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【關(guān)鍵字】固定化微生物技術(shù)；載體材料；制備方法

固化微生物技術(shù)是20世紀(jì)70年代末發(fā)展起來的一項現(xiàn)代生物、環(huán)境等領(lǐng)域中的新興技術(shù)。該技術(shù)是運用物理或者化學(xué)等方法，將游離的細(xì)胞或酶與固態(tài)的非溶性載體相結(jié)合，將其限制于有限的空間區(qū)域內(nèi)，使其不溶于水但保持活性，并可反復(fù)和連續(xù)的使用。它主要包括固定化酶技術(shù)和固定化微生物技術(shù)。

固定化微生物技術(shù)與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，存在著明顯的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在：（1）生產(chǎn)工藝連續(xù)化和自動化；（2）污泥產(chǎn)量少，減輕了后期處理污泥的負(fù)擔(dān)，降低工程投資成本和造價；（3）生物密度高，有利于降解有毒有害物質(zhì)；（4）耐受能力強(qiáng)且易于回收再利用，大多數(shù)載體材料市場價格低廉；（5）固液分離效果好，可純化和保持高效菌種；（6）不會造成環(huán)境二次污染；（7）微生物被固定后，細(xì)胞內(nèi)相當(dāng)于一個反應(yīng)器，酶系保存完整。

1 固定化載體材料

1.1 固定化材料的性能要求

固定化小球載體材料的選擇是固定化微生物技術(shù)中的關(guān)鍵步驟之一。其要求成本低廉、易于制成各種形狀、抗沖擊能力強(qiáng)、性質(zhì)穩(wěn)定、對固定的微生物無毒、在常溫下固化快、傳質(zhì)性能好、壽命長、小球的基質(zhì)具有通透性，單位體積的載體固定的微生物的數(shù)量多等。

1.2 固定化材料的種類

固定化材質(zhì)分為三大類：（1）有機(jī)高分子載體，分為天然高分子載體材料和合成有機(jī)高分子載體材料。其中天然高分子載體材料包括瓊脂、角又萊膠、海藻酸鈉、無煙煤、卡拉膠、海藻酸鈣、葡萄糖、纖維素、明膠、膠原蛋白等，合成有機(jī)高分子載體材料包括離子交換樹脂、塑料、聚丙烯酰銨、聚乙烯醇、光硬化樹脂、聚丙烯酸凝膠等。天然高分子材料具有無毒性、傳質(zhì)性好、固定化微生物密度高等特點，但是其強(qiáng)度低、抗微生物分解能力較差?？梢酝ㄟ^交聯(lián)劑對其進(jìn)行穩(wěn)定化處理。而有機(jī)高分子材料抗微生物分解性能好、強(qiáng)度高、性質(zhì)穩(wěn)定、對微生物無毒且價格低廉，因而具有很高的利用價值。但其載體聚合物網(wǎng)絡(luò)的形成條件比較劇烈，對微生物活性有較大影響。（2）無機(jī)載體材料，包括多孔陶珠、紅磚碎粒、砂粒、活性炭、玻璃、硅藻土等，無機(jī)載體材料具有對微生物無毒，耐酸耐堿，壽命長，機(jī)械強(qiáng)度大等優(yōu)點。（3）復(fù)合載體材料，是將無機(jī)載體與有機(jī)載體材料相結(jié)合，以改進(jìn)材料的性能。例如Lin等[1]利用海藻酸鈣凝膠聯(lián)合包埋固定黃孢原毛平革菌和粉沫活性炭，用于降解五氯酚（PCP）。實驗表明：復(fù)合固定化體系比單獨固定化體系更加有效地降解PCP，突出了出復(fù)合載體材料的優(yōu)越性。

1.3 比較固定材料性能的實驗

熊振胡等人[2]采用包埋法分別以海藻酸鈉和PVA作為固定化蛋白核小藻菌微生物的載體，將制成的小球用于城市污水的脫氮除磷試驗中，實驗表明PVA作為城市污水脫氮除磷的固定化載體更為適合。

楊雪梅，張?zhí)m英等[3]選用硅膠、活性炭、大孔樹脂三種載體，采用物理吸附法固定蛋白酶，三種固定小球分別對含高濃度蛋白質(zhì)的淀粉黃漿廢水進(jìn)行水解實驗。結(jié)果表明，活性炭對蛋白酶的固定率可達(dá)到61 .95 %，大孔樹脂37 .85 % ，硅膠20 .31 %。所以活性炭對蛋白酶的固定效果最好。

2 固定化有機(jī)載體的制備方法

2.1 吸附法

吸附法是應(yīng)用物理吸附或離子吸附將細(xì)胞固定在載體表面或內(nèi)部，制成非水溶性小球。此方法操作簡單，對細(xì)胞的活性影響較小，但該法固定的微生物量一定，重復(fù)性和穩(wěn)定性較差，同時載體與微生物的結(jié)合強(qiáng)度也不夠牢固，容易脫落。往往需要引入親水和疏水配位體制成載體衍生物。

2.2 包埋法

包埋法是通過沉淀作用、離子網(wǎng)絡(luò)作用、聚合作用或者改變溫度、PH、溶劑使細(xì)胞截留在不溶于水的多聚體化合物網(wǎng)絡(luò)空間中。同時也可保證底物的滲入和產(chǎn)物的滲出。包埋法可分為沉淀包埋法、離子網(wǎng)絡(luò)包埋法、高分子合成包埋法。該方法操作簡單，固定的微生物活性高，制成的小球強(qiáng)度高。此法已在多種廢水中做過實驗研究[4-5]。

2.3 交聯(lián)法

交聯(lián)法是使用雙功能或多功能的基團(tuán)與細(xì)胞進(jìn)行分子間進(jìn)行交聯(lián)，連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。此法細(xì)胞間的結(jié)合強(qiáng)度高，物理和化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，但是在交聯(lián)過程中酶的中心構(gòu)造可能受到影響，且交聯(lián)劑的價格昂貴，故不常用。

2.4 共價結(jié)合法

共價結(jié)合法是利用固相支持物表面的反應(yīng)基團(tuán)與細(xì)胞表面功能團(tuán)形成共價化學(xué)鍵，形成固定化微生物[6]。

2.5 聚集-交聯(lián)法

聚凝劑直接與細(xì)胞表面的反應(yīng)基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)形成聚集體，再加入一定量的交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)，使彼此聯(lián)成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。此方法微生物濃度高，處理效果較好[6]。

2.6 無載體固定法

在形成微生物適宜的生存環(huán)境的過程中，絮凝顆粒形成，有利于微生物之間信息的的傳遞[7]，從而利用微生物之間的代謝協(xié)調(diào)作用來實現(xiàn)固定。該方法是一種新概念，與其他固定化方法比較，具有操作簡單，擴(kuò)散阻力小，傳質(zhì)效果好，固定過程中對細(xì)胞顆粒的整體活性影響較小等優(yōu)勢。將在污水處理中得到廣泛的應(yīng)用[8]。

以上各種制備固定化微生物的方法都有其各自的優(yōu)點，目前根據(jù)實際的情況包埋與吸附法應(yīng)用的最為廣泛，研究的也最多。固定化有機(jī)載體的制備主要采用包埋法。交聯(lián)法由于自身的原因沒有推廣，有待開發(fā)廉價的交聯(lián)劑。聚合-交聯(lián)法較其他單一固定化方法有巨大的潛力與優(yōu)勢，必將在今后的環(huán)境保護(hù)中得到進(jìn)一步的應(yīng)用。無載體固定法因方法簡單在污水領(lǐng)域有一定的應(yīng)用。

3 對固定化微生物技術(shù)的展望

近年來，固定化微生物技術(shù)以其顯著的優(yōu)勢引起了人們普遍的關(guān)注。但將其從實驗室走向?qū)嶋H的廢水處理中還存在一定的難度，還有許多問題需要解決，主要有以下5個方面：（1）固定化微生物技術(shù)篩選的為單一的優(yōu)勢菌種，具有專一性，但生活中的廢水是一個復(fù)雜的體系，單一的固定化微生物小球可能無法解決實際問題；（2）目前載體的成本較高、使用壽命短；（3）固定化載體內(nèi)微生物的濃度無法精確測定，缺乏最佳控制的動力學(xué)處理法及運行管理方式；（4）對無機(jī)材料與復(fù)合材料研究不夠，主要集中在有機(jī)方面；（5）反應(yīng)器的設(shè)計不合理導(dǎo)致的運行管理費用高。但是隨著專家學(xué)者對此項技術(shù)的不斷深入的研究，此上的各類問題將一一解決，固定化微生物技術(shù)必將在廢水、廢氣、礦物、土壤中發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]熊振湖，孔翠珍，劉青春 不同載體固定化藻菌共生系統(tǒng)的脫氮除磷.天津城市建設(shè)學(xué)院.2005.

[3]楊雪梅，張?zhí)m英，張蕾，于宏兵，張玉玲.固定化酶在高濃度有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用.吉林大學(xué)學(xué)報.2005.

[4]周定，侯文華，固定化微生物在含酚廢水中的應(yīng)用[J] 環(huán)境科學(xué)，1990，11（1）；2-5.

[5]葛文準(zhǔn)，榮文輝.固定化微生物處理氨氮廢水[J].上海環(huán)境科學(xué).1995，14（4）；10-13.

[6]陶慧敏，楊紹賓，張廣積.固定化細(xì)胞技術(shù)在礦業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].2010.

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【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代微生物技術(shù) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 考核方式

現(xiàn)代微生物技術(shù)是食品工程、生物工程、環(huán)境工程等專業(yè)必修的專業(yè)課，實驗教學(xué)是培養(yǎng)研究生素質(zhì)和科研能力的重要環(huán)節(jié)之一， 在當(dāng)前多學(xué)科交叉融合的新形勢下，注重研究生素質(zhì)培養(yǎng)，提高他們的科研能力顯得尤為重要[1]。近年來，隨著研究生教育體制的改革，開設(shè)微生物學(xué)相關(guān)專業(yè)的院校不斷增加[2]，又因為研究生招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，研究生的生源結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，研究生的科研能力參差不齊。有不少新生沒有經(jīng)過科研的系統(tǒng)訓(xùn)練，科研實踐經(jīng)驗少，科研意識模糊。針對這些現(xiàn)狀，在研究生正式進(jìn)入科研狀態(tài)前，現(xiàn)代微生物技術(shù)實驗的開設(shè)，有助于研究生強(qiáng)化科研意識，提升科研素質(zhì)，快速進(jìn)入科學(xué)研究狀態(tài)。

1 碩士生的科研素質(zhì)現(xiàn)狀

對于食品類專業(yè)的碩士新生們，雖然他們在本科期間都學(xué)習(xí)過微生物學(xué)實驗，但普遍存在以下問題：一是本科期間的微生物學(xué)實驗重點在基礎(chǔ)操作技能的訓(xùn)練和知識點的學(xué)習(xí)。學(xué)生很難將這些獨立的實驗在科研中系統(tǒng)運用起來；二是本科階段專業(yè)人數(shù)多，許多專業(yè)人數(shù)往往超過60人，在實驗教學(xué)的課程中多采取分組方式實驗，每組少則4-5人，多則10人，導(dǎo)致學(xué)生的獨立訓(xùn)練機(jī)會少，多數(shù)學(xué)生在實驗過程中處于觀摩狀態(tài)?；谝陨显?，許多學(xué)生進(jìn)入研究生階段后，對如何進(jìn)行科研十分不明確，意識非常模糊，操作技能上也感到無法得心應(yīng)手，進(jìn)而產(chǎn)生新生階段的迷茫。

2 教學(xué)探索

2.1 明確教學(xué)目的，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)代微生物技術(shù)理論教學(xué)與實驗課教學(xué)區(qū)別較大，實驗課教學(xué)的特點是以學(xué)生動手為主，要求充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性[3]。面對研究生的人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，在總結(jié)傳統(tǒng)教學(xué)工作的基礎(chǔ)上，從培養(yǎng)綜合型人才的目標(biāo)出發(fā)，我們將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新調(diào)整。具體做法是：（1）對相互間既有聯(lián)系又重復(fù)的章節(jié)，進(jìn)行重新編排，合并講解，既更加清晰又節(jié)約時間。（2）與實驗課密切相關(guān)的內(nèi)容，在實驗課的教學(xué)中結(jié)合實驗過程進(jìn)行講解，既豐富了實驗課內(nèi)容，又減輕了理論課的壓力。上述措施可以將原來的教學(xué)內(nèi)容有效壓縮，就可以充分利用時間將理論課程講解的更為透徹、細(xì)致，完成微生物學(xué)教學(xué)任務(wù)。

2.2 改進(jìn)教學(xué)方法

教學(xué)的主要任務(wù)是“授之以魚不如授之以漁”，即教師應(yīng)將教學(xué)重點放在學(xué)生能力的培養(yǎng)上[4-6]。在教學(xué)方法上應(yīng)將素質(zhì)教育、知識傳授和能力培養(yǎng)融為一體，充分體現(xiàn)現(xiàn)代教育思想。在現(xiàn)代微生物技術(shù)教學(xué)中，單純采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，將大量的微生物新技術(shù)、專業(yè)名詞等硬“灌輸”給學(xué)生，可能會使他們產(chǎn)生厭倦情緒，既不利于知識的獲取，又不利于能力的培養(yǎng)。因此，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生探究現(xiàn)代微生物新技術(shù)的產(chǎn)生過程，讓學(xué)生了解這些新技術(shù)是如何有效應(yīng)用的，當(dāng)學(xué)生了解了知識的“背景”后，就可以用這種方法去獲取更多的知識，為日后的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

2.3 科學(xué)的開設(shè)方式

由于本課程的實驗內(nèi)容是現(xiàn)代微生物技術(shù)，所涉及的主要實驗對象是微生物，其生長和代謝是有時效性和連續(xù)性的，若按現(xiàn)有每周安排1-2次實驗課，每次2-3學(xué)時的方式進(jìn)行，勢必?zé)o法讓學(xué)生很好地實時監(jiān)測其變化過程，也無法讓學(xué)生體會科研的過程。研究生課程應(yīng)打破本科實驗的分段教學(xué)模式，采用連續(xù)開課方式，即將整個課程的時間按實驗需要連貫在一起，也可將幾個實驗穿插在一起進(jìn)行，這樣既可以在有限的學(xué)時內(nèi)完成綜合實驗，又可以使學(xué)生能連貫地將實驗完成，充分體驗科研的整個過程。采用這種方式進(jìn)行，學(xué)生完成課程后就像經(jīng)歷了一次研究過程。考慮到所需時間的連續(xù)性，可將課程安排在學(xué)生其他課程的學(xué)習(xí)已基本結(jié)束，即將進(jìn)入實驗室之前進(jìn)行，或在研究生無其它課程的階段進(jìn)行。

2.4 切實有效的考核方式

合理的成績評價有利于學(xué)生平時更認(rèn)真學(xué)習(xí)，牢固掌握實驗操作，從而鞏固和提高學(xué)生動手的能力[7，8]?？己瞬粦?yīng)僅僅停留在考核學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的記憶和理解水平上，而應(yīng)將重點放在知識的運用上。理論課程考核在期末考核時將試題分為固定答案型和非固定答案型（應(yīng)用型）兩大類。如在應(yīng)用型考題中，給定某工業(yè)現(xiàn)象、生活現(xiàn)象，或列出所需的材料、儀器或設(shè)備，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識分析問題產(chǎn)生的原因，提出解決辦法，目的是檢查學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用能力。

對實驗課程的考核上，除了對操作技能的考核，還應(yīng)對實驗總結(jié)報告規(guī)范化，以該學(xué)科某權(quán)威期刊格式為規(guī)范，按照摘要，關(guān)鍵詞，引言，實驗材料，實驗方法，結(jié)論及討論、參考文獻(xiàn)等分項展開，在撰寫論文的過程中學(xué)生通過查閱大量微生物文獻(xiàn)，包括一部分英文文獻(xiàn)，拓寬視野，培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索和文獻(xiàn)閱讀的能力，掌握科研論文撰寫規(guī)范。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 趙銀娟.微生物學(xué)實驗課程的教學(xué)改革體會[J].實驗室研究與探索，2013，32（3），140-142.

[3] 陳今朝.微生物學(xué)課程教學(xué)改革與實踐[J].考試周刊，2010（10）：16-17

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[5] 鄧百萬，陳文強(qiáng).基于能力培養(yǎng)的微生物實驗教學(xué)手段與方法的改革研究[J].2011，28（2）：7-10.

[6] 朱丹.關(guān)于如何提高微生物實驗課的教學(xué)質(zhì)量的看法[J].科技信息（科學(xué)教研），2008（17）：552.

篇3

關(guān)鍵詞：分子生物技術(shù)；微生物領(lǐng)域；環(huán)境

微生物技術(shù)是在多種學(xué)科上面相互緊密交叉的一門應(yīng)用學(xué)科，對環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)方面的發(fā)展具有重要的推動作用。本文主要介紹目前常用的分子生物技術(shù)，分析分子生物技術(shù)在水、土壤、惡臭等方面的應(yīng)用，明確分子生物技術(shù)在環(huán)境工程微生物修復(fù)治理工作中的重要性，為在下一步的分子生物技術(shù)的研究提供一個良好的契機(jī)，也為在環(huán)境工程的工作取得良好的效果而做好各項準(zhǔn)備工作。

1與環(huán)境工程相關(guān)的分子微生物技術(shù)

1.1PCR核酸技術(shù)

PCR是一種利用脫氧核糖核酸半保留復(fù)制的原理，在體外擴(kuò)增位于兩段已知序列之間的DNA區(qū)段，從而得到大量復(fù)制的生物技術(shù)，其應(yīng)用在整個行業(yè)中最為廣泛。PCR技術(shù)主要分為以下三種：PCR-SSCP技術(shù)、PCR-DGGE技術(shù)以及PCR-RFLP技術(shù)。

（1）PCR-SSCP技術(shù)主要通過利用銀染法以及熒光的檢測技術(shù)等，對SSCP凝膠DNA譜帶進(jìn)行詳細(xì)的分析，應(yīng)用這種技術(shù)進(jìn)行分析，能夠簡化測試的試驗步驟，比較方便且精準(zhǔn)；

（2）PCR-DGGE技術(shù)是按照一定順序檢測生命物質(zhì)堿基，獲得變性試劑解鏈不同的內(nèi)容物質(zhì)反映，對樣本進(jìn)行檢測，從而達(dá)到研究目的；

（3）PCR-RFLP技術(shù)主要是利用限制性核酸內(nèi)切酶的特性進(jìn)行樣本分析，在基因組上尋找多態(tài)性位點，從而揭示個體或群體間遺傳變異或評估種間親緣性關(guān)系的一種分子標(biāo)記技術(shù)。

1.2熒光原位雜交技術(shù)

熒光原位雜交技術(shù)是目前單個細(xì)胞水平上分析微生物群落結(jié)構(gòu)的常用分子生態(tài)學(xué)方法，根據(jù)目前已公布的、定位在不同分類等級的rDNA分子的特定位置，設(shè)計以rDNA為靶點的寡核苷酸探針，然后用熒光標(biāo)記探針，用于原位鑒定單個細(xì)胞.目前可利用此方法,使用一整套特異的寡核苷酸探針可進(jìn)行單個細(xì)胞的快速分類。

1.3基因重組技術(shù)

此技術(shù)是利用DNA體外擴(kuò)增或重組技術(shù)把需要的基因或DN段從供體生物基因組中抽取分離，或通過人工合成的方法獲取基因，并經(jīng)過一系列的切割、加工、修飾、連接反應(yīng)產(chǎn)生重組的DNA分子，再將其導(dǎo)入適合的受體細(xì)胞，從而獲得基因表達(dá)的過程。

2分子生物技術(shù)的應(yīng)用

工業(yè)的高速發(fā)展極大地促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)的增長。然而，工業(yè)污染已對我們正常的生活環(huán)境及個人健康造成了不可忽視的影響。分子生物技術(shù)應(yīng)用對環(huán)境污染的修復(fù)和治理成為現(xiàn)今行業(yè)的關(guān)注熱點。

2.1水處理中的應(yīng)用

微生物絮凝劑是由微生物菌體內(nèi)外分泌的生物大分子，并帶有電荷。相關(guān)的研究表明，微生物絮凝劑對生活污水及工業(yè)廢水的COD及SS的去除率可分別達(dá)到68%和91%。相比鐵鹽、鋁鹽等化學(xué)藥劑，微生物絮凝劑對活性污泥所產(chǎn)生的絮凝作用更高效，其產(chǎn)生的沉淀也更易過濾，且絮凝后的殘渣可生物降解，不會造成二次污染。由此可見，微生物絮凝劑具有高效、無毒的優(yōu)點。

2.2土壤修復(fù)中的應(yīng)用

由于土壤生物修復(fù)技術(shù)具有環(huán)境友好、成本低、可原位處理等優(yōu)點，因此成為了目前的一個研究熱點。有益微生物可通過自身代謝分解土壤中的有機(jī)污染，其分泌的有機(jī)酸、鐵載體等物質(zhì)能使重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的螯合態(tài)。此外，根際微生物還能協(xié)助植物生長，促進(jìn)超富集植物對土壤的修復(fù)效果。通過分子生物技術(shù)篩選具有高效代謝能力的菌種，并觀察分析微生物在修復(fù)過程中的群落動態(tài)變化，可進(jìn)一步了解土壤生物修復(fù)的機(jī)理，建立土壤功能微生物資料庫，促進(jìn)土壤生物技術(shù)在實際應(yīng)用中的優(yōu)化。

2.3臭氣處理中的應(yīng)用

微生物的代謝作用可把臭氣分解成硫酸鹽、CO2、H2O等無害無味物質(zhì)，特別適用于堆肥廠、污水處理廠、垃圾填埋場等環(huán)境衛(wèi)生處理設(shè)施的臭氣治理。目前常用的生物除臭工藝包括過濾除臭、滴濾除臭、曝氣式除臭以及洗滌式除臭。分子生物技術(shù)已廣泛用于分析臭氣處理設(shè)備中微生物代謝功能及群落的變化。通過擴(kuò)增除臭細(xì)菌某基因的可變區(qū)，并結(jié)合相關(guān)的分子生物技術(shù)，觀察除臭生物裝置中的微生物的多樣性、豐度及代謝功能在不同pH、碳源或其他制約條件下的變化，可篩選出最有利的菌種。因此，分子生物技術(shù)的應(yīng)用對臭氣治理具有非常重要的意義。

2.4對石油降解方面進(jìn)行分析研究

石油的成分復(fù)雜，包括一些對微生物有毒害的物質(zhì)。因此，如何鑒定、篩選、培養(yǎng)具有高效降解能力的菌種成為石油污染物生物處理技術(shù)的關(guān)鍵。為了更好的解決石油的污染問題，需要相關(guān)研究人員在分子生物與石油污染進(jìn)行深入細(xì)致的研究，并積極尋找有效可行的治理方法。分子生物技術(shù)在環(huán)境工程方面，主要具有環(huán)境治理效果好、無副作用、成本較低等優(yōu)點。由于分子生物技術(shù)的眾多好處，得到了各方面的廣泛認(rèn)可，使得這項技術(shù)在我們行業(yè)的發(fā)展上起到了重要的作用。

3結(jié)語

我國現(xiàn)今所面臨的難題是，如何降低對環(huán)境的污染，如何能夠進(jìn)一步改善我們現(xiàn)在的生活環(huán)境。環(huán)境工程生物修復(fù)技術(shù)作為目前行業(yè)的熱點，而分子生物技術(shù)儼然已成為環(huán)境工程微生物不可或缺的研究手段，這同時也在另一個層面讓我們充分的認(rèn)識、理解到分子生物技術(shù)在環(huán)境工程中的重要性。分子生物技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用是我們在環(huán)境保護(hù)中的前沿陣地，我們在不斷的分子生物研究中進(jìn)行發(fā)掘和創(chuàng)新，為我們的環(huán)境工程事業(yè)做好有力的技術(shù)支持，同時也為我國在環(huán)境保護(hù)方面做出重要的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]石琛,王璐.環(huán)境微生物領(lǐng)域分子生物技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國科技信息,2013,16,135+139.

[2]張鳳.在環(huán)境工程微生物領(lǐng)域中分子生物技術(shù)的應(yīng)用[J].綠色科技,2013,08,192-194.

篇4

關(guān)鍵詞：民族院校 微生物學(xué) 教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0146-01

《微生物學(xué)》作為生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的主干課程，是一門實踐性和應(yīng)用性極強(qiáng)的課程。因此建設(shè)好《微生物學(xué)》課程，對于提高生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高質(zhì)量的復(fù)合型人才有著重要作用。然而，一方面由于微生物本身個體極其微小，肉眼難以看見，其生命活動規(guī)律不易被人們所知；另一方面由于現(xiàn)代生命科學(xué)的迅速發(fā)展，微生物學(xué)領(lǐng)域中的內(nèi)容日益豐富，新理論、新技術(shù)層出不窮，這樣的客觀情況勢必給《微生物學(xué)》課程教學(xué)提出更高的要求。針對《微生物學(xué)》課程的特點和民族院校學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱的現(xiàn)狀，我們有必要在教學(xué)過程中不斷改善教學(xué)方法，以期獲得良好的教學(xué)效果。

1 創(chuàng)建精品教材，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

教材是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方向的知識載體，也是教師授課、學(xué)生自學(xué)的重要依據(jù)[1]。因此，正確選用教材是提高教學(xué)質(zhì)量、完成培養(yǎng)任務(wù)的重要保障。國外有關(guān)微生物學(xué)相關(guān)的教材層出不窮，但當(dāng)前出版周期最快的要數(shù)美國的L.M. Prescott編著的《Microbiology》，先后經(jīng)哈佛、耶魯、伯克利等著名大學(xué)100多位教授、專家進(jìn)行校審，以它的新穎、先進(jìn)、豐富而被廣大微生物研究學(xué)者認(rèn)可。此外，充分發(fā)揮利用“外國生命科學(xué)教材中心”平臺，對國外優(yōu)秀教材進(jìn)行研究、剖析、比較，這不僅是緊跟國際先進(jìn)水平，取人之長的重要手段，同時也是提高教師業(yè)務(wù)能力、擴(kuò)展思路、站高看遠(yuǎn)的重要途徑。

課程內(nèi)容是決定或影響教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)目標(biāo)的重要因素[2]。20世紀(jì)后期，由于分子生物學(xué)的飛速發(fā)展，使整個生命科學(xué)都推進(jìn)到分子水平上來，促進(jìn)了微生物轉(zhuǎn)錄組學(xué)、微生物基因組學(xué)、微生物蛋白質(zhì)組學(xué)、微生物分子進(jìn)化學(xué)、微生物結(jié)構(gòu)生物學(xué)等的形成和發(fā)展。例如，目前DNA測序和宏基因組學(xué)方法已經(jīng)被廣泛用于環(huán)境微生物研究，建立了一套從大氣懸浮顆粒物樣品中提取、純化DNA，并進(jìn)行測序與宏基因組學(xué)分析的技術(shù)，該技術(shù)實現(xiàn)了在“種”的水平上鑒別出大氣懸浮顆粒物中的微生物，為相關(guān)的公共醫(yī)學(xué)、城市規(guī)劃和霧霾治理等研究提供有用的數(shù)據(jù)。因此，教師在保證教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、完整性的前提下，將科技前沿信息貫穿于基礎(chǔ)知識教學(xué)，做到與時俱進(jìn)，實時更新。

2 改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量

微生物個體微小，結(jié)構(gòu)簡單且《微生物學(xué)》課程中涉及的有些概念或理論過于抽象，采用傳統(tǒng)方式授課既枯燥又難以理解，學(xué)生在學(xué)習(xí)這些原理和技術(shù)方法時會覺得抽象、乏味。現(xiàn)代多媒體技術(shù)以聲圖并茂的方式，將圖像、視頻、音頻等信息自由傳播，不僅豐富教學(xué)內(nèi)容的信息量，還能克服書本知識的教條與乏味，把晦澀難懂、抽象性、闡述性的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦有蜗蟮母行运夭模龑W(xué)生注意力，加強(qiáng)學(xué)生印象，提高教學(xué)效果[3]。因此，在教學(xué)過程中，將限于學(xué)時無法在課堂上完整播放的微生物學(xué)教學(xué)錄象，如“微生物的分離和培養(yǎng)”、“高壓滅菌”、“無菌操作技術(shù)”等放在網(wǎng)站上，使學(xué)生能隨時在線或下載后觀看，加深對課堂講授內(nèi)容的理解，提高教學(xué)質(zhì)量。

此外，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，獲得較好的教學(xué)效果，教學(xué)過程中應(yīng)適當(dāng)調(diào)整教學(xué)程序，將理論教學(xué)與實驗教學(xué)緊密結(jié)合，采取先講、后看、再操作，最后進(jìn)行集體討論的教學(xué)程序，充分做到學(xué)中教，教中學(xué)。而就目前來看，普通高校微生物學(xué)理論課和實驗課都是獨立開課，通常是先上理論課再上實驗課，然而實驗教學(xué)往往滯后于理論知識，沒有及時通過動手操作加深印象，導(dǎo)致教學(xué)效果不盡人意。而學(xué)生在學(xué)習(xí)理論課的同時進(jìn)行實驗操作，將觀察到的現(xiàn)象與所學(xué)的理論知識有機(jī)地聯(lián)系起來，勢必會達(dá)到最佳的授課效果。

3 建設(shè)創(chuàng)新平臺，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

微生物學(xué)是一門發(fā)展非常迅速的生命科學(xué)，廣泛應(yīng)用于發(fā)酵工業(yè)、食用菌生產(chǎn)、生物農(nóng)藥、生物肥料、抗生素生產(chǎn)以及制藥工程、生態(tài)和環(huán)保等領(lǐng)域。因此，鼓勵大學(xué)生以大學(xué)生創(chuàng)新工作室為科研平臺，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作精神，充分做到學(xué)以致用；同時，為充分調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，通過建立和實施學(xué)分認(rèn)證、學(xué)分替代和學(xué)分獎勵等有效機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生自主管理、自主成才的意識和能力，激發(fā)學(xué)生主動參與教學(xué)實踐環(huán)節(jié)的熱情和潛能。

此外，校企雙方可在科學(xué)研究、人才培養(yǎng)、成果轉(zhuǎn)化等方面結(jié)成戰(zhàn)略合作伙伴，學(xué)生在課余時間赴微生物相關(guān)企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實踐，與國際生物技術(shù)資深科學(xué)家共同工作；促進(jìn)校企聯(lián)合申報科技攻關(guān)項目、高新技術(shù)企業(yè)和項目、企業(yè)創(chuàng)新基金、成果轉(zhuǎn)化基金項目等國家及省市立項課題。

4 結(jié)語

微生物學(xué)作為生命科學(xué)研究中最活躍的學(xué)科，其教學(xué)改革是一個長期而艱巨的任務(wù)。教學(xué)內(nèi)容上，要適應(yīng)學(xué)科發(fā)展，不斷更新和完善；教學(xué)方法上，要發(fā)揮多媒體優(yōu)勢，通過教學(xué)模式的調(diào)整，不斷改革和創(chuàng)新；教學(xué)手段上，建設(shè)創(chuàng)新平臺，提高學(xué)習(xí)興趣和熱情，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動性。在今后的教學(xué)工作中，我們將會繼續(xù)探索，結(jié)合本校專業(yè)的實際情況，不斷改進(jìn)和完善教學(xué)體系，使《微生物學(xué)》的教學(xué)工作真正跟進(jìn)本學(xué)科的發(fā)展，真正適應(yīng)民族院校生物技術(shù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 秦秀麗，孫佳巖.微生物學(xué)課程教學(xué)改革的探索與實踐[J].吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院學(xué)報，2011（1）：79-81.

篇5

【Abstract】Textile printing and dyeing wastewater is one of the most important sources of industrial wastewater pollution in China. Because the wastewater contains a large number of refractory substances， it has been a difficult point in industrial wastewater treatment. The immobilized microorganism technology has many advantages， such as high efficiency， stability， adaptability and so on， and these characters makes it played an important role in the treatment of printing and dyeing wastewater. This paper introduces the principle of immobilized microorganism technology and its research progress in the treatment of printing and dyeing.

【P鍵詞】固定化微生物技術(shù)；印染廢水；應(yīng)用

【Keywords】immobilized microorganism technology； dyeing wastewater treatment； application

【中圖分類號】R139+.1 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0142-02

1 固定化微生物技術(shù)的發(fā)展和意義

紡織染整工業(yè)作為我國傳統(tǒng)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，為我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，同時也帶來嚴(yán)重環(huán)境污染問題。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國紡織染整工業(yè)每天產(chǎn)生的廢水量約為每天排放量為3×106～4×106m3。隨著紡織染整工業(yè)的高速發(fā)展，一方面廢水的產(chǎn)生量也在逐年增加，另一方面由于新工藝、新技術(shù)及染料助劑的更新等，印染廢水的水質(zhì)變得越發(fā)復(fù)雜，增加了其處理難度。以目前印染廢水的處理方法來看，可以分為兩個大類，一類是物理化學(xué)方法，另一類是生物方法，其中以生化方式為主。

固定化微生物技術(shù)自20世紀(jì)60年代產(chǎn)生以來，以其具有的高效、穩(wěn)定、耐毒性等特點受到各方研究人員青睞，從國內(nèi)外的研究表明，固定化微生物技術(shù)已被運用于環(huán)境修復(fù)、食品工業(yè)、化學(xué)分析、能源開發(fā)、醫(yī)學(xué)和制藥等多種領(lǐng)域。其中，固定化微生物技術(shù)在污水處理中已由實驗階段向工程應(yīng)用方面發(fā)展。國內(nèi)外研究固定化微生物技術(shù)對于印染廢水的作用，通過不斷培養(yǎng)合適的菌種，組成高效的廢水處理系統(tǒng)，實踐證明，這種處理方法的效果是比較好的，具有非常廣闊的市場前景。

2 微生物的固定化方法

固定化微生物技術(shù)關(guān)鍵在于微生物的固定，而微生物的固定化方法種類很多，可以根據(jù)微生物細(xì)胞和載體的作用力作用形式等因素對方法進(jìn)行分類：

2.1 吸附法

吸附法是一種十分常見的微生物固定化方法，與此同時，吸附法又常常被我們稱之為載體結(jié)合法，在此種方法之中，需要用到多孔載體，然后利用這個載體本身的吸附作用來修復(fù)微生物細(xì)胞，吸附法的重要優(yōu)點就是對于細(xì)胞活性的影響比較小，基本上不會造成細(xì)胞的抵抗反應(yīng)，反應(yīng)過程比較溫和，而且操作步驟很簡單，操作思路很明了。缺點就是當(dāng)受到的負(fù)荷比較大時，載體就會發(fā)生破壞，而且固定的細(xì)胞是有一定的數(shù)量限制的。董新姣利用絲瓜穰的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來進(jìn)行了微生物固定化研究，實驗證明，是瓜瓤的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能夠很好地固定化菌體，當(dāng)pH值為6的時候，對于顏色顆粒的吸附能力是最強(qiáng)的。

2.2 包埋法

除了吸附法之外，包埋法也是一個十分常見的微生物固定化方法，其主要原理就是把微生物細(xì)胞放置在多孔的網(wǎng)絡(luò)空間中，這個網(wǎng)絡(luò)空間是不溶于水的，也應(yīng)當(dāng)是多聚體化合物，因而可以通過聚合作用而讓細(xì)胞匯集，把細(xì)胞固定住。與此同時，多聚體化合物的網(wǎng)絡(luò)是十分致密的，這不但能夠防止細(xì)胞發(fā)生泄漏，而且能夠讓底物進(jìn)行一定程度的滲出，讓那些不想要的產(chǎn)物擴(kuò)散出來，得到濃度更高的目標(biāo)產(chǎn)物。包埋法的操作是比較簡單的，因而制作效率比較高，除此之外，通過包埋法制作出來的固定化細(xì)胞球體強(qiáng)度更高。劉志培等人探索了聚乙烯醇對于固定混合細(xì)胞的作用，并把其運用到了印染廢水脫色的研究之中，實踐結(jié)果表明，聚乙烯醇具有很好的應(yīng)用價值，當(dāng)溫度在30℃左右，pH值在7左右的時候，具有非常高的脫色效率，可以被投入到工業(yè)使用之中。

2.3 交聯(lián)法

交聯(lián)法是一種化學(xué)方法，通過一定的形式讓微生物細(xì)胞與交聯(lián)劑進(jìn)行結(jié)合，從而達(dá)到固定化的效果。交聯(lián)法的應(yīng)用并不是很廣泛，主要是因為此種方法所耗費的資金比較多，包括交聯(lián)溶劑以及交聯(lián)操作的實驗設(shè)備等，而這些設(shè)備都是十分昂貴的。

2.4 自固定化法

在自固定法中，沒有用到載體，因此，這種固定方法又被稱為無載體固定化法，當(dāng)顆粒形成的時候，微生物的周圍會形成相應(yīng)的小型生態(tài)系統(tǒng)，有利于微生物的生存和代謝，這種協(xié)調(diào)發(fā)展能有助于微生物的信息傳遞，細(xì)胞顆粒的整體活性就會提高很多。最重要的是，這種自固定化法是比較簡單的，非常容易進(jìn)行操作，因而得到了廣大工程技術(shù)人員的青睞。[1]

3 在印染廢水處理中的應(yīng)用

固定化微生物技術(shù)在印染廢水處理中得到了較為廣泛的應(yīng)用，在傳統(tǒng)的印染污水處理過程中，我們通常采用懸浮生物方法，然而這種方法的操作效率并不是很高，菌種并不能得到足夠的純化。當(dāng)我們采用固定化微生物技術(shù)之后，不但菌種的純化度提高了，而且菌種的工作效率大大提升，污泥的產(chǎn)量也有所降低，固體與液體的分離效果十分明顯，正是由于固定化微生物技術(shù)的巨大優(yōu)勢，我們把這項技術(shù)廣泛運用在了廢水處理中，充分運用生物技術(shù)來美化環(huán)境。在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，印染廢水是五顏六色的，而且顏色的濃度比較大，因此這些印染廢水是達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)的，這時候，通過采用固定化微生物技術(shù)，我們可以用一些混合脫色細(xì)菌對廢水進(jìn)行處理，從而消除印染廢水的顏色，大大降低有害物質(zhì)含量。實踐證明，此種方法對于廢水的脫色率可以達(dá)到85%，是一種十分可靠的方法。[2]

固定化微生物技術(shù)有非常大的優(yōu)點，并且在印染廢水處理行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是其應(yīng)用水平并不是很高，有很多時候，此種技術(shù)與實際工作并不能很好地契合，要想加強(qiáng)固定化微生物技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用水平，我們還需要加強(qiáng)以下幾個方面的研究工作：

首先，優(yōu)勢微生物細(xì)菌的培養(yǎng)。在目前的廢水處理工作中，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的可以用于降解印染廢水的生物菌種，但是存在的這些菌種數(shù)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。印染廢水的種類非常之多，因此所需要的降解菌種也非常多，只有不斷開發(fā)和培養(yǎng)新的微生物細(xì)菌，才能夠讓印染污水的處理更加順暢。這些優(yōu)勢菌種不但要能夠在常溫中很好地生存，而且需要適應(yīng)低溫環(huán)境和高溫環(huán)境，從而滿足各種處理條件的需要。

其次，固定化載體的開發(fā)與改進(jìn)。雖然說我們已經(jīng)開發(fā)了很多固定化載體，但是很多載體還仍然存在著容易坍塌、容易堵塞的問題，而且很多載體的制作成本比較高，這在很大程度上阻礙了載體的運用，因此，開發(fā)出更加便宜和性能穩(wěn)定的固定化載體，是一項任重而道遠(yuǎn)的任務(wù)。

固定化微生物反應(yīng)器的研究也是一個重要環(huán)節(jié)，只有構(gòu)建好高效的反應(yīng)器，才能夠讓反應(yīng)更加徹底，從而高效的去除掉廢水中的顏色，有效凈化污水。因此，我們應(yīng)當(dāng)研究透徹印染廢水的特性，并有針對性地探索固定化微生物反應(yīng)器的工作方法，不斷優(yōu)化和篩選，從而充分提高固定化微生物反應(yīng)器的工作效率。

總而言之，固定化微生物技術(shù)對于印染廢水處理工作具有重要意義，相關(guān)的工程技術(shù)人員必須要不斷探索新技術(shù)和新材料，并在具體的工作實踐之中不斷改進(jìn)工作思路、改善工作方法，為印染污水處理行業(yè)的進(jìn)步而不斷努力。

【參考文獻(xiàn)】

篇6

關(guān)鍵詞：油田污水；微生物處理；技術(shù)研究

中圖分類號： C35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

近年來，國內(nèi)外很多油田都開始采用微生物方法來處理油田污水，給油田帶來了很好的經(jīng)濟(jì)效益。微生物處理污水是先培養(yǎng)專項菌群，菌群通過水合、繁殖、分解以及競爭形成優(yōu)勢菌群，再利用優(yōu)勢菌群的作用對污水中的有機(jī)物進(jìn)行生物降解，把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為新的生物細(xì)胞及簡單的無機(jī)物，最終達(dá)到去除有機(jī)物的目的。

一、微生物技術(shù)基本原理

在有氧條件及適宜的環(huán)境中，污水中的溶解性有機(jī)物透過細(xì)菌的細(xì)胞壁被細(xì)菌所吸收，固體和膠體等不溶性有機(jī)物先是附著在細(xì)菌體外，由細(xì)菌所分泌的一種特殊酶分解成可溶性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞體內(nèi)，從而細(xì)菌通過自身的生命過程――氧化、還原、合成等把復(fù)雜的有機(jī)物降解成簡單的無機(jī)物（H2O和CO2等），釋放出的能量作為自身生存與繁殖的生命之源。在適宜的條件（15-40℃）下微生物以有機(jī)物為營養(yǎng)實現(xiàn)新陳代謝，達(dá)到凈化廢水的目的，對環(huán)境沒有二次污染。

二、油田污水微生物處理的優(yōu)勢

在油田污水處理工藝中，石油類及懸浮物一般采用隔油－混凝－過濾的方法處理，但是采用該方法會導(dǎo)致采出水的部分指標(biāo)難以達(dá)標(biāo)，尤其是稠油污水、聚合物采出水、高含鹽采出水的CODcr會嚴(yán)重偏高，達(dá)標(biāo)率僅為50%左右。在國內(nèi)其他行業(yè)大都采用生化處理法解決COD值過高的問題，石油行業(yè)也可以借鑒這一方法。采用微生物方法處理污水，這樣可以將原油較徹底的分離、分解，不僅成本低、操作簡便、降解效果好，還能夠有效的減少化學(xué)處理方式造成的污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。以上這些優(yōu)勢也導(dǎo)致微生物方法成為現(xiàn)階段油田污水處理技術(shù)的主流[1]。

三、油田污水微生物處理的應(yīng)用方法分析

1、生物膜法

生物膜法是通過生物膜來吸附、降解有機(jī)物，從而達(dá)到凈化污水的作用。生物膜主要由微生物細(xì)胞和它們所產(chǎn)生的胞外多聚物組成，微生物生長在載體的表面且分布不均勻，不連續(xù)。生物膜法與活性污泥法相比具有一些優(yōu)勢，比如無需污泥回流，運行管理容易，無污泥膨脹問題，易于微生物生存，運行穩(wěn)定等。許謙等人采用序批式生物膜（SBBR）法處理油田廢水取得了很好的效果，在SBBR裝置進(jìn)水COD容積負(fù)荷為0.5kg/（m3?d）及進(jìn)水COD為500mg/L左右的條件下，經(jīng)過近兩個月的連續(xù)運轉(zhuǎn)，COD平均去除率超過80%，出水中COD低于100mg/L，符合GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，經(jīng)過處理的污水可以直接排放。

2、厭氧生物轉(zhuǎn)盤

厭氧生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)主要用于處理高濃度的有機(jī)廢水和污泥。裝置主要由盤片、密封的反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸及驅(qū)動裝置組成，為收集沼氣和防止液面上的空間有氧存在，于上部加蓋密封?？勘P片表面生物膜和懸浮在反應(yīng)槽中的厭氧活性污泥共同完成污水處理。盤片轉(zhuǎn)動時，作用在生物膜上的剪刀將老化的生物膜剝下，在水中呈懸浮狀態(tài)，隨水流出槽外，沼氣從槽頂排出。黃長盾、張志仁等人通過厭氧生物轉(zhuǎn)盤處理高濃度有機(jī)廢水的實驗發(fā)現(xiàn)，在中溫條件下，COD容積負(fù)荷為5.44-11.6kg/（m3?d），COD去除率為70.6%-74.7%，總磷去除率為35%-48.5%，廢水中的有機(jī)氮基本上轉(zhuǎn)化為HN3-N，每去除1kgCOD產(chǎn)生沼氣0.41-0.65m3。采用厭氧生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)處理污水操作簡便、處理過程穩(wěn)定性強(qiáng)，但是由于盤片成本較高，所以在各油田的應(yīng)用比較有限。

3、活性污泥法

活性污泥法是將篩選出的具有特定降解功能的細(xì)菌菌液，按照一定的比率投入到生化池中，使混合液內(nèi)特定的細(xì)菌處于最佳活性狀態(tài)，這樣不僅補充了曝氣池內(nèi)所缺少的細(xì)菌，在流入污水水質(zhì)不變的條件下，微生物氧化作用顯著。而且，在污水水質(zhì)改變、環(huán)境變異的情況下，微生物仍能保持活性，提高曝氣池耐沖擊負(fù)荷能力，提高處理效果，近幾年來該方法同固定化微生物技術(shù)把篩選出的優(yōu)勢菌種固定在載體上，不僅可提高濃度，還可增加停留時間，達(dá)到高效處理的目的。G.T.Tellers等利用活性污泥法處理采油污水，研究表明停留時間為20天時，能去除采油污水中98%-99%的碳?xì)浠衔?。勝利油田采用活性污泥處理法處理苯胺廢水，當(dāng)污泥溶解氧為4-5mg/L，pH為6.5-7.0，沉降比為13%-20%，苯胺的濃度不大于131.9mg/L時，活性污泥對苯胺廢水有良好的處理效果，停留24h后降解率可達(dá)99.5%。

4、“AB”處理法

污水處理中所謂的“AB”法工藝，簡言之就是分作A和B“兩階段曝氣”處理工藝，每個階段都有相互隔離的和獨立的曝氣過程和泥水分離過程，對于活性污泥的回流，也是相互隔離的，A段沉淀池所產(chǎn)生的活性污泥回流到A段曝氣池，B段沉淀池所分離出來的活性污泥回流到B段曝氣池內(nèi)[9]。該方法在油田污水處理中也得到了很好的運用。中原油田石化總廠污水處理站采用“AB”處理法處理采油廢水，處理后的外排水石油類、氨氮等指標(biāo)都達(dá)到回用水要求，但Cl-、COD超標(biāo)。“AB”法在處理污水時面臨著A段產(chǎn)生臭氣污染環(huán)境、脫氮難度大、污泥產(chǎn)率高等問題。隨著各種石油污水處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，“AB”法已經(jīng)很少運用于采油污水的處理中[2]。

5、氧化塘法

氧化塘法是指利用水塘中的微生物和藻類等水生植物對污水和有機(jī)廢水進(jìn)行需氧生物處理的方法。在該方法作用的過程中，水塘中的微生物分解污水中的有機(jī)物產(chǎn)生了二氧化碳、碳酸鹽、銨鹽等供藻類等水生植物生長，藻類等水生植物通過光合作用產(chǎn)生的氧氣又反過來供微生物生長，不僅如此其作用過程中的藻類蛋白還可以給水塘中魚、鳥等生物提供營養(yǎng)。該方法不僅可以對污水中的污染物進(jìn)行有效地處理還能使作用過程中生成的物質(zhì)得到充分的應(yīng)用，取得不錯的經(jīng)濟(jì)效益。氧化塘法在油田污水的處理中取得了很好的效果，大港油田通過氧化塘處理技術(shù)對采油廢水進(jìn)行處理效果顯著，COD、石油類、SS去除率2000年到2004年分別由43%、51%、14%提高到77%、98%、26%[5]。勝利油田運用該方法處理樁西采油廢水，硫化物、揮發(fā)酚都得到很好的處理，石油類含量由10.60mg/L下降到3.20mg/L，COD值由166.7下降為127.9。

6、升流式厭氧污泥床（UASB）

升流式厭氧污泥床（UASB）是能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源（沼氣）的一項技術(shù)，設(shè)備主要由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與底部污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物、把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣帶動污泥和水進(jìn)入三相分離器，排出沼氣后，固液混合液在三相分離器的沉淀區(qū)將污泥沉降，與污泥分離的水則被排出。該技術(shù)對不同含固量的污水適應(yīng)性很強(qiáng)，并且結(jié)構(gòu)、運行操作維護(hù)管理比較簡單，價格較低，技術(shù)比較成熟，得到了廣泛的應(yīng)用。中國石油大學(xué)的劉春爽等人采用升流式厭氧污泥床（UASB）處理高鹽度稠油采出水發(fā)現(xiàn)：在m（COD）：m（TN）：m（TP）為1200：10：1（其中COD為化學(xué)需氧量，TN為總氮，TP為總磷），含鹽量為1.50%、進(jìn)水COD負(fù)荷為0.80kg/（m3?d）的條件下，COD去除率能夠達(dá)到70%，原油平均去除率達(dá)到70%。

四、曝氣生物濾池油田污水處理技術(shù)流程及設(shè)備

1、處理技術(shù)流程

曝氣生物濾池工藝技術(shù)主要通過氣水平行上流的運行方式，促進(jìn)氣與水之間的良好整合，這不僅使得氣泡擁有了更高的切割作用，而且氣泡也不會再發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，有效避免了短流與氣陷問題。該工藝技術(shù)內(nèi)氧氣使用效率好，實際消耗量大。能夠使反沖洗周期適當(dāng)?shù)难娱L，縮短了清洗時間，同時還防止了清洗過程中水、氣量的大量使用。可將反沖洗中生產(chǎn)的水排放至廢水回收池內(nèi)。曝氣生物濾池工藝技術(shù)共包括兩個環(huán)節(jié)階段，即吸附截留及降解吸收階段、反沖洗再生階段。第一個階段的主要任務(wù)是：油田產(chǎn)生的污水經(jīng)進(jìn)水管從底部流進(jìn)濾池內(nèi)，和存于曝氣管中的空氣同時向上由填料層流過。填料中的微生物通過溶解氧對污水內(nèi)的COD、BOD、一些毒性物質(zhì)進(jìn)行降解，并且填料及其上部的生物膜會吸附、截留ss，使其存于濾床中。第二個階段的主要任務(wù)是：在過濾工作開展下，會使得填料層中的生物膜厚度越來越厚，積累大量的ss，進(jìn)一步加劇了過濾水頭的損失。進(jìn)水壓在一定值狀態(tài)下，設(shè)計流量起伏不定，針對此情況，應(yīng)及時的進(jìn)入反沖洗再生階段將濾床中的生物膜與ss去除干凈，以保證濾池具有較高的處理能力。具體運轉(zhuǎn)時，當(dāng)曝氣風(fēng)機(jī)持續(xù)一小時達(dá)到0.060MPa出口壓力時，應(yīng)采用手動的方式對自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行曝氣生物濾池反沖洗。反沖洗應(yīng)通過氣與水交替著反沖，主要由濾池底部的反沖洗布?xì)夤芴峁┓礇_洗實際所需的空氣。反沖洗再生過程遵循下列步驟：將進(jìn)水與工藝空氣關(guān)閉；對氣進(jìn)行單獨的清洗；氣與水一同進(jìn)行沖洗；通過干凈的水做最后的沖洗。隨著單獨氣沖與水沖的運行，填料層會逐漸的膨脹與進(jìn)一步壓縮，并且當(dāng)氣與水沖刷填料流體及填料各顆粒之間彼此摩擦?xí)r，會使得生物膜和吸附、截留下的ss與填料間瞬間分離開來，漂洗過程中會將濾池中的生物膜及ss全部沖出。在對濾池進(jìn)行反沖洗再生后進(jìn)行下一步的運行[3]。

2、處理技術(shù)設(shè)備

曝氣生物濾池將孔膜曝氣器作為核心設(shè)備，以該設(shè)備的布?xì)夥绞綖橹?，使用的曝氣風(fēng)機(jī)是羅茨風(fēng)機(jī)，Q=9.8m3/rain；曝氣反沖洗風(fēng)機(jī)同樣使用羅茨風(fēng)機(jī)，Q=25.9m3/min；曝氣回流輸送水泵，Q=315m3/h；曝氣反沖洗水泵，Q=600m3/h。

五、油田污水微生物處理的發(fā)展前景

微生物污水處理技術(shù)在國內(nèi)各個油田都得到了廣泛的運用，并且取得了很好的應(yīng)用效果。微生物污水處理技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)油田采出水處理的重要組成部分，但是該技術(shù)還是存在很多局限性，新型菌種的培養(yǎng)、生物膜成本等一直是人們致力解決的問題，因此在采用微生物處理油田污水時必須聯(lián)合其他先進(jìn)的技術(shù)才能提高污水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)率。目前，國外油田采出水的處理技術(shù)已經(jīng)從單純的物理化學(xué)方法或者生物技術(shù)逐漸發(fā)展為物理化學(xué)方法與生物技術(shù)相結(jié)合的綜合技術(shù)，通過各種技術(shù)相互間的分工合作最終取得很好的效果，這也將成為我國微生物法處理油田污水今后的一個重要的發(fā)展方向。

結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，在能源續(xù)期、石油生產(chǎn)技術(shù)方面提出了更高的需求。當(dāng)前，油田污水處理已經(jīng)成為了改善油田區(qū)域生態(tài)環(huán)境，加快國家環(huán)保工作進(jìn)程的關(guān)鍵。伴隨大量油田污水處理技術(shù)的應(yīng)運而生，微生物技術(shù)在油田污水處理中的應(yīng)用越來越廣泛，污水處理效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

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篇7

【關(guān)鍵詞】 食品；微生物；檢測技術(shù)；研究；進(jìn)展

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（s）.2013.11.842 文章編號：1004-7484（2013）-11-6815-02

食品在生產(chǎn)加工、儲備保存、運輸銷售等過程中，容易產(chǎn)生大量的微生物，導(dǎo)致食品變質(zhì)，并引發(fā)食源性中毒或者感染，尤其是在環(huán)境污染不斷加重情況下，微生物繁殖速度不斷加快，食品安全問題越來越嚴(yán)重了。隨著微生物檢測技術(shù)在食品微生物檢測中的推廣和應(yīng)用，簡化了食品檢測程序，縮短檢測時間，提高檢測質(zhì)量，為食品衛(wèi)生安全提供了重要的技術(shù)保障。

1 食品微生物檢測技術(shù)

1.1 遺傳學(xué)檢測技術(shù)

1.1.1 PCR檢測技術(shù) PCR檢測技術(shù)，即聚合酶鏈反應(yīng)，是一種體外擴(kuò)增DNA的檢測方法，能夠在短時間內(nèi)，讓某個微量DN斷特異性快速擴(kuò)增，最多可超過百萬倍。PCR檢測技術(shù)，把模板DNA、Taq酶、鎂離子、引物等物質(zhì)進(jìn)行有效的混合，并放入到PCR微型管內(nèi)，在PCR編程調(diào)控儀作用下完成檢測，其具有操作簡便、檢測迅速、特異性高等應(yīng)用優(yōu)勢，可通過擴(kuò)增DNA，以判斷是否存在某類微生物[1]。同時PCR檢測技術(shù)能夠?qū)ε囵B(yǎng)難度較大微生物進(jìn)行檢測，使得微生物檢測效率大大增加。現(xiàn)階段，PCR檢測技術(shù)在大腸埃希氏菌、李斯特菌及沙門氏菌等檢測中已得到成功應(yīng)用，但是在假陽性、陰性、定量檢測上還存在不足。

1.1.2 基因芯片檢測技術(shù) 基因芯片檢測技術(shù)主要通過纖維打印或者原位合成的形式進(jìn)行檢測，能夠?qū)?shù)萬個DNA探針置于支持物體表層，并獲取相應(yīng)的DNA探針序列，再和標(biāo)記樣品雜交，以雜交信號對樣品進(jìn)行快速的檢測和判斷。在食品致病菌檢測中，基因芯片檢測技術(shù)能夠通過并行或者通量形式進(jìn)行檢測，僅一次實驗，即可獲取完成檢測數(shù)據(jù)，操作簡便、速度較快，可在短時間內(nèi)獲取檢測結(jié)果，而且其特異性較強(qiáng)、靈敏性較高。但是檢測設(shè)備、材料昂貴，檢測操作要求高。

1.2 免疫學(xué)檢測技術(shù)

1.2.1 ELISA檢測技術(shù) ELISA檢測技術(shù)，即酶聯(lián)免疫吸附，又可稱為熒光酶標(biāo)免疫檢測技術(shù)，其主要將抗體吸附或者抗原吸附到固相載體中，并在固相載體上對免疫酶進(jìn)行染色，當(dāng)?shù)孜镲@色之后，通過定量或者定性形式，對有色產(chǎn)物量進(jìn)行分析，可明確樣品待檢測物的含量[2]。ELISA檢測技術(shù)集合了放射免疫與免疫熒光兩種檢測技術(shù)的優(yōu)點，具有操作簡便、靈敏性高、適用范圍廣、檢測迅速、成本低等應(yīng)用優(yōu)勢，能夠同時對數(shù)千份樣品進(jìn)行檢測和分析。隨著ELISA檢測技術(shù)不斷發(fā)展和優(yōu)化，其在食品衛(wèi)生安全中得到廣泛應(yīng)用，能夠?qū)瘘S色葡萄球菌、大腸埃希氏菌及沙門氏菌等進(jìn)行有效檢測。

1.2.2 MS檢測技術(shù) MS檢測技術(shù)，即免疫磁性微球檢測。由于很多食品樣品多以固液混合形式存在，常規(guī)檢測方法無法分離出食品中部分微生物，必須在免疫磁性微球分離作用下，才能快速將微生物分離出來。免疫磁性微球分離檢測技術(shù)主要是將特異性較強(qiáng)抗體偶聯(lián)于免疫磁性顆粒的表層，與實驗樣板被檢測微生物特異性進(jìn)行有效結(jié)合，載有微生物免疫磁性顆粒能夠在外部磁場反應(yīng)條件下，慢慢聚集到磁極方向，將檢測樣板混合液去除，不僅能夠達(dá)到分離微生物作用，同時掌握微生物的密集程度。免疫磁性微球檢測分離技術(shù)能夠在大量混雜致病菌中，選擇性將被檢測微生物分離出來，使得微生物分離效果大大提高，檢測時間也有所縮短，在食品衛(wèi)生安全檢測中具有良好的應(yīng)用效果。

1.3 培養(yǎng)學(xué)檢測技術(shù)

1.3.1 干片檢測技術(shù) 干片檢測技術(shù)，即快速檢測試片，主要是將膠片、紙片或者紙膜作為微生物培養(yǎng)基的載體，把特定顯色物質(zhì)、培養(yǎng)基放置到載體上，通過對微生物生長特性或者顯色反應(yīng)，以對食品中存在致病微生物進(jìn)行測定[3]。Forg研究者，采用快速紙片檢測方法，對大腸菌群進(jìn)行快速檢測，將原有檢測時間從72小時縮短至15小時，檢測程序得到簡化，檢測成本也大大降低，對高分子、微生物及化學(xué)等集于一體檢測技術(shù)研究和發(fā)展起到有效的促進(jìn)作用。近幾年來，Petrifilm研究者，以濾紙作為載體檢測試片在食品微生物檢測中得到廣泛應(yīng)用，能夠?qū)φ婢?、大腸菌群及大腸桿菌等微生物進(jìn)行有效檢測[4]。

1.3.2 全自動化檢測技術(shù) 全自動化檢測技術(shù)主要是在電阻抗原基礎(chǔ)上，對微生物進(jìn)行有效的檢測及計數(shù)的一個系統(tǒng)。在培養(yǎng)微生物過程中，能夠把培養(yǎng)基內(nèi)大分子（如碳酸化合物或蛋白質(zhì)等）電惰性物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為小分子（乳酸或氨基酸等）活性物質(zhì)，以降低培養(yǎng)微生物阻抗，使培養(yǎng)基內(nèi)電導(dǎo)性發(fā)生變化，并通過定量形式獲取微生物量[5]。全自動化檢測技術(shù)，能夠依據(jù)不同檢測需求，選擇不同培養(yǎng)基，以對樣品致病菌落總數(shù)進(jìn)行有效檢測，如酵母菌、乳酸菌及大腸菌群等，檢測時間不超過24小時，樣品勻液無需稀釋，且食品受到微生物污染程度越高，檢測速度越快[6]。

1.3.3 ATP檢測技術(shù) ATP檢測技術(shù)在活性生物檢測中得到廣泛應(yīng)用，當(dāng)生物死亡之后，ATP將在兩個小時內(nèi)被分解[7]。所以，通過對樣品ATP濃度進(jìn)行測定，即可獲取活性菌群數(shù)量。熒光素酶能夠在ATP輔助下對D-熒光素產(chǎn)生氧化反應(yīng)，并形成熒光，熒光強(qiáng)度和ATP濃度在特定范圍內(nèi)，能夠形成一定的線性關(guān)系，然后使用發(fā)光光度計情況下，能夠?qū)Ρ粶y液體ATP量進(jìn)行檢測，若活性生物ATP量較為穩(wěn)定，熒光定量能夠清楚呈現(xiàn)出系統(tǒng)代謝活性細(xì)胞情況。熒光反應(yīng)檢測技術(shù)在HACCP關(guān)鍵控制點管理中具有重要作用，大大提高了控制點的檢測速度和效率，而且便攜式熒光光度計在現(xiàn)場檢測中較為適用，不僅能夠極微量致病微生物水平進(jìn)行檢測，同時可以對食品生產(chǎn)加工條件進(jìn)行有效評估，對食品衛(wèi)生安全監(jiān)測具有重要意義。

1.4 傳感器檢測技術(shù)

1.4.1 光學(xué)檢測傳感器 光學(xué)檢測傳感器主要是將被檢測細(xì)胞放置在傳感器的表層，在厚度變化、光折射情況下，能夠?qū)ξ⑸镂⑿∽兓M(jìn)行測定[8]?，F(xiàn)階段，光纖波導(dǎo)、共振鏡、及干擾儀等光學(xué)檢測傳感器在食品致病微生物檢測中已經(jīng)得到成功應(yīng)用。Watts等研究者，利用共振鏡對食品中的金黃色葡萄球菌進(jìn)行檢測，測定限能夠達(dá)到8×106cells/ml，檢測時間僅需5分鐘。Schneider等研究者，利用全內(nèi)反射測量方法，對沙門氏菌進(jìn)行檢測，檢測靈敏性能夠達(dá)到5×108cfu/ml，檢測時間較短，為5分鐘。大量研究表明，光學(xué)檢測傳感器具有操作簡便、檢測速度快、檢測時間段、成本低等優(yōu)點，但是只能對存在熒光素微生物進(jìn)行檢測，靈敏性有待提高。

1.4.2 壓電免疫檢測傳感器 壓電免疫檢測傳感器主要是在金或者銀晶體的電極表層上設(shè)置一層固定抗原或者抗體活性物，當(dāng)液相在免疫反應(yīng)作用下，固定抗原或者抗體分子能夠樣品存在抗體或抗原進(jìn)行識別，然后與特異性進(jìn)行有效結(jié)合，可產(chǎn)生免疫混合物，在電極表明上沉積，使得電極表層負(fù)載發(fā)生變化[9]。在免疫反應(yīng)過程可作為被檢測晶體的振動頻率變化量，通過變化量可獲取被測樣品含量。Koenig等研究者，利用免疫檢測傳感器對沙門氏菌進(jìn)行檢測，獲取線性范圍的達(dá)到了106至108cell/ml，檢測時間共需45分鐘。近年來，免疫檢測傳感器在活性生物檢測中發(fā)揮著越來越重要的作用，并成為了食品微生物檢測研究重點。

1.4.3 生物發(fā)光檢測傳感器 通過對熒光素酶轉(zhuǎn)入噬菌體進(jìn)行深入研究，生物發(fā)光檢測傳感器在微生物檢測中得到廣泛應(yīng)用。Folley-Thomas等研究者，利用TM4抗菌素對結(jié)核桿菌進(jìn)行檢測，檢測靈敏性達(dá)到104cells/ml，檢測時間為兩個小時。Blasco等研究者，通過構(gòu)建靈敏性高生物傳感檢測系統(tǒng)，能夠?qū)Υ竽c桿菌、沙門氏菌等微生物進(jìn)行檢測，在整個檢測反應(yīng)中，噬菌體能夠?qū)⑽⑸锼拗鬟M(jìn)行分解，并通過生物發(fā)光傳感器，對檢測樣品釋放產(chǎn)生細(xì)胞容物內(nèi)ATP進(jìn)行測定，并依據(jù)菌體數(shù)量和ATP間形成的先行關(guān)系，可獲取微生物總數(shù)。生物發(fā)光檢測傳感器具有良好的特異性，能夠?qū)钚晕⑸锖退劳鑫⑸镞M(jìn)行鑒別，但是檢測時間性相對較長，靈敏性相對較低[10]。

2 結(jié) 語

現(xiàn)階段，食品微生物檢測技術(shù)得到有效提高，并向著檢測程序簡便、檢測精確度高、檢測效率高、自動化檢測等方向發(fā)展，為食品安全檢測和管理提供重要技術(shù)支持。食品微生物檢測方法較多，各有各的優(yōu)勢，檢測人員應(yīng)該依據(jù)食品微生物檢測項目標(biāo)準(zhǔn)和要求選擇適宜檢測技術(shù)，或者將各種檢測技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，以提高食品微生物檢測精確度，以保證食品衛(wèi)生安全管理有效性。

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篇8

乳品中主要的有害微生物及其危害

伴隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的乳品行業(yè)發(fā)展迅猛，市場上的乳品生產(chǎn)廠家越來越多，但同樣存在乳品安全事件頻發(fā)的問題。根據(jù)我國乳品安全事件的調(diào)查，大多都是由污染致病菌引起的。我國的乳品安全防控中，病原菌檢測品種為沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等，當(dāng)乳品中存在這些病菌時，人體在食用了乳品以后將會出現(xiàn)身體不適的現(xiàn)象，最終引起嚴(yán)重的中毒事件，在危害了人體健康的同時，也對乳品生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生了極為不利的影響，社會影響非常嚴(yán)重。如果病菌或者有害微生物的含量超標(biāo)嚴(yán)重，甚至?xí)＜吧?/p>

乳品中有害微生物的檢測技術(shù)

微生物學(xué)檢測技術(shù)

在乳品有害微生物檢測中，微生物檢測技術(shù)屬于一種相對傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，在利用這一檢測技術(shù)開展了相應(yīng)的檢測以后，人們可以獲得乳品中的活菌總數(shù)信息，具體的檢測過程中，涉及了準(zhǔn)平板計數(shù)法和顯微鏡直接觀察法。在這一檢測技術(shù)出現(xiàn)的早期階段，因為很多乳品企業(yè)的條件有限，這一技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)就受到了很多乳品企業(yè)的青睞。作為乳品中有害微生物檢測的有效技術(shù)，這一檢測技術(shù)的整體成本偏低，所使用的相關(guān)設(shè)備也比較簡單，雖然如此，檢測時的流程復(fù)雜且檢測耗時長，最終所獲得的檢測結(jié)果可能與實際存在較大的偏差，檢測的準(zhǔn)確度不夠。隨著對乳品中有害微生物檢測的日漸重視，人們越來越意識到了微生物學(xué)檢測技術(shù)的缺陷，在原有技術(shù)基礎(chǔ)上開展了相應(yīng)的技術(shù)改良，形成了輸水網(wǎng)格濾膜法，采用這一檢測方法，可以有效濃縮靶細(xì)菌，將檢測樣品中的抑制因子全部去除，避免菌體受到破壞，使得檢測工作可以順利進(jìn)行并提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

生物電化學(xué)檢測技術(shù)

生物電化學(xué)檢測技術(shù)在乳品有害微生物檢測中的應(yīng)用也相對較多，根據(jù)這一檢測技術(shù)的原理分析，在檢測結(jié)果獲取時，通過單個電極對生物量產(chǎn)生與消耗電荷的檢測，也就可以獲得乳品內(nèi)有害微生物的具體情況?；谏镫娀瘜W(xué)檢測技術(shù)的原理，這一檢測具有全方位性。微生物存在新陳代謝特征，當(dāng)處于新陳代謝狀態(tài)時，微生物將會對培養(yǎng)基中的化學(xué)性質(zhì)出現(xiàn)明顯的干擾，在此基礎(chǔ)上也就可以進(jìn)行相應(yīng)的檢測。當(dāng)然，在乳品檢測時，還常常利用還原實驗法來進(jìn)行，用還原實驗法開展相應(yīng)的檢測工作時，基本上克服了色素生物靈敏度響度較低對檢測結(jié)果的不利影響，提高了整體的檢測效率，獲得的檢測結(jié)果相對可靠。電導(dǎo)和抗阻法同樣屬于生物電化學(xué)檢測，在利用這一檢測方法進(jìn)行有害微生物檢測時，大腸桿菌群的檢測結(jié)果具有極高的精度，但利用這一檢測方法時，有關(guān)檢測人員需在檢測之前進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制難度較高，需消耗較長的時間。生物電化學(xué)檢測技術(shù)在應(yīng)用時，生物傳感器是其中不可或缺的檢測工具，利用生物傳感器中的自動感應(yīng)模塊，就可以獲得相應(yīng)的檢測結(jié)果，不僅具有極高的檢測效率，且整個檢測結(jié)果的精度高，時間消耗短。

免疫學(xué)檢測技術(shù)

乳品中有害微生物檢測中，免疫學(xué)檢測技術(shù)主要利用的是免疫學(xué)基礎(chǔ)理論，細(xì)胞因子存在著不同特點，通過對這些特點的有效利用就可以獲得相應(yīng)的檢測結(jié)果。不同種類的微生物存在著抗原的區(qū)別，而正是因為這種差異性，使得抗原對機(jī)體所產(chǎn)生的刺激抗體同樣具有各自的特殊性。因此，免疫學(xué)檢測技術(shù)出現(xiàn)的早期階段，機(jī)體感染變質(zhì)程度的檢測涉及了以下幾種：利用單克隆抗體，對乳品中微生物的抗原進(jìn)行相應(yīng)的檢測；利用微生物抗原，獲得機(jī)體形成的特異性抗體信息。近年來，我國的免疫學(xué)檢測技術(shù)發(fā)展速度非?？?，比如，酵聯(lián)免疫吸附技術(shù)、酵聯(lián)熒光免疫吸附技術(shù)等，不同的技術(shù)下有著各自對應(yīng)的優(yōu)缺點，在實際的檢測過程中，為了獲得準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，有關(guān)檢測人員應(yīng)根據(jù)實際情況，來選擇最為恰當(dāng)?shù)臋z測技術(shù)。免疫學(xué)檢測技術(shù)的種類雖然較多，且不同的技術(shù)有著其各自的適用性，但是，整體的檢測流程高度相似，首先利用培養(yǎng)皿對病原菌采取富集培養(yǎng)的方式，隨后對最終的培養(yǎng)物開展分析和檢測。這種檢測方式下因為涉及了培養(yǎng)環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)的時間消耗雖然較長，但后續(xù)的免疫檢測效率卻是非常高的，在極短的時間內(nèi)就可以獲得相應(yīng)的檢測結(jié)果。

分子生物學(xué)技術(shù)

分子生物學(xué)技術(shù)包含了多種技術(shù)，主要為：（1）PCR技術(shù)，此技術(shù)在體外急速擴(kuò)增特異目標(biāo)基因，屬于一種特殊的技術(shù)，在乳品中有害微生物檢測的過程中如果選用的是這一技術(shù)，可以在較短的時間內(nèi)獲得樣品中的微生物信息，對不能進(jìn)行人工培養(yǎng)的細(xì)菌而言，利用這一檢測技術(shù)來完成檢測的技術(shù)優(yōu)勢更為突出，完全克服了傳統(tǒng)檢測技術(shù)所存在的不足。但PCR下的整個檢測流程相對繁雜，每個環(huán)節(jié)的操作規(guī)范性都會影響到檢測結(jié)果的精度。PCR檢測結(jié)果的可靠性可能會受到乳制品成分的影響，因此，為提高檢測結(jié)果的有效性，應(yīng)注重前期的乳制品處理。（2）其他分子生物技術(shù)，如分析化學(xué)技術(shù)、ATP生物熒光技術(shù)、液相芯片技術(shù)等，這些技術(shù)在乳品有害微生物檢測中的適用范圍較廣，技術(shù)應(yīng)用頻率較高。液相芯片技術(shù)在核算研究和免疫分析中的使用相對較多，這一檢測技術(shù)在這些領(lǐng)域應(yīng)用時，所獲得的檢測結(jié)果精度高，更具可靠性，完全可以在高通量多指標(biāo)狀態(tài)下開展同步的分析與檢測。

乳制品中微生物檢測的發(fā)展方向

近年來，隨著人們對乳制品食品安全的關(guān)注度有所提升，相關(guān)研究人員積極采取了多種方式來進(jìn)行有害微生物的檢測，雖然已有的檢測技術(shù)和方法已經(jīng)有多種，但是隨著檢測工作的逐步開展，未來的微生物檢測技術(shù)還有著廣闊的技術(shù)發(fā)展空間。

現(xiàn)場檢測

在乳品中有害微生物的檢測過程中，各種檢測技術(shù)應(yīng)用的過程中同樣需借助于專有的檢測工具和設(shè)備來完成，檢測儀器越來越表現(xiàn)出智能化、小型化的特征，隨著這些檢測儀器和設(shè)備的現(xiàn)代化程度越來越高，未來的微生物檢測中現(xiàn)場檢測是一種必然的趨勢。

篇9

關(guān)鍵詞：采油技術(shù) 微生物 滲透率

微生物原油采收率技術(shù)是利用微生物在油藏中的有益活動，微生物代謝作用及代謝產(chǎn)物作用于油藏殘余油，并對原油、巖石、水界面性質(zhì)的作用，改善原油的流動性，增加低滲透帶的滲透率，提高采收率的一項高新生物技術(shù)。該項技術(shù)的關(guān)鍵是注入的微生物菌種能否在地層條件下生長繁殖和代謝產(chǎn)物能否有效地改善原油的流動性質(zhì)及液固界面性質(zhì)。與其它提高采收率技術(shù)相比，該技術(shù)具有適用范圍廣、操作簡便、投資少、見效快、無污染地層和環(huán)境等優(yōu)點。

一、微生物采油技術(shù)機(jī)理

1.微生物采油技術(shù)與油田化學(xué)劑

在油田開發(fā)的各個階段都會使用不同性質(zhì)的化學(xué)劑。當(dāng)大量化學(xué)劑進(jìn)入油藏后，將發(fā)生物理變化和化學(xué)變化，對微生物采油過程可能產(chǎn)生不同的影響?；瘜W(xué)劑既可引起微生物生存環(huán)境（滲透壓、氧化還原電位、pH值）的改變，又可直接改變生物的生理（呼吸作用、蛋白質(zhì)、核酸及影響微生物生長的大分子物質(zhì)的合成）以及影響微生物細(xì)胞壁的功能，從而影響微生物的生長，降低采收率。

2.微生物驅(qū)油機(jī)理

因為微生物提高原油采收率作用涉及到復(fù)雜的生物、化學(xué)和物理過程，除了具有化學(xué)驅(qū)提高原油采收率的機(jī)理外，微生物生命活動本身也具有提高采收率機(jī)理。雖然目前的研究不斷深入，但仍然無法對微生物采油技術(shù)各個細(xì)節(jié)進(jìn)行量化描述，據(jù)分析，主要包括以下幾個方面。

（1）原油乳化機(jī)理

微生物的代謝產(chǎn)物表面活性劑、有機(jī)酸及其它有機(jī)溶劑，能降低巖石一油一水系統(tǒng)的界面張力，形成油一水乳狀液（水包油），并可以改變巖石表面潤濕性、降低原油相對滲透率和粘度，使不可動原油隨注人水一起流動[1引。有機(jī)酸能溶解巖石基質(zhì)，提高孔隙度和滲透率，增加原油的流動性，并與鈣質(zhì)巖石產(chǎn)生二氧化碳，提高滲透率。其它溶劑能溶解孔隙中的原油，降低原油粘度。

（2）微生物調(diào)剖增油機(jī)理

微生物代謝生成的生物聚合物與菌體一起形成微生物堵塞，堵塞高滲透層，調(diào)整吸水剖面，增大水驅(qū)掃油效率，降低水油比，起到宏觀和微觀的調(diào)剖作用，可以有選擇地進(jìn)行封堵，改變水的流向，達(dá)到提高采收率的效果。在較大多孔隙中，微生物易增殖，生長繁殖的菌體和代謝物與

重金屬形成沉淀物，具有高效堵塞作用。

（3）生物氣增油機(jī)理

代謝產(chǎn)生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等氣體，可以提高地層壓力，并有效地融人原油中，形成氣泡膜，降低原油粘度，并使原油膨脹，帶動原油流動，還可以溶解巖石，擠出原油，提高滲透率。

（4）中間代謝產(chǎn)物的作用

微生物及中間代謝產(chǎn)物如酶等，可以將石油中長鏈飽和烴分解為短鏈烴，降低原油的粘度，并可裂解石蠟，減少石蠟沉積，增加原油的流動性。脫硫脫氮細(xì)菌使原油中的硫、氮脫出，降低油水界面張力，改善原油的流動性。

二、微生物采油技術(shù)在油田上的應(yīng)用

1.用微生物防蠟

微生物起作用的機(jī)理是，在新的混合物中可以把微生物分離開或聚集起來，這些微生物將產(chǎn)生與傳統(tǒng)油田化學(xué)劑（例如降傾點劑、晶體調(diào)節(jié)劑和蠟分散劑）極為相似的作用。使用這種微生物生成物的優(yōu)點在于，微生物將連續(xù)產(chǎn)生這些微生物化學(xué)劑附著在出現(xiàn)結(jié)蠟的表面上，并且直接在結(jié)蠟位置起作用。在當(dāng)時，這一微生物采油技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)了上升趨勢，并且這一趨勢一直持續(xù)到20世紀(jì)90年代。結(jié)蠟給油田經(jīng)營者帶來了各種各樣的問題，諸如管道堵塞以及蠟在地層中看不見的沉積（這會降低地層滲透率）?？捎糜谑凸I(yè)的微生物生成物的數(shù)量不斷增加，微生物防蠟技術(shù)擴(kuò)展應(yīng)用到了各種不同類型的油品和地層。

2.用微生物防垢和防腐蝕

在常規(guī)化學(xué)技術(shù)中，利用化合物通過螯合和分散機(jī)理控制結(jié)垢。微生物化學(xué)劑（例如有機(jī)酸）是天然的螯合劑，這種螯合劑能夠使陰離子黏合起來，從而限制其形成礦物沉積物的能力。同樣，微生物表面活性劑也起著相似的作用。其他微生物化合物可能起到生膜劑、表面涂層和防止適于垢生長的晶核形成的作用。微生物生成物控制結(jié)垢的機(jī)理是螯合、結(jié)晶調(diào)整和晶核的分散。生物表面活性劑的生膜作用能夠防止晶垢在表面上的附著；生膜劑可以起到控制金屬表面腐蝕的鈍化劑的作用；表面涂層減緩腐蝕化合物（例如碳酸和硫化物）之間的相互作用并且減弱腐蝕過程。

3.用微生物處理在水驅(qū)中出現(xiàn)的問題

在水驅(qū)中也能夠成功地應(yīng)用微生物。在垢或有機(jī)沉積物限制了驅(qū)替流體注入的水驅(qū)作業(yè)中，用微生物克服這種限制并且提高注入能力。在注水系統(tǒng)中，任何部位都能夠形成礦物垢沉積物（從地面設(shè)備到井下地層），并且通過流體流動可以把地面預(yù)形成的垢帶人井下。有機(jī)沉積物（例如石蠟）或瀝青質(zhì)沉淀物、由殘余油形成的穩(wěn)定乳化液和在采出水回注過程中帶入的脂都能夠?qū)е略谧⑺谐霈F(xiàn)井壁堵塞和地層損害。在近井地帶形成垢或有機(jī)沉積物堵塞了孔隙通道，降低了滲透率并且嚴(yán)重阻礙流體注入地層，這些夾雜物是降低水驅(qū)效率的主要原因?？梢杂每刂平Y(jié)垢和腐蝕的微生物生成物抑制上述現(xiàn)象的發(fā)生并且可從注水井中清除這些夾雜物。已經(jīng)證明，用微生物生成物處理注水系統(tǒng)增加了注水量，并且降低了注水壓力和能源成本。

4.在增產(chǎn)措施中使用微生物

在增產(chǎn)措施中，微生物生成物使采油量增加的機(jī)理包括清除井壁堵塞和地層損害、打開孔隙通道和改變原油流動性質(zhì)。用微生物采油技術(shù)對井實施增產(chǎn)措施包括把特殊的微生物注入受損害的地層，這些微生物在地層中移地發(fā)育并且在地下產(chǎn)生有機(jī)物生成物，它們能夠直接溶解孔喉中出現(xiàn)的烴沉積物。除了使流體通道中的垢顆粒和其他夾雜物流動外，生物表面活性劑也能夠溶解這種沉積物。當(dāng)實施增產(chǎn)措施后再次開井時，近井地帶被溶解的沉積物與井內(nèi)流體一起流動并且隨著液流被清除出井筒。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，微生物采油技術(shù)的最大優(yōu)點是，恢復(fù)生產(chǎn)后，微生物的移地發(fā)育在地層中要持續(xù)一段時間，不斷地新陳代謝特殊化合物并且產(chǎn)生微生物生成物，這就會使原油性質(zhì)發(fā)生變化。菌種的特殊代謝作用把長鏈?zhǔn)炞鳛槟繕?biāo)，縮短石蠟鏈，使烴分布發(fā)生變化。微生物對原油的直接代謝作用能夠降低黏度并且提高相對滲透率。生物表面活性劑也能夠使?jié)櫇裥园l(fā)生變化，從而提高相對滲透率。

5.在壓裂損害補救作業(yè)中使用微生物

成功地應(yīng)用微生物采油技術(shù)的另一個領(lǐng)域是補救壓裂過程中聚合物對井造成的損害。水力壓裂是增加油氣井產(chǎn)量廣泛采用的措施，經(jīng)常在新完鉆的井中采用壓裂增產(chǎn)措施，以便增加泄油速率和加大油氣田開發(fā)力度。油氣開采者對已開發(fā)的或開發(fā)程度較高的油氣田實施壓裂增產(chǎn)措施，以便從現(xiàn)有井中獲得最大產(chǎn)量和保持產(chǎn)量水平。但是，由于壓裂液中使用的膠凝劑造成了地層損害，常常達(dá)不到壓裂增產(chǎn)措施的實際效果。在壓裂液中一般使用聚合物溶液或凝膠增加黏度，困擾著壓裂液使用的一個普遍問題是不能完全或不能充分地對凝膠進(jìn)行破乳。殘余膠凝劑對地層造成的損害，降低了滲透率，阻止了油氣從產(chǎn)層中流出。這就導(dǎo)致通過壓裂作業(yè)增加的產(chǎn)量比預(yù)計的低，在極端情況下，甚至完全采不出油氣。已經(jīng)開發(fā)出了降解瓜爾膠和其他凝膠聚合物的微生物生成物。和化學(xué)破乳劑不一樣，微生物生成物與礦物或其他化學(xué)劑的反應(yīng)不會把微生物生成物消耗掉。相反，微生物生成物起到聚合物破乳的催化劑作用。微生物生成物促使特殊代謝反應(yīng)，例如破壞聚合物主鏈等，這一特殊代謝作用降低了聚合物的分子量以及流體黏度。

參考文獻(xiàn)

篇10

廣義上講，生物技術(shù)是利用有機(jī)體、死細(xì)胞、活細(xì)胞以及細(xì)胞內(nèi)含物，采用特殊的過程生產(chǎn)出特殊的產(chǎn)品應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥以及環(huán)境修復(fù)治理中，尤其是70年代基因工程的出現(xiàn)，它能改變、取代物種的基因。

生物技術(shù)在農(nóng)作物中已有廣泛的應(yīng)用。最初通過遺傳工程獲得改良而進(jìn)入市場的作物是：玉米、大豆和棉花。這種玉米、大豆和棉花從Bt細(xì)菌獲得基因，經(jīng)遺傳改良后具有防蟲害的能力。利用Bt細(xì)菌獲得經(jīng)遺傳改良作物的同時，這種作物的收益潛力是相當(dāng)大的。例如：美國有200萬hm2的Bt棉花，澳大利亞有40萬hm2，兩者各相當(dāng)于2.5億美元價值。如果將Bt玉米引種在美國1000萬hm2的土地上，只要增產(chǎn)5％，就意味著能增加3.5億美元收入。這項技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)了Bt制劑控制蟲害，并在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。除此之外，還有許多經(jīng)轉(zhuǎn)特定基因的玉米品種，這些品種能同時抗除草劑和一些蟲害。

生物技術(shù)在畜牧業(yè)上應(yīng)用所獲得的益處與在農(nóng)作物上相同。一方面，生物技術(shù)有助于提高畜禽的生命力以及消滅競爭者。促進(jìn)畜禽生長的物質(zhì)有生長激素以及促進(jìn)其生長的調(diào)節(jié)劑，這些物質(zhì)可由基因工程而獲得。如利用鼠類基因(該基因能促進(jìn)角蛋白的形成)獲得了經(jīng)遺傳改良的綿羊，這種綿羊比普通綿羊產(chǎn)毛量能提高6％左右。另一方面，生物技術(shù)在提高農(nóng)作物產(chǎn)量、質(zhì)量的同時，有助于提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)力發(fā)展水平。例如，通過控制飼料作物體內(nèi)碳水化合物含量來提高畜牧業(yè)生產(chǎn)力；利用基因調(diào)控技術(shù)可以提高包括豆科作物在內(nèi)一些作物的蛋白質(zhì)含量，減少飼料作物中難消化的木質(zhì)素含量等。澳大利亞植物學(xué)家達(dá)比等人已生產(chǎn)出一種轉(zhuǎn)基因三葉草，可應(yīng)用于澳大利亞綿羊牧場。該基因來自向日葵，經(jīng)轉(zhuǎn)基因的三葉草能制造富含氨基酸的蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)經(jīng)食物鏈進(jìn)入綿羊體內(nèi)，進(jìn)而能提高產(chǎn)毛量。

生物技術(shù)給人類帶來的益處也包括在生態(tài)和環(huán)境兩個方面。利用生物技術(shù)提高現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力可以降低農(nóng)業(yè)向原始的、自然的、半自然的生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)張，因此，它有助于人類保存、保護(hù)地球上僅有的自然生態(tài)系統(tǒng)及其資源，有助于人們未來再利用其中的基因資源去開發(fā)新的產(chǎn)品。

1995年人們可以在市場上購買到轉(zhuǎn)基因馬鈴薯，這種馬鈴薯能產(chǎn)生水晶蛋白，而水晶蛋白對科倫那多馬鈴薯甲蟲有抵抗作用。這些轉(zhuǎn)基因作物能減少殺蟲劑的用量，降低殺蟲劑及其殘留物對食物鏈、水體造成污染，從而有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

在許多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，土壤氮素可利用量是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提高的一個重要因子。而一高科技農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)使用人造氮肥是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價的，因為制造氮肥要利用大量能源，據(jù)統(tǒng)計，英聯(lián)邦農(nóng)場平均投入的能源大約有50％來自肥料。由施用肥料而產(chǎn)生的溫度氣體(二氧氣化碳、氮氧化合物等)不可避免地促進(jìn)地球氣候變暖。除此之外，農(nóng)業(yè)土壤的氮素流失是水體富營養(yǎng)化的主要原因。生物技術(shù)的利用能為這些問題的解決提供潛在的、真正有價值的幫助。

同樣，人們可以利用真菌來提高土壤養(yǎng)分的有效性。美國轉(zhuǎn)基因作物研究者溫萊指出：特定的真菌類能促進(jìn)土壤養(yǎng)分的釋放，從而促進(jìn)作物生長，真菌也能通過分解有機(jī)物質(zhì)(例如纖維素等)釋放出糖類，促進(jìn)固氮菌的生長。轉(zhuǎn)基因作物的最終目標(biāo)是使作物本身能夠自行固氮，避免、減少使用人造肥料，從而減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。這在目前尚不可能，但在將來卻有望實現(xiàn)這個目標(biāo)。

生物技術(shù)帶來的不利

從經(jīng)濟(jì)角度上講，生物技術(shù)帶來的不利并不明顯，然而，它會引起發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家貧富差距進(jìn)一步擴(kuò)大。因為，生物技術(shù)公司主要集中在發(fā)達(dá)國家，發(fā)達(dá)國家可以通過輸出生物技術(shù)產(chǎn)品而獲得利潤。與此同時，發(fā)展中國家由于技術(shù)、及其產(chǎn)品還遠(yuǎn)沒有被廣泛接受。

這種情形可能會隨著需要特定處理的轉(zhuǎn)基因作物的出現(xiàn)而產(chǎn)生，特別是抗除草劑的轉(zhuǎn)基因作物出現(xiàn)。農(nóng)民必須從同一公司購買種子和除草劑，否則除草劑起不了作用。同樣的問題也可能在需人造肥料的轉(zhuǎn)基因作物上出現(xiàn)，這些轉(zhuǎn)基因作物會取代傳統(tǒng)的依靠有機(jī)肥的作物，后者在發(fā)展中國家是很普遍的，并且也有利于環(huán)境保護(hù)。生物技術(shù)在食品上的應(yīng)用對發(fā)展中國家的農(nóng)民也會造成許多困難。生物技術(shù)也會對人類的健康制造麻煩，近年來在英國已有這方面的報道，特別是當(dāng)引發(fā)人體過敏反應(yīng)的基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物時，例如：堅果能引發(fā)人體過敏反應(yīng)，若它的基因被導(dǎo)入其他作物，則有可能其他作物也會引起人體過敏。為了預(yù)防起見，轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品必須經(jīng)免疫測定篩選后才能利用。

生物技術(shù)也可能引發(fā)環(huán)境問題。人們利用生物技術(shù)生產(chǎn)出抗旱、耐鹽、抗病蟲害作物同時，也導(dǎo)致生物多樣性遭受嚴(yán)重破壞，甚至導(dǎo)致一些物種滅絕。這一結(jié)果是由于生物技術(shù)促進(jìn)農(nóng)作物向它原本不適應(yīng)的地域擴(kuò)張而造成的。生物技術(shù)同樣加速土壤侵蝕和沙漠化，尤其是耕作農(nóng)業(yè)的擴(kuò)張會增加除草劑、殺蟲劑、人造肥料的使用，造成在農(nóng)業(yè)中不斷投入的能源促進(jìn)了全球變暖。與此同時，氮素生物化學(xué)循環(huán)的改變也加劇了水體的富營養(yǎng)化，直接影響人類和動植物的生存。