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關鍵詞:生物制藥;生物檢測;藥理;藥品
前 言
現代生物制藥技術是一項與制藥產業結合極為密切的高新技術,不斷為醫藥行業提供新產品、新劑型,為制藥界開創一條嶄新之路,正在改變生物制藥業的面貌,為解決人類醫藥難題提供最有希望的途徑。結構分析、價態分析、晶體分析等方面的研究又促進了光譜分析的發展。以計算機應用為主要標志的信息時代的來臨,儀器分析迅速發展,為藥物檢測提供各種非常靈敏、準確而快速的分析方法。生物測定受到了極大的挑戰,其發展前景令我們從事藥品生物測定工作者所關注。
一、生物制藥技術簡介
1.基因工程技術
激素和許多活性因子是調節人體生理代謝與機能的重要物質,其活性強,臨床療效明顯,但這些物質自然界甚為稀少,從人體及動物中提取難度大,來源有限,無法滿足臨床需要,而現代生物制藥技術卻為臨床提供了這類廉價、高效的藥品。
2.酶及細胞固定化技術
微生物轉化及酶催化工藝早已在制藥工業中廣泛應用。酶與固定化技術結合彌補酶的不足,在制藥界取得顯著發展,如用大腸桿菌酞化酶生產、犁頭霉素生產氫化可的松、乳酸菌轉化蔗糖制備右旋糖醉等。
3.細胞工程及單克隆抗體
植物細胞工程培養技術為開辟藥物新資源、使微生物原料生產工業化、保護自然界生態平衡具有重要意義。
二、生物制藥現狀
1.腫瘤在全世界腫瘤死亡率居首位,腫瘤是多機制的復雜疾病,目前仍用早期診斷、放療、化療等綜合手段治療。今后10年抗腫瘤生物藥物會急劇增加。
2.神經退化性疾病、老年癡呆癥、帕金森氏病、腦中風及脊椎外傷的生物技術藥物治療,胰島素生長因子rhlGF-l已進入Ⅲ期臨床。神經生長因子(NGF)和BDNF(腦源神經營養因子)用于治療末稍神經炎,肌萎縮硬化癥,均已進入Ⅲ期臨床。
3.自身免疫陛疾病,許多炎癥由自身免疫缺陷引起,如哮喘、風濕性關節炎、多發性硬化癥、紅斑狼瘡等。一些制藥公司正在積極攻克這類疾病。
4.冠心病。防治冠心病的藥物將是制藥工業的重要增長點。Centocor'sReopro公司應用單克隆抗體治療冠心病的心絞痛和恢復心臟功能取得成功,這標志著一種新型冠病治療藥物的延生。
三、藥品生物檢測的特點與范圍
1.藥品生物測定的定義與特點
藥品生物測定(簡稱生測)是利用藥品(或藥品中的有害雜質)對生物(或離體器官及組織)所引起的反應來測定藥品的含量或安全性的一種方法。
1.1 生測法的優點是測定的結果與醫療要求基本一致,能直接反映藥品的效果或毒副作用,這是其他物理學方法或化學方法所不能達到的。因此,目前各國藥典仍大都采用這一方法。
1.2 生測法的缺點是檢驗周期長,微生物有生長繁殖過程,動物有生理代謝過程,觀察分析時間一般在2~7天,有些試驗會更長。影響因素多,有生物差異性,也有系統操作誤差和環境條件等造成的影響。用品用具、動物質量、儀器設備都會對結果產生影響。所以,以生測主檢的品種在中國藥典中逐版減少。
2.生物制藥檢測的范圍
中國藥典是法定的藥品標準,它將藥品質量控制項目歸為四類:性狀、鑒別、檢查和含量。生測的業務主要涉及到中西藥品的檢查類和含量類。
四、生物制藥檢測的現狀
1.品種和范圍的變化
抗生素的含量測定,最初大部分抗生素用微生物法測定含量。隨著制藥工業發展,提純方法不斷改進,有效組分更加明確,許多品種檢測方法不斷改為儀器測定和化學測定。藥品注射劑的熱源檢查。中國藥典還要繼續增加品種,熱源項都將被內毒素代替。動物試驗改為生化試驗。
2.實驗動物
生測離不開實驗動物,在實驗中,為了減少生物差異,提高動物反應敏感性,以最少的動物達到最滿意的結果。一般動物實驗必須達到清潔動物標準,種系清楚,不雜亂,無規定指出的疾病。
3.藥品生物測定在方法上的改進與變化
為了縮短操作時間,減少實驗誤差,近年來生測方面也研制并投入使用了部分儀器設備,減輕了工作強度,提高了工作效率,檢測結果更加準確可靠。
五、生物制藥技術及檢測的發展趨勢
1.各種新技術的出現有助于新藥物的開發計算機模擬和分子圖像處理技術(例如原子力顯微鏡、質量分光儀和掃描探測顯微鏡湘結合可以繼續提高設計具有特定功能特性的分子的能力,成為藥物研究和藥物設計的得力工具。藥物與使用該藥物的生物系統相互作用的模擬在理解藥效和藥物安全方面會成為越來越有用的工具。這種方法到2015年可能會成為心臟等系統臨床藥物試驗的主流方法,而復雜系統(例如大腦)的藥物臨床試驗需要對這些系統的功能和生物學進行更為深入的研究。
2.生物檢測
作為經典方法沿用至今,表明它有其他方法不能替代的特點,在藥品檢驗中發揮了重要作用。不少老產品改為其他方法控制質量,也會不斷有新產品離不開生測法,我們應當充分發揮它的優點,盡量克服它的不足,開拓新的業務范圍。
3.微生物限度檢查工作量大
在這項檢查中,有大量的業務技術需要我們進一步研究,改進試驗條件,使數據準確,探討陜速檢測的新方法。藥包材的檢查,國家藥監局已經試行標準,業務范圍將更加擴大,這是我們進一步做好工作,努力探討研究的新領域。
4.藥品生物檢測在中藥開發中的作用
我國是中藥王國,2000年版中國藥典一部共收載920種,其中中成藥398種。有含量測定的157種,僅占總數的17%,中藥成分多,雜質和干擾物質很多。復方制劑,尤其大復方制劑專屬性的檢出處方中所含藥材很困難,有大量的研究工作需要做。中成藥中的雜質如重金屬、殘留農藥等達到一定水平會產生毒副作用,影響藥物安全。要讓中藥制劑打進國際市場,我們在檢查類的控制項目和含量類的方法探討方面有大量工作要做,生物測定可以在毒理、藥理方面進行研究、探討,逐步完善質量控制標準,提高制劑質量發揮更大的作用。
5.新藥研制開發與安全性評價
新藥研制開發是多學科合作的系統工程。在獲得一個具有生物涪勝的化合物后,研究開發組織者要在生物醫學領域進行藥物評價研究,首先必須組織藥理學、毒理學、病理學、獸醫學、遺傳學、生物化學、藥代動力學方面的專家進行合作研究,按藥物非臨床研究管理規范GLP進行管理。組織藥理、毒理(包括一般毒理和特殊毒理)、病理、藥代動力學和毒代動力學、藥物分析、臨床化學、實驗動物、生物統計、質量保證等部門有關人員進行討論,分階段做出評價。生測在這方面可以參加開發研究或進行技術指導。
六、結束語
生物制藥技術及檢是藥物醫藥生產要組成部分,是不可缺的專業,現代高科技的大量使用,不僅不會影響其發展,而是如虎添翼,讓生物制藥技術及檢測展示出新的前景。
參考文獻
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1.1高水平團隊與專業人才的缺乏,學術創業環境并不成熟
生物技術藥物的研發并不同于一般藥物的研究與制造,其在生物技術上,生物與化學方面,藥理方面等諸多的領域均有著較高的要求,當前我國雖然已經認識到了生物技術藥物的重要性并極力對其進行研發,在較短的時間取得了較為理想的成績,然而,從實際上來說,雖然當前我國該領域有著較為龐大的科研團隊力量,并且有許多的工作者具有國外工作的經驗,但實力并沒有理想中的雄厚,在同其他國家的競爭之中也處于劣勢。在我國,絕大多數的生物技術是在科研院所之中進行研究的,科研人員也大多是使用國家的資源來進行研究,存在著體制上的約束,導致了在許多時候缺乏冒險的精神以及創業的激情,許多科研成果明明已經研究出來,然而,卻不進行實際應用,不投入市場來獲得經濟上的效益,并且,科研院所在進行相關研究時并不具備著市場的導向,這也使得許多的研究項目在實際的市場之中得不到有效的應用,絕大部分的有那就產品在獲得專利后便被束之高閣,不再過問。
1.2并不具備著較多的實力雄厚的企業,融資較為困難
同其他的發達國家相比,我國生物技術藥物方面的上市公司在總體上的規模比較小,由于資金有限,在對產品進行研發時也存在著較大的制約,無法吸引到具有著高水平與能力的人才,循環下去也就限制了企業的創新能力,并且,我國在研發的環節中仍然處在仿制的階段之中,缺少核心的技術,也就無法較好的提高企業產品的競爭能力。與此同時,生物技術藥物在研發的過程中需要較長的時間、較高的投資以及較大的風險,這些要求也導致了只有擁有著雄厚財力與人才的公司才能夠實現,風險投資一般都只是注重短期的資本,希望能夠將投資的風險降到最低。對于生物技術藥物的公司來說,其在進行研究時很難較快地為風險投資提供回報,這也使得風險投資并不會將這一行業當做主要投資的目標,而當前我國尚未建立起科學合理的同生物技術藥物這一領域的特點比較適應的融資體系。這也極大地限制了我國生物技術藥物領域企業的進一步發展。
1.3產品的更新換代比較緩慢
我國的絕大多數生物技術藥物企業主要生產干擾素系列的產品、促紅細胞生成素的產品、腫瘤壞死因子系列的產品等,大部分企業缺乏著具有自身知識產權的核心產品,許多種類有著較多的廠家,導致了同質化競爭的空前嚴重。產品的更新較慢也導致了企業競爭力的降低,也就導致了人才的流失與資金的缺乏,久之便形成了一個制約企業發展的循環體系。
1.4產品的價格較高導致患者無法承受
生物技術的藥物在制作時有著較為復雜的流程,且對于技術也有著較大的要求,這也使得許多的企業會具有著壟斷的性質,導致了在臨床之中此類藥品有著十分昂貴的價格。舉例來說,應用于治療HER2過度表達的轉移性乳腺癌的曲妥珠單抗每一只的售價便能夠達到20000元以上,六只為一個療程,這也就是說,一個療程單單這一種藥物的治療費用便能夠達到120000元以上。這些生物技術的藥物在價格上要遠遠超過了正常家庭所能承擔的費用,患者在進行治療時也往往不會考慮這類藥物,即使其有著顯著理想的治療效果。
2相關建議與對策
2.1加強轉化的研究,鼓勵學術性創業
雖然當前我國在生物技術領域特別是其中的基礎研究方面取得了一定的成果,然而,在目前整體的實際市場經營之中,許多的醫藥研制企業的實力并不能僅僅使用文獻的數量來進行衡量,大部分學術文獻都將有那研究精力放在了基礎的研究之上,其同市場的實際應用之間仍然存在著十分遙遠的距離。轉化研究思想便是將當前基礎的研究成果以及思維理念轉化成為具體的生物藥物產品,將早期的基礎研究同臨床的實踐進行連接,涵蓋目標的確認和識別。除此之外,還應大力地鼓勵學術性的創業,若是僅僅有研究而不進行創業,研究的成果也只能停留在試驗的階段之上,以專利與論文的形式呈現在人民大眾的面前,然而若是將研究的成果轉換為能夠滿足廣大人民群眾需求的實質性商品,不僅能夠方便人民群眾,還能夠創造出巨大的經濟與社會價值,更好地發揮這一研究成果的作用。
2.2大力地創新與支持國際化的合作
生物技術藥物領域屬于技術要求較高的領域,因此,在對其進行發展的同時,必須要正確地判斷其發展的趨勢以及實際的動態情況,了解研究的具體方向并對其中的制約性因素進行分析,在研究之中應倡導勇于創新的精神,在不斷地創新之中求得突破性的發展,提高企業的國際競爭能力。由于我國生物技術藥物領域的研究起步較晚,因此,在許多的方面較之于發達國家仍存在著較大的差距,這不僅僅是技術上的差距,還有經驗上的差距,因此,想要促進我國的生物技術藥物能夠得到更好的發展,支持國際化的合作,促進同發達國家之間共同的合作與研究則顯得十分必要。
2.3制定合理的發展政策,加大政府的扶持力度
我國政府應從大方向上幫助生物技術藥物領域的發展制定出科學合理的發展政策,在能夠確保質量的前提下加快臨床中的試驗與審批的流程,從整體上提高審批的效率,建立相關的制度。在此基礎上,政府更應加大對這一類新興企業扶持的力度,給予其更大的便利,使其在發展之中能夠獲得政策上的支持,提高企業的發展速度。
3總結
關鍵詞 競技武術 散打踹腿技術 運動生物力學 分析
1緒論
根據散打的動作特征和技術要求,每一個踹腿動作過程中都要經歷提膝、翻小腿和踹擊三個階段,而踹腿動作中的翻小腿和踹擊往往是同時進行的,所以我們將其分為提膝和翻踹兩個階段。同時為了敘述方便,我們將為完成技術動作支撐人體重心的腿稱為支撐腿,而進攻擊打目標的腿稱為攻擊腿。運動技術水平的表現跟腿法技術密切相關,自古就有諺語“手是兩扇門,全憑腿打人”,這充分說明了腿法技術在散打運動中的重要作用。根據馬學智對1999年全國武術散打錦標賽的研究表明:在進攻技術中,腿法比拳法的運用次數多。而在眾多的腿法中踹腿是直線性腿法的典型代表,又有“先鋒腿”之稱。因它在技、戰術上具有能攻善守之優點,且在打擊力量、打擊速度等方面明顯優于其它腿法動作故被運動員視為進攻得分的主要動作之一,是散打中運用率較高的腿法。馬莉芳、韋海峰對武術散打王爭霸賽腿法技術的運用進行分析得知,側踹腿共運用544次,占整個腿法使用總數的24.8%,僅次于橫踢腿,是有效的得分手段之一。從現場觀察統計來看,側踹腿攻擊部位多在胸腹部,缺乏高、中、低位的變化,攻擊距離也有一定的局限性。梁亞東、肖紅征對“第5屆世界武術錦標賽”散打決賽腿法技術運用進行分析,結果表明:運動員掌握腿法技術的好壞直接影響其比賽成績。腿法技術訓練質量越高,在瞬息萬變的激烈比賽中運用的實效性越好。蹬腿和側踹腿是遏止國外運動員擅長的重拳及近身摟摔打法的實效技術。在訓練中要針對性的提高其動作速度和攻擊威力。對前腿側踹這個具有代表性的動作進行客觀而系統的分析,從而歸納其內在的運動生物力學特點和規律,對今后的教學與訓練提供科學的理論依據將有十分重要的意義。
2研究現狀
查閱《體育與科學》、《中國體育科技》、《體育文史》及北京體育大學、上海體育學院等12所體育院校的學報,《浙江體育科技》、《遼寧體育科技》等14家體育科技期刊近十年來有關散打運動方面的研究文獻以及武術領域專著和論文后得知,國內學者對散打運動訓練方法、戰術應用、營養衛生及賽制改革等方面的研究取得了一定的成績,但真正對散打運動技術動作進行深入研究還顯得不夠,運用運動生物力學的研究方法進行探討散打動作技術的成果還非常有限,其文獻報道寥寥無幾,更談不上綜合分析和量化指標。關于競技武術散打踹腿術的生物力學分析這一課題目前尚屬缺乏。武術對抗性項目的開展,從武術套路的攻防含義中徹底地分離出來,形成了具有實用性技擊對抗的體育項目――競技武術散打。它是兩人按照一定的規則,運用武術中的踢、打、摔和相應的防守等技法進行徒手格斗對抗的現代競技體育項目。是中國武術的重要組成部分。武術是中華民族文化的瑰寶,在幾千年的發展過程中,由于科學技術不發達,沒有先進的實驗儀器和科學的理論支持,沒有條件對拳理、拳法做科學的分析研究。因此,前輩武術家在練拳習武的過程中,只能由感而發,將拳理、拳法中的一些原理及規律以感性認識的方式記錄下來,以指導后人習練武術,少走彎路。理論源于實踐,理論反過來又能指導實踐,促進實踐更好地發展。競技武術散打作為一項體育運動,已經推向世界,如果沒有堅實的理論為基礎,它的發展就不容樂觀。所以,競技武術散打的發展需要有一系列的科學理論為其奠定基礎,對散打基礎理論的科學化、系統化研究已經成為擺在我們面前亟待解決的問題。運動生物力學作為體育運動的基礎理論,也是散打技術改M和提高的重要依據之一,故用運動生物力學原理對散打技術動作進行分析具有重要意義。人體任何合理的動作都要遵循運動生物力學原理,競技武術散打運動也不例外。任何合理的散打技術動作都必須符合人體解剖學、運動生物力學原理、運動學規律和武術技擊原理。運動生物力學是散打運動存在和發展的最重要的理論依據之一,散打任何技術動作都是在人體自身的內力與外力整體作用下完成的,運動生物力學原理貫穿在散打每個技術動作中。競技武術散打與運動生物力學原理交融滲透、密不可分。競技武術散打作為一項體育項目,其動作技術有著自身內在的規律性,如果不對這些規律進行科學把握,沒有一個標準化的通用技術,競技武術散打就不可能更好地發展下去,甚至難以讓世人接受。競技武術散打要想走向世界,和西方體育運動相互融合,共享一個“蛋糕”,就必須與現代科學知識相結合,走科學化的發展道路。本人在查閱了大量的文獻資料發現在散打中有關技法的論述較多,但大多是基于經驗介紹,缺乏應有的理論依據。運用生物力學手段對技術動作進行診斷和評價的報道極為鮮見,即使有也是零星的缺乏理論深度的或者研究方法和測試儀器已經不能適應現代體育運動發展要求的。從目前運動生物力學動作技術研究的方法和范疇分析,已經深入到通過三維測試分析系(下轉第146頁)(上接第144頁)統等來評價和診斷動作技術,但在競技武術散打運動中還很少見到。
3研究方法
本人采用QUALISYS-MCU500紅外遠射測試系統與三維測力平臺測試系統對散打腿法中較為常用的前腿踹腿技術進行研究,對不同水平運動員(優秀組與非優秀組)每組10人,共20人的踹腿技術進行髖、膝、踝關節角度測試、速度測試,并分析,力求找出前踹腿技術的運動生物力學特點及內在的規律,為進一步豐富、完善散打技術理論、優化動作技術、規范技術規格、預防損傷和科學選材作前瞻性探索。
5結論
建議散打運動應該更加科學化地發展,對動作技術的研究應該多借助一些運動生物力學、解剖學、生理學的研究方法和手段,并采用當今先進的實驗儀器進行測試與分析,使散打理論得到科學的驗證與補充,不斷豐富散打理論,以推動其更好的發展。
參考文獻
關鍵詞:食品檢驗 生物檢測技術 應用
隨著社會的進步和人們生活水平的提高,食品安全問題越來越受到重視。為保障食品質量和食品的安全性,必須采取有效方法對食品進行檢驗、檢測。生物檢測技術作為食品檢驗的重要方法,具有顯著的優點,主要體現在特異性強、靈敏度高、簡便快捷等方面。近年來,生物檢測技術在食品檢驗中發揮著越來越重要的作用,具有廣闊的發展前景。
1、在食品檢驗中常見的幾種生物檢測技術
1.1免疫技術
免疫技術作為生物檢測技術之一,具有顯著的特點,主要體現在特異性強、靈敏度高、操作簡單、再現性較好等方面,具有廣闊的應用前景。該技術主要用于分析蛋白質結構,鑒于蛋白質間存在的物理、化學性質基本相同,一般常采用免疫檢測法或標記探針法來進行分辨,具體應用手段主要包括放射免疫法、沉淀反應法、免疫電泳法等。
1.2生物酶技術
生物酶技術是一種常見的生物檢測方法,具有較強的特異性,能用于分辨結構、性質差別很小的物質,可用于檢測食品中殘余農藥的含量以及微生物污染等。該方法與免疫法聯合構成的酶聯免疫分析檢測技術,已經廣泛應用于食品檢驗中的各個領域,其最大的優點是準確靈敏,尤其適合用于檢測蔬菜和水果中的殺菌劑噻菌靈,此外也可用于檢測牛奶中的除草劑津瑪的,該技術在國外得到了廣泛的推廣,我國在這方面的起步較晚,但是也取得了一定的進步。
1.3 PCR技術
PCR技術是聚合酶鏈式反應技術的簡稱,可以在生物體外快速擴增指定基因或DNA序列,所以又稱之為基因體外擴增法。PCR技術起初應用在基因克隆和轉基因技術方面,由于具有顯著的特點表現在精度和微量方面,其應用范圍得到了拓展,逐漸延伸到其他領域。隨著對食品中微生物的遺傳性質以及致病菌的遺傳背景的深入研究得出:食品是否受到污染,關鍵在于能否對基因序列和遺傳背景進行準確檢測。PCR技術正是基于這一機理來判斷食品是否受到微生物的污染。
近年來,PCR技術廣泛的應用于食品中病原菌微生物的檢測,在國外采用該方法已成功的檢測出牛肉中的大腸桿菌污染;在國內已采用該技術對水產品、肉制品以及奶制品中的小腸耶爾森氏菌進行檢測。隨著PCR技術的日益發展,對其靈敏性和準確性要求越來越高。在實際應用中,PCR技術也存在一定的不足,只有將PCR技術與其他技術有機結合,才能更好的進行食品檢測,以彌補自身的缺陷。相信在不久的將來,PCR技術會具有更為廣闊的發展前景。
1.4生物芯片
生物芯片技術是一種食品檢驗中最適用的高新技術,其工作原理是通過光導原位合成或者微量點樣,將大量的生物分子在載體表面進行有序地固化,形成密集的二維分子排列,進而與已標記的待測樣品分子進行雜交,然后通過特定的儀器對雜交分子的信號強度進行快速、高效的測定,通過分析確定樣品中品靶分子的含量。通過生物芯片技術,人們對食品安全狀態有了科學的了解,能夠很好的確定食源性疾病的閡值,并且有利于建立用于進出口食品監管方面的預警及反應系統。但就當前來看,該技術的成本較高,再加上其應用性能還達不到要求,嚴重制約了其在食品檢測中的應用。但是鑒于該技術具有較大發展潛力以及商業前景,各國及地區已投入大量的人力和財力相繼開展了研究工作,相信,隨著生物技術的快速發展,生物芯片技術在食品工業領域的應用會日益廣泛。
1.5生物傳感器技術
生物傳感器是一種新型的生物檢測技術,該技術的工作原理是通過選用良好的活性物質,如酶、抗體、抗原、DNA等進行處理作為分子識別元件,當這種分子識別元件與待測物進行特異性結合后,會產生光、熱等復合物,經由信號轉換器來傳播信息并放大輸出,進而得到相應的檢測結果。生物傳感器具有顯著的優勢,主要體現在靈敏度高、特異性強、使用微量、操作簡便、檢測速度快等方面,具有廣闊的發展前景。
基于生物傳感器自身的優勢,廣泛應用于食品殘余農藥檢測、病原菌檢測等多個領域,并取得了不少突破性的進展。但是,生物傳感器也存在一些缺陷,表現在穩定性、重現性以及使用壽命的限制,從很大程度上制約了在食品檢測領域的發展。不過,隨著生物微材料技術的不斷發展,生物傳感器必定會在食品工業領域得到廣泛的采用。
1.6核酸探針技術
核酸探針技術又稱基因探針技術或核酸分子雜交技術,對不同的基因鏈可以進行敏感的鑒別。對來源不同的兩條核酸鏈所含的互補堿基序列,能夠通過特異性的結合而成為分子雜交鏈。根據這一特性,可以將可識別的標記加到已知的DNA或RN段上,形成探針,可以對未知樣品中是否具有相同的序列進行檢測。目前,核酸探針技術已經在進出口動植物及其產品的檢驗方面得到廣泛應用,多用于常見的致病菌和毒素菌的檢驗,尤其是產腸毒素性大腸桿菌的檢測。
2、生物檢測技術在食品檢測中的應用領域
生物檢測技術基于自身的獨特優勢,在食品檢測領域發揮著越來越重要的作用,接下來就該技術在食品檢測中的具體應用進行分析:
2.1有害微生物的檢測
有害微生物的檢測是生物檢測所研究的熱點。食品中有害微生物的存在會給人類的健康帶來巨大傷害,為此,迫切需要找到快速有效的食品檢測方法來控制有害微生物的傳播。生物檢測技術基于自身顯著的優勢,在這一方面已取得了可喜的成績。目前,針對有害微生物的檢測,常采用PCR 技術、酶聯免疫技術以及生物傳感器技術。
2.2食品中殘余農藥的檢測
近年來,由于食品中殘余農藥而引發的毒性問題日益突出,殘余農藥的分析方法和技術越來越受到人們的重視。酶技術和生物傳感器技術已經應用到殘余農藥的檢測中來。
2.3食品成分和品質的檢測
食品成分和品質檢測常采用的方法是生物感應器法,這一方法在很早的時候就已經得到采納。葡萄糖傳感器就是最早的生物傳感器,其主要作用是對食品中的含糖量進行檢測。早在20世紀90年代,國外開發了介體酶傳感器,用于測定食品原料中的谷氨酸的含量。在日本,生物傳感器廣泛的應用于魚類鮮度的測定。此外,可以將某種氣味與蛋白進行結合作為生物敏感材料,進而制成氣味生物傳感器,專門針對食品中的香味物質進行測定。
2.4轉基因食品的測試
隨著基因工程的不斷發展,轉基因食品越來越受到人們的關注。轉基因食品對人類健康和生態環境是否存在不利影響,對于這一熱點問題,可謂是仁者見仁智者見智。對轉基因食品進行準確檢測是解決這一問題的有效措施。目前,多采用酸檢測法、蛋白質檢測法以及酶活性檢測法對轉基因食品進行檢測。
3、結語
生物檢測技術基于自身獨特的優勢,在食品檢驗領域已取得了可觀的成績,發展前景極為廣闊。隨著生物技術的快速發展,生物檢測方法將會不斷的完善和補充。相信,在不久的將來,生物檢測技術在食品檢驗領域中將會得到越來越廣泛的應用。
參考文獻:
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關鍵詞:食品安全 微生物 檢測 分子生物學 免疫學
一、前言
隨著食品工業的快速發展,對食品檢測技術提出了更高的要求,傳統分析方法難以滿足當前食品檢測的需要,靈敏度高、特異性強、簡便快捷的生物技術逐漸在食品檢測行業發展起來。目前,國內的食品安全問題的產生既有政府監管不嚴、制度體系不完全的原因,也有食品檢測技術不夠科學先進的原因。食品安全問題是由于食品中含有毒、有害物質,對人體健康產生危害而造成的公共衛生問題。
二、生物技術分析
生物技術在食品領域的應用已經有幾百年的歷史,從最初的面包、醬油生產,如今已延伸到食品領域的各個方面,得到了長足的發展和不斷的完善。現代生物技術是建立在細胞生物學等學科基礎之上的高科技技術,包括細胞工程、酶工程、基因工程、發酵工程等諸多類型的技術。生物技術是利用生物有機體及其組成部分,或是利用其組織、細胞、酶來進行合成、轉化、降解,從而實現生產產品等目的的技術。細胞工程是以動物、植物細胞及細胞融合技術為基礎的一類生物技術,主要用于食品生產;酶工程是通過特定細胞酶來控制食品生產過程中的物質轉化;基因工程是通過重組基因來改造食品生物特性,起到生產特殊產品的作用;食品發酵技術如今已發展為發酵工程學,用于預定食品及成分的生產。
三、分子生物學的應用
1.基因芯片技術
基因芯片,即DNA微探針陣列(Microarray),是生物芯片的一種。基因芯片技術是在分子生物學與微電子技術等發展基礎上,將標記了的基因探針與芯片上寡核苷酸點雜交后,用激光共聚焦熒光檢測系統等對芯片進行掃描,來確定是否存在一些特異的微生物。理論上講,基因芯片技術可以在一次實驗中檢測出所有潛在的致病原,也可以在同一張芯片上檢測出某一致病原的各種遺傳學指標。基因芯片在數據處理和信息提取過程中,需要對圖象中雜交樣點進行精確定位,因為樣點自動識別的結果將會對芯片檢測結果的精度和準確性產生很大影響。
2.基因探針技術應用
基因探針技術依據2條堿基互補的DNA鏈在適當條件下互補形成穩定的DNA、RNA或DNA—DNA鏈的原理,通過DNA探針與待檢樣品之間是否形成雜交分子,從而判定樣品中是否存在某種微生物。從二十世紀90年代中期誕生開始,美國和法國等很多國家已普遍運用。最近設計的DNA指紋圖譜自動分析系統,由于引入了化學發光標志物,將會更好地對得到的圖譜與核酸堿基進行比較,最終得到對微生物的鑒定。
四、免疫學技術的應用
1.免疫熒光技術
免疫熒光技術就是先通過抗原和抗體的特異性結合反應,然后在熒光顯微鏡下來鑒別細菌的一種技術。具體操作方法是:首先把受檢標本(測定其中的抗體或抗原)和酶標抗原或抗體按不同的步驟與固相載體表面的抗原或抗體起反應,然后用洗滌的方法使固相載體上形成的抗原抗體復合物與其他物質分開,最后結合在固相載體上的酶量與標本中受檢物質的量成一定的比例。加入酶反應的底物后,底物被酶催化變為有色產物,產物的量與標本中受檢物質的量直接相關,故可根據顏色反應的深淺給受檢物質做定性或定量分析。
2.酶聯免疫吸附技術
酶聯免疫吸附技術其實是免疫熒光技術和放射免疫技術的結合,其原理是將抗原或抗體吸附于固相載體,在載體上進行免疫酶染色,底物顯色后,通過定性或定量分析有色產物量,從而確定樣品中待測物質含量。目前的分類方法眾多。主要技術類型有雙抗體夾心法、間接法、捕獲法、競爭法。這種技術具有可定量、反應靈敏準確、標記物穩定、適用范圍寬、結果判斷客觀、簡便完全、檢測速度快以及費用低等特點,且同時可進行上千份樣品的分析。
五、代謝學
1.阻抗法
阻抗法的原理為:微生物在生長繁殖過程中,會使培養基中的電惰性底物代謝成活性底物,從而增加培養基中的電導性,使培養物中的阻抗降低;通過檢測培養基的電阻抗的變化情況,從而對檢測的細菌做鑒定。阻抗法具有高敏感性、特異性、快反應性和高度重復性,非常適于臨床樣本細菌檢測、食品質量與病原體檢測、工業生產中的微生物過程控制及環境衛生細菌學研究。
2.放射法
放射測量法(radiometry,RM)是多種物理、化學診斷新技術。其原理是根據細菌在生長繁殖過程中可利用培養基中的“C”標記的碳水化合物或鹽類的底物,代謝產生CO,然后通過儀器測量CO的含量增加與否,來確定樣品中有無細菌存在。這一方法具有快速、準確度高和自動化等優點。適合大批量樣品的細菌數檢驗,以及各類物品的無菌監測。
六、PCR
該技術即聚合酶鏈式反應,也稱無細胞克隆系統,是1985年誕生的一項DNA體外擴增技術。通過擴增某些難以培養的微生物相應的DN段,檢測擴增產物含量,從而快速地對食品中致病菌進行檢測。檢測時,首先在高溫下(95℃)使得蛋白質變性,DNA雙鏈變成單鏈;再迅速降溫(55℃),每條DNA單鏈退火,這就是所謂的熱循環。之后溫度重新上升到95℃,開始新的循環。經一套擴增循環(21到31次)將1個單分子DNA擴增到107分子。整個過程可以在1h內通過自動熱量循環器完成。這種測定方法的優點是測定結果迅速、靈敏度和特異性高、檢測成本低;但其存在的最大問題在于PCR產品的污染。
七、“干片”法
它主要是利用無毒的高分子材料為培養基載體,能快速、定性和定量檢測試紙和膠片的食品微生物。這種方法已經達到作為定量常規法的水平。對有些項目的測定,幾乎可與標準方法相媲美。由于準確度和精確度高,這種方法對于測定少量樣品,既不需要配制試劑,操作又簡便快速,而且易于消毒保存,便于運輸,攜帶方便,價格低廉,可隨時進行;加之除“干片”外無其他任何廢液廢物,大大減少或消除對環境的污染,所以在實驗室、生產現場和野外環境,防疫工作人員隨時都可以取樣檢查,大大減輕了勞動的強度,提高了檢驗的質量。
八、恒溫擴增技術
隨著分子生物學技術的迅速發展,基于核酸(DNA或RNA)檢測的診斷方法(如各種PCR、Southern雜交和Northern雜交)已大量建立并獲得廣泛應用。這給臨床診斷提供了快速、靈敏和準確的方法。雖然這些方法在臨床實踐中也遇到一些問題,如假陽性與假陰性問題,但基因診斷具有一些特殊優點,如:需樣量少、快速靈敏和準確、應用范圍廣泛;因此,眾多學者不斷改進現有技術探索新方法。
九、生物芯片技術
生物芯片是將大量生物識別分子按預先設置的排列固定于一種載體(如硅片、玻片及高聚物載體等)表面,利用生物分子的特意性親和反應,如核酸雜交反應,抗原抗體反應等來分析各種生物分子的存在及其量的一種技術。基因芯片的最大優點在于其高通量。傳統方法檢測眾多基因要經歷多次實驗而且自動化程度低,因而每次實驗之間是存在系統誤差的。基因芯片可以克服這個缺點,眾多基因的探針的標記、雜交等過程是在一次實驗過程中完成的,而且自動化程度高,數據客觀可靠。基因芯片的缺點在于其不能對待檢測基因在多細胞類型組織中的精確定位進行判斷。另外很多蛋白質調節其功能主要不是依賴其是否表達或表達量的高低,而是依賴蛋白質磷酸化-去磷酸化等方式。在這種情況下,用核酸類生物芯片就沒有什么意義了,正在研究開發中的蛋白類芯片可能會有所作為的。
【關鍵詞】水處理生物活性炭技術應用
中圖分類號:G633.91 文獻標識碼:A
隨著工業的發展,飲用水源的污染日益加劇,飲用水的衛生和安全也受到越來越廣泛的關注,水中所含污染物的種類和數量不斷增多,污染成分也越來越復雜。采用常規的水處理方法已不能滿足要求,必須進行深度處理,一些作用單一的材料和方法已不適用。所以,來源廣泛且容易再生,能反復利用的活性炭倍受關注,其發達的細孔結構和特異的表面特性使它不僅具有極強的吸附性能、氧化還原性能、電性能,而且還可以與其它材料聯合應用,作為催化劑及催化劑和生物的載體.所有這些結構特性使活性炭在水處理技術中得以廣泛應用。
一、生物活性炭的凈水原理
1、工程菌的再生作用
吸附飽和的活性炭經過馴化培養的菌種處理后,可恢復吸附能力。生物的再生作用是由于工程菌的降解作用可使活性炭表面和水中的有機物濃度降低,破壞了原有的固液平衡關系,產生了逆濃度梯度脫附,從而使活性炭得以再生。再生處理只要求恢復活性炭的吸附能力,但不一定能形成生物活性炭。
2、生物活性炭的協同凈化作用
由于大多數細菌的大小均為微米量級,故工程菌主要集中于炭顆粒的外表及鄰近的大孔中,而不能進入微孔中。工程菌能直接將活性炭表面及大孔中吸附的有機物降解掉,從而使活性炭表面的有機物濃度相對降低,造成炭粒內存在一個由內向外減小的濃度梯度,有機物就會向活性炭表面擴散,可逆吸附的有機物會因此脫附下來而被微生物利用。另外,細胞分泌的胞外酶和因細胞解體而釋放出的酶類(納米級大小),能直接進入BAC過渡孔和微孔中去,與孔隙內吸附的有機物產生作用,使其從原吸附位上解脫下來,并被BAC表面上的工程菌所分解,從而構成了吸附和降解的協同作用,即BAC具有的雙重功能。這樣就能保證BAC在生物降解和活性炭物理吸附的雙重作用下長期穩定地運行,已有實驗結果也證明了這一點。Mark等對吸附用和生物載體用的活性炭進行了研究[3],結果表明BAC運行穩定,有機物的去除率主要是靠生物降解的作用。
生物活性炭的形成
BAC的形成有兩種方式:工程菌人工固定化與自然形成。人工固定化BAC是人為投加已經過篩選、馴化的工程菌,具有很高的生物活性;自然形成的BAC無選擇性,生物相復雜,所以在短時間內難以適應環境,生物降解作用較小。在協同凈化作用上兩者也有很大差異:
1、生物降解與活性炭吸附協同作用的起始時間不同
人工固定化BAC對有機物的降解自始至終是物理吸附和生物降解協同作用的結果,即處于穩定期;而自然形成BAC需要經過馴化階段、增長階段才能達到穩定。
2、物理吸附作用的時間不同
人工固定化BAC一開始就存在工程菌,在物理吸附的同時又有生物降解作用,工程菌的存在也不影響物理吸附作用,所以有機物在 被吸附的同時就被降解掉,這樣就大大延長了活性炭的吸附飽和期,即延長了活性炭的使用壽命。
水處理中生物活性炭技術的應用分析
1、飲用水源處理
以生物活性炭為中心的深度處理技術是提高飲用水水質的最主要技術之一,在降低出水中溶解性有機物濃度、提高后續消毒功能、去除原水中的微量持久性有機物、改善感官指標等方面發揮了重要的作用。生物活性炭能夠迅速地吸附水中的溶解性有機物,同時能夠富集水中的微生物,生物活性炭表面吸附的大量有機物也為微生物提供了充足的養分。
2、生活污水處理
BAC技術在生活污水處理中也取得了很好的效果,尤其由于BAC法結合了生物降解和吸附兩個過程,對于去除非離子合成表面活性劑(NISS)非常有效。Alexander等人對此進行了深入研究,證明了BAC技術對生物降解和活性炭吸附兩個過程的優化主要體現為:微生物活動對活性炭起到了生物再生作用,其比例達到20%~24%;活性炭的存在也減輕了廢水中有害物質對微生物的影響。在實際應用中,BAC法處理生活污水在高負荷時能夠表現出穩定的處理效果。
3、工業廢水處理
(1)印染廢水
對于染整類生產企業所排放的生產廢水,由于廢水中含有一定量的染料、助劑及其他化學類物質,具有廢水色度高、COD含量高、難于生化處理等特點,采用“酸化預處理+生化處理+絮凝過濾+生物活性炭”的綜合處理流程,染整類廢水經過處理后基本可以達到生產回用水水質標準的要求。國內已有多家生產企業采用此種工藝,運行結果表明,生物活性炭用于生化后續處理,可以保證出水色度、異味及有機耗氧物的穩定達標,表現出了良好的應用前景。BAC技術與其他工藝相結合也可以處理難度較高的工業廢水。
(2)制藥廢水
制藥廢水由于含有有機物種類多、濃度高、色度深、固體懸浮物濃度高、組分復雜,且含有難降解物質和抑制細菌生長的抗生素而成為廢水處理中的難題。胡妙生采用厭氧生物活性炭流化床來處理制藥廠生產氯苯胍和絡硝瞇唑兩個車間的排放液,試驗發現,與其他工藝相比,該工藝停留時間短,耐沖擊負荷大,在高進水負荷下出水穩定,COD去除率達80%以上。比利時Gent大學研究的生物活性炭氧化過濾器系統(BACOF),在處理制藥廢水上取得了良好效果。經處理后的制藥廠出水中,COD去除率在70%以上,處理后出水的COD低于25mg/L。廢水中對硝化菌有害的微污染物被去除,使得難生物降解的含氮化合物被硝化。制藥廠廢水經生化處理后的出水對魚類有較強的毒害作用,而再經BACOF系統處理后的出水,在檢測范圍內對魚類既無急性的亦無慢性的毒害作用。
(3)含油廢水
李偉光等采用人工固定生物活性炭處理含油廢水,油去除效率達80%~95%,COD平均去除率達53%,出水油質量濃度小于5 IIl=璣,試驗結果表明,該工藝對污染物的去除效果明顯高于顆粒活性炭和傳統的二級氣浮工藝。李安捷等用果殼顆粒活性炭為載體的內循環流化床反應器工藝,在好氧條件下凈化采油廢水。結果表明,果殼粒狀活性炭投加質量分數為15%時處理效果較好,最優化水力停留時間為5 h。借助有機物的表征參數COD、UV抓Uv410、有機酸以及GC/MS分析方法對該工藝凈化采油廢水中的有機物能力進行了研究。結果表明,其對COD的去除率為25%45%,、和有機酸的平均去除率分別為85.9%、73.6%和51.5%,油去除率達100%,但很難去除長鏈烷烴。研究還發現.由于采油廢水中含有某些高濃度的無機離子,占據了活性炭吸附活性中心,從而對活性炭吸附和降解有機物的性能產生不利影響,采油廢水溫度較高也是影響生物活性炭處理效果的一個因素。
總結
由于經BAC工藝處理的出水水質優良,近10年來,國外對BAC技術機理及工業應用的研究興趣不斷增加。除以上所述,BAC技術的最新應用研究還包括處理膠片廢水,石化工業廢水及食品廢水等。隨著人口增長、飲用水源污染的日益加劇和應用水質?標準的提高,對BAC系統的深入研究顯得極為重要。可以預見,BAC技術作為一種優水質、低能耗、無污染的綠色處理技術,在我國必將獲得更廣泛的發展和應用。
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[關鍵詞] 延胡索;液質聯用;生物堿
[中圖分類號]R917 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-7210(2008)04(b)-048-02
Analysis of alkaloids in water extract of Corydalis yanhusuo W. T. Wang by liquid chromatography-mass spectrometry
HOU Peng-fei, SU Shu-lan, DUAN Jin-ao, LIU Han-qing
(Jiangsu Key Laboratory for TCM Formulae Research, Nanjing University of Traditional Chinese Medicine, Nanjing210046, China)
[Abstract] Objective:To analyze alkaloids in the root of Corydalis yanhusuo W. T. Wang. Methods: Liquid chromatography-electrospray ionization-mass spectrometry method was developed for the analysis and identification of alkaloids in water extract from the root of Corydalis yanhusuo W. T. Wang. Results:11 compounds , such as tetrahydrocolumbamine,protopinecorydaline,coptisine and etc,were determined tentatively by comparison of their MS spectra with literature data. Conclusion:The result of this study will be helpful to analyze the alkaloids in the root of Corydalis yanhusuo W. T.Wang. and to build its quality control standard.
[Key words] Corydalis yanhusuo W. T.Wang ;HPLC-MS; Alkaloids
延胡索又稱元胡,為罌粟科植物延胡索Corydalis yanhusuo W. T. Wang的干燥塊莖,具有活血、利氣、止痛之功效,臨床用于治療胸脅、脘腹疼痛、經閉痛經、產后瘀阻、跌撲腫痛等癥[1]。延胡索的主要成分是生物堿,其類型分屬原小檗堿型、原托品堿型、阿樸菲型、苯并菲啶型等四種異喹啉類生物堿,其中多數屬原小檗堿型,少數為阿樸菲型與原托品堿型[2~5]。通過高效液相色譜法(HPLC)對其中的一種或多種生物堿進行分析,可以確定延胡索中主要組分并測定其含量[6,7],但該法對化合物的定性能力很有限,必須在有標準對照品的情況下才能進行保留時間的比對定性和定量分析,據此所建立的延胡索質量控制方法大多只針對延胡索乙素等少數生物堿,不夠全面。液質聯用技術(HPLC-MS)是目前廣泛應用的分析方法之一,它利用液相色譜的高效分離能力對被分析樣品進行分離,再以質譜為檢測器在線提供化合物的分子量信息,特別是電噴霧(ESI)軟電離質譜技術的出現,為研究熱不穩定和極性較大的化合物提供了簡捷快速的分析方法,而多級串聯質譜技術還可以提供被分析成分的結構信息。有些微量、痕量成分和無紫外吸收的化合物在用HPLC分析時很可能被忽略,而MS具有高度的靈敏性,可檢測到皮克級物質,因此很容易發現這些化合物的存在[8]。目前,HPLC-ESI-MS技術已被廣泛用于植物有效成分的分離及結構鑒定中[8]。此實驗采用HPLC-MS聯用技術分析了延胡索中的主要季銨堿類和叔銨堿類成分。
1儀器與試藥
1.1 儀器
Agilent 1100 HPLC-DAD高效液相色譜儀,Waters SunFire ODS-C18柱,英國Micromass LC/TOFMS (飛行時間質譜儀)。
1.2 藥材與試劑
延胡索(浙江松陽產,經南京中醫藥大學劉漢清教授鑒定為Corydalis yanhusuo W. T. Wang 的干燥塊莖);延胡索乙素(中國藥品生物制品檢定所,批號0726-200510);甲醇、乙腈為色譜純,水為超純水。
2 方法與結果
2.1 樣品(YHS)制備
取延胡索100 g,粉碎,加1 000 ml純凈水回流提取1 h,水提液減壓回收至80 ml,量取此濃縮液1 ml,加入1 ml甲醇,混勻,離心,取上清液過0.45 μm微孔濾膜,制得待測樣品。
2.2 儀器條件
2.2.1 液相色譜條件 ODS C18色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動相:A為5%冰醋酸水溶液,B為乙腈;流速0.8 ml/min;采用線性梯度洗脫,梯度洗脫程序為0~10 min B為10%,10~35 min B為10%~20%,35~60 min B為20%~44%,60~85 min B為44%~80%,85~90 min B為80%~95%,90~100 min B為95%;進樣量為10 μl。
2.2.2 電噴霧質譜條件ESI離子源,正離子檢測模式;Capillary 3 000 V;Sample cone 50 V;Extraction cone 3 V;RF lens 300 V;Desoluation Temp 110℃;Source Temp 90℃;MCP Detector 2 670 V。
2.3 實驗結果
延胡索水提取物(YHS)的HPLC-UV圖譜和HPLC-MS總離子流圖如圖1所示,兩者的峰形和峰與峰之間的分離度都較好。根據MS所測定的[M+H]+值,通過檢索文獻[2~5],鑒定出了YHS中的11個化學成分,分別為四氫非洲防己堿、原托品堿、延胡索堿、黃連堿、延胡索乙素、非洲防己堿、四氫黃連堿、四氫小檗堿、小檗堿、巴馬亭、脫氫紫堇堿,見表1。為了確證以上推論,本研究做了延胡索乙素的HPLC-MS的研究,HPLC和MS的條件即用分析YHS的條件,結果延胡索乙素在HPLC中的保留時間為27.915 min,[M+H]+值為356,與YHS中的第5號成分相符,所以可以判斷第5號成分為延胡索乙素。
3 討論
電噴霧(ESI)質譜是一種“軟電離”質譜,碎片離子很少。延胡索中叔、季銨生物堿電離出的分子離子峰主要以[M+H]+的形式存在,在質譜中可得到很好的響應。由于除延胡索乙素外,其他成分沒有對照品,還不能充分斷定這些成分的化學結構,所以還需對這些成分的分子離子峰做二級或多級電離質譜,獲取更多的碎片離子峰信息,再根據延胡索中各種生物堿的裂解規率,最終確定其化學結構。
本實驗利用HPLC的高分離性能和ESI-TOF/MS的強大定,建立了一種快速分析延胡索水提物中各種主要生物堿的方法,為延胡索的質量控制提供了可行依據。
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《微機原理及接口技術》是生物醫學工程專業的一門重要的專業基礎課程,具有承上啟下的作用,是學習《單片機原理》的先導課程,能為學生后續課程的學習奠定基礎[1]。通過對本門課程的學習,要求學生全面了解微型計算機的內部結構、原理和接口應用,并能夠掌握典型機的工作原理,具備簡單的微機應用系統設計及開發能力。《微機原理及接口技術》課程的特點是理論聯系實際,軟硬件相結合,理論概念抽象,內容涵蓋多,記憶起來較困難。教學中一般采用理論為主、實驗為輔的授課方式,但由于實驗條件的限制,學生很難理解抽象的概念,并難以達到教學目標。因此,在日常的教學工作中存在兩個突出問題,一是教師難教,二是學生難學[2]。為了解決這些問題我校對《微機原理及接口技術》課程改革進行了初步探討。
1《微機原理及接口技術》課程教學中存在的問題
1.1教學內容與所學專業脫節
該課程目前的主要教學內容以80X86CPU和其組成的微型計算機系統為重點,包括微機原理和外部接口兩大部分內容,并且已經形成了相對穩定的課程體系。但是,伴隨著計算機技術的日益發展,以80X86CPU組成的微型計算機已經逐步退出了常見應用領域。因此,存在著教學內容相對陳舊的問題,并且缺少與學生所學專業相聯系的實際案例,加之實驗條件有限等諸多問題,不能很好地激發學生學習的積極性,更難以調動學生的主觀能動性。因此,需要進一步調整教學內容,以適應學生就業的需要。
1.2教學方法過于陳舊
本課程的第一部分主要以微型計算機的原理為重點,抽象的概念較多,各個章節的名詞術語和知識點多且復雜,并且各部分內容前后交叉。傳統教學主要采用理論講解為主的授課方式,教學方法單一陳舊,致使學生學習起來枯燥難懂、興趣不高,學生學習的積極性差,課堂氣氛較沉悶,導致教學效果欠佳。因此,教學方法亟需改進。
1.3實踐教學環節薄弱
本門課程的實踐性很強,其實驗課程由軟件部分和硬件部分組成。所開設的實驗大部分屬于驗證性實驗,只要學生按照實驗指導編寫的程序連接電路圖就能得到結果,整個實驗過程自主創新少,學生缺少自主學習與思考;并且,書寫實驗報告時存在襲現象。目前的《微機原理及接口技術》實驗課程難以達到讓學生自主學習、提高動手能力的目標。
1.4考查方式單一
現行的考查方式是期末一卷定終身。這種考查方式容易使學生出現期末考試前突擊復習、背書應付考試,考后遺忘的現象。因此,需要改革這種單一的考查方式,以達到全面評價學生學習過程和學習效果的目的。
2教改措施
2.1優化教學內容,與本專業相聯系
合理制定教學大綱,不斷更新教學內容,補充與生物醫學工程專業相關的實際案例,突出課程特色。以增強課程的實用性為原則,以微型計算機的基本原理和概念為主線,確保課程的系統性、完整性和應用性。授課時可將課程分為三大部分:基本概念、匯編指令、接口技術,以這三部分為重點,著重培養學生利用計算機技術的基本思想去發現、分析、解決問題的能力。以加強與所學專業聯系為原則,在生物醫學工程專業的基礎上介紹微型計算機新的應用領域和發展趨勢,幫助學生解決本專業要求的實際應用問題,以提高學生的學習興趣,喚醒他們主動學習的潛能。
2.2采用多種教學模式,加強網絡資源建設
為了獲得好的教學效果,在《微機原理及接口技術》授課過程中采用了MOOC、翻轉課堂、任務驅動法與傳統教學方法相結合的多種教學方法,在一定程度上充分調動了學生學習的積極性,并培養了他們團隊協作的能力[3]。結合我校多媒體網絡課程復習互動中心(以下簡稱課程中心)的建設,將教學課件、網絡課件以及一些其他教學資源到網站上,學生們可以登錄學校的網站學習、觀看、下載,不但方便了學生自主學習,并能幫助學生理解和消化課堂內容。在課程中心的網站上,學生們還能在線與教師和其他同學交流,不僅方便了學生學習,而且豐富了教師與學生的溝通方式。除開展網上課程中心的建設外,還開展了試題庫的建設,主要題型包括選擇、填空、判斷、簡答與編程等題型。
2.3加強實踐教學環節
《微機原理及接口技術》是實用性非常強的一門專業基礎課程,因此,非常有必要加強實踐教學環節。由于學校的硬件條件有限,授課時將計算機仿真技術和網絡平臺引入到實踐教學中,教會學生使用可視化軟件Proteus、multisim,并鼓勵學生用它們完成實驗,以此來彌補儀器設備和經費的不足[4]。這樣,不僅幫助學生掌握了微機原理的基本知識,也讓他們對電工電子技術有了更為深刻的認識。
2.4改革考核模式
為達到檢驗教學效果的目標,應改變傳統的考核模式,采用形成性評價的考核模式,以全面、客觀、公正的反應學生的學習情況[5]。考核分兩個部分,理論部分和實驗部分。理論部分考試,采用期末試卷成績占70%、平時成績占30%的方式,平時成績包括出勤、作業、提問、隨堂測驗等,每次課前公布上次課的平時成績,可制定考核表貼于班級教室內或發至班級公共郵箱;實驗部分考試從實驗態度、操作能力、創新性和實驗報告四個部分進行考核,考核方式和成績公布同理論課平時成績的公布方式。
3小結
近兩年來,為了提高學生的學習興趣,進一步改善教學效果,我校對《微機原理及接口技術》的課程改革進行了初步探索,并取得了一些成效。學生學習的積極性得到了明顯提高,利用計算機思維提出問題、分析問題和解決問題的能力得到明顯改善,對堆棧、指令隊列、時序等抽象概念能夠正確理解,基本能夠完成簡單的程序編寫。但是還存在一些問題,如學習態度功利化,遇到問題容易浮躁、習慣性的去網上查找等,這些還有待繼續探討、改善。
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關鍵詞 秸稈生物反應堆;行下內置式;行間內置式;效益;寧夏隆德
中圖分類號 S216.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)14-0205-01
秸稈反應堆技術即采用生物技術將作物秸稈轉化為農作物所需要的二氧化碳、熱量、抗病孢子和有機無機養料等有益物質,從而促進作物生長發育,提高產量和品質,增強防病抗病能力,產生生防效應,進而培育獲得高產、優質、無公害農產品的一項技術。秸稈生物反應堆技術在作物上的廣泛應用,既能使豐富的秸稈資源得到有效合理的利用,又能從根本上解決因長期施用化肥導致的土壤生態惡化、農產品污染等問題[1-2]。
隆德縣地處黃土高原西部,總面積985 km2,丘陵面積占總面積的63.8%,東西寬41 km,南北長47 km,海拔1 720~2 942 m。地理坐標為北緯35°21′~35°47′,東經105°48′~106°15′,氣候屬中溫帶大陸性半濕潤向半干旱過渡區。春季風大,氣候干燥,晝夜溫差大,由于受西北利亞冷空氣影響,常出現倒春寒天氣;夏季氣候溫涼,降雨少,干旱、冰雹等自然災害頻繁發生,適宜種植冷涼型蔬菜韭菜。秋季氣溫下降迅速,早霜來的快,降雨主要集中在7—9月,易發生秋澇和連陰雨;冬季寒冷而漫長,氣候干燥,易出現極端天氣。年平均氣溫5.1 ℃,年平均無霜期125 d,最少94 d,早霜一般在9月20日左右出現,晚霜5月18日左右結束,年降水量542 mm。由于受海拔的影響,氣候東南部較冷、濕潤,西北部較暖、干燥,差異較大。因此,根據以上氣候狀況分析,隆德縣秸稈生物反應堆正常生產期在4月下旬至10月中旬,安全生產期在5月中旬至10月上旬。
1 材料與方法
1.1 試驗地概況
試驗在隆德縣神林雙村蔬菜標準園進行,選擇有代表性的6 m×60 m的10棟鋼竹結構拱棚,分別設行下內置式秸稈反應堆4棟、行間內置式秸稈反應堆4棟、對照2棟進行試驗示范。
1.2 供試材料
秸稈采用玉米秸稈,菌種為專用菌種。示范作物為辣椒(亨椒一號)。
1.3 試驗方法
1.3.1 開溝,鋪秸稈,撒菌種。試驗拱棚前茬為辣椒,整地前每棚施農家肥2 t、磷酸二銨20 kg、尿素5 kg。3月16日整地,在拱棚內沿拱棚長開溝,溝寬50 cm、深30 cm,溝與溝的中心距離110 cm。4月3日在開好的溝內鋪滿秸稈,厚度約為30 cm,每棚5壟,壟間距1.1 m,每棟拱棚用量為2 t。取5 kg菌種、5 kg麥麩混勻,均勻撒入秸稈上,并用鐵鍬輕翻1遍,同時撒入5 kg尿素以加速秸稈的腐解并培養出微生物。并將溝兩邊的土回填于秸稈上,覆土厚度30 cm左右,整平[3-4]。
1.3.2 定植。將秸稈用水澆透,隔3~4 d后,垡平壟面,秸稈上土層厚度保持30 cm左右。在壟上用12號鋼筋打2行孔,行距40 cm,孔距30 cm,深度以穿透秸稈層為準。4月20日扣棚膜,4月27日定植辣椒,株距0.35 m,每棚定植2 057株。
1.3.3 定植后管理。4月28日灌定植水,5月5日中耕松土,5月8日灌緩苗水,5月20日灌催花水,6月2日灌第4水,6月22日灌第5水,7月10日灌第6水,8月6日灌7水,8月28日灌第8水。前5次灌水后進行中耕松土,6月1日用3%吡蟲啉防治蚜蟲。6月20日追肥1次,每棚穴施二銨7.5 kg、尿素3 kg,7月2日上市,10月上旬拉秧,采摘4次,無病蟲害發生[5-7]。
行間內置式秸稈生物反應堆技術示范,其操作方法基本相同,不同的是在壟溝內進行。
2 結果與分析
從表1可以看出,開花期:行下內置式秸稈反應堆較對照提早9 d,行間內置式秸稈反應堆較對照提早4 d;始收期:行下內置式秸稈反應堆較對照提早8 d,行間內置式秸稈反應堆較對照提早3 d,生育期提前明顯。
從表2可以看出,開花期干重:行下內置式秸稈反應堆較對照增加12.72g/株,行間內置式秸稈反應堆較對照增加1.10 g/株;果實膨大期干重:行下內置式秸稈反應堆較對照增加10.0 g/株,行間內置式秸稈反應堆較對照增加3.3 g/株。行下內置式秸稈反應堆干物質重量增加顯著。
從表3可以看出,行下內置式秸稈反應堆辣椒產量為2 250 kg/棟,較對照增產15.44%;行間內置式秸稈反應堆辣椒
產量為2 120 kg/棟,較對照增產8.77%,行下內置式有明顯的增產效果。
3 結論
試驗結果表明,與對照相比,采用秸稈反應堆技術,辣椒的生育期提前,生長量和產量增加,其中以行下內置式秸稈反應堆效果最為明顯,其開花期、始收期分別比對照提前9、8 d,開花期干重、果實膨大期干重分別比對照增加12.72、10.00 g/株,最終產量比對照增加15.44%,值得大范圍推廣應用。
4 參考文獻
[1] 王宏軍,史楠,牛青.陜西省秸稈生物反應堆技術應用效果及前景分析[J].中國農技推廣,2012(11):39-41.
[2] 王淑華,王琪.應用秸稈生物反應堆技術示范效果分析[J].現代農業科技,2008(10):57-58.
[3] 楊合法,范聚芳,牛新勝,等.沼肥與生物有機無機復合肥在保護地蔬菜上應用效果研究[J].華北農學報,2006(S2):63-67.
[4] 王子勤,王振學,孫曉艷.生物秸桿反應堆在保護地蔬菜上的應用效果試驗[J].吉林蔬菜,2005(4):45.
[5] 曾艷君.秸稈生物反應堆技術在保護地生產中的應用試驗[J].現代農業科技,2010(3):116.