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关键词:文冠果;生物特征;经济价值;发展前景
中图分类号:S7-9 文献标识码:A 文章编号:1003-6997(2012)23-0051-03
1 文冠果的生物特征
1.1 生物特征
文冠果(Xan thoce rassor bi falia Bge)为无患子科文冠果属(单种属),又名文冠树、属落叶灌木,文冠果又叫文官果、崖木瓜,在植物分类学中属于无患子科的树木。文冠果为落叶乔木,树高可长到8 m高,树干可长到1 m粗;冠幅可达9 m;叶为羽状复叶,互生;花瓣上带有黄色或红色的斑点,许多小花组成20 cm长的大型圆锥花序,着生在枝条的顶端,花期4~5月,果期8~9月。圆形的蒴果很大,秋天成熟时黑色的果实开裂,露出黑亮的种子。树皮灰褐色,粗糙条裂;小枝幼时紫褐色,有毛,后脱落。
1.2 习性
文冠果喜光,耐半阴,具有抗旱、耐瘠薄特性,根系入土深,主根发达,萌蘖能力强,生长速度快,属水土保持先锋树种。对土壤适应性很强,平原、沟壑、丘陵、黄土地和岩石地上都能生长,耐盐碱,在撂荒地、沙荒地、粘土地都能生长。一年生苗主根深1 m以上,有较大的侧根20多条,但不耐水涝,在低湿地不能正常生长。在土壤疏松的地方根深可达10~20 m,能够吸收土壤深层水分。
文冠果抗寒能力强,在气温-41.4 ℃的能安全越冬。抗旱能力很强,在年降水量仅100 mm的沙漠戈壁地区也有散生野生树木。但能够生长发育的地方并不等于它的最佳生长条件,而以肥沃、深厚、疏松、湿润而通气良好的土壤生长好,海拔700~1 800 m、土层深厚的黄绵土和黑垆土上、背风向阳、光照充足,是文冠果的最佳生长环境,果实体积大,产量较高。
文冠树是我国北方的珍稀树种,天然分布于北纬33°~46°、东经100°~125°,秦岭、淮河以北,内蒙古以南,东起辽宁,西至青海,南至河南及江苏北部。生于海拔52~2 260 m处的荒山坡、沟谷间和丘陵地带。集中分布在甘肃、内蒙古、陕西、山西、河北等地,辽宁、吉林、河南、山东等省均有少量分布。
2 经济价值
文冠果是我国特有的树种,是北方特有的优良木本油料树种,其种子含油量为35 %~40 %,素有“北方油茶”之称。据权威部门检测结果表明:文冠果种子含油率达30.8 %,去壳后种仁含油率高达66.39 %,含蛋白质25.75 %,粗纤维1.6 %,非氮物质3.73 %,文冠果油中不饱和脂肪酸含量高达94 %,其中亚油酸占36.9 %。符合国家Ⅰ级食用油标准,属上等食用油。油和花粉可制成高级美容护肤品。因此,文冠果是中国特有的木本油料植物,有北方油茶之称,社会经济效益重大。
文冠果全身都是宝,具有非常高的食用价值、药用价值、观赏价值和生态价值,是树木中的国宝,园林中的奇葩。它是我国特有的优良木本油料树种,又是珍贵的旅游观赏植物,也是优良的木材树种、水土保持树种和常用中药材,而且具有适应性强、抗逆能力卓越、寿命高达千年的优点。文冠果开发潜力很大,种仁营养成分极为丰富,可作为极品食用油和清洁生物柴油;产量高,生产能力优异;枝、叶、干、根、花都有独特作用;升值途径多,开发潜力巨大;市场销路好,经济效益高。
2.1 文冠果结实早,油质高
在播种当年就有花芽形成,2~3年即可开花结果。项目种植“文冠二号”长枝型品种,2年生园就有3 000 kg/hm2左右产量,5年生园可达4 500 kg/hm2以上。8~10年后株产20~30 kg,个别单株达50 kg,产种子30 000~37 500 kg/hm2以上。
文冠果籽实含油量特别高,出油率30.8 %。文冠果油不饱和脂肪占92 %以上,其中:油酸52.8 %、亚油酸39.4 %。文冠果含不饱和脂肪较为稳定,比南方山茶油高3 %~8 %,是超特级的高级保健食用油。文冠果油较橄榄油、花生油比较,其饱和脂肪的含量比橄榄油低1.78倍,比花生油低1.9倍。它的品质优于花生油、芝麻油,其保健作用也是色拉油、橄榄油等无法比拟的。
随着人们生活水平的提高,人们的保健意识不断增强,食用不饱和脂肪含量高的油料成为人们预防肥胖症和心脑血管疾病的主要保健措施。因此,近年来,北京及各大城市市场涌现出大量的橄榄油、山茶油及花生油。城市居民的食用油正在由大豆油、调和油、色拉油向花生油、茶油、橄榄油转移。2006年春节,北京市场橄榄油和山茶油的销售量占食用油销售总量的16.8 %,花生油的销售量占食用油总销售量的43.6 %。橄榄油的平均售价51元/500 mL;山茶油的平均售价32元/500 mL;花生油7.5元/500 mL。按本方案中文冠果种子8元/kg计,文冠果成品油的出厂价可在16~25元/500 mL之间定价,利润空间较大,市场竞争力强。
2.2 文冠果油是高级药,更是天然保健品
文冠果油比一般油料的浸透力强,是生产高级美容护肤品的首选原料油。同时,文冠果油具有消化血液脂质物,软化血管,消除血栓质,阻断皮下脂肪形成,降低血脂、胆固醇的特效作用,对心脑血管疾病有特别显著的预防和治疗效果。文冠果油过去在药店里曾经论滴卖配药。形成产业化后必定是制药行业的重要原料。文冠果树花期较早,花芳香、含蜜量大,有丰富的还原糖,是北方早春的蜜源植物。对心脑血管疾病有特别显著的预防和治疗效果。其油分中亚油酸是中药“益寿宁”的主要成分,国内已开发出“亚油酸滴丸”,专门用于预防和治疗高血压、高血脂等病症,常期食用文冠果油具有极好的医疗和保健作用。
2.3 文冠果的果壳及枝、叶的价值
文冠果壳有两大价值。一是提取糠醛的原料,工业用途广泛;二是生产治疗泌尿系统疾病,如小孩尿床、大人尿频尿滴,男性前列腺肥大、炎症等药品的原料。目前,文冠果壳市场价4元/kg,且供不应求。每亩文冠果可产与种子同等量的果壳。即上述按产种子量测算的效益应增加50 %经济效益,才是文冠果果实的实际产值。
文冠果枝干是治疗风湿病的特效药物,可生产口服“风湿灵”或提取浓缩生产“风湿贴膏”。文冠果叶具有消脂功效,可生产减肥茶等减肥饮品。文冠果每年修剪的枝叶及冬天文冠果的落叶都可收集利用。目前文冠果枝叶的价格是4元/kg。每年每亩文冠果枝叶的收入约为种子收入的10 %,该收入可用于购买农家肥料并支付管理人员及劳动工人的工资。
综上所述,文冠果全身是宝,经济价值十分可观,市场前景广阔良好。种上文冠果,等于摇钱树。
2.4 文冠果是高雅的观赏植物
花期长可持续近一个月左右,是城市园林绿化、河道两岸、高速公路和铁路绿化带建设的理想的绿化旅游观光树种之一,也可作为庭院观赏植物,大中型盆景植物,可人工控制树型,创造各种奇景,具有瘦、拙、艳、香的特点,具有很高的观赏价值。其树质坚硬,纹理美观,具有很大的综合开发潜力。文冠果树也特别耐寒,在-41℃尚能安全过冬。
2.5 文冠果木材坚硬质密,色泽棕褐,纹理美观,可制作高档家具及农具
在延安、甘肃陇东,农村老人认为文冠果木对身体健康有利,常用于修制烟袋锅。文冠果木材、根材是上好的雕刻材料,在农村,常以文冠果木为原料,雕刻成小老虎、小狮子或小碾子,用于拴小孩。迷信的观点认为,具有避邪气、驱鬼怪的功能。小孩头疼脑热,他们会将小老虎用水煮,取少许汤给小儿服用,这可能与文冠果的药用价值有关。
2.6 文冠果叶饮料。文冠果树嫩叶经焖炒加工后可替代茶叶作饮料、清凉爽口
小文冠果是优质蜜源植物,花期较早,花期较长,花芳香、含蜜量大,有丰富的还原糖,是北方早春的蜜源植物。
文冠果被老百姓称为一次投入千年受益的“铁杆庄稼”。文冠果结实早、产量高,种植三年即可挂果,水浇地产种子1 500~3 000 kg/hm2,按10元/g计算,产值15~45千元/hm2;五至七年后,进入盛产期,产种子7 500~15 000 kg/hm2,产值15~30万元/hm2;八至十年后,进入高产期产种子22 500~37 500 kg/hm2,产值45~75万元/hm2。
3 发展前景
3.1 文冠果开发有了突破性的进展
1996年文冠果的研究取得突破的进展,发现文冠果全身都是宝,具有非常高的经济价值、生态价值和园林观赏价值,是树木中的国宝,园林中的奇葩。特别是中医药多年的使用及近年来的研究、化验分析和应用,让人们对文冠果有了更进一步的认识。
至2003年山西、陕西、湖北、内蒙古、宁夏、甘肃和河南的文冠果栽培总面积约25万hm2,其中内蒙古赤峰市翁旗中部分布有1 800 hm2保存较完整的人工文冠果林(40年左右)。至2008年,甘肃、陕西、内蒙古、山西、辽宁、吉林和山东等地相继建立起文冠果基地[1]。
进入新世纪以来,各国经济持续、快速发展,能源紧缺日益加剧,石化能源不仅面临枯竭,且对环境污染与对生态破坏所造成的恶果已日益显露出来。因此,发展清洁能源和包括生物质能源在内的可再生能源受到广泛重视。国家林业局和中国石油天然气股份有限公司正是在这一大背景下,于2007年联合实施“林油一体化”生物柴油原料林示范基地建设项目。该项目在全国选择了四个树种资助其大面积发展,文冠果是被选中的北方地区唯一树种。因此,文冠果一下子又红火起来,出现了一籽难求的局面,沉寂多年的文冠果再次复苏。种子的市场价格也由20世纪80年代的1元/kg发展到2008年秋季的160~200元/kg。
2006年12月21日,来自中国改革前沿温州的谷飞云,早早就嗅到了文冠果的商机,投资300万元,注册成立了陕西文冠果业科技开发有限公司,专业从事文冠果生态经济林基地建设、生物能源和生物制药等资源的开发、新产品研发及产品生产、销售等综合性的投资。
3.2 文冠果是理想的可生物能源
2008年内蒙古被纳入国家林业局全国生物质能源林基地建设示范省份,计划建设400万亩文冠果原料基地。内蒙古是文冠果最适宜生长省份之一,无论是气候、土壤、海拔,还是地貌特征都与文冠果的生物学特性相吻合,适宜大规模种植。内蒙古不仅有丰富的荒山荒地适宜种植文冠果,而且群众了解文冠果生长特性、具有一定管理和栽培技术,有规模发展该项目的潜在优势。
2009年,国家林业局和中国石化公司选择了内蒙古赤峰、甘肃兰州、新疆阿克苏等城市作为生物质油料资源的开发备选点,与法国开发署合作开展《中法生物柴油合作项目》。国务院将以生物柴油为代表的生物能源列入国家中长期科学和技术发展中长期发展规划纲发展项目,到2020年,使生物燃料消费量占到全部交通燃料的15 %左右,国家发改委《可再生能源中长期发展计划》提出2010年生物燃料年替代石油200万t,2020年生产料年替代石油1 000万t。
3.3 阿拉善盟有得天独厚的自然条件和悠久的文冠果种植历史
阿拉善盟属我国西部干旱荒漠地区,气候干燥少雨,光照充足,昼夜温差大,土地面积广阔,是文冠树适生优势区域之一。在阿拉善盟的孪井滩示范区崇庆寺、昭化寺现有胸径15~20 cm文冠果两株,估算已有100年以上树龄。同时在阿拉善盟的头道湖、哈什哈、伊克尔、吉兰太等地现有数十株树龄较长的文冠果树,目前结果性状稳定,丰产性良好。
3.4 先进科技是促进文冠果产业发展的基础
阿拉善盟沙舟红农业科技发展有限责任公司是一家与河南省农科院合作的院企合作企业之一。公司自2009年成立以来,以农科院获得多项国家技术专利的“实用型、多功能”简易育苗温室的制作工艺和配套的工厂化育苗技术为基础,结合当地实际,实施了蔬菜、油葵、西瓜等作物的工厂化育苗生产和栽培试验、示范项目并获得成功。
三年来公司的科研人员针对文冠果这一适合阿拉善盟发展的珍优经济树种,利用现有的设备和技术及当地珍贵的品种资源开展了大量的品种选育和科研工作,特别是国内首创的“文冠果诱导生根、工厂化容器育苗、活体移栽、四季栽培”技术取得重大突破,该技术通过容器育苗使苗木根系完整、粗壮强健的特点,克服了文冠果苗怕伤根的缺点,破解了移栽成活率低的难题。该技术的主要特点是带基质整体移栽,成活率达100 %,而且打破了季节限制,在春夏秋整个生长期都可种植。在文冠果丰产栽培方面运用“合理密植、整形修剪、花前花后施肥、疏花疏果和果实膨大期管理五大技术措施”破解了文冠果“千花一果”的致命难题。
文冠果容器育苗及高产栽培技术的突破,完全可以克服文冠果苗木移栽难成活和植树季节受限等诸多严重缺陷,可将苗木移栽成活率提高到98 %、植树时间延长100 d以上。另外,不仅可以弥补阿拉善盟没有大型文冠果育苗基地的缺憾,而且还将使我盟的文冠果育苗走在全国前列。如果文冠果容器育苗技术在我国林木育苗领域全面推广应用,将会大大提高我国文冠果造林质量,对我国北方文冠果产业发展带来革命性影响。为我盟的文冠果规模化、产业化发展打下了坚实的基础。
今后随着文冠果容器育苗技术的应用和实施,将会在阿拉善盟文冠果产业化、规模化发展进程中,发挥重要作用。2012年培育出文冠树容器苗20万株,推广种植133.33 hm2;以后每年培育千万株,推广种植6 666.67 hm2以上;十年即可建成百万亩文冠果生物质能源林。百万亩文冠果生物质能源林建成后,每年可增加农民收入数亿元,每年可生产生物柴油20万t,产生数亿元的经济效益,而且文冠果树龄可达千年,将产生巨大的社会效益和生态效益。
3.5 研究和开发价值高
文冠果油是文冠果资源上的一种最有研究价值和开发前途的产物,文冠果油油酸、亚油酸的含量占到了90 %以上,所以其营养价值较好,是一款值得开发的高档食用油。另外,油酸、亚油酸目前在医药行业也得到了广泛的重视,开发出许多国家特效新药。同时对超声波辅助提取文冠果油进行的气质鉴定结果发现含有丙丁酚。丙丁酚通过抑制低密度脂蛋白的合成、促进其降解,有效降低低密度脂蛋白胆固醇水平;同时也降低了高密度脂蛋白;还有抗氧化剂作用,所以也是值得提取研究的活性成分。文冠果种仁中含有生理活性物质--文冠果皂甙,对于人体有积极作用。目前对其在生理功能方面的报道还不是很多,对其结构以及作用机理也没有彻底搞清楚,所以,文冠果皂甙具有可观的潜在的开发应用前景。
3.6 国际生物能源应用广泛。
自20世纪80年代以来,美国、法国、意大利等相继成立了专门的生物柴油研究机构,投入了大量的人力物力,生物柴油已成为新能源研制和开发的热点。而在生物柴油原料的选择上以植物油脂为主,即所谓的能源植物。目前,世界上许多国家都开始开展能源植物的栽种研究,并通过引种栽培,建立起新的能源基地,一次满足对能源结构调整和生物质能源需求的需要。专家认为,生物能源将成为未来持续能源重要部分,到2015年,全球总能耗将有40 %来自生物能源。因此,林业生物质能源产业发展具有广阔的开发利用前景。
关键词:生物技术;应用;前景
1生物技术应用现状
在我们生活的各个方面都会涉及到生物技术,可见,生物技术的应用范围非常广,无论是食品加工,还是农业生产,都大量应用了生物技术。随着生物技术的不断发展,公众越来越认可生物技术。我们从生物技术的概念、应用领域和发展困境等几个方面对生物技术的发展前景进行展望。1.1生物技术的概念界定。生物技术是一种高新技术,随着生物技术的不断发展,人们对于生物技术的认可度越来越高,而且,在很多行业中,人们越来越重视生物技术的应用,因为在企业的发展过程中,生物技术为企业的发展创造了更多的机会和可能性。生物技术的应用实质就是对生命体进行加工,使生命体的价值能够充分地发挥出来。生物技术不仅仅是研究性的学科,更重要的它是一门实践性的学科。
1.2生物技术的应用领域
生物技术的应用范围非常广泛,像农业生产、食品安全等方面,都大量的应用了生物技术,从这里我们就可以看出生物技术有一个非常广泛的应用前景。生物技术应用在农业生产中,可以使农作物产量提高,而且,利用生物技术可以开发出新的品种,使农业技术更上一层楼,使资源得到充分的利用。在食品行业中应用生物技术,可以解决食品的保鲜问题。在医疗卫生方面应用生物技术,可以开发出新的药材,治疗更多的疾病,为医学带来新的发展空间。生物技术应用在环保方面,可以合理地分配和利用资源,减少我们生活中的污染。
1.3生物技术应用困境
确实,生物技术的发展为我们的生活带来了很多的改善,然而,在生物技术的发展过程中却并不是一帆风顺的,需要跨越千难万险。发展生物技术确实为我们的生活带来了很多的方便,与此同时,它也给我们增加了风险因素。公众是否信赖生物技术的发展,主要依据就是这项技术在未来的发展过程中拥有多大的空间。所以,我们必须建立生物技术发展风险评估制度,以便让人们在应用生物技术的时候获得最大的利益,造成最小的风险。
2生物技术的发展前景
生物技术具有非常广泛的发展前景,如果想要使生物技术具有更加广阔的发展空间,我们就必须不断创新技术,发展机制,寻找更多的产业合作等。
2.1生物技术的技术研发和创新
生物技术的发展潜能非常大,特别是在技术创新和技术研发方面具有非常大的潜能。我们发展生物技术的前提就是人们的基本生活,生物技术的发展就是为了更好地解决人们在生活中遇到的各种问题,满足人们更多的需求。无论哪个国家,发展生物技术都是具有自己的民族特色的,所以,在面对生物技术的技术研发和创新的问题时,我们就要立足于我国的基本国情,清楚地了解我们国家的需求。除此之外,还要积极地吸收和借鉴国外的先进的科学技术,注重培养人才,开展经验交流会。在面对创新的问题上,我们必须要有自己的立场和原则,按部就班地实行我们的计划,这是一个长期的发展过程,不是一蹴而就的事情,所以要按照规律踏踏实实地实现生物技术的技术创新。
2.2生物技术的评估机制的完善
生物技术的评估机制包括很多方面,像把握市场的发展动向,分析生物技术的应用前景,调查社会对于生物技术的认可度。在建立和逐渐完善评估机制的过程中,不仅需要企业的参与,还需要政府的参与。首先,政府应该提供资金的支持和援助,其次,不断完善法律制度,可以有法可依,对生物技术的发展做出整体的规划,促进生物技术健康有序地发展,使企业获得最大的利益。再次,市场的感知能力要提升,应该深刻认识到生物技术为我们带来的风险和带给我们的经济利益。发展生物技术是具有一定的风险的。如果我们为生物技术的发展投入了大量的人力、物力、财力,最后却造成非常大的风险,那么公众对于生物技术的认可度就会大大降低。因此,我们必须完善生物技术风险评估制度,促进生物技术不断向前发展。
2.3生物技术实现产业合作
关键词:环境生物技术 污染治理 环境保护 发展前景
中图分类号:X505 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)004-093-02
1 前言
环境污染问题是当前世界所面临的四大难题之一,我国也将环保作为基本国策之一,主要应用于环境污染治理的环境生物技术也得到了与时俱进的发展。生物技术作为高新技术之一已经具有悠久的历史,而由环境工程技术与现代生物技术相互结合所形成的新兴学科即环境生物技术只是在上世纪末期才在欧美发达区域萌芽,但其能在短时期内得到飞速的发展,成为了兼具环境效益、经济效益并能有效解决当前复杂环境污染问题的方式之一。环境生物技术的核心是微生物学的过程,其主要研究内容有:污染物微生物的降解技术、环境污染的监控技术、环境友好材料生物的合成技术、污染场地生物的监测技术以及固体废物的强化处理技术等,因此环境生物技术是现代生物技术在环境污染治理、监控以及监测等环节之中的重要应用手段。笔者主要从污染水、废气与固体废弃物的处理与净化、生物监测技术以及化学农药污染清除等方面论述环境生物技术研究进展,并探讨其在相关方面的发展前景。
2 环境生物技术的研究进展
2.1 污水的净化处理
现代污水净化处理技术便是运用微生物的新陈代谢功能将污水净化,目前主要有生物膜法、活性污泥法、厌氧生物处理法以及自然生物处理法等。污水之中的有毒成分十分复杂,其包括各种氰化物、酚类、有机磷、有机酸、重金属、醇及醛等,微生物通过自身的活动可以促使污水之中的有毒物转化为有益的无毒物,从而有效清除污水的毒害作用。固定化细胞与固定化酶技术是生物净化污水的酶工程技术,微生物细胞是固定化酶反应器,运用制备固定化酶的方式把微生物细胞加以固定则可催化一系列生化反应;固定化酶则可通过化学键合法或者物理吸附法将水溶性酶与固态的不溶性载体相互融合,使酶成为保持催化活性但不溶于水的衍生物,因此固定化细胞与固定化酶可有效地对废水之中的无机金属毒物及有机污染物进行净化处理。我国运用固定化细胞技术来降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠的净化技术取得进展,对于 (LAS)100mg/L的污水降解率及酶活性保存率均处于90%以上。除此之外,美国从土壤中分离的厌氧菌能够有效地将毒性较强的化合物转化为乙醇及醋酸盐等化工原料,还利用氰化物细菌来进收集水中的铜、锌等重金属,使水净化之后得到循环利用。
2.2 废气的净化处理
气态污染物的生物净化主要先有气相到液相的转换过程,再在液相中利用微生物对其进行吸附降解,而其缠上的代谢物则溶入液相、析出至空气中或者成为细胞代谢能源或者细胞物质。近期来,生物技术对废气的净化处理方法有将煤的物理选煤技术之一的浮选法与微生物处理技术相互结合,进而将黄铁矿与煤进行分离而实现脱硫的目的。荷兰与德国运用生物膜过滤器净化含硫化氢的废气,控制率高达90%以上;捷克斯洛伐克于上世纪末在其北部的煤矿中用氧化亚铁硫杆菌脱褐煤中硫,平均能够脱去23.4%的有机硫以及78.5%的无机硫;美国运用CB1菌株能够成功地脱离18%-47%的有机硫,都是生物技术研究进展中废气净化处理的成功实例。
2.3 固体废弃物生物处理技术
固体废弃物主要来源于城市生活、农业生产以及污水处理后的剩余污泥。目前为止,固体废弃物生物处理方式主要有掩埋、囤积、焚烧以及利用生物技术等,其中生物技术能够将固体废弃物进行资源化、无害化以及减量化的处理,培养微生物使废渣转化为含氨基酸及蛋白质的有益物质,从而使其变为有利于农田的改良土壤肥料。除此之外,微生物堆肥是一种可分为厌氧发酵法与需氧性堆制法的堆肥方法,厌氧发酵法包括高温生物发酵法以及沼气发酵法,主要是利用厌氧微生物造肥使得固体废弃物无害化;需氧性堆制法是在通气的条件下依靠需氧性微生物活动的高温堆肥方式,例如设置堆肥工厂对城市垃圾废料进行集中处理并使其在高温环境之中进行发酵。
2.4 生物监测技术
传统的环境生物技术的监测方法主要有:利用发光细菌快速地监测环境有毒有害物质、Ames实验监测物质的致癌性及突变性、通过水中藻类生物种类数量的测定来进行物质的酶性监测以及水质监测以及利用粪便污染指数及细菌总数来对水质进行监测等。上述生物监测技术在检验的标准以及操作模式上已逐渐成熟,而随着环境生物技术的不断发展与进步,多种分子工具也被运用到生物的监测技术之中,主要有核酸探针、生物芯片与生物传感器、生物免疫检验、病毒监测、PCR以及单细胞电泳等,这些监测方法具有灵敏、快速、试验周期短以及特异性较强的优点,因此被广泛应用于环境生物的监测技术之中。
3 环境生物技术的发展前景
3.1 完善环境污染治理
环境生物技术处理污染物的产物多数稳定持效、无毒无害,并且有效地避免了污染物的多次转移,使得污染的资源得以重新利用并强化环境的自净能力,因此环境生物技术以其效率高、速度快、成本低、消耗少以及无二次污染的优点成为了当今世界环保应用中最为广泛及重要的技术。环境生物技术在污染治理方面的完善在初步阶段已取得发展,但在深入工程阶段还存在较大的进步空间,活性污泥法与生物膜法相互结合、厌氧与好痒工艺技术相结合的污水处理技术,无害无毒化的生产工艺以及完善高效的自动化系统是今后环境生物技术在污染治理方面的主要发展方向。除此之外,高活性脱硫菌种的研制与培养、微生物脱硫技术对废气处理的运用还需配合清洁生产技术的研究,并考虑到充分利用微生物降解产物的有效途径,从而为人类生活提供更多能源。
3.2 加强生物检测手段
随着科技的发展进步,环境生物污染的检测应向更全面、更快捷及更灵敏的方向发展,分子生物技术可以分析污染的来源、探索环境污染物质的转化及降解规律以及检测污染致突变的原因,其将在研制开发生物传感器方面发挥强大的作用。生物传感器可以有效地满足对环境实际情况实施连续自动的需求,并可判断环境污染发展的趋势,从而尽早地采取预防措施。
3.3 与其它技术相结合
环境生物技术与其他科学技术之间的相互结合可有效地提升处理效率及增强处理效果,与此同时,电子计算机的使用也能为生物技术处理工艺实现自动化,还可有助于数学模拟研究的发展。例如将声、光、电与生物处理技术相结合对有毒有害高浓度难降解的有机废水进行处理可以取得良好效果,电化学的高级氧化、光催化氧化以及辐射分解等都是生物技术与其他技术之间相互整合开发的新型处理技术,而这些工艺与设备组合的模块化转变是环境生物技术发展的新方向。
4 结语
综上所述,环境生物技术在自然界环境中发挥强大的净化功能的同时,还对改善现时环境污染难题以及提升世界整体环境质量水平起到了不可或缺的作用。随着当前世界经济不断的发展以及环境污染治理的需求,环境生物技术的成果已逐渐地渗透进产业化与商品化的发展之中,各国对生物技术在环境领域内的运用开展了规模巨大的科研活动,并成功地研究开发了诸多环境生物技术及其产品,并被广泛地应用于各项环境污染治理问题之中。环境生物技术具有非常广阔的市场前景,在未来的社会发展中将发挥出愈来愈重要的作用。
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1.1基因工程
基因工程是基于分子遗传学的理论建立的,又叫做DNA重组技术。对于来源不同的基因,基因工程根据预先设计的蓝图,借助于分子及微生物学,按照现代化的方式,实现杂种DNA分子的体外构建,通过活细胞的有效导入,完成生物遗传特性的全新转变,从而达到获得新品种的目的。在现代生物技术发展中,基因工程是关键组成,食品的包装、保藏等多个环节,都可以将该技术应用其中,实现包装材料的改变,达到降低食品生产成本的目的。同时,将基因工程应用于食品贮藏中,既是一种贮运方式的创新,也能获得食物贮藏期的有效延长。以延熟番茄为例,该种食物的生产就应用到了转基因技术,以调控乙烯合成途径这一办法来使乙烯的合成得到有效抑制,达到番茄延迟成熟、贮藏期延长的效果。
1.2细胞工程
细胞工程中涉及多项生物学理论,既包括现代细胞生物学,也包括发育、遗传学,更对分子生物学方法进行了运用。作为一种生物工程技术,细胞工程基于人们的需求,按照预先的设计,实施细胞层次的遗传操作,对细胞内含物进行重组,对细胞结构进行重组,从而实现生物功能以及生物结构的科学转变。通俗来讲,细胞工程主要是完成新物种的快速繁殖,在实现这一目标的过程中,有效应用了组织培养、细胞培养等生物学办法,引入了基因移植技术、核质移植技术等多项技术。作为一种科学研究办法,生物工程的多个领域都可以看到细胞工程的渗入。在食品工业发展中,细胞工程更是得到了广泛的科学利用。
1.3酶工程
在生物技术中,酶工程也是不可缺少的一种技术,主要实现的是物质转化。就酶本身而言,是具有一定催化作用的,在生物反应器内,利用酶的这一作用,就可以实现物质的转化。
1.4发酵工程
在生物技术组成中,发酵工程同样是不可缺少的。在发酵工程中,借助现代工程技术办法,通过对微生物特定功能的科学利用,实现对某一生产环节的有效控制,或是就此产生一种新的需求物质。
2生物技术在食品工业中的应用分析
2.1肉类食品中的生物技术
在肉类食品生产中,通过生物技术的科学应用,既可以施行对肉类食物资源的有效改造,又能够实现对肉类传统加工工艺的创新,从而使肉制品功能得到进一步增加、肉类加工深度得到更大提升,推动肉类生产的产业化发展。
2.2果蔬保鲜中的生物技术
现阶段,在果蔬保鲜技术中应用较为广泛的就是化学杀菌剂以及冷藏的处理方式了,然而,这样做也存在着很大的弊端。一方面,使用化学杀菌剂,果蔬中的残留会对食用者的健康造成一定威胁;另一方面,化学杀菌剂的长期使用,植物病原菌也会出现抗药性。鉴于此,需要用另一种果蔬保鲜处理方式来取代现在应用较为广泛的化学杀菌剂,而且,新的果蔬保鲜处理还最好是对人体健康没有毒害威胁的,同时又具有高效防腐效用的,生物保鲜技术就能够很好的满足这一要求,国内外都加强了对这一保鲜技术的研究。据相关研究显示,茄子保鲜中应用木霉发酵液能达到极好的保鲜效果。实验发现,在20℃至25℃的贮藏温度范围内,茄子果实如果被木霉发酵液处理,可以保鲜贮藏长达20天。
2.3饮品中的生物技术
在饮品生产中应用生物技术,不仅可以使饮品的风味得到有效改变,也会使饮品品质发生变化,对于产品质量的提升发挥着良好的效果。因此,在饮品产业发展中,生物技术的应用是非常广的。据相关研究发现,在南瓜汁乳酸发酵饮料生产中,以5%的乳酸菌接种量1:1.75的南瓜浆和水配比,分别向里添加7%以及0.05%的蔗糖、蛋白糖,给以40℃以及8小时的发酵条件,由此得到的饮品,不仅可以保持稳定的外观,还有着酸甜适中的独特口感,深受大众欢迎。
2.4食品添加剂中的生物技术
当前,科技术发展日新月异,在食品添加剂生产中,生物技术发挥着无可替代的作用,成为新型生产技术。在各种食品添加剂生产中,如何更好利用生物技术,成为国际研究热点。国内这方面的研究,也取得了一定成绩。比如在牛奶生产中,尤其是在双乙酸奶味香精生产中,可利用双乙酸乳酸乳杆菌进行发酵。向发酵液中,添加一定量的CuS04,可增加双乙酸活性,而添加一定量的0.1%柠檬酸钠,可抑制双乙酸还原酶。因此,制备的奶味香料,具有双乙酸的纯正奶油香味。
2.5食品包装中的生物技术
现阶段,在食品工业发展中,食品包装也更多的应用到了生物技术。而且,在包装食品毒理检测以及食品的防腐方面,生物技术应用也取得了效果。
2.6食品检测中的生物技术
评价食品品质、开展食品质量监督、实施食品生产监控、加强食品研究等,在食品检验的多个环节,生物技术检测都得到了较好的应用。尤其是在食品卫生检测环节,生物技术的应用为提升食品质量做出了重要贡献。比如,对于蔬菜食品,可以通过免疫分析、活体生物分析等生物技术办法来检测药物残留。同时,在药物残留检测环节,利用生物芯片技术也能获得准确的结论。再如,对于食品中是否含有病毒污染的检测,通过核酸聚合酶连锁反应这一生物技术,可以在短时间内扩增DNA和RN断,从而获得需要的检测数量。除此之外,将基因工程应用于食品检测,通过DNA指纹技术,食品原料是否掺假就可以准确的鉴定出来。而且,通过DNA指纹技术,也能判断出牛奶饮品中是否含有微量毒素。
3生物技术应用于食品工业的前景展望
在高新技术中,生物技术虽然兴起没有多长时间,但却在社会生产发展的多个领域得到了越来越广泛的应用。对于全球性重点关注的问题,如能源问题、污染问题、粮食问题等,都可以通过生物技术的应用得到科学的解决。可以说,生物技术出现而带来的种种经济、社会效益是无法预估的。而随着生物技术的继续发展,将其运用于食品工业,也必然会出现更加广阔的发展空间。
4结语
【关键词】生物制药;现状;发展
生物制药研发是建立在基因工程、蛋白质工程、抗体工程、细胞工程等现代工程的基础上,其基本原理是对微生物DNA进行重组,从而提高药性和营养价值,降低副作用的药物。生物制药是生物学、医学、药学的综合体。生物制药产业具有高投资、高风险、高回报等特点,造成其产业门槛较高,想要促进我国制药产业的进步,必然需要全面认识到其发展现状及其问题,从而不断优化产业结构和制药技术。
一、生物制药产业的发展现状
根据中国药科大学的谭淑华教授所说可知,以全球生物技术药物品种为整体,美国是全球药物品种的63%,欧洲是全球药品的25%,日本占7%。随着生物制药技术的不断发展,生物技术药物在制药产业中的市场股份持续增加,我国生物制药产业也越来越重视生物制药技术的研发。
生物制药技术是高科技新兴产业,经过几十年的努力,我国生物制药技术研发在干扰素、疫苗、生长因子等方面取得一定成就,并且运用到生物制药产业生产中,而对于肿瘤、心血管疫病等药物研究方面也取得一定成就。我国要清楚的认识到生物制药技术是处于发展初级阶段,随着我国政府对生物科学技术的大力支持,我国生物制药技术不断发展,在未来的5~10年内,我国获得SFDA批准上市的生物技术药物达到20多种,并且其中部分新药走入国际市场,形成以克隆抗体为核心的生物制药产业生产链,增加我国在全球生物技术药品研发的影响力,缩短与先进发达国家的差距。
二、我国生物制药产业发展存在的问题
我国生物制药产业近几十年来虽然取得一定的成就,具有很大的发展潜力,但是由于发、展并不成熟,其生产链存在一定的漏洞,阻碍我国生物制药产业更好、更快的发展。一是我国生制药技术发展仍不成熟,生物技术药品创新能力较弱;二是市场投入并不乐观,我国研发的新型生物技术药品的市场投入并不顺利,在全球生物技术药品中的成分更是微乎其微;三是我国制药生技术研发与国际脱节;四是生物药品生产结构不合理等。
三、我国生物制药产业的发展建议
我国生物制药技术在未来的几十年内会为我国农业、医疗保健等行业带来天翻地覆的变革,为生物制药产业提供广阔的市场空间,逐渐增加我国生物制药产业在全球市场的影响力。
1.优化生产方式
我国的医疗发展具有悠久的历史,为我国生物制药产业提供丰富的药物资源,我国中医疗效在国际上都具有很大影响力,为我国生物制药产业走进国际市场打下基础。我国生制药产业面临全球生物制药技术日新月异的特点,必须建立具有自身特点的生物制药产业经营方式。例如中草药生产模式,利用天然无污染的纯植物药物资源,研究其发酵、酶化等过程将其有效成分进行提取,并将现代生物技术运用到相关产业,扩大具有中国特色生物制药产业的市场规模。
2.产业化的发展趋势
随着我国生物制药产业的发展,其新药的研发必然成为其研发的重点。我国政府与高校应该加重对生物制药技术人才的培育,并为其建立先进的生物制药研发中心和工作岗位,并将其研发中心与制药企业相结合,建立其相辅相成的关系,有利于新药的研发与市场推广,然后企业之间强强联合,建立技术、生产同盟,相互之间取长补短,在各自擅长的领域中发挥自己的优势,以最低的成本获取最高的利润,增加各自的竞争实力,创建双赢的局面。例如将技术含量较高的生制药技术研发转接给具有技术实力的小型制药企业,降低新药开发成本的同时,也在缩短研发周期,从而加快技术转化生产力的周期,促进生物制药产业的产业化。再加上国家政府的大力扶持,通过宏观调控的手段和财力、物力、人力的支持,必然会加快我国生物制药产业的发展步伐。
3.扩大生物制药产业的市场规模
生物制药产业是生物技术、医疗技术等多种技术向融合的现代产业,其发展不仅仅依赖生物技术的研发,与相关领域技术的研发也影响其发展前进的步伐,例如信息技术、图像处理技术等新型技术。计算机模拟技术与生物分子技术的结合,有利于生物技术新药品的研发,并且利用模拟系统,可以更好的研发新药的效用,大大降低新药研发的成本,因此新技术与生物技术的结合有助于缩短生物制药产业新药的研发周期,提高新药的功效和安全性能。生物技术与信息技术相结合,有助于生物制药产业的飞速发展。
4.研发模式的创新和重点突破
传统的生物技术药品的研发模式已经落后于时代,不再适用于生物制药产业的发展。现今的研发模式已经从传统的范范合成,普遍筛选的简单研发模式转化为具有针对性、重点性的先导化合物的筛选、优化、评估等先进研发模式。将药物
近几年我国生物制药技术的不断进步,我国生物制药产业逐渐与国际生物制药市场接轨,我国在未来十年生物制药技术研发的计划中以人源治疗单克隆抗体、反义药物、基因治疗药物、可溶性蛋白质工程药物、核酸药物、细胞治疗等领域作为重点研发对象。例如借助蛋白质工程技术研发新药;反义寡核苷酸药物的研发;结合基因工程技术的先进性,研发新药物;发现新药物的研发方向和资源;据调查市场上抗体药物中人源抗体药物占据20%,但是临床药物实验却占据50%,因此人源抗体具有很大的市场开发潜力等。
结束语:
综上所述,生物制药产业是21世纪的新兴产业,其具有很大的发展潜力。随着各个相关领域技术的进步和我国政府的大力支持,我国生物制药产业必然会取得更大的成就。在未来的发展过程中重视生产方式和研发模式的优化创新,顺应产业化的发展趋势,扩大生物制药产业的市场空间和新药研发的重点突破等方面的改进,为我国生物制药产业的发展创建良好的生存空间,挖掘生物制药产业的发展潜力,缩短与先进国家生物制药技术的差距,争取将我国生物制药产业与国际接轨,增强我国生物制药产业综合实力。
参考文献:
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[2]杨延云,朱超.我国生物制药产业的发展现状与趋势[J].广州化工.2012(9)