理研究进展(果蔬贮藏方向必选)、蛋白质化学、生化技术、活性酶蛋白凝胶电泳技术、食品微生物实验新技术等选修课。多数院校在食品科学专业设置了食品生物技术研究方向，如江南大学、华南理工大学、天津科技大学、福州大学、山东师范大学、山东轻工业学院等。多数高校的食品科学专业将食品酶学或食品生物技术(中国农业大学选择的是食品生物技术研究方法与进展)作为必修课，其他专业或必修或选修，也都设置了食品酶学或食品生物技术课程。也有部分学校设置了其他生物技术课程，如陕西科技大学食品科学专业将现代食品微生物学和现代分子生物学作为学位课。
从学分要求上看，各高校对硕士研究生总学分的要求在30～35分，其中生物技术类课程的学分为4～12分，占总学分的12%～35%。
2.3 理论学习与实验学时的分配
在同一门生物技术类课程理论学习与实验课时的学时分配上，各高校之间也存在着很大差别。在本科学习阶段，多数院校未设置实验内容，只有少数院校例外，如浙江大学和山东轻工业学院，两者都为本科生开设了食品生物技术选修课，共40学时，其中实验16学时。
在硕士研究生阶段，各院校的情况也不尽相同。有的学校只有理论课的学习，而没有设置实验环节，如山东农业大学，设置了食品酶学和生物技术在食品工业中的应用两门生物技术课程，作为专业选修课均为纯理论课，各40学时；天津科技大学的食品生物技术为纯理论课，共64学时。但多数院校设置了实验学时，如江南大学设置了4门相关课程，食品酶学学位课63学时，其中实验27学时；生化分离技术学位课44学时，无实验内容；食品生物技术选修课30学时，无实验；细胞与分子生物学实验技术选修课60学时，其中实验20学时。还有些院校设置了专门的生物技术实验课程，如中国海洋大学有专门的食品生物技术实验课程，34学时，暨南大学有高达72学时的食品生物技术综合实验课程。
2.4 实验内容的设计
各院校对实验内容的设计差别很大。有些院校在实验内容的设计上不考虑与食品专业的直接相关性，如中国海洋大学和西北农林科技大学的食品生物技术实验课，只涉及细胞工程和基因工程两大实验内容。有的院校只涉及与食品工程密切相关的生物技术实验内容，如山东轻工业学院设置与食品工业密切相关的酶工程与发酵工程核心技术作为主要的实验内容。也有些院校比较全面，如江南大学既涉及作为生物技术本身核心的基因工程实验内容，又涉及与食品工业密切相关的酶工程内容。而暨南大学食品生物技术综合实验则最为全面，既涉及基因工程、细胞工程等生物技术本身的核心实验内容，又涉及与食品工业密切相关的如α-淀粉酶、果胶酶、过氧化物酶的活力测定等酶工程的内容，以及如腐乳毛坯的制备等发酵工程的实验内容。
3 结束语
通过对相关高校食品科学与工程学科生物技术教学现状进行分析和归纳总结，我们可得出以下结论和启示。
3.1 总体对生物技术重视
近些年来，由于生物技术的发展深刻影响着食品工业技术水平的提升，因此，各高校的食品科学与工程学科普遍重视生物技术的教学，无论在本科学习阶段还是在硕士研究生阶段都有除生物化学与微生物学两门专业基础课以外的生物技术相关课程，这与十几年前相比有着本质的区别。
3.2 各高校之间的严重不平衡性
各高校之间在生物技术课程的设置上，存在着严重的不平衡性，这包括所开设的课程、总学时数、实验学时数以及实验内容的设计等多个方面。
3.3 本硕学习内容之间的难衔接性
生物工程与生物技术范文第5篇
发酵工程PBL改革人类对于发酵现象的研究由来已久，发展到今天，发酵工程已然与基因工程、细胞工程、蛋白质工程和酶工程，并称为生物技术的五大工程。也是高等院校生物技术类专业的必修主干课程，其研究内容与物理、数学、化学、微生物、设备等多有交叉，且更注重实践应用。医学生物技术是生物医药产业必备的核心技术，医学生物技术专业的特点决定了其更倾向于培养学生同时掌握生物技术、检验医学的基本理论和技术，基础医学、临床医学的基本理论和技能的能力，面对医学生物技术产业的发展趋势对人才培养提出的更高要求，如何提高发酵工程课程的教学质量，改进教学方法，不断增强学生综合素质和实践能力，显得至关重要。
在传统的发酵工程教学过程中，存在着很多问题，如教师讲、学生听的填塞式教学模式还没有被完全打破，教学与实践结合不紧密，学生积极性激发不够。为了解决以上问题，近几年来笔者所在学校对发酵工程课程的教学内容、教学方法和手段、实验开设方式和教学评价体系等方面进行了多次探索与实践，并取得了一定的成绩。
一、培养目标
教育部2012年了《国家教育事业发展第十二个五年规划》，强调应用型、复合型人才的迫切需要，因此医学院校发酵工程专业课程也应以培养适应现代化建设和社会发展需要的，具有创新精神和较强实践能力的复合型、应用型医药、生物技术专门人才。
二、教学内容的改革
发酵工程是一门与生产实践密切相关的学科，为了让学生能够更深入的了解发酵的理论知识和实验技能，我们综合了科学出版社、高教出版社和化学工业出版社出版的高等教育“十二五”规划教材，全部教学内容涉及发酵工程上游的菌种选育、发酵机制、发酵动力学、工业培养基及原料处理、灭菌与空气除菌，中游的发酵设备及放大、发酵过程优化及控制，及下游的产物回收与精制、发酵产品工艺和应用。同时，为了加强学生对课程理论知识的记忆和理解，我们还设立了发酵罐使用、基因工程菌种选育、高密度发酵、高通量筛选、乳酸发酵等多种实验课程。课程最后还带领同学到合作的生物制药或是诊断试剂等发酵生产企业参观，进一步将学校学习和实际生产联系起来，不仅有利于学生对理论知识的掌握，更有利于学生的就业和未来发展。
三、教学方法和手段的改革
医学院校最常采用的一种教学方法和手段就是PBL教学，全称为problem-based learning，即以学生为主题，以问题为导向，激发学生自主学习的能力。本课程亦将PLB教学引入发酵工程课程的教学当中。在教学过程中，学生组成学习小组，针对某些实际发酵过程的难题、知识点等问题，每组集体学习，建立解决问题的假设，并讨论解决方案的可行性，最后进行总结分析。在PBL教学实践过程中，学生们完全依靠自己的学习来发现问题、讨论问题、拓展问题，并解决问题。所以加深了他们对知识点的记忆和解决问题的能力，不会再出现考试结束记忆全无的情况。
为了让学生在课堂上学到更多的知识及视听享受，我们花了大量的时间即精力制作了大量精美、内容充实的多媒体课件，并伴有大量的动画演示，比如，发酵罐、灭菌过程、发酵过程和培养基配置过程。突触重点和难点，做到理论和实践相结合的教学方法。
四、教学评价体系改革
合理的教学评价体系有利于尽快发现教学过程中的问题，改进教学方法，提高教学质量。在发酵工程教学评价上，我们采用问卷调查的形式，从总体教学效果。教师组织实施情况和学生主观感受三个方面评价。总体教学效果分优秀、良好、一般、差四个等级建立教学评价体系。
五、考核方式改革
我们将课程的成绩考核分为3部分，即平时成绩（10%，包括出勤率和PBL课程）、实验成绩（30%，包括实验理论考试、实验操作考试和实验报告）和期末成绩（60%）。企业发酵工程参观后，还会让学生完成一份对发酵生产过程的体会论文，让学生切身体会到发酵工程的乐趣。
六、教学实践面临的问题
发酵工程在本校生物技术专业开展以来，教学成果显著，但是由于实施时间较短，经验和现有教学条件不足，难免不出现一些问题。具体表现在设备的欠缺、网络信息平台建设不完善，没有形成完整的视频教学，图书馆数据跟不上时代的发展，缺少有PBL教学能力和经验的老师，这些也限制了本校发酵工程课程的进一步发展。
七、总结
经过几年的教学实践，我们已经形成了一整套发酵工程的教学模式，并积攒了很多教学经验，取得了很好的教学成果，培养的学生也能很好的适应社会需求，将教学和就业紧密的结合到一起，实现理论知识和实践技能的完美统一。相信通过我们的努力，未来医学院校发酵工程课程也会取得可持续的发展，具有良好的前景。
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