免费-生物反应器的应用状况与前景

免费-生物反应器的应用状况与前景（共3篇）

1.免费-生物反应器的应用状况与前景 篇一

生物工程的应用前景与展望

当今,新的科学革命浪潮中引人注目的遗传工程(即生物工程)给许多领域带来飞跃发 展。例如癌症、高血压、遗传性疾病、老化等机理的阐明,胰岛素、生长激素、干扰素、酶 等徽生物工业产品产率的提高,赋予农作物以耐寒、高产等优良特性的育种等等,世界各国都予以重视,正积极研究开发。由于生物工程技术的迅速发展,迫使我们不得不对生物工程 的概念和应用发展有所认识和了解。本文对此试作详细讨论。伴随着生命科学的新突破，现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域，产生了巨大的经济和社会效益。

食品方面

首先，生物技术被用来提高生产效率，从而提高食品产量。其次，生物技术可以提高食品质量。例如，以淀粉为原料采用固定化酶（或含酶菌体）生产高果糖浆来代替蔗糖，这是食糖工业的一场革命。第三，生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路。目前，全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨，质量也有了重大突破，从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。材料方面通过生物技术构建新型生物材料，是现代新材料发展的重要途径之一。

首先，生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝。例如，利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素。甲壳素是制造手术缝合线的极好材料，它柔软，可加速伤口愈合，还可被人体吸收而免于拆线。

其次，生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能。例如，蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质，其强度大，可塑性高，可用于生产防弹背心、降落伞等用品。利用生物技术可以生产蛛丝蛋白，得到与蜘蛛丝媲美的纤维。

第三，利用生物技术可开发出新的材料类型。例如，一些微生物能产出可降解的生物塑料，避免了“白色污染”。能源方面

生物技术一方面能提高不可再生能源的开采率，另一方面能开发更多可再生能源。首先，生物技术提高了石油开采的效率。其次，生物技术为新能源的利用开辟了道路。现代生物技术越来越多地运用于农业中，使农业经济达到高产、高质、高效的目的。农作物和花卉生产

生物技术应用于农作物和花卉生产的目标，主要是提高产量、改良品质和获得抗逆植物。首先，生物技术既能提高作物产量，还能快速繁殖。其次，生物技术既能改良作物品质，还能延缓植物的成熟，从而延长了植物食品的保藏期。第三，生物技术在培育抗逆作物中发挥了重要作用。例如，用基因工程方法培育出的抗虫害作物，不需施用农药，既提高了种植的经济效益，又保护了我们的环境。我国的转基因抗虫棉品种，1999年已经推广200多万亩，创造了巨大的经济效益。畜禽生产利用生物技术以获得高产优质的畜禽产品和提高畜禽的抗病能力。首先，生物技术不仅能加快畜禽的繁殖和生长速度，而且能改良畜禽的品质，提供优质的肉、奶、蛋产品。其次，生物技术可以培育抗病的畜禽品种，减少饲养业的风险。如利用转基因的方法，培育抗病动物，可以大大减少牲畜瘟疫的发生，保证牲畜健康，也保证人类健康。农业新领域基因工程不仅提高了农牧产品的产量和质量。

利用转基因植物生产疫苗是目前的一个研究热点。科研人员希望能用食用植物表达疫苗，人们通过食用这些转基因植物就能达到接种疫苗的目的。目前已经在转基因烟草中表达出了乙型肝炎疫苗。利用转基因动物生产药用蛋白同样是目前的研究热点。科学家已经培育出多种转基因动物，它们的乳腺能特异性地表达外源目的基因，因此从它们产的奶中能获得所需的蛋白质药物，由于这种转基因牛或羊吃的是草，挤出的奶中含有珍贵的药用蛋白，生产成本低，可以获得巨额的经济效益。医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。疾病预防利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。注射或口服疫苗可以激活体内的免疫系统，产生专门针对病原体的特异性抗体。

20世纪70年代以后，人们开始利用基因工程技术来生产疫苗。基因工程疫苗是将病原体的某种蛋白基因重组到细菌或真核细胞内，利用细菌或真核细胞来大量生产病原体的蛋白，把这种蛋白作为疫苗。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙型肝炎的预防。我国生产的基因工程乙肝疫苗，主要采用酵母表达系统产生疫苗。疾病诊断生物技术的开发应用，提供了新的诊断技术，特别是单克隆抗体诊断试剂和DNA诊断技术的应用，使许多疾病特别是肿瘤、传染病在早期就能得到准确诊断。图4-40是单克隆抗体的制备。单克隆抗体以它明显的优越性得到迅速的发展，全世界研制成功的单克隆抗体有上万种，主要用于临床诊断、治疗试剂、特异性杀伤肿瘤细胞等。有的单克隆抗体能与放射性同位素、毒素和化学药品联结在一起，用于癌症治疗，它准确地找到癌变部位，杀死癌细胞，有 “生物导弹”、“肿瘤克星”之称。

DNA诊断技术是利用重组DNA技术，直接从DNA水平作出人类遗传性疾病、肿瘤、传染性疾病等多种疾病的诊断。它具有专一性强、灵敏度高、操作简便等优点。疾病治疗生物技术在疾病治疗方面主要包括提供药物、基因治疗和器官移植等方面。利用基因工程能大量生产一些来源稀少价格昂贵的药物，减轻患者的负担。这些珍贵药物包括生长抑素、胰岛素、干扰素等等。基因治疗是一种应用基因工程技术和分子遗传学原理对人类疾病进行治疗的新疗法。世界上第一例成功的基因治疗是对一位4岁的美国女孩进行的，她由于体内缺乏腺苷脱氨酶而完全丧失免疫功能，治疗前只能在无菌室生活，否则会由于感染而死亡。经治疗，这个女孩可进入普通小学上学。截至1997年6月，全世界已批准的临床基因治疗方案有218项，接受基因治疗和基因转移的患者总数已有2557名患者。

在2013年6月3日的“Cell”期刊上发表的罗伯特·温伯格等研究人员在乳腺癌侵袭性的研究取得了新成果:基因决定乳腺癌细胞命运。

1990年，人类基因组计划在美国正式启动，2003年4月14日，中美英日法德六国科学家宣布：人类基因组序列图绘制成功。人类基因组计划的完成，有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症的致病机理，将为基因治疗提供更多的理论依据。器官移植技术向异种移植方向发展，即利用现代生物技术，将人的基因转移到另一个物种上，再将此物种的器官取出来置入人体，代替人的生病的“零件”。另外，还可以利用克隆技术，制造出完全适合于人体的器官，来替代人体“病危”的器官。污染监测现代生物技术建立了一类新的快速准确监测与评价环境的有效方法，主要包括利用新的指示生物、利用核酸探针和利用生物传感器。人们分别用细菌、原生动物、藻类、高等植物和鱼类等作为指示生物，监测它们对环境的反应，便能对环境质量作出评价。核酸探针技术的出现也为环境监测和评价提供了一条有效途径。例如，用杆菌的核酸探针监测水环境中的大肠杆菌。

近年来，生物传感器在环境监测中的应用发展很快。生物传感器是以微生物、细胞、酶、抗体等具有生物活性的物质作为污染物的识别元件，具有成本低、易制作、使用方便、测定快速等优点。

污染治理现代生物治理采用纯培养的微生物菌株来降解污染物。例如科学家利用基因工程技术，将一种昆虫的耐DDT基因转移到细菌体内，培育一种专门“吃”DDT的细菌，大量培养，放到土壤中，土壤中的DDT就会被“吃”得一干二净。再例如科学家研制出一种耐污力强的生物菌种RhP，放到污染的水中，可在不消耗水体氧气的情况下，迅速吸收消耗水体中的氮、磷、硫、碳等污染元素，减少水体的富营养成份，切断蓝藻生长的营养来源，达到治理蓝藻的目的。

一、生物工程的甚本概念

广义上说,生物工程是应用生命现象为人类造福的科学技术,概括地说,是利用DNA重组技术,有目的、有计划、有定向地创造新的生物品种和类型。也有人称它为显微工程。生物工程是70年代初期才发展起来的一门新学科。主要是在分子生物学、分子遗传学和徽生物学基础理论研究基础上发展起来的。当今的生物工程己进入了新的综合性科学术技阶段。

二、生物工程的发展史

生物工程的发展并不是偶然的,而是整个遗传科学不断发展的合乎逻辑的必然结果。1953年watson和Criek通过x射线衍射法提出了DNA分子双螺旋空间结构的新见解,建文了“遗传密码”和“模板学说”,从而揭示了分子遗传学的序幕,使遗传学跃进到分子水平。随后,在人工分离基因、人工合成基因以及基因重组和表达分别取得成功,又导致了现代遗传学中一个新的分子的出现,即遗传工程(或生物工程)。遗传学从整体水平到细胞水平,进而跃到分子水平,仅仅经厉了八十多年的时间,其进展速度是十分惊人的。70年代后期,我国很快地开始跟踪国际生物技术的发展,并开辟了有关的研究和开发工作。经过十几年的努力,我国的生物技术己有了一定的基础和相当的规模,并取得一定的成绩和成果,对社会和生产起了一定的影响。如,乙型肝炎病毒表面抗原基因工程疫苗、胰岛素、日一干扰素、人生长激素等基因工程研究己获得阶段成果。目前已有几种单克隆诊断试剂投入市场。

三、生物工程的其体技术及其相互关系生物工程的具体技术及其相互关系或基因操作(图见封四),一般是将某种生物细胞(供体细胞)的某个或某几个基因的DNA分子提取出来或人工合成,在体外借助于酶的作用,人工合成一个大分子的“嵌合体”,再通过质粒(质粒是一种存在于细菌中,如大肠杆菌中小而完整的DNA环),即运载体,将其携带到宿主细胞(受体细胞)中去,使转移的基因或外源DNA分子在宿主细胞中繁殖和遗传,以改变后者的遗传特性。所以这种生物工程实质上是分子水平的杂交。从图可见,生物工程的应用领域丰富多采;其中微生物起着巨大的作用。此外,动植物细胞本身的改造和利用也有发展前景。如何将生物工程应用于医疗卫生和医药工业是当前面临重要的研究课题,也是今后的发展方向。

四、基因组技术的研究

重组体DNA技术的发展,也就是基因“工程，技术的发展,所以本文重点讨论DNA重组的方法、种类、条件等,以便于今后的使用和研究。基因重组必须具备三种条件:①外源(供体)DNA,②载体DNA,③宿主细胞或受体细胞。供体DNA需具备以下特点:①较纯的DNA片段,②能被限制性内切酶消化成不同大小的片段,③有一定的内切酶选择性位点,④DNA序列中具有一定的编码序列,而载体DNA同样应具备以下特征:①能在细胞中独立自我复制,②带有可以被筛选的基因标记(一般为两个),③只有一种限制性内切酶的酶切位点,以便把外源DNA连接在它的上面,又不妨碍它本身细胞增殖。此外,基因重组过程中还需要四个主要的工具:①限制性内切酶(Restrictionendornuelease),这类酶起裁剪工具的作用,它只能在固定的DNA部位上剪 切。目前已发现有百种以上的限制性内切酶(如枷mHI、Bgll、EcoRI、Hindl)。②DNA连接酶(DNALigase),它在基因重组中主要起搬运工具作用。它能把外源DNA“搬”到载体DNA上,并使二者连接在一起。依靠这酶,载体DNA才能携带另一种生物的DNA进入寄主细胞。③载体DNA,该DNA在重组中主要起交通工具作用。外源DNA通过连接酶连接在它的上面,再经由它运送到宿主细胞里去。④转化过程,也就是使已经重新组合的外源DNA与载体DNA放进大肠杆菌去的过程。目前基因重组研究最为常用的技术是基因组文库构建和cDNA文库的构建。它们是DNA重组中非常重要的一门技术,具体方法如下。

1.基因组文库构建:细菌、动物、人体染色体基因组DNA经内切酶切割后和载体DNA连接,使成为重组DNA分子,重组DNA与包装裂解物经离体包装反应,变为可感染的噬菌体顺粒,后者经转导宿主在指示菌株内构建成重组的基因组文库。

.2cDNA文库构建:首先分离纯化经体外反转录酶的作用后合成出互补的双链cDNA,经内切酶剪切和连接酶作用与载体DNA连接重组,经转化或包装宿主在受体细胞内使构建成CDNA文库。构建的基因文库有以下用途:①从荃因组文库或cDNA文库筛选出有用的基因克隆,从被筛出来的克隆中进行结构序列分析,和基因转录调控机制的研究;②用特异DNA探针或特异抗体探针从基因文库中筛选出与医药工业有密切相关的重组基因菌株,开拓新药品种或单克隆抗体的大量制备,干扰素、疫苗、激素、酶和其他蛋白质生产以及遗传病的治疗等,③从基因文库中筛选出特异基因,并制备出DNA探针作遗传病、肿瘤和其它疾病的丛因诊断。

五、生物工程的应用前景.生物工程在实践上的应用前景己日益引起人们的重视。现在已经能够将真核细胞的基因转移到原核生物的细胞中,并使之表达,例如使细菌产生出各种多肤激素等。它的应用前景有以下几个方面。1.在医药上的应用设想:(1)治疗癌症的设想:目前己知癌细胞的病变过程,主要是由于基因调节控制失灵,使蛋 白质酶的生产发生混乱所致。针对这种机制,最近又发展了反义技术,使癌症的基因治疗又迈进了新的一步。反义技禾是利用细胞核物质片段(即反义寡核昔酸或反义基因)和细胞中的 DNA或RNA相结合,从而控制DNA或RNA的功能。它的主要用途是阻止细胞产生某一细胞基因所编码的特定蛋白质,还可以用于结合病毒、细菌核物质中的DNA或其他形式的RN人,阻止它们的复制。目前生物学家认为反义技术治疗癌症比其他治疗方法更为优越,它可以避免化疗的有害副作用。目前美国已有4个以上这类型公司从事反义RNA进行疾病治疗的研究开发。

(2)医药工业上的应用发展:1977年美国某中心已成功地用大肠杆菌生产出人脑激素-生长激素释放因子(Somatostatin)。这是a科学上头等重大的胜利”。9178年美国HoP“国家医学中心又成功地用人工合成的人胰岛素基因掺入到大肠杆菌中获得功能的表达。使大肠杆菌终于成为生产胰岛素的一座“活工厂”。近几年来,InternMinerChem公司和iBoferon公司及以Hiver公司分别成功地研制出人生长调节素C在大肠杆菌中得到高水平表达,和日一干扰素重组DNA载体以及抗艾滋病病毒疫苗生产等。从上述的应用发展来看,生物工程在医药领域上已取得了引人注目的成就,这是生物技术发展的必然趋势。基因诊断的应用发展:基因诊断技术近两年来飞速发展,它已经从研究室逐渐向临床实验室过渡。美国各大医疗中心已开始建立这类临床实验室。随着DNA探针杂交技术和体外基因扩增技术(PCR技术)的发展,目前国外已研制出许多遗传病基因诊断的探针(例如G一6一DP缺陷DNA探针、1989年美国Murey乙型肝炎、艾滋病病毒基因探针以及hGH基因探针等)。公司(Norcriss,Gerrgia)研制出艾滋病快速诊断盒(商品名为EvaluateS10MinuteAIDsTest),并得到美国食品与药品管理局(FDA)的批准。

六、生物工程今后孟点的发展趋势生物工程中尖端技术是遗传信息操作技术,即指重组DNA、DNA转染、细胞融合、核转移等技术。如上所述,该技术应用广泛,前景诱人。今后应重点发展有关细胞分化研究,和推动有关细胞间信息传递机制和脑一神经系统、免疫系统(包括双功能和单链的单克隆抗体,和特异基因型和抗特异基因型疫苗开发),代谢系统等在个体整体上的调节机制的研究,同时,推动真核细胞生物从而建立能够适用于真核生物的生物技术。

七、结语

生物工程是以生命科学为基础,利用生物体系和工程原理,提供商品或社会服务的综合性科学技术。作为最新高科技行业,它将会为人类文明带来革命性发展。当今世界上生物工程的发展方兴未艾,随着它在科研领域里不断有所突破,将来在医药、医疗、工农业等领域的应用必然是前途无量的。

2.免费-生物反应器的应用状况与前景 篇二

1 生物活性肽的研究现状

生物活性肽 (bioactiv peptides) 是对生物体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物, 是蛋白质中20个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线形、环形结构的不同肽类的总称, 是源于蛋白质的具有多种生物活性的化合物。这些生物活性肽以非活性状态存在于蛋白质的长链中, 当用适当的蛋白酶水解时, 其活性被释放出来。目前, 大量的研究结果表明, 生物活性肽具有多种生物学功能, 如抗病毒、抗癌、抗血栓、抗高血压、免疫调节、激素作用、抑菌、降胆固醇等作用。

1.1 生物活性肽的分类

最近30多年以来, 虽已从动、植物和微生物中分离的生物活性肽达几百种之多, 但目前, 生物活性肽尚且没有较为一致的分类方法。生物活性肽按照来源来分可分为外源性和内源性生物活性肽;按照功能来分可分为生理活性肽和食品感官肽;按取材来分可分为海洋活性肽和陆地活性肽。

外源性生物活性肽是指非机体产生成的, 以肽的形式被吸收后具有生物活性的肽类物质, 一般直接或间接来源于动物及食物蛋白质, 如动物乳汁 (尤其是初乳) 可提供多种生物活性肽, 包括乳源性表皮生长因子 (EGF) 、转化生长因子 (CT-GF) 等。内源性生物活性肽是指生物体自身的组织或器官产生的对其本身又生理调节作用的肽类物质, 主要包括体内一些重要的内分泌腺分泌的肽类激素, 如生长激素释放激素 (GHRH) 、促甲状腺素 (TSH) 、胸腺分泌的胸腺肽、脾脏中的脾脏活性肽 (STF) 、胰脏分泌的胰岛素等;由血液或组织中产生的组织激肽, 如缓激肽;作为神经递质或神经活动调节因子的神经多肽等。

生理活性肽和食品感官肽都是据其生物学功能而得名的肽类。其中生理活性肽包括免疫调节肽 (Immunostimulating peptides) 、抗高血压肽 (Antihypertensive peptides) 、抗血栓肽 (Antithrombotic peptides) 、抗菌多肽 (Andmicrobial peptides) 、阿片肽 (Opioid peptides) 、阿片拮抗肽 (Opioid antagonist peptides) 、酪蛋白磷酸肽 (Casein phosphopeptides, CPP) 等;而食品感官肽又包括苦味肽 (polypeptide bittermess) 、酸味肽 (acidic peptides) 、甜味肽 (peptide sweeteners) 、碱性肽 (peptide with salty taste) 、抗氧化肽 (antioxidant peptides) 和增强风味肽 (peptide with flavor enhancement) 等肽类。

1.2 生物活性肽的来源

生物活性肽的来源主要有三种: (1) 存在于生物体中的各类天然活性肽。 (2) 消化过程中产生的或体外水解蛋白质产生的。 (3) 通过化学方法 (液相或固相) 、酶法、重组DNA技术合成。

20世纪80年代末及90年代初出现的基因组合肽库和化学组合肽库, 给肽类药物以及制药业带来了革命性的进展。国外对生物活性肽进行了大量的基础研究, 并通过应用研究将多种生物活性肽推向市场, 获得了巨大的经济效益。基因工程和蛋白质工程大大推动了生物活性肽的生产和应用。我国对生物活性肽的研究主要集中在天然肽的分离和纯化上。对基因组合肽库和化学组合肽库的构建、筛选及应用才刚刚起步。

2 生物活性肽的应用现状

目前, 生物活性由于具有吸收快、效率高、种类多和无毒副作用等优点因而其应用范围比较广, 如在饲料生产领域、食品加工领域和医学领域等都得到了广泛应用。

2.1 生物活性肽在饲料生产领域中的应用

活性肽是蛋白质营养生理作用的一种重要形式, 用活性肽添加到动物的饲料中对提高动物生产性能具有重要的实践意义。研究结果表明, 在日粮中添加少量内啡肽或其他肽制品, 可显著提高猪的生产性能。Zootekniga (1994) 报道, 育肥猪日粮中添加活性肽可提高饲料报酬和瘦肉率。施用晖等 (1996) 在蛋鸡基础日粮中添加肽制品后, 其产蛋率和饲料转化率显著提高, 蛋壳强度也有提高的趋势。Cahu等 (1995) 在日粮中添加酪蛋白水解产物后, 能提高金鱼和海鲈鱼的存活率。Zambonicno等 (1997) 用肽代替部分海鲈鱼鱼苗日粮中的蛋白质, 鱼苗的生长速度和存活率提高。另外, 最近几年来发现, 生物活性肽可表现出特殊的生物活性, 尤其是对反刍动物, 活性肽具有特殊的调控作用。一些生物活性小肽可以直接作用于胃肠道的受体或直接被转运进入循环中发挥生理活性作用。因此, 一些生物活性小肽在动物生产中会有更好的应用前景, 将是动物营养与饲料添加剂中的一个重要研究方向。

2.2 生物活性肽在食品加工领域中的应用

由生物活性肽的吸收机制可知, 与相同组成的氨基酸相比, 生物活性肽具有吸收快、效率高、被吸收的氨基酸组成平衡等优点, 因此肽可以应用于医疗食品中。同时, 有些食品感官肽还具有不同的风味, 因而他们也可作为食品加工的调味剂。如:有一些C2肽 (Om-Tau·Hcl, Lys-Tau·Hcl, Om-Gly·Hcl和Lys-Gly·Hc1) 可显示很强的咸味。它们可作为无钠调味剂, 为糖尿病和高血压患者所使用。经研究发现增强风味肽含有寡聚谷氨酸成分, 而寡聚谷氨酸在加入蔬菜和果汁时能掩盖其苦味。因此这些肽可作为加工食品风味和香味化合物的前体。再如甜味肽 (peptide sweeteners) 中的阿斯巴甜二肽 (aspartame, Asp-Phe-Ome) 和阿粒甜素 (alitame, L-Asp-D-Ala-NH2) 被证明是有效的阿斯巴甜替代品, 且其性质稳定, 在食品工业中应用广泛。其它甜味肽包括氨基丙二酸二肽 (D-Ama-L-PheOme, D-Amn-L.Phe.Oct) 、素吗定 (thaumatin) 、莫尼林 (monellin) 、朋它啶 (pentadin) 和吗冰啉 (mabinlin) , 这些被视为天然甜味剂。另外一些C2肽 (Gly-Leu, Pro-Glu, va1-Glu) , 可通过自身的缓冲作用增强食物的风味。

2.3 生物活性肽在医学领域中的应用

由于生物活性肽具有抗病毒、抗癌、抗血栓、抗高血压、免疫调节、激素调节、抑菌、降胆固醇等作用, 因而它在筛选药物、制备疫苗等防治疾病的医学领域有着广泛的应用。

近年来通过研究发现:免疫活性肽具有促进机体淋巴细胞的增殖、增强巨噬细胞的吞噬功能, 进而提高机体抵御外界病原体感染的能力, 并具有抗肿瘤功能。在免疫活性肽中, 以胸腺肽的研究报道较多, 到目前为止, 已报道的胸腺肽有20多种, 而且胸腺肽作为一种免疫因子已应用于医学临床, 在抗感染、免疫缺乏症的治疗上应用较多。

保尔佳是抗癌肽中的一种, 20世纪八十年代, 国外开展的对保尔佳抗肿瘤作用及机制的研究, 在体外实验及体内实验都证实了保尔佳对多种肿瘤细胞具有抑制增殖并诱导调亡的作用。所以九十年代以来, 保尔佳被广泛应用于癌症治疗。而目前进一步证实保尔加可有效抑制肿瘤生长, 改善肿瘤病人的恶病质, 提高病人存活率和生存质量, 并能整体地提高病人的自身免疫力, 是癌症化疗中理想的并用药物。

徐小龙等从皖南尖吻蝮蛇毒中分离纯化得到了一种新的抗血栓肽, 即一个新的抗凝血因子ACFⅡ (anticoagulation factorⅡ) 。它不具有凝血酶活性, 也没有出血活性和毒性, 是一种高效的抗凝药物。抗血栓肽的发现和进一步的开发利用将为血栓类疾病的预防和治疗提供了新的手段。

另外, 糖巨肽 (GMP) 可以促进双歧杆菌增殖;糖磷肽 (GPP) 具有强烈的免疫刺激活性;类阿片肽可用于治疗腹泻和调节饮食;免疫促进肽可以增强机体的免疫功能;CPP可促进人体对钙的吸收;降血压肽可用于预防和治疗高血压等, 开发具有保健和治疗作用的生物活性肽产品将会是二十一世纪的热点。

3 生物活性肽研究的前景与展望

在生物活性肽的研究上, 虽然目前还有多数生物活性肽的研究仍处于实验阶段, 在制备以及检测上还没有一套有效的方法, 尚需进一步完善, 但是随着研究手段和方法的不断提高, 特别是随着蛋白质工程和酶工程技术的迅速发展, 生物活性肽的研究, 特别是免疫活性肽与抗癌活性肽的研究, 必将不断深入, 将有更多的具有特殊功能的生物活性肽被发现。而随着基因工程技术的发展, 利用DNA重组等技术, 将表达活性肽的基因整合到某些微生物或动物体内, 通过生物体直接表达出所需肽类, 可大大增加其产量、纯度;或利用细胞培养技术大批量培养重组细胞用于生产生物活性肽可以提高产量。

在生物活性肽的开发应用领域, 随着生物高新技术的进一步发展与完善, 必将为生物活性肽的开发和利用带来广阔的前景。日本以活性肽为功能因子已开发了低抗原食品、婴儿食品、运动食品、促钙吸收食品、降压食品、醒酒食品等一系列产品, 取得了良好的社会效益和经济效益。我国有大量丰富的蛋白质资源, 但资源利用率不高, 加工过程产生的大量下脚料及废弃物通常被当作肥料或直接排放掉, 不仅造成了资源浪费, 也造成了环境污染。而利用生物技术进行蛋白质资源的深加工则更显薄弱。怎样科学地选用原料蛋白、酶类及分离精制方法, 进一步提高生物活性肽的产品得率皆是决定能否将之推向产业化的重要因素, 上述问题的深入探讨和合理解决也将使生物活性肽的研究开发具有更广阔的前景。

摘要：生物活性肽是对生物体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物。目前, 它成为全世界研究的热点。大量的国内外研究结果表明:生物活性肽是涉及生物体内多种细胞功能的生物活性物质, 在生物体内已发现几百种。不同的生物肽具有不同的结构和生理功能, 如抗病毒、抗癌、抗血栓、抗高血压、免疫调节、激素调节、抑菌、降胆固醇等作用。本文就近年来几种具有重要应用价值的生物活性肽的研究现状与应用前景作一简要概述。

关键词：生物活性肽,研究现状,应用前景

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3.膜生物反应器的工程应用进展 篇三

1 膜生物反应器的工程应用进展

MBR早期的研究主要在日本、英国、韩国和法国。目前MBR研究和应用较多的是日本、北美(加拿大、美国等)、欧洲(英国、荷兰、法国、德国等)、韩国、中国和南非[7]。

1.1 膜生物反应器在城市污水处理中的应用

20世纪90年代初期,欧洲开始采用MBR处理工业废水,而城市污水的处理则于1996年开始启动[1]。

目前,全世界投入运行或在建的MBR系统已超过2 500套。已投入运行的规模最大的MBR污水处理工程是位于德国Kaarst市的Nordkanal污水处理厂,设计平均流量为4.5×104 m3/d。在建规模最大的是美国Brightwater污水处理厂,设计平均流量为11.7×104 m3/d[8]。

在欧洲,处理城市污水的工程项目数量以每年大于20个的数量增长。1998年,欧洲第一个大型MBR城市污水处理厂——英国Porlock污水处理厂投入运行。1999年MBR工艺被用于德国生活污水的处理。荷兰在处理规模为240 m3/d的MBR中试取得成功后,建造了处理能力为18 000 m3/d的Varsseveld污水处理厂,并从2003年开始投资建设处理能力为(6~24)×104 m3/d的MBR污水处理厂[1]。

在北美,随着浸没式MBR的出现,MBR在城市污水处理中的应用得以迅速发展。截至2005年,北美地区已有219个MBR城市污水处理工程。目前世界上在建规模最大的MBR污水处理厂——Brightwater污水处理厂,位于美国Washington地区,预计将于2010年投入运行。

在日本,MBR的使用更加普遍,已建成几百套的MBR污水处理设施,主要是用于小区污水的处理与回用。

我国对MBR的应用研究起步相对较晚,但发展迅速,建成的密云污水处理厂再生水厂、内蒙古金桥污水处理厂、北小河污水处理厂、写字楼、宾馆、医院等生活污水处理回用等大型MBR污水处理工程相继投入运行。

1.2 膜生物反应器在工业废水处理中的应用

与城市污水处理相比,MBR在工业废水处理中更具竞争力,已经成功应用于化妆品、医药、润滑油、纺织、屠宰场、乳制品、食品、造纸与纸浆、饮料、炼油工业与化工厂等工业废水处理和垃圾渗滤液等难处理废水中。

在欧洲,早期的MBR主要用于垃圾渗滤液的处理。随着浸没式MBR的出现,MBR的应用范围逐渐扩展到医药、纺织、乳制品、食品、造纸与纸浆、饮料、炼油工业与化工厂等其他工业废水的处理中。截止到2006年,欧洲已有300多座处理能力大于20 m3/d的工业废水处理工程投入运行。按照目前的发展趋势,欧洲每年将新建50个~60个MBR工业废水处理系统[1]。

1991年,北美第一个外置式MBR工业废水处理系统在通用公司投入运行。随后,处理各种工业废水的MBR系统陆续在美国和加拿大投入运行。截至2005年,北美已建成39个MBR工业废水处理系统。未来在北美地区,MBR有望在食品加工废水、屠宰废水和垃圾渗滤处理中进一步扩大其应用[1]。

MBR在东亚地区工业废水的处理中增长非常迅速。自20世纪70年代以来,日本已建成了150多座MBR工业废水处理项目。在中国和韩国,MBR也开始得到广泛应用。

2 国内外主要膜供应厂商及工程实例

现在世界上有超过8家MBR大、中型制造商,其中比较大的厂商包括General Electric公司,Kubota公司,KMS公司,Norit X-Flow公司(Netherlands),Simens公司,USfilter公司,北京碧水源科技股份有限公司,联合环保工程公司等。

Zenon公司创建于1980年,总部位于加拿大,是世界上最早提供商业化MBR工艺产品的公司之一,目前世界范围内已经运行的Zenon水处理系统有上千套,累计处理规模约670万m3/d。Zenon的膜组器具有相当广阔的市场应用。

Kubota公司在1990年第一次正式进行商业性应用。在英国,Kubota在2000年时就建有1.27万m3/d采用MBR工艺的Swanage污水处理厂。2003年5月,Kubota公司建成了第1 000座浸没式MBR污水处理厂。到2005年,Kubota公司生产的MBR膜组器在全球的销量超过了4 000件。

KMS公司(Koch Membrane Systems Incorporated)是一个膜过滤系统的开发者和生产厂商,是全球最大的错流滤膜生产商。目前在全球安装的KMS膜过滤系统已超过15 000套。KMS设计的MBR系统称为Puron浸没式MBR膜组器,主要应用于市政和工业废水的处理中,这种MBR膜组器安装方便,占地面积小。Puron MBR膜组器的工程应用如位于比利时Antwerp的Sobelgra 废水处理厂,2004年11月运行,处理量为2 000 m3/d,是目前比利时最大的工业MBR工程。

Norit公司1918年成立于荷兰,以“引导净化领域”为理念,是全球净化领域产品及系统解决方案的先驱,是能够提供膜过滤技术的世界领先公司。Norit生产的MBR膜组器被命名为AirLift MBR系统。运用AirLift MBR膜组器的工程主要有:位于阿联酋迪拜的Palm Jumeirah Island的污水处理系统工程,处理量为1.7万m3/d;荷兰的Ootmarsum污水处理厂,2007年年初投入运行,处理量为1.56万m3/d。截至2007年5月,Norit的AirLift MBR膜组器在全球的处理量超过了30万m3/d。预计2007年Norit公司全年的销售额可达3.69亿欧元。

在欧洲和美洲,西门子目前的MBR业务与GE(Zenon)并列为前两名。在中国,西门子公司通过收购北京赛恩斯特科技有限公司来开展其业务。在MBR工程应用中,已建设具有全球影响的北京奥林匹克绿色环保项目——北小河污水处理厂6万m3/d的污水深度处理回用项目。

北京碧水源科技股份有限公司正在运行的最大MBR废水资源化工程——北京密云再生水4.5万m3/d回用工程、目前世界上最大的MBR工程——奥运配套工程的温榆河水资源10万m3/d利用工程、怀柔再生水3.5万m3/d回用工程等均已建成投入使用。各供应厂商所建部分项目见表1。

3 未来展望

MBR应用于实际废水处理还需进行改进研究:1)膜污染机理的研究,探索有效、简便的方法控制和减缓膜污染的发生。2)膜材料的研究,随着膜材料和膜制造技术的发展,将会研制出抗污染性强、通量大、价格低的膜材料,使膜生物废水处理技术得到广泛应用。3)开发研制新型节能的膜生物反应器,与传统工艺相比,MBR费用仍偏高,需进一步降低其能耗以增强MBR的竞争力,因此需研发节能型的膜生物反应器。随着人们对膜分离技术的不断认识,在未来的城市污水、工业废水的处理及污水资源化利用项目中,MBR将展现出良好的发展前景和市场潜力。

摘要：指出膜生物反应器被视为“最佳实用技术”,在污水回用处理和工业废水处理方面有其显著的优势,对其工程应用进展进行了综述,并展望了未来发展和今后的研究方向,以推广膜生物反应器的应用。

关键词：膜生物反应器,城市污水,工业废水,工程应用

参考文献

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[3]樊耀波,王菊思.水与废水处理中的膜生物反应器技术[J].环境科学,2007,16(5):79-81.

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[5]岑运华.日本水综合再生利用系统90计划的进展概要[J].环境科学研究,1990,3(2):50.

[6]黄霞.膜生物反应器废水处理工艺的研究进展[J].环境科学研究,1998,11(1):40-44.

[7]白玲,蓝伟光.废水处理中膜生物反应器的研究进展[J].膜科学与技术,2008,28(1):91-96.