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冷却肉的生产和消费比例将提高、逐渐代替热鲜肉。是我国肉类食品产业发展的第一大趋势。冷却肉是指对严格执行检疫制度屠宰后的畜禽胴体迅速进行冷却处理,使胴体温度在24小时内降为0~4℃,并在后续的加工、流通和零售过程中,始终保藏在O~4℃范围内的鲜肉。发达国家冷却肉市场占有率达90%以上。
冷却肉之所以将代替热鲜肉,主要有这几方面的原因:1,冷却肉的生产、贮藏、运输和销售均在冷链条件下进行,能科学控制温度,可有效抑制微生物的生长、保障鲜肉食品的卫生质量。2.采用冷却生产和销售模式,可有效保留肉食品中的营养和风味成分。3.冷却肉实行工厂化生产,并采用科学的管理体系。在热鲜肉的产销过程中,要对动物活体(活猪、活牛等)进行运输,但活体运输会带来动物疫病传播、环境污染、动物福利等方面的问题。而冷却肉采用的是宰后的畜禽胴体的冷链运输,可减少疫病传播的风险和环境污染,并可提高动物福利。据统计,我国冷却肉在大城市已占到生鲜猪肉市场份额的25%左右。由于人们对食品安全、营养和风味的关注度越来越高,所以,冷却肉的市场潜力巨大、前景光明。
传统肉制品的生产方式将向现代化方向转变,这是我国肉类食品产业发展的第二大趋势。我国的传统肉制品包括腌腊和酱卤类肉制品等产品,如腌火腿、板鸭、风鹅、盐水鸭。传统肉制品的风味独特,国人十分爱吃这类食品,但目前,我国的很多传统肉制品仍以作坊方式生产,存在不少问题:不能满足商品属性,不能规模化生产,卫生安全性低。为此,科技人员应在以下几方面加大研发力度:1.研究传统肉制品的风味形成机理。2.研究影响传统肉制品品质的工艺,对传统工艺进行改造。例如,将风鹅的自然风干工艺改为人工风干,可将风干时间缩短50%~70%,从而缩短生产周期、提高生产效率。3.研发新型生产设备。将传统肉制品的生产方式从手工转变为机械化,将有利于标准化生产的开展、提高肉制品质量。
随着现代工艺和设备的应用,中式传统肉制品的保存和流通条件也得到了改善。在上个世纪九十年代以前,中式传统肉制品在我国大中城市的市场份额为30%,如今,这一比例已经提高到50%。
低温肉制品的生产和消费比例将提高。是我国肉类食品产业发展的第三大趋势。低温肉制品是指在温和的加热环境下生产的肉制品,例如,采用巴氏消毒的温度(70~80℃)对肉进行加热处理,这种加热条件就比较温和。采用温和的条件对肉加热,对肉制品加工所用的原料肉中的营养和风味成分破坏较少,可有效保留肉类食品中的营养和风味物质。在发达国家,肉制品主要是低温肉制品。目前,我国已经开始生产低温肉制品,但要保障低温肉制品的卫生质量,必须要严格控制原料肉(生肉)的微生物数量。在正常条件下,刚屠宰的动物深层组织通常是无菌的,但在屠宰和加工过程中,肉的表面会受到微生物的污染。动物体的清洁状况和屠宰车间的卫生状况,与原料肉受微生物影响的程度密切相关,肉的初始载菌量越小,以其为原料加工的肉制品的卫生状况则越容易控制。在卫生状况良好的条件下屠宰出来的动物的肉,其初始茵落总数可控制在100 efu/cm2。
关键词:食品微生物学;团队建设;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)17-0014-02
近年来,我国教育部开始鼓励创新团队建设,2007年提出了实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见,并要求“加强本科教学团队建设,重点遴选和建设一批教学质量高、结构合理的教学团队,建立有效的团队合作的机制”。教学团队是建立有效合作机制的有力保证,已经成为教育部在高等学校中实施本科教学质量与教学改革工程的一项重要举措。因此,自2012年以恚团队以食品微生物学为核心课程,包括食品生物技术、发酵工艺原理、乳品工艺学、食品卫生检验学、分子生物学、酿酒工艺学等课程,组建了食品微生物学系列课程教师创新团队。团队以提高人才培养质量为核心,不断深化教学改革,调整、更新教学内容,提升教学手段,创新人才培养模式,积极探索团队运行管理模式,在教学改革、课程建设、科学研究、平台建设等方面取得了初步成效。近年来,吉林农业大学食品科学与工程专业充分认识到加强教学团队建设的重要意义和作用,在提高教学质量、提升教师素质、进行教育教学改革和“产、学、研”等方面进行了有益探索和实践,团队结构明显优化,团队成员的教学水平和科研能力明显提高,尤其是在科研成果转化为生产力、服务于地方企业方面成果显著,走出了一条具有高校特色的教学团队建设新路。
一、团队建设的目标
以食品微生物学为核心课程,开展与之密切相关的系列课程的教师团队建设,加强与食品微生物学课程内容相关的专业课教师的沟通与交流,优化课程内容与教学资源,促进教学方法改革;以教学课程为主体,结合科研平台和科研项目,利用教授课程内容相关性和科研方向一致性条件,利用科研平台和科研项目团队优势加强与团队成员的沟通与交流,提高教师的科研水平、创新能力,提升教学水平;建设一支教学水平高、科研能力强的高素质师资队伍,建设教学研究型特色创新团队,促进我校教学研究型大学师资水平、科研实力和办学能力提升。
二、团队建设的内容
1.调整食品微生物系列课程的课程结构。课程是教学内容体系的基本单元,基础课程建设是教学改革与建设的核心任务。建立食品学科核心专业课程体系,要按照本科人才培养水平评估要求,以就业为导向,深化人才培养模式改革,调整专业课程体系,优化课程设置,更新教学内容,突出学生综合素质与能力的培养,特别是知识应用能力和动手能力的培养。把拓宽专业口径与柔性专业方向,加强基础与强调针对性有机结合起来,着力打造专业品牌,设置与市场对接和具有前瞻性的课程内容,不断提高人才培养质量。
2.加强教学方法改革。为了培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的综合能力,在教学活动过程中,团队成员根据课程内容共同研究采用什么样的教学方法教学更合适。通过共同探讨学科研究进展,讲授最新研究成果,激发学习兴趣,配合具体的案例讲解,使学生感受到相关课程在本专业中的重要性。共同研究如何强化实践教学环节,提高学生科研水平和解决实际问题的能力,进一步加深学生对知识点的理解和掌握。
3.团队的建设模式研究。以教学课程为主体,结合科研平台和科研项目,利用教授课程内容相关性条件,加强与食品微生物学课程内容相关的专业课教师的沟通与交流,利用科研平台和科研项目团队优势加强与团队成员的沟通与交流,建设系列课程教学创新团队,更好地发挥团队成员的积极性和主动性。
三、团队建设方法和实施
1.以吉林省食品加工与食品安全问题为前提,不断优化授课内容、课程体系。为了提升专业课程设置的合理性,教学团队先后进行人才培养方案的滚动修改。在修改过程中,团队教师既加快传统学科专业的改造与提高,也积极发展新专业,并充分听取用人单位对学生基本素质与能力的要求,使新的课程培养体系建设保持整体性的同时,兼顾前瞻性与动态性。目前,团队教师针对课程内容侧重于食品精深加工和食品安全检测技术,增加了食品加工过程中以及贮藏、销售过程中微生物引起的安全性等内容,同时增加了食品微生物相关的毕业设计内容。
2.通过团队合作,采用多种教学手段,丰富课堂教学环节。微生物学的研究内容及其广泛,涉及多个学科,在课堂教学过程中,根据课程组教师的研究方向采用分章节轮流授课的形式,不仅将微生物学知识与教师的科学研究工作联系起来,将新近的研究成果引入教学,使学生有机会了解学科前沿知识,而且每个教师结合自己具体的科研内容有意识地培养学生的科学态度、科学精神和创新思维。采用讨论式、换位教学和启发式教学方式,促进主动学习;对于学生们容易掌握的部分课程内容,安排学生自学,等等。
3.利用好实践基地,提高团队教师理论联系实际的水平。俗话说“打铁还要自身硬”,食品微生物学系列课程在生产实践中应用比较广泛,为了提高团队教师教学水平,团队教师根据课程内容要求,利用学院自有的中试车间和董事会办学条件,经常进行生产实践,到相关企业进行生产指导。为企业解决生产实际问题的同时,也提高了自身的理论水平,获得了第一手的教学素材,使课堂教学更加生动,大大提高了教学效果。团队教师已经熟练掌握了酸奶发酵工艺、啤酒发酵工艺、乳酸发酵工艺等。
4.加强教学团队科研能力,科教相长提升教学水平。团队有资历的教师有计划地带动青年教师开展科学研究,参与或承担相关科研课题,特别是与教学相关性较大的研究课题,使得年轻教师在科研工作获得收获的同时在教学方面也有很大长进,从教学和科研的结合上培养青年教师,从而进一步提高了教学质量。通过平台建设支撑教学,目前团队建有吉林省食品生物制造科技创新中心,中心为团队教师提供了良好的科研条件,向所有团队教师及其研究生开放使用,有效促进了人才培养。为了激发教师的教学热情,团队教师开展了经常性学术活动,每周组织教师进行一次学术报告或读书报告;利用科研经费为青年教师提供国内外学术会议机会,通过交流,一方面丰富了团队教师的专业知识与视野,另一方面可提高教师的表达能力,使课堂教学更为生动活泼。
5.加强国内外访学及学术交流,发挥团队优势。通过积极参加国内外访学和学术交流,跟踪国内外相关领域的知识、教学方法、教学手段的最新发展,利用团队优势,为青年教师提供国际交流途径及资金等帮助。目前团队教师有1人获得日本博士学位,4人到美国进行了为期一年以上的访问学习,另外1人正在美国访学。每年平均有3―5人次到国外参加国际学术会议,15―20人次参加国内学术和教学会议并进行学术交流,有效提高了团队教师的科研及教学水平,充分发挥了团队的优势。
四、结束语
通过团队合作,可以有效调整课程内容,改革教学内容和方法,开发教学资源,促进教学研讨和教学经验交流,推进教学工作的传帮带和老中青相结合,可以全面提高教师队伍整体素质,有效实现了资源整合,保证课程之间教学内容的连贯性和相关性,有利于教学水平提高。食品微生物学课程不仅是食品科学与工程和食品质量与安全专业教学的主要内容,其内容和涉及相关技术广泛应用于食品相关科研领域。目前团队成员所承担的科研项目几乎都与微生物学内容和相关技术有密切关系。因此,通过教师创新团队建设有利于培养学科带头人、整合科研方向、培育特色学科、促进学科交叉来解决重大科学问题并催生重大科研成果,对于提升教学研究型大学师资水平、科研实力和办学能力具有战略性意义。
参考文献:
[1]王正斌,汪涛.高校教学团队的内涵及其建设策略探讨[J].中国大学教学,2011,(3):75-79.
关键词:食品科学与工程;食品生物技术;教学现状
1 问题的提出
生物技术是“应用自然科学及工程学的原理,依靠生物催化剂(酶或活细胞)的作用将物料进行加工,以提品或为社会服务”的技术。
生物技术是一门实验学科,作为世界三大高新技术之一,其飞速发展使其日益渗透到各学科领域及人类生活的各个层面。随着生物技术在食品工业应用中的日益广泛和深入,它已逐渐成为提升我国食品工业技术含量、参与市场竞争的重要核心技术。因此,培养既掌握食品工程技术,又能将生物技术熟练应用于食品加工中的复合型高级专业人才,是食品工业发展对专业人才的基本要求。
然而,生物技术在食品科学与工程学科的教学领域中并不是传统的学科,关于它的教学,我们没有多少经验可循。因此,调查食品科学与工程学科生物技术教学现状对食品学科的发展具有重要的意义;对研究生物技术在食品科学与工程学科的渗透具有一定的学术价值;对了解兄弟院校的教学情况,相互取长补短以指导本专业的教学具有重要的实用价值。
2 食品科学与工程学科生物技术的教学现状
为了充分调查食品科学与工程学科生物技术的教学现状,并进一步为本学科课程的设置提供依据,我们以问卷调查的方式收集了全国多所院校本科教学和研究生教学两个层面的相关资料,进行了较深入的分析研究。
2.1 本科教学
在食品科学与工程学科本科教学课程设置方面,我们调查了江南大学、中国农业大学、中国海洋大学、浙江大学、福州大学、天津科技大学、河南农业大学、西北农林科技大学、常熟理工学院、暨南大学、广东海洋大学、山东农业大学、山东轻工业学院13所高等院校,统计发现,少数高校除生物化学和微生物学两门专业基础课外,没有设置相关的生物技术课程,如江南大学、山东农业大学等。多数高校设置了相关的生物技术课程,如食品生物技术、食品生物技术导论、食品酶学、发酵食品工艺学等,有的作为选修课,有的作为限选课或必选课。
2.2 研究生教学
在食品科学与工程学科研究生教学课程设置方面,我们调查了江南大学、中国农业大学、东北农业大学、华南理工大学、中国海洋大学、浙江大学、福州大学、天津科技大学、西北农林科技大学、暨南大学、广东海洋大学、陕西科技大学、山东师范大学、山东农业大学、山东轻工业学院15所高等院校,经调查发现,与本科教育相比,在研究生教育阶段,各高校不同程度地加强了学生生物技术知识的学习和技能培养。其中,中国农业大学尤为突出,它将食品生物技术作为一个专业设置在食品科学与工程的一级学科下,分设食品基因工程、食品蛋白质和酶工程、发酵工程、食品微生物学、果蔬生理与分子生物学、葡萄栽培与葡萄酒酿造6个研究方向,所设置的生物技术类课程主要有食品生物技术、高级生物化学、食品生物技术专业Seminar、分子生物学专题等学位课,以及基因工程专题、细胞工程进展、发酵工程专题、食品酶学、高级食品微生物学、发酵食品研究进展、高级葡萄生理与分子生物学(葡萄酒方向必选)、葡萄酒化学进展(葡萄酒方向必选)、果蔬采后生理研究进展(果蔬贮藏方向必选)、蛋白质化学、生化技术、活性酶蛋白凝胶电泳技术、食品微生物实验新技术等选修课。多数院校在食品科学专业设置了食品生物技术研究方向,如江南大学、华南理工大学、天津科技大学、福州大学、山东师范大学、山东轻工业学院等。多数高校的食品科学专业将食品酶学或食品生物技术(中国农业大学选择的是食品生物技术研究方法与进展)作为必修课,其他专业或必修或选修,也都设置了食品酶学或食品生物技术课程。也有部分学校设置了其他生物技术课程,如陕西科技大学食品科学专业将现代食品微生物学和现代分子生物学作为学位课。
从学分要求上看,各高校对硕士研究生总学分的要求在30~35分,其中生物技术类课程的学分为4~12分,占总学分的12%~35%。
2.3 理论学习与实验学时的分配
在同一门生物技术类课程理论学习与实验课时的学时分配上,各高校之间也存在着很大差别。在本科学习阶段,多数院校未设置实验内容,只有少数院校例外,如浙江大学和山东轻工业学院,两者都为本科生开设了食品生物技术选修课,共40学时,其中实验16学时。
在硕士研究生阶段,各院校的情况也不尽相同。有的学校只有理论课的学习,而没有设置实验环节,如山东农业大学,设置了食品酶学和生物技术在食品工业中的应用两门生物技术课程,作为专业选修课均为纯理论课,各40学时;天津科技大学的食品生物技术为纯理论课,共64学时。但多数院校设置了实验学时,如江南大学设置了4门相关课程,食品酶学学位课63学时,其中实验27学时;生化分离技术学位课44学时,无实验内容;食品生物技术选修课30学时,无实验;细胞与分子生物学实验技术选修课60学时,其中实验20学时。还有些院校设置了专门的生物技术实验课程,如中国海洋大学有专门的食品生物技术实验课程,34学时,暨南大学有高达72学时的食品生物技术综合实验课程。
2.4 实验内容的设计
各院校对实验内容的设计差别很大。有些院校在实验内容的设计上不考虑与食品专业的直接相关性,如中国海洋大学和西北农林科技大学的食品生物技术实验课,只涉及细胞工程和基因工程两大实验内容。有的院校只涉及与食品工程密切相关的生物技术实验内容,如山东轻工业学院设置与食品工业密切相关的酶工程与发酵工程核心技术作为主要的实验内容。也有些院校比较全面,如江南大学既涉及作为生物技术本身核心的基因工程实验内容,又涉及与食品工业密切相关的酶工程内容。而暨南大学食品生物技术综合实验则最为全面,既涉及基因工程、细胞工程等生物技术本身的核心实验内容,又涉及与食品工业密切相关的如α-淀粉酶、果胶酶、过氧化物酶的活力测定等酶工程的内容,以及如腐乳毛坯的制备等发酵工程的实验内容。
3 结束语
通过对相关高校食品科学与工程学科生物技术教学现状进行分析和归纳总结,我们可得出以下结论和启示。
3.1 总体对生物技术重视
近些年来,由于生物技术的发展深刻影响着食品工业技术水平的提升,因此,各高校的食品科学与工程学科普遍重视生物技术的教学,无论在本科学习阶段还是在硕士研究生阶段都有除生物化学与微生物学两门专业基础课以外的生物技术相关课程,这与十几年前相比有着本质的区别。
3.2 各高校之间的严重不平衡性
各高校之间在生物技术课程的设置上,存在着严重的不平衡性,这包括所开设的课程、总学时数、实验学时数以及实验内容的设计等多个方面。
3.3 本硕学习内容之间的难衔接性
使用酶与电极的结合来测定酶底物的方法首先由Clark等人[1]提出。1967年,第一个葡萄糖氧化电极由Updike和Hicks[2]研制成功,他们使用聚丙烯酰胺固定葡萄糖氧化酶,然后再固定到电极上。葡萄糖电极可以定量测定溶液中葡萄糖的含量,标志着生物传感器的发展起点,随后生物传感器迅速发展,各种不同的酶、微生物和细胞等固定到电极上,这些生物传感器具有检测特定底物的功能。现在也开发出了将生物技术与电子技术相结合的新型的生物传感器。
2生物传感器的结构和原理
生物传感器的结构有两个主要的部分:生物反应元件与信号转换器。生物反应元件一般是生物活性物质,比如酶和细胞等,这部分的底物特异性决定了生物传感器的检测底物;信号转换器能将生物膜与底物的反应转化为其他信号,主要有电化学电极、光学检测元件和热敏电阻等几种类型,而且信号强度与被测底物含量成正比,再将信号转化为人可识别的数字或图像,便可直观地了解到所测底物的含量。目前生物传感器主要以生物膜为感应元件,结合在电极表面,再用半渗透膜将电极和生物包裹起来,与被测溶液隔开。待测溶液中的成分透过半透膜,有选择性地与膜上的生物元件相结合,产生生化和电化学反应,产生O2、H2、NH4+和CO2等电化学电极能检测的信号,并转换为电信号,再经仪表二次放大并输出,便可测得待测物含量。
3生物传感器的分类
生物传感器的分类方法有很多种。按照其感受器中所采用的生命物质分为:微生物传感器[3~4]、免疫传感器[5]、组织传感器、细胞传感器、酶传感器和DNA传感器[6]等;按照传感器器件检测的原理分为:热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声波道生物传感器、酶电极生物传感器和介体生物传感器等;按照生物敏感物质相互作用的类型分为:亲和型和代谢型两种。由于生物反应的特异性,每一种底物便对应一大类生物传感器。酶电极根据所用的酶膜的不同便有许多种,例如葡萄糖电极、尿素电极、尿酸电极、胆固醇电极、乳酸电极和丙酮酸电极等。而即使所用的生物膜相同,所用的电极和信号转化器也千差万别,种类繁多,例如葡萄糖电极中有的采用pH值电极或碘离子电极作为转换器的电位型葡萄糖电极,也有用氧电极或过氧化氢电极作为转换器的电流型葡萄糖电极等。总之,由众多于生物元件和电极的多样性,生物传感器种类繁多,使用范围广阔,随着生物传感器的不断发展,还有更多的生物膜和电极被开发出来,种类也会指数增长,生物传感器的应用有巨大的发展前景。
4生物传感器的特点
(1)底物特异选择性。由于生物反应底物的专一性,例如酶电极,只对应某一类底物选择性结合,所以即使被测物中其他物质种类很多,也能精确的测出对应底物物质的含量,受其他因素的影响较小,一般不需要进行样品的预处理,被测组分分离与检查同时完成。(2)检测速度快。检出时间短,不需要很长的反应时间。(3)灵敏度高。很小量的底物含量也可以被精确的检测出来,像目前市场上应用的高精度血糖分析仪,其分析精度可以达到0.5%~2.0%,采用就是固定化酶的生物传感器。(4)体积小。可实现在线连续监测,操作方便、可靠、耗材廉价,便于推广。
5生物传感器的在食品工业中的应用
5.1在食品工业中快速检测与生产监控
与常规的传感器(比如温度传感器、压力传感器等)的主要用途相似,不过不是检测生产温度或压力,而是产品或生产过程中某些物质的检测或监控。日本东洋纺织公司利用氨基酸氧化酶电极检测蛋白质分解率,以便在生产中控制水解蛋白质反应的分解程度。1993年RaduG.L.等人制备酪蛋白检测电极,该电极能在9min内检测出0.1~4.0mg/kg的酪蛋白含量。使用最广泛的是发明最早的糖类生物传感器,主要应用于医疗食品及发酵工业中,不仅能测定食品及原料中的单糖含量,双糖和多糖的也能够测定[7]。在食品工业中,生物传感器不仅是一种快速检测产品含糖量的品质控制方法,更重要的是能对工业生产过程中的中间体进行在线的连续的监控,能在出现问题的开始阶段就及时发现并解决。
5.2食品安全
采用微生物传感器能够检测食品中的微生物数量,若是针对特定的微生物还可以检测出对应菌群,例如大肠杆菌、葡萄糖球菌等的数量,这类传感器主要作为有害微生物的检测手段,而传统的取样平板培养的方法通常需要24h或更长的培养时间,显然微生物传感器更高效快速。韩树波等人研制成功一种新型伏安型细菌总数生物传感器,能够在30min内检测出样品中的总菌数量,适于食品、饮料和环境样品中细菌总数的检测[7]。美国佐治亚科技大学科学家哈特文发明了一种新的生物传感器,可同时检测12种不同的病原体,包括沙门氏菌属和大肠杆菌等[8]。除了有害微生物外,生物传感器也应用于食品中有毒物质的检测,蓖麻毒素、肉毒杆菌毒素B、葡萄球菌毒素和沙蚕毒素的检测都有生物传感器的应用[9]。国外采用枯草杆菌制成的微生物传感器能够在0.8μg/mL范围内的检测出黄曲霉毒素B1[10]。
6存在的问题与前景
虽然生物传感器有巨大的优势并已获得了很大发展,但是目前的生物传感器还存在诸多不足之处,主要表现在生物传感器在工作过程中,生物元件可能与某些物质发生的不可逆结合,造成生物活性的降低或丧失,会严重影响传感器的灵敏度和使用寿命。工业生产中高温高压的环境也对生物传感器的使用有很大限制。提高生物元件的使用寿命,扩大其使用环境条件范围,选择灵活性强、选择性高的传感元件是重要的研究方向。生物传感器具有高效、灵敏、特异、结构小巧和经济实用等优点,
早期的研究中以植物内生菌为题报道的绝大部分都是非豆科植物根系内分离到的固氮根瘤菌Frankia属细菌,宿主植物主要有四川桤木(Alnuscermastogyne)、木麻黄(Casuarinasp)、沙棘(Hippophaesp.)、赤场(Alnussp.)、杨梅(Myricasp.)和胡颓子(Elaeagnussp.)等。此外还有百合科(Liliaceae)百合(Liliumsp.)细胞中的内生菌研究。篇名中第一次出现内生细菌的原著论文是1996年中国农业大学刘云霞等关于水稻内生细菌巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)在水稻内分布的研究[5],以及吴加志等关于Enterobacter,Pseudomonas和Bacillus三属植物内生细菌在植物病害生物防治潜力方面的研究[6]。受国外植物内生细菌研究的影响,作为植物病害的生防因子,我国棉花、水稻、马铃薯等作物的内生细菌首先受到了关注。我国首次正面研究内生真菌的是已故南京农业大学终身教授李扬汉关于麦田有毒杂草毒麦(Loliumtemulentum)中的内生真菌的观察[4],此后我国内生真菌的研究沉寂了约10年。邱德有等关于红豆杉内生真菌的先驱性研究开启我国药用植物内生真菌研究的火热时代[3,7-9]。目前,关于药物开发指向的植物内生微生物及其所产生理活性物质研究,在我国遍及以药用植物和农用植物为主的数十科野生植物和农作物,连年产出百余篇原著论文和十余篇文献综述(图1)。按现在的趋势,我国年度发表植物内生真菌相关原著论文将很快会超过两百,研究的热潮有增无减,成为植物内生微生物研究中最活跃的领域。植物内生真菌的另一个重要内容——禾本科植物麦角类内生真菌的研究则到甘肃草原生态研究所南志标从新西兰留学回来后才真正兴起。南志标先生回国后在甘肃省自然科学基金和国家人事部归国留学人员科研启动资金的资助下,利用执行联合国粮食计划署2817项目咨询任务时从新疆阿勒泰地区采集到的野生植物样品,首次检测到我国产布顿大麦草(Hordeumbugdanii)中含有内生真菌,并指出了内生真菌的植株能促使宿主植物总生物量、干物质产量、根重以及分蘖数均有所增加。同时也发现,甘肃省的中华羊茅、紫羊茅和部分雀麦属植物中不同程度的含有内生菌[10-11]。同时,在美国牧草种子公司的资助下,新疆草原研究所的李宝军等利用新疆种质资源库的11种牧草种子进行了内生真菌的检测,发现醉马草种子中含有内生真菌[12]。进入21世纪后,关于禾本科植物内生菌的研究有兰州大学的南志标/李春杰课题组、南开大学的高玉葆/任安芝课题组以及南京农业大学的王志伟/纪燕玲课题组等开展持续性的研究。
2植物内生微生物研究的基本特点
首先应该指出,国际国内植物内生微生物研究最大的特点是其范围之大、涉及微生物的种类之多样、功能之繁杂、潜力之广阔。据现行学术界通用的概念和范畴,只要是有机会在植物体内出现的微生物,几乎无所不包含在植物内生微生物的范畴之内[13-15]。这个特征决定了植物内生微生物的研究领域是广阔的,所涉及的学科除生物科学类各基础学科外,还有农学和林学类各基础学科、药物化学、医学、生物工程、食品保藏与加工等多方面的学科。因此,植物内生微生物的研究适合多领域共同协作,在视角和概念运用等方面出现多元化也是很自然的。第二,植物内生微生物基本功能是多层次的。最基本的层次是微生物本身的显。这种功能以微生物的分离物为基础、在人工培养时即得以表达,可通过人工培养以及人工发酵进行研究、挖掘和改良,我国这方面的研究报告最多[16-18]。第二层次是微生物和宿主植物形成共生体(Symbiota)所表现出来的功能。就像绝大多数产毒素的冷季型禾本科植物与其Epichloae类内生真菌的共生体那样,这种毒素的生产和积累的功能不是植物或微生物单独所具有的,或者单独能达到的强度和高度,只有通过宿主植物和内生微生物形成共生体后才体现出来[19-21]。第三层次是内生微生物/宿主植物共生体在不同环境中所表达出来的不同功能或不同程度。上述产毒Epichloae类内生真菌和其宿主植物的共生体也不是在任何时候、任何环境中都能生产和积累毒素,在某种特定的环境条件下生产毒素(多),在另外的条件下则少生产或根本不生产毒素[19,22]。植物生长环境直接介入微生物和宿主植物共生体的生物学特性的表达。这一现象十分符合植物和微生物相互作用的基本规律,可能对利用植物内生微生物的生理活性物质进行生物制药研究和开发的科研人员也会有积极的启发。第三,植物内生微生物给人类带来的影响不全是有益的,有时也会出现有害的一面。从文献的描述来看,这一点在我国目前仅在少数研究中引起了注意。黑麦草内生真菌、苇状羊茅内生真菌、疯草内生真菌等该宿主植物带来的毒素生产和积累则是最突出的例子。无论是产毒的禾本科植物内生真菌还是疯草内生真菌,已经被人们发现的这些有害事例已经给社会造成了巨大的损失[19,23]。另外,虽然没有出现鹅观草致毒的报道,但从其中的内生真菌中也检测到了一些毒素生产基因(王志伟等,未发表)。因此,我们有必要对植物内生微生物给人类带来有害影响也给以足够的关注。同样,我们固然可以期望植物内生微生物给宿主植物带来或加强抗菌作用(Antagonism)、化感作用(Allelopathy)等抑制其它生物生长和发育的功能,在植物抗病、抑制杂草等方面起到一定的正面作用。但另一方面,这些作用是否会导致区域内生物多样性的降低[24-25],产生新的生态问题?这些都需要今后去认真评价。第四,植物内生微生物的功能一部分可通过生物学/生物化学的特征表现出来,另有一部分功能必须通过生态学的方法才能加以研究和利用。新西兰在飞机场及其周边大规模种植产毒素Epichloae类内生真菌和其宿主植物共生体,以此驱避在机场聚集的鸟类(JohnCuradus,私人通信)。这是通过生态学的方法对植物内生微生物的功能加以利用的一个代表性事例。在我国,利用植物内生微生物进行植物病虫害的生物防治也是这类事例中的典型[25-27]。在这些情况下,内生微生物和其宿主植物的共生体特征的稳定表达就十分重要。一般来说,植物内生微生物作为药用微生物利用时,微生物本身相对重要一些,而作为农用资源或环境修复手段加以利用时,共生体的特征则往往更加重要。
3我植物内生微生物研究的发展和特点
进入21世纪,特别是近10年来,我国植物内生微生物的研究发展迅猛。据最保守统计,在我国发行杂志上由我国科研人员发表的植物内生微生物的论文(篇名中含有“内生菌”、“内生细菌”或“内生真菌”字样的论文)在2008年以后每年都超过200篇,2013年论文总数已逼近300(图1)。考虑篇名中没有体现出来的论文以及在国外发表的论文,我国科研人员近年来发表的植物内生微生物研究的论文大约每年可达400篇以上。研究领域也全面开花,基本形成了4大板块、24个分支的局面(表1)。至此,我国已形成了一支队伍庞大、成果丰硕的科研力量,在国际植物内生微生物研究中占有十分显要的地位。从整体趋势来看,我国植物内生微生物研究的特点可概括为“四多四少”。资源探索多、分离培养多、活性检测和生物功能研究多,基础性前期工作多;方法研究少、涉及林木少、与宿主的关联少、实际应用少。特别是以药物开发为目的的资源探索性研究报告最多,以抗菌、抗肿瘤等指标为主的药物开发指向的论文大量出现,形成了我国植物内生微生物研究中最耀眼的亮点[17,28-29]。植物内生微生物研究以生理活性检测以及活性物质探索为主要范式(Paradigm)之一,思路清晰易懂、方法简单、实施容易,是研究生训练的好材料。关注我国植物内生微生物论文数量的上升时机,也不难发现其上升趋势和研究生毕业数量的上升基本同步(图1)。从论文数量整体来看,从20世纪末开始我国科研人员在本国的科学杂志上(中国学术期刊网络出版总库收录部分,1979-2013年),植物内生微生物的研究有了飞速的发展。在21世纪的第一个10年中,我国关于植物内生微生物研究的突飞猛进,论文数量从2000年的14篇增加到2010年的257篇,翻了18.4倍(图1);研究对象也从Frankia等非共生固氮根瘤菌为主、加上几个关于红豆杉内的紫杉醇生产菌以及冷季型禾本科植物中的麦角菌类真菌等零星报道,发展到包括草本、木本、单子叶、双子叶以及蕨类等数十科近百属植物中的微生物;研究方向也增加到包括医药、农业、环境、食品等多个领域(表1)。最近几年来,植物内生微生物相关的论文数量继续增加、研究范围继续扩大,形成了我国微生物学研究中发展最快、研究人员增长和人才积累最快、研究范围扩大最快的领域。在这个领域中,显示各种生理活性、具有潜在的药物开发价值的植物内生真菌以及它们所生产的生理活性物质不断出现,具有抗病虫害活性的内生微生物菌株也大量积累,新的微生物物种被相继提出,并不断开发出重金属抗性增强、难降解化合物的分解等新的应用功能。同时,通过参与植物内生微生物研究而得到基本科学训练的年轻学者也大量进入社会,我国植物内生微生物的研究蕴含着巨大的发展潜力。但是,我国植物微生物研究发展不平衡。在我国的期刊上发表的研究报告主要集中在医药方向和农业方向,尤其是以生物医药开发为目标的药用植物内生微生物的论文数量尤为突出[17,28-29]。而在大尺度生态学中十分重要的天然林木以及草原野草中的内生微生物则报道相对较少[12,30-33]。在研究程度上也存在着“初步研究多、深入追究少”的特点。在生物活性和活性物质研究方面,分离和初步鉴定多、周密的分类鉴定少,活性菌株的初级筛选多、达到或接近可应用水平的筛选少,活性检测和物质初步提纯多、化合物纯化与鉴定少,发展到后期应用的事例则寥寥无几,有关生理活性物质生产的基因及其调控的研究则更少[17,29]。在生态学研究方面,也存在微生物的群落结构、生态分布、生活史研究、培养条件的优化等都比较少的倾向[33-36]。此外,微生物的分离技术、培养技术、微生物的消除技术、接种技术等开发还相对薄弱。考虑这些内生微生物的农业应用,能将植物内生微生物进行工具化的上述操作技术也有待于今后进一步开发。因此,我国的植物内生微生物研究的质量进一步提高、应用面继续扩大、实用性大幅度增加的空间依然很大。
4我植物内生微生物研究的成
4.1医药指向的研究
1993年,Strobel等发表了关于红豆杉内生真菌合成紫杉醇这一发现,在国际上形成了药用植物内生微生物开发的范式。受此范式影响,我国医药指向的植物内生微生物研究以药用植物为材料居多,尤以红豆杉类植物、红树类植物、鬼臼类植物、石斛等兰科植物以及银杏等植物较为常见。红豆杉属(Taxus)植物主要有短叶红豆杉(Taxusbrevifolia)、红豆杉(T.wallachiana)、南方红豆杉(T.chinensisvar.mairei)、云南红豆杉(T.yunnanensis)、东北红豆杉(T.suspidata)等,我国微生物学工作者从中分离得到了紫杉霉属(Taxomyces)、镰孢霉属(Fusarium)、链格孢属(Alternaria)、拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)、曲霉属(Aspergillus)等植物内生真菌和内生细菌。从这些微生物中又分别检测到了抗肿瘤、抗氧化、抗动物病原物、抗病原媒介物、抑制特定酶活性等生物活性,分离到了生物碱类、苯丙素、萜类、醌类、脂类、酮类、酚类、有机酸类、甾体类等活性化合物及其衍生物,其中关于紫杉醇生产的研究报告最多[17,28-29,37-38]。常用的红树类植物主要包括生长在包括港澳地区在内的华南沿海的红海榄(Rhizophorastylosa)、秋茄(Kandeliacandel)、木榄(Bruguieragymnorrhiza)、桐花树(Aegicerascorniculatum)、白骨壤(Auicenniamarina)、海漆(Excoecariaagallocha)等。我国微生物学工作者从中分离得到了链格孢属(Alternaria)、曲霉属(Aspergillus)、芽枝霉属(Cladosporium)、镰孢霉属(Fusarium)、拟青霉属(Paecelomyces)、拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)、青霉(Penicillium)、茎点霉(Phoma)、叶点霉(Phyllosticta)、木霉(Trichoderma)、芽孢杆菌属(Bacillus)等植物内生真菌和内生细菌[39-41]。从这些微生物中又分别检测到了抗菌、抗肿瘤、抗氧化等活性,分离到了肽类、多糖类、尿囊素、异香豆素等活性化合物[37,40-42]。小柴科的桃儿七(Sinopodophyllumhexandrum)、八角莲(Dysasmaversipellis)、南方山荷叶(Diphylleiasinensia)等鬼臼类(Podophylloideae)植物内生微生物中有些菌株能合成具有抗肿瘤活性的鬼臼毒素(Podophyllotoxin);银杏(Ginkgobiloba)的内生微生物中有些具有明显的抗氧化作用;夹竹桃科的长春花(Catharanthusroseus)的内生微生物中,镰孢霉属(Fusarium)真菌等有些能合成具有明显的抗癌作用的长春新碱(Vincristine);天麻(Gastrodiaelata)、石斛类植物(Dendrobiumspp.)等兰科(Orchidaceae)植物中的密环菌属(Armillaria)、角担菌属(Ceratobasidium)、皮伞菌属(Marasmius)、镰孢霉属(Fusarium)、丝核菌属(Rhizoctonia)等内生真菌也生产多种生理活性物质,获得了高度的关注[17,29,37]。关于药用植物的内生微生物及其药物指向的生理活性物质的研究在我国如火如荼,从各个角度总结出来的综述也层出不穷[9,37,43-44],在此不一一赘述。但是王剑文,谭仁祥等提出的利用内生菌寡糖诱导黄花蒿(Artemisiaannua)发根(Hairyroot)合成青蒿素(Artemisinin)的研究提示了植物内生微生物利用的一个新方向[45],提示了植物内生微生物的作用并非一定要以微生物为主的思路,唤起我们对内生菌和宿主两者的相互作用的关注,值得借鉴。
4.2涉农的植物内生微生物研究
【论文摘要】:微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷,最终实现无污染排放,因此微生物絮凝剂是最具发展潜力的新型高效环保型絮凝剂。
目前广泛应用于水处理中的絮凝剂主要有无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂。由于无机絮凝剂一般用量较大且可能对环境产生二次污染,有机高分子絮凝剂的残留物不易被微生物降解,且其单体具有强烈的神经毒性和"三致"(致畸形、致突变、致癌)效应。而微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷,最终实现无污染排放,因此微生物絮凝剂是最具发展潜力的新型高效环保型絮凝剂。
1. 微生物絮凝剂化学组成及微观结构
微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物,它是利用微生物技术,通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得的,是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的水处理剂。
微生物产生的絮凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合物,相对分子质量在105以上。
2. 微生物絮凝剂的絮凝机理
关于微生物絮凝剂的作用机理目前较为普遍接受的是"桥联作用"机理。该机理认为,絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力,同时吸引多个胶体颗粒,因而在颗粒中起了"中间桥梁"的作用,形成一种网状三维结构而沉淀下来。该理论可以解释大多数微生物絮凝剂引起的絮凝现象,以及一些因素对絮凝的影响。絮凝体的形成是一个复杂的过程,"桥联"机理并不能解释所有的现象,絮凝剂的广谱活性说明它是由多种机理共同起作用。为了更进一步解释絮凝机理,还需作更深入地研究。
3. 微生物絮凝剂的合成
微生物絮凝剂的合成与微生物代谢活动有关。微生物代谢变缓之后,由于自身的分解才能释放絮凝剂,形成絮体。最好在细菌对数生长后期或静止早期收获微生物絮凝剂,此后,絮凝活性即使不下降也不会再有提高。
4. 影响微生物絮凝剂絮凝效果的因素
同一般的化学絮凝剂一样,微生物絮凝剂效果的好坏主要受絮凝剂和胶体颗粒的本身特性及反应条件的影响。
⑴ 微生物絮凝剂本身特性的影响
微生物絮凝剂的主要成分中含有亲水的活性基团,如氨基、羟基、羧基等,故其絮凝机理与有机高分子絮凝剂(利用其线性分子的特点起到一种粘接架桥作用而使颗粒絮凝)相同。微生物絮凝剂分子量大小对其絮凝效果的影响很大,分子量越大,絮凝效果就越好。当絮凝剂的蛋白质成分降解后,分子量减小,絮凝活性明显下降。一般线性结构的大分子絮凝剂的絮凝效果较好,如果分子结构是交链或支链结构,其絮凝效果就差。
⑵ 胶体颗粒表面电荷的影响
由"桥连作用"理论和"电荷中和"理论知絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力同时吸附多个胶体颗粒,在颗粒间产生"架桥"现象,形成一种三维网状结构而沉淀下来。故胶体颗粒表面电荷对絮凝有重要影响,相反电荷的聚合电解质能减少颗粒表面电荷密度,以至颗粒可以彼此充分紧密接近,使吸引力变得有效。
⑶ 反应条件
微生物絮凝剂的絮凝效果受加样量、PH值、金属离子、温度、搅拌速度、水质等多种反应条件的影响。用自己提取的微生物絮凝剂处理染料废水时,发现Ca2+有促进絮凝物生成,加大沉降速度的协同作用。也有的文献中认为体系中盐的加入会降低微生物的絮凝活性,这可能由于Na+的加入破坏了大分子与胶体之间氢键的形成。因絮凝的形成是一个复杂的过程,为了更好地解释机理,需要对特定絮凝剂和胶体颗粒的组成、结构、电荷、构象及各种反应条件对它们的影响作更深入的研究。
5. 微生物絮凝剂在环境污染治理中的应用及发展前景
与有机高分子絮凝剂相比,微生物絮凝剂具有絮凝范围广、活性高、安全无毒、不污染环境等特点,而且作用条件粗放,具有广谱絮凝活性,因此,可以广泛用于给水和污水处理中。
⑴ 高浓度有机废水处理高浓度有机废水主要包括畜产废水及其它一些食品加工厂废水,此类废水在生化处理之前一般加絮凝等预处理过程。微生物絮凝剂比SPA的絮凝效果更好,还指出如果同时将微生物絮凝剂和少量SPA混合后,对味精废水的预处理效果可进一步提高,且药剂的总投加量明显减少。
⑵ 印染废水的脱色印染废水因其色泽深,组分复杂,含有染料、浆料、助剂、纤维、果胶、蜡质、无机盐等多种物质,仍为国内现行工业废水治理上的几大难题之一。其处理难点一是COD高,而B/C值较小,可生化较差;二是色度高且组分复杂。处理印染废水关键在于脱色,在各种处理方法中以絮凝法因其投资费用低、设备占地少、处理容量大、脱色率高而被普遍采用。同聚铁类絮凝剂类相比微生物絮凝剂不仅具有良好的絮凝沉淀性能,而且具有良好的脱色效果,在印染废水中有着一般絮凝剂不具有的优势。
⑶ 高浓度无机物悬浮废水的处理高浓度无机悬浮废水是一类不可生化降解的废水,传统工艺一般采用化学絮凝及处理法。微生物絮凝剂也可用于高岭土、泥水浆、粉煤灰等水样处理中,在试验中通过用微生物絮凝及处理陶瓷厂废水,釉药废水和坯体废水。
⑷ 活性污泥处理系统的效率常因污泥的沉降性能变差而降低,在活性污泥中加入微生物絮凝剂时,可使污泥容积指数能很快下降,防止污泥解絮,消除污泥膨胀状态,从而恢复活性污泥沉降能力,提高整个处理系统的效率。
作为一种新型的絮凝剂,微生物絮凝剂有着良好的应用前景,已广泛应用于高浓度有机废水的处理、染料废水的脱色、活性污泥的处理等废物处理中,并显示了强大的生命力。微生物絮凝剂已成为环保中的新研究方向。
参考文献
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关键词:乳猪 危害分析 关键控制点
HACCP(Hazard Analysis and Critical Control Point)概念由Pillsbury公司于1971年首次公开提出,它着眼于加工过程每一阶段可能出错之处,并对其实行有效的控制机制。随着世界各国对食品安全性的关注日益高涨,HACCP体系管理系统被世界各国认可为一个预防性的食品安全监控系统。我国以生产出口食品为主的企业,绝大部分都已实施HACCP系统管理方案。在猪肉加工行业中,乳猪加工企业中实施HACCP系统管理方案的案例较少,这也阻碍了产品质量的提高和出口的发展。
本研究以某食品出口公司为实施对象,对其乳猪加工过程实施的HACCP系统管理进行研究。以期对其他厂家的HACCP系统的建立具有借鉴意义,同时为促进食品企业的安全与质量管理系统发展、增加企业竞争力、增加出口提供参考。
一、研究对象
以某食品出口公司乳猪生产线为研究对象。
二、结果与分析
1、建立HACCP系统预先步骤
1.1建立HACCP小组公司HACCP小组由总经理、品管人员、生产人员、技术人员、化验员等组成。
1.2描述产品加工原料乳猪来自企业自己的专业养殖场,经一系列严格工序加工而成, 冻乳猪指30日龄左右体重2~6的仔猪,屠宰加工后,冷加工去内脏带头、蹄、尾的全猪胴体,经泠浸、冻结后腿深层中心温度低于-15℃。
1.3冻乳猪产品生产工艺流程图(见下图)
2、危害分析与CCP确定
根据HACCP原理对其进行危害分析和关键控制点的确定。
2.1宰前检疫CCP1
该工序存在潜在的生物危害:动物疫病、皮肤/肠道病原菌,依据乳猪生长环境和运输过程中状况可以判断该工序潜在的食品危害是显著的,通过验证官方有效证明和隔离可疑病猪观察等措施防止这种危害。同时,该工序也存在潜在的化学危害:农药残留、药物残留,依据不同猪源饲料和管理水平差异可以判断该工序潜在的食品危害是显著的,通过进行猪源普查、了解饲料和兽药使用情况来防止这种危害,因此可以确定该工序是关键控制点。
2.2掏脏CCP2
该生产过程存在潜在的生物危害:致病菌,依据肠道内容物、淋巴结或组织中的病原菌造成胴体污染情况可判断该工序潜在的食品危害是显著的,生产中可以通过冲洗胆污、粪污并标记,降低等级和刀具、手消毒等措施防止这种危害,因此可以确定该工序是关键控制点。
2.3宰后检验CCP3
该工序存在潜在的生物危害:病变、旋毛虫。依据淋巴或内脏器官可能存在病变和胴体小、剖检淋巴疏忽的情况可以判断该工序潜在的食品危害是显著的,可以通过逐头剖检淋巴结、检验内脏、作旋毛虫检验和进行同步对照、初复检两级把关等措施防止这种危害。因此可以确定该工序是关键控制点。
2.4冻结CCP4
该工序存在潜在的生物危害:微生物。依据不正确的时间、温度可使产品变质情况可以判断该工序潜在的食品危害是显著的,可以通过严格按工艺要求操作和温度不够通知制冷等措施防止这种危害。因此可以确定该工序是关键控制点。
2.5乳猪接收/关养/送宰
该工序存在潜在的生物危害:病原微生物。依据兽医作宰前检疫情况可以判断该工序潜在的食品危害是不显著的,因此可以确定该工序不是关键控制点。
2.6 刺杀/放血、浸烫/打毛、刁肛/开膛、内脏处理、冷浸、裹猪包装等工序
这些工序存在潜在的生物危害:微生物、致病菌污染。依据生产中卫生ssop控制情况可以判断这些工序潜在的食品危害是不显著的,因此可以确定这些工序不是关键控制点。
2.7其他工序
其他工序无潜在的危害因素。
三、HACCP计划表(见表1)
四、HACCP计划实施成效
实施HACCP计划后,公司卫生状况明显改善,员工卫生、质量意识增强,产品质量趋于稳定,合格率显著提高。与实施HACCP计划前相比,产品报废率大大下降,原料利用率得到显著提高,企业生产成本降低,产品等级提高,经济社会效益增加。
参考文献:
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关键词:鸡蛋涂膜保鲜技术机理 现状 方法
中图分类号:TS253.4 文献标识码:A 文章编号:1672-5336(2013)16-0027-02
我国是发展中国家,且是发展中国家中发展较快的之一,在这样的大好形势之下,使得我国人民的生活水品得以不断提高,那么在这样的形势下,我国对鸡蛋的需求量也必定不断增大。在以后的中国,鸡蛋产品必将成为我国鲜蛋市场的主要方向,鸡蛋的涂膜保鲜技术也将会得到广泛的提高。
1 鸡蛋涂膜保鲜技术机理
鸡蛋蛋壳表面有七千多个用肉眼看不到的小孔,它起到沟通内部和外部环境的作用,气孔直径大小比霉菌、细菌的要大,细菌、霉菌及空气等都可以通过气孔进入蛋内,同样,蛋内的水分和二氧化碳也可以通过气孔排出。新鲜的鸡蛋在产出时,其表面有一层薄膜,这种薄膜是一种胶质性的蛋白质,可以起到堵塞气孔,保护蛋在短时间内不受细菌和霉菌等微生物的侵害。这种胶质性的蛋白质水解性很好,遇水很快就水解了。在生产生活中,除了一些在较好的笼养环境下产出的蛋表面比较洁净以外,其他散养或笼养条件较差的鸡产出的蛋表面就很脏,有鸡粪。表面没有鸡粪较洁净的蛋被细菌污染的程度较小,而表面有鸡粪的蛋被细菌污染的程度就很大了,这样的蛋一般都不用来作为种用蛋,但是对于一些比较珍惜的禽类产下的蛋,除了没有受精的蛋,那就没有不用作种蛋的。用作种蛋,它又被污染,不用作种蛋又太可惜了。要留作种蛋就要对其进行清洗,并且立即对其孵化或是在其表面涂抹一层保护膜,以延长其保鲜期。
在作为禽蛋保护膜中,这保护膜必须具备这样的条件,首先具备安全无毒无污染可食用的前提,其次是良好的,稳定的,涂膜材料不穿透外膜,保护水量,保护空气,涂抹材料后蛋和蛋之间不能粘连,并具有易干,无异味,不透明度色彩,低廉的价格,充足的资源,易于使用,并适用于工业生产的特性,安全有效的使蛋的失重率降低,并延长保质期。
作为蛋的保鲜剂主要由涂膜材料和少量助剂组成,后者包括增塑剂、抑菌剂、防腐剂、增强剂剂等,以提高膜的抑菌性、致密性和强度性能。
2 鸡蛋涂膜保鲜技术的现状
国外的禽蛋涂膜保鲜技术的研究进展很快,并趋向于天然、无毒、可食用。国内的研究进展相对就较慢,20世纪50年代初,出现用熟猪油或者用凡士林涂膜鸡蛋表面并起到贮藏作用的报道,直到80年代才开始对鸡蛋涂膜进行系统的研究。目前用于禽类蛋品保鲜的材料主要有大豆分离蛋白提取物、聚乙烯醇、蜂胶提取物、液体石蜡等。
3 鸡蛋涂膜保鲜的方法
3.1 涂膜保鲜—大豆分离蛋白
大豆分离蛋白是以低温脱溶大豆粕为原料生产的一种全价蛋白类食品添加剂。大豆分离蛋白中蛋白质含量在90%以上,氨基酸种类有近20种,并含有人体必需氨基酸。其营养丰富,不含胆固醇,是植物蛋白中为数不多的可替代动物蛋白的品种之一。
将鸡蛋浸入具有一定成膜性的大豆分离蛋白溶液中,一段时间后取出自然晾干,进行储藏、保鲜,可以取得很好的效果。大豆分离蛋白的浓度直接影响保鲜效果,如果浓度过高,成膜形成较大的气孔,不能发挥良好的阻气性效果;若浓度较小,将难以形成气孔,阻碍鸡蛋的长期呼吸。研究表明,质量分数为4%的大豆蛋白分离蛋白溶液将起到最好的保鲜效果。
3.2 涂膜保鲜—聚乙烯醇
具有良好性能的水溶性高分子聚合物之一聚乙烯醇,是通过醋酸乙烯经聚合、醇解而制成,涂膜用于食品,具有良好的安全性。聚乙烯醇具有良好的成膜性,能形成保护外壳的保护膜表,但具有半透性的聚乙烯醇,仍然会有少量的水和气体渗透,所以它的保鲜效果较差,故它常于其他防腐剂一起使用。
防腐剂可以杀死壳表面细菌,形成膜的聚乙烯醇也可有效防止细菌侵入和防止蛋内的水分蒸发,从而达到保鲜的目的。常用的防腐剂有氢氧化钙和二醋酸钠。氢氧化钙是强碱性的,具有消毒特性,可以杀灭大部分微生物。同时,CO2和氢氧化钙反应生成的碳酸钙硬质薄膜,可以防止微生物的侵入和蛋内CO2和水分的流失。双乙酸钠作为食品添加剂的新品种,具有高效保鲜,防霉,防腐及增加食物的营养价值等特性,这是一种广谱,高效,无致癌性,安全的防腐剂。
3.3 涂膜保鲜—蜂胶
蜂胶是蜜蜂从植物采来的树脂类和蜡类物质,混入其上腭腺、蜡腺的分泌物加工而成的一种具有芳香气味的胶状固体物,呈棕黄色或黄褐色块状,遇热变软,具粘性,它具有很强的抗菌和抗氧化作用。具有良好的成膜性能的蜂胶如蜂胶的酒精或乙醚溶液。有研究表明,蜂胶具有广谱抗菌效果,在较低浓度时,对鸡蛋的常见细菌有较好的抗菌作用。
3.4 涂膜保鲜—液体石蜡
液体石蜡是从原油分馏所得到的无色无味的混合物。液体石蜡也被称为石蜡油,是一种无味,无色,无毒的油状液体物质,不溶于水和乙醇,可形成稳定、致密的外膜,具有较强的防水性能,石蜡无需特殊处理就可以作为保鲜剂直接使用。而过程中的问题是难以控制的膜厚度和均匀,尤其是在蛋表面涂抹热熔的石蜡,然后在常温下固化后,其性能明显降低。膜制备时容易产生裂缝或孔洞,可形成微生物侵入的漏洞,并且保鲜膜也大大降低其阻水能力,使石蜡涂层对鸡蛋的保鲜性能不稳定。
4 展望
在禽类产蛋的淡旺季,会带动价格差异,也推动了鸡蛋保鲜业一直非常蓬勃发展,并研究取得了一系列成果,极大地促进了禽类养殖业的发展。然而,当今各种保鲜技术仍有不足之处。因此,未来应大力开展研究具有潜力且安全的保鲜剂,或改进现有的保鲜剂,从而提高蛋的保鲜效果。
参考文献
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基金项目:国家自然基金项目资助(编号:31271961);中国博士后科学基金项目资助(编号:2012M510910)。
【关键词】农业土壤;放射性污染;修复
0. 前言
放射性核素是能够发出射线并释放出能量的元素,在19世纪被居里夫人首先发现。经过一百年的时间,现在放射性核素被广泛应用于科研、化工、医疗、能源等多个领域,促进了社会科技进步和人类生活发展。但是,放射性元素在为人类服务同时,对自然环境和人类生命健康也产生了一些危害,尤其是放射性物质对农业土壤的污染,已经引起了世界人民的关注。土壤是农业的基础,从而是社会经济发展和人类赖以生存的基础,农业土壤受到放射性污染之后,放射性元素经由物质循环,也会进入到空气、河流,植物中,对生态系统的稳定、人类的身体健康和生命以及社会经济的发展都造成了巨大危害。
1. 农业土壤放射性污染源
在进行核试验时,不可避免的会有一些核元素释放到外部环境中,这些被释放出来的核元素便是农业土壤放射性污染的主要来源。核电站或者核能武器发生意外事故而致使核能外泄,都会造成大范围的农业土壤放射性污染,并且这些放射性物质会长久存留在土壤中,很难治理。而且核子试爆和核化工所排放的废弃物中也会含有一些核物质,这也是农业土壤中放射性物质的来源之一。铀是天然的放射性物质,是核燃料的主要组成部分,很多物质中都含有铀,并且含量很高,例如某些砂岩、水、煤、石油等物质,在开采、使用这些物质的时候,也会有部分铀流失到土壤中去,造成土壤放射性污染。此外,有些医疗放射性物质也有可能因为意外或者随着医院排放的废物而流入到土壤到中去;有些化肥中也含有放射性物质,如磷肥,因为其原料磷矿石就含有天然放射性物质,这些化肥洒到农田里就会造成农业土壤放射性污染。
2. 农业土壤放射性污染的现状
(1)农业土壤放射性污染导致了农业生态系统紊乱
土壤遭受放射性污染之后,放射性物质会随着生态循环进入到生物体内,随着放射性物质的积累增加,生物体会所受到的放射性辐射也会随之增加,这会造成生物发生突变甚至死亡。少量的放射性辐射对生态系统的影响表现在:生物物种发生突变,导致生态系统间的正常替生变化;土壤中的微生物发生变异,导致土壤的分解功能发生变化,还有土壤的肥沃程度也会下降;土壤中的放射性物质也转移到农产品中去,造成农产品的放射性增强,引发食品安全危机;物质循环会使土壤中的放射性物质流入到大气和河流中,造成环境的放射性污染扩大。大量的放射性辐射会给生物带来不可逆转的伤害甚至导致生物死亡。
(2)土壤放射性污染导致土壤中的生物种群和生物群落发生变化
一个生物群落里,生物的种间关系主要有合作、共栖、共生、竞争、寄生、捕食等形式,所以土壤中的各类生物的生存相互影响、彼此息息相关。不同种类的生物对于土壤的放射性污染适应能力不同,有些种类的生物在较低的放射性辐射之下就会发生变异甚至死亡,而有些生物种类可以在较高的放射性辐射下保持不变。而且,由于物种间相互影响,所以当土壤中的一些物种发生变化时,土壤中其他的物种也会随之发生变化,甚至引起生物群落的变化。此外,土壤中的生物种群也会发生变化,如种群内的性别比例发生变化、年龄组成发生变化等。
(3)土壤放射性污染物对人体造成了极大危害
土壤在被放射性物质污染之后,人体受到的外部放射性辐射增加,而且土壤中的放射性物质会随着呼吸、食物等进入到人体中,并在人体体内留存积累下来,使人体内的放射性辐射也增加。放射性辐射对人体的伤害巨大,导致人体毛发脱落、贫血、白细胞减少、出现肿瘤甚至癌变等。
3. 农业土壤放射性污染的生物修复
由上文分析可知,农业土壤的放射性污染会对农业生态系统的稳定和人类的生命健康造成极大伤害。并且农业土壤一旦受到放射性污染,这种污染就会长期存在,因为土壤自身对放射性物质的分解及其缓慢。所以,土壤放射性污染的治理是目前重要的研究方向。在处理农业土壤的放射性污染时,也可以选择化学方式,但是这种方式的成本高昂、设备技术要求高,所以适用性不强,但是处理放射性污染较严重的土壤时必须采用这种方式。对于一般的农业土壤放射性污染,都可以采用生物修复的方式。
(1)植物修复
植物修复,是指植物可以吸收土壤中的放射性物质内、阻挡部分放射性辐射以及阻碍放射性物质的传播。植物通过根系或者枝叶将土壤中的部分放射性物质吸收进植物体内,从而土壤中的放射性污染物就减少了,并且不同的植物,吸收放射性物质的能力不同,要选择植株较高的物种。植物密集的枝叶也可以阻挡放射性辐射并粘附空气中的放射性物质颗粒,所以要选择高复集性的植物种类。
最常用、效果最好的植物修复技术是在放射性物质被植物吸收或者萃取到其地上部位的时候就收割掉、并进行处理。此外,植物修复技术也包括植物蒸发技术和植物固化技术,前者是指通过植物的蒸腾作用将放射性物质蒸发进入空气中,后者是指将土壤中的放射性物质固定在制定位置,但是这两种技术方法都不能从根本上将放射性物质处理掉。
(2)微生物修复
有些种类的微生物可以吸收或吸附并分解放射性污染物,所以微生物修复也是处理农业土壤放射性污染的方法之一。微生物虽然很“微小”,但是它们单位质量下的表体面积很大,并且微生物的数量巨大,所以采用微生物修复的方式可以有效解决土壤的放射性污染问题。但是,微生物修复方法容易造成土壤变质从而使土壤遭受其他污染。
4. 结束语
农业是人类生产、社会经济发展的基础,农业土壤遭到放射性污染,对于农业生态系统和人类都会造成巨大危害。所以,我们要重视农业土壤放射性污染的来源分析、治理方法研究。在修复遭受放射性污染的农业土壤时,要综合考虑可操作性、经济成本、治理效果等因素,尽量采用操作简单、适用性强、成本低、治理效果较好的生物修复方法。但是,生物修复方法也存在有缺陷,需要我们进一步的研究改正。
参考文献: