第一篇：生物工程導論論文范文

基因工程在生物醫(yī)藥方面的應用

嘻嘻嘻

生工121

1指導老師： ddd老師

摘要：20世紀70年代，隨著DNA重組技術的成熟，誕生了基因工程藥物，高產(chǎn)值、高效率的基因藥物給醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)帶來了一場革命，推動了整個醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)進入了新的歷史時期。關鍵詞：基因工程，生物醫(yī)藥，實驗設計

前言

20世紀70年代，隨著DNA重組技術的成熟，誕生了基因工程藥物，高產(chǎn)值、高效率的基因藥物給醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)帶來了一場革命，推動了整個醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)進入了新的歷史時期。基因藥物經(jīng)歷了三個階段：第一階段是把藥用蛋白基因?qū)氲酱竽c桿菌等細菌中，通過大腸桿菌等表達藥用蛋白但這類藥物往往有缺陷，人類的基因在低等生物的細菌中往往不表達或表達的蛋白沒有生物活性。第二階段是人們用哺動物的細胞代替細菌，生產(chǎn)第二代基因工程藥物。第三階段是到了80年代中期，隨著基因重組和基因轉(zhuǎn)移技術的不斷發(fā)展和完善，科學家可以將人們所需要的藥用蛋白基因?qū)氲讲溉閯游矬w內(nèi)，使目的基因在哺乳動物身上表達，從而獲得藥用蛋白。

1.基因工程在生物醫(yī)藥領域就有巨大的應用潛力：

20世紀70年代，隨著DNA重組技術的成熟，誕生了基因工程藥物，高產(chǎn)值、高效率的基因藥物給醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)帶來了一場革命，推動了整個醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)進入了新的歷史時期。基因藥物經(jīng)歷了三個階段：第一階段是把藥用蛋白基因?qū)氲酱竽c桿菌等細菌中，通過大腸桿菌等表達藥用蛋白但這類藥物往往有缺陷，人類的基因在低等生物的細菌中往往不表達或表達的蛋白沒有生物活性。第二階段是人們用哺動物的細胞代替細菌，生產(chǎn)第二代基因工程藥物。第三階段是到了80年代中期，隨著基因重組和基因轉(zhuǎn)移技術的不斷發(fā)展和完善，科學家可以將人們所需要的藥用蛋白基因?qū)氲讲溉閯游矬w內(nèi)，使目的基因在哺乳動物身上表達，從而獲得藥用蛋白。據(jù)不完全統(tǒng)計，歐美諸國目前已經(jīng)上市的基因工程藥物近100種，還有約300種藥物正在臨床試驗階段，處于研究和開發(fā)中的品種約2000個。值得注意的是，近兩年基因藥物上市的周期明顯縮短。與一般藥物研究開發(fā)相比，基因工程藥物研究投入大。在美國，這種藥物的研究經(jīng)費是工業(yè)研究平均投入的近10倍，且呈逐年增加的趨勢。一些大的跨國公司為壟斷市場而冒險涉足，如美國強生公司為開發(fā)一個重組人紅細胞生成素(EPO)產(chǎn)品，投資≥20億美元，獲利也十分豐厚。

2.目前國內(nèi)外通過基因工程技術研制的主要的生物制劑或藥物：

.轉(zhuǎn)基因植物基因工程疫苗

目前的蛋白質(zhì)疫苗主要是通過重組細胞培養(yǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)的基因工程疫苗，但這些系統(tǒng)需要發(fā)酵、純化技術，其設備復雜，成本高，目前生產(chǎn)的疫苗也遠不能滿足全球免疫計劃的需要，因此，1990年以來利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)基因工程疫苗的研究得到了迅速的發(fā)展。利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)基因工程疫苗，是將抗原基因?qū)胫参铮屍湓谥参镏斜磉_，人或動物攝入該植物或其中的抗原蛋白質(zhì)，以產(chǎn)生對某抗原的免疫應答。.轉(zhuǎn)基因動物乳腺生物反應器生產(chǎn)的基因工程藥物 利用轉(zhuǎn)基因動物乳腺作為生物反應器，生產(chǎn)基因工程人類蛋白質(zhì)藥物，其成本較微生物發(fā)酵、動物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)基因工程藥物大大降低，故近年不少研究者從事轉(zhuǎn)基因動物乳腺生物反應器生產(chǎn)基因工程藥物的研究。

.微生物發(fā)酵、動物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)的基因工程藥物 目前工業(yè)化生產(chǎn)基因工程藥物主要采用微生物發(fā)酵、動物細胞培養(yǎng)技術。由于基因工程藥物具有巨大的潛在市場，如美國基因工程藥物銷售額1995年為48億美元，而1997年超過60億美元，且每年以20%速度增長，故從1982年重組胰島素批準上市以來，現(xiàn)已有近40種基因工程蛋白質(zhì)藥物投放市場，主要用于治療癌癥、血液病、艾滋病、乙型肝炎、丙型肝炎、細菌感染、骨損傷、創(chuàng)傷、代謝病、外周神經(jīng)病、矮小癥、心血管病、糖尿病、不孕癥等疑難病。我國基因工程藥物批準上市已有12種，批準進入臨床試驗有10余種，進行臨床前研究有8種以上。至1997年底各國的基因工程藥物批準進入I期臨床試驗的7種以上，II期臨床試驗18種以上，III期臨床試驗10種以上，批準上市39種以上，以外還有很多基因工程藥物正在進行臨床前研究，如IL(interleukin，白細胞素)-

5、IL-

15、抗IL-8抗體、抗IL-8受體抗體、神經(jīng)生長因子、肝細胞生長因子等。

3.設計實驗(以實現(xiàn)基因工程藥物或制劑的研制)堿破裂法提取質(zhì)粒DNA 第一：稱取胰蛋白胨0.5 g，酵母提取物0.25 g，NaCl 0.5g，放于100 ml的三角瓶或燒杯中，加入蒸餾水至50ml溶解。分裝于20支10ml的試管中，每支約5ml加塞，包扎。以供班上部分。當培養(yǎng)基溫度降至55-60℃時，在超凈臺上向兩支試管中分別加入氨芐青霉素（Amp），終濃度為100 μg/ml。并且，在試管上寫上與平板上對應的編號，約3管。

第二；用鑷子夾取滅菌的牙簽挑去少量對應編號的白色菌種的菌種，放入到LB液體培養(yǎng)液進行擴大培養(yǎng)。約挑去3個符合理論的電泳圖譜的對應的白色菌落菌種。第三：在37℃搖菌過夜，然后利用堿破裂分別提取質(zhì)粒。搖菌后的剩余菌液放在4℃保存。附：堿破裂法提取質(zhì)粒操作過程

1)吸取1.4 ml菌液至1.5 ml離心管中。2)離心(8 000rpm，1分鐘)，棄上清液。（如想提取多一點DNA，再吸取1.4 ml菌液至同一離心管中，離心，棄上清液）3)加入150 μL 溶液Ⅰ，用旋渦振蕩器充分懸浮菌體。4)加入200 μL溶液Ⅱ，加蓋后溫和顛倒5~6次，直至呈透明狀。此步驟在5分鐘內(nèi)完成。5)加入150 μL預冷的溶液Ⅲ，加蓋后反復顛倒混勻，直至出現(xiàn)白色絮狀沉淀，冰浴5分鐘。6)離心(14 000rpm，10分鐘,4 ℃)，移取上清液于另一干凈離心管。7)向上清液中加等體積的苯酚/氯仿/異戊醇（25:24:1），振蕩混勻抽提，離心(14 000 rpm，5分鐘)，溶液將出現(xiàn)分層。8)移取上層水相溶液（約450μL）于另一干凈離心管，加等體積氯仿，振蕩混勻抽提，離心(14 000 rpm，5分鐘)，溶液將出現(xiàn)分層。

9)移取上層水相溶液于另一干凈離心管，加入1/10體積的醋酸鈉（pH5.2）和2倍體積無水乙醇混勻，冰浴30分鐘。

10)離心(14 000rpm，10分鐘，4℃)，倒掉上清液。

11)加0.5 ml 預冷的70% 酒精振蕩，洗DNA沉淀一次，離心5 分鐘，倒掉上清液。12)真空抽干或室溫自然干燥

13）加20~30μL TE緩沖液使DNA完全溶解，室溫放置10分鐘，降解RNA雜質(zhì)，瓊脂糖凝膠電泳或-20℃保存?zhèn)溆谩?4)瓊脂糖凝膠電泳（1%）：稱取0.5g瓊脂糖粉末，加入50ml 0.5倍TBE溶液，加熱熔化，稍降溫后，加入5μL溴化乙錠（EB），混勻，制備凝膠板，冷卻后備用。15）每位同學各取5μL質(zhì)粒DNA加入1μL 6×loading buffer混勻，進行點樣。16）電泳條件：120v，25分鐘；電泳完成后，膠塊通過凝膠成像系統(tǒng)檢測，觀察實驗結(jié)果，并拍照記錄。

2質(zhì)粒DNA酶切電泳 第一： DNA濃度純度的測定

空白測定：吸取200 μl蒸餾水至比色杯，進行紫外光空白測定。

DNA測定：取質(zhì)粒DNA 1 μl至一干凈的離心管，加入199 μl蒸餾水稀釋混勻，所有溶液加入到干凈的比色杯中，測定260 nm及280 nm的光吸收值；計錄DNA濃度及OD260/OD280比值。

第二：配制酶切反應液堿破裂法提取質(zhì)粒DNA 第一：稱取胰蛋白胨0.5 g，酵母提取物0.25 g，NaCl 0.5g，放于100 ml的三角瓶或燒杯中，加入蒸餾水至50ml溶解。分裝于20支10ml的試管中，每支約5ml加塞，包扎。以供班上部分。當培養(yǎng)基溫度降至55-60℃時，在超凈臺上向兩支試管中分別加入氨芐青霉素（Amp），終濃度為100 μg/ml。并且，在試管上寫上與平板上對應的編號，約3管。

第二；用鑷子夾取滅菌的牙簽挑去少量對應編號的白色菌種的菌種，放入到LB液體培養(yǎng)液進行擴大培養(yǎng)。約挑去3個符合理論的電泳圖譜的對應的白色菌落菌種。第三：在37℃搖菌過夜，然后利用堿破裂分別提取質(zhì)粒。搖菌后的剩余菌液放在4℃保存。附：堿破裂法提取質(zhì)粒操作過程

1)吸取1.4 ml菌液至1.5 ml離心管中。2)離心(8 000rpm，1分鐘)，棄上清液。（如想提取多一點DNA，再吸取1.4 ml菌液至同一離心管中，離心，棄上清液）3)加入150 μL 溶液Ⅰ，用旋渦振蕩器充分懸浮菌體。4)加入200 μL溶液Ⅱ，加蓋后溫和顛倒5~6次，直至呈透明狀。此步驟在5分鐘內(nèi)完成。5)加入150 μL預冷的溶液Ⅲ，加蓋后反復顛倒混勻，直至出現(xiàn)白色絮狀沉淀，冰浴5分鐘。6)離心(14 000rpm，10分鐘,4 ℃)，移取上清液于另一干凈離心管。7)向上清液中加等體積的苯酚/氯仿/異戊醇（25:24:1），振蕩混勻抽提，離心(14 000 rpm，5分鐘)，溶液將出現(xiàn)分層。8)移取上層水相溶液（約450μL）于另一干凈離心管，加等體積氯仿，振蕩混勻抽提，離心(14 000 rpm，5分鐘)，溶液將出現(xiàn)分層。

9)移取上層水相溶液于另一干凈離心管，加入1/10體積的醋酸鈉（pH5.2）和2倍體積無水乙醇混勻，冰浴30分鐘。

10)離心(14 000rpm，10分鐘，4℃)，倒掉上清液。

11)加0.5 ml 預冷的70% 酒精振蕩，洗DNA沉淀一次，離心5 分鐘，倒掉上清液。12)真空抽干或室溫自然干燥

13）加20~30μL TE緩沖液使DNA完全溶解，室溫放置10分鐘，降解RNA雜質(zhì)，瓊脂糖凝膠電泳或-20℃保存?zhèn)溆谩?4)瓊脂糖凝膠電泳（1%）：稱取0.5g瓊脂糖粉末，加入50ml 0.5倍TBE溶液，加熱熔化，稍降溫后，加入5μL溴化乙錠（EB），混勻，制備凝膠板，冷卻后備用。15）每位同學各取5μL質(zhì)粒DNA加入1μL 6×loading buffer混勻，進行點樣。

16）電泳條件：120v，25分鐘；電泳完成后，膠塊通過凝膠成像系統(tǒng)檢測，觀察實驗結(jié)果，并拍照記錄。

2質(zhì)粒DNA酶切電泳 第一： DNA濃度純度的測定

空白測定：吸取200 μl蒸餾水至比色杯，進行紫外光空白測定。

DNA測定：取質(zhì)粒DNA 1 μl至一干凈的離心管，加入199 μl蒸餾水稀釋混勻，所有溶液加入到干凈的比色杯中，測定260 nm及280 nm的光吸收值；計錄DNA濃度及OD260/OD280第二：配制酶切反應液堿破裂法提取質(zhì)粒DNA 第一：稱取胰蛋白胨0.5 g，酵母提取物0.25 g，NaCl 0.5g，放于100 ml的三角瓶或燒杯中，加入蒸餾水至50ml溶解。分裝于20支10ml的試管中，每支約5ml加塞，包扎。以供班上部分。當培養(yǎng)基溫度降至55-60℃時，在超凈臺上向兩支試管中分別加入氨芐青霉素（Amp），終濃度為100 μg/ml。并且，在試管上寫上與平板上對應的編號，約3管。

第二；用鑷子夾取滅菌的牙簽挑去少量對應編號的白色菌種的菌種，放入到LB液體培養(yǎng)液進行擴大培養(yǎng)。約挑去3個符合理論的電泳圖譜的對應的白色菌落菌種。第三：在37℃搖菌過夜，然后利用堿破裂分別提取質(zhì)粒。搖菌后的剩余菌液放在4℃保存。附：堿破裂法提取質(zhì)粒操作過程

1)吸取1.4 ml菌液至1.5 ml離心管中。2)離心(8 000rpm，1分鐘)，棄上清液。（如想提取多一點DNA，再吸取1.4 ml菌液至同一離心管中，離心，棄上清液）3)加入150 μL 溶液Ⅰ，用旋渦振蕩器充分懸浮菌體。4)加入200 μL溶液Ⅱ，加蓋后溫和顛倒5~6次，直至呈透明狀。此步驟在5分鐘內(nèi)完成。5)加入150 μL預冷的溶液Ⅲ，加蓋后反復顛倒混勻，直至出現(xiàn)白色絮狀沉淀，冰浴5分鐘。6)離心(14 000rpm，10分鐘,4 ℃)，移取上清液于另一干凈離心管。7)向上清液中加等體積的苯酚/氯仿/異戊醇（25:24:1），振蕩混勻抽提，離心(14 000 rpm，5分鐘)，溶液將出現(xiàn)分層。8)移取上層水相溶液（約450μL）于另一干凈離心管，加等體積氯仿，振蕩混勻抽提，離心(14 000 rpm，5分鐘)，溶液將出現(xiàn)分層。

9)移取上層水相溶液于另一干凈離心管，加入1/10體積的醋酸鈉（pH5.2）和2倍體積無水10)離心(14 000rpm，10分鐘，4℃)，倒掉上清液。

11)加0.5 ml 預冷的70% 酒精振蕩，洗DNA沉淀一次，離心5 分鐘，倒掉上清液。12)真空抽干或室溫自然干燥

13）加20~30μL TE緩沖液使DNA完全溶解，室溫放置10分鐘，降解RNA雜質(zhì)，瓊脂糖凝膠電泳或-20℃保存?zhèn)溆谩?4)瓊脂糖凝膠電泳（1%）：稱取0.5g瓊脂糖粉末，加入50ml 0.5倍TBE溶液，加熱熔化，稍降溫后，加入5μL溴化乙錠（EB），混勻，制備凝膠板，冷卻后備用。15）每位同學各取5μL質(zhì)粒DNA加入1μL 6×loading buffer混勻，進行點樣。

16）電泳條件：120v，25分鐘；電泳完成后，膠塊通過凝膠成像系統(tǒng)檢測，觀察實驗結(jié)果，并拍照記錄。

質(zhì)粒DNA酶切電泳 第一： DNA濃度純度的測定

空白測定：吸取200 μl蒸餾水至比色杯，進行紫外光空白測定。

DNA測定：取質(zhì)粒DNA 1 μl至一干凈的離心管，加入199 μl蒸餾水稀釋混勻，所有溶液加入到干凈的比色杯中，測定260 nm及280 nm的光吸收值；計錄DNA濃度及OD260/OD280比值。

第二：配制酶切反應液

第三：反應結(jié)束后，向反應液中加入4μl 6×loading buffer，混勻以停止酶切反應，所有24μl樣品均點在同一個點樣孔中。在以下條件下：120V,45分鐘左右進行電泳。第四：

菌種的利用和保藏

經(jīng)鑒定并判斷正確的質(zhì)粒，取其對應編號的原菌液，按照需要進行擴大培養(yǎng)，或者取菌液500μl和500μl甘油混合進行超低溫（-80℃）保藏。

參考文獻：百度百科及陳閱增普通生 物學及上海公共研發(fā)平臺相關指導

第二篇：生物工程進展論文

生物工程進展論文

姓名：

王傳李

專業(yè)：

輕化工程

學號：

15L0903111

酶工程在食品方面的應用

摘要：

酶工程是現(xiàn)代生物工程的一個分支，是當今最具有發(fā)展前景的學科之一。酶工程工業(yè)在我國起步雖晚，但發(fā)展很快，從六十年代中期起步，至今短短的三十多年，已初步建成了完整的酶工業(yè)。本文簡要介紹酶工程技術的基本概念，研究內(nèi)容，以及在食品行業(yè)中的應用，例如介紹酶工程在淀粉加工、蛋白制品加工、果蔬加工、焙烤食品、釀酒工業(yè)和分析與檢測方面的應用，以及其現(xiàn)存的缺點，并對酶工程的發(fā)展前景作出一些展望。關鍵詞：酶工程，食品工業(yè)，應用，發(fā)展前景。

前言

工業(yè)化酶制劑的品質(zhì)改良及新品種的開發(fā)是現(xiàn)代生物技術介入最多的一個領域,并已取得令人矚目的成果。80年代末,就已經(jīng)開發(fā)出多種蛋白酶、脂肪酶,到目前為止,國際上工業(yè)用酶超過50多種。酶制劑主要用于果汁、啤酒、葡萄酒、乳制品、甜味劑、淀粉加工、糖果、面包等的生產(chǎn)。DNA重組技術對酶工業(yè)的滲透,導致了酶工業(yè)的飛躍,已有多個國家實現(xiàn)了β-淀粉酶的克隆化;日本經(jīng)過質(zhì)粒重組的嗜熱芽孢桿菌蛋白酶的活力為原菌酶活力的18倍;利用DNA重組技術,使葡萄糖異構酶和木糖異構酶的活力提高了5倍[1]。

一、酶工程的基本概念和技術

酶工程主要指天然酶制劑在工業(yè)上的大規(guī)模應用,由4個部

分組成:酶的產(chǎn)生、酶的純化、酶的固定化、生物反應器[2]。

二、世界上對酶工程的研究主要為以下幾個方面：

（1）研究開發(fā)新的人工合成酶和模擬酶。

（2）運用基因工程和蛋白質(zhì)工程，改善原有酶的各種性能，提高酶的產(chǎn)率和穩(wěn)定性，使其在后提取工藝和應用過程中更容易操作。

（3）加緊對核酸酶和抗體面的研究。

（4）研究酶在有機合成和非水介質(zhì)中進行生物催化等領域中的應用。

（5）研究開發(fā)酶的定向固定化技術，拓寬酶的應用范圍，使酶活性的損失降低到最小程度。

（6）深入進行微生物學和糖基轉(zhuǎn)移酶的研究。

三、酶工程在食品方面的應用：

牛奶中含有4.3%~4.5%的乳糖。患乳糖酶缺乏癥的人飲用牛奶后將導致不良后果。用乳糖酶可以將乳糖分解為組成乳糖的兩個單糖:半乳糖和葡萄糖。用固定化乳糖酶反應器可以連續(xù)處理牛奶,將乳糖分解,用于連續(xù)化生產(chǎn)低乳糖奶。該技術已于1977年實現(xiàn)工業(yè)化。此外,乳糖在溫度較低時易結(jié)晶,用固定化乳糖酶處理后,可以防止其在冰淇淋類產(chǎn)品中結(jié)晶,改善口感,增加甜度。固定化乳糖酶還可以用來分解乳糖,制造具有葡萄糖和半乳糖甜味的糖漿。

水果蔬菜加工中最常用的有果膠酶,纖維素酶,半纖維素酶, 淀粉酶,阿拉伯糖酶等。其中果膠酶已成為許多國家果汁、蔬菜汁加工的常用酶之一。利用果膠酶可以明顯提高果汁澄清度,增加果汁出汁率,降低果汁相對黏度,提高果汁過濾效果。果膠酶主要由滋生物來生產(chǎn),人們通過一系列誘變育種技術,可以篩選優(yōu)良菌種[3]。隨著人們對天然健康食品的不斷需求,近年來,采用果膠酶和其他的酶(如纖維素酶等)處理可以大大提高出汁率,簡化工藝步驟,并且可制得透明澄清的蔬菜汁。再經(jīng)過種種調(diào)配就可以制成品種繁多的飲料食品,如胡蘿卜汁,南瓜汁,番茄汁,洋蔥汁飲料等。葡萄糖氧化酶可用于果汁脫氧化,國內(nèi)外對其生產(chǎn)及固定化方法進行了深入的研究。特別是近年來,隨著葡萄糖酸鈣,葡萄糖酸鋅,葡萄糖酸鐵等葡萄糖酸系列產(chǎn)品的興起,需求日益增加,因而開發(fā)性能優(yōu)良的固定化葡萄糖氧化酶用以氧化葡萄糖生產(chǎn)葡萄糖酸具有實際意義。此外,柑橘類加工產(chǎn)品出現(xiàn)過度苦味是柑橘工業(yè)中較重要的問題。造成苦味的物質(zhì)主要有兩類:一類為檸檬苦素的二萜烯二內(nèi)酯化合物;另一類為果實中多種黃酮苷。脫去苦味的方法:有吸附法和固定化酶法。吸附法是一次去除苦味物質(zhì),而酶法脫苦主要是利用不同的酶分別作用于檸檬苦素和柚皮苷,生成不含苦味的物質(zhì)。工廠生產(chǎn)中常采用固定化柚皮甘酶減少柑橘類果汁中的柚皮苷含量。其載體常使用甲殼素、空心玻璃床(DEAE—Sephadex或單寧-6-氨基乙基纖維)、海藻糖、醋酸纖維和三醋酸纖維制成的膜[4]。

在農(nóng)業(yè)方面，應用酶工程對農(nóng)產(chǎn)品進行深加工，是人們努力

的一個方向。乳制品加工則需要用凝乳酶和乳糖酶。此外，酶工程在飼料加工領域也有重大應用。在食品工業(yè)方面，酶工程技術廣泛應用于食品添加劑生產(chǎn),不斷開發(fā)新酶源,研制新產(chǎn)品。在環(huán)境治理方面，傳統(tǒng)的化學方法顯現(xiàn)出了弊端與不足，利用酶工程治理環(huán)境得到了人們的青睞。

四、對酶工程發(fā)展前景的展望

可以預計,隨著各種高新技術的廣泛應用及酶工程研究工作的不斷深入,酶工程研究和酶制劑工業(yè)必將取得更快、更大的發(fā)展【5】。可以相信,將來人們可以用化學的方法隨心所欲地構造出各種性能優(yōu)異的人工合成酶和模擬酶,而且還可以采用生物學方法在生物體外構造出性能優(yōu)良的產(chǎn)酶工程菌為生產(chǎn)和生活服務,酶工程技術必將在工業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化學分析、環(huán)境保護、能源開發(fā)和生命科學理論研究等各個方面發(fā)揮越來越大的作用。在邁向迎接2l世紀的知識經(jīng)濟時代之際，我國酶制劑行業(yè)面臨著很大的挑戰(zhàn)和機遇。我國的酶制劑工藝起步晚,底子薄,雖然近年來發(fā)展很快,但我們也應清醒地看到,我國的酶制劑與技術進入國際市場參與競爭還有相當大的難度,我們還必須繼續(xù)學習,取人之長,緊跟國際酶工程技術的最新發(fā)展,提高我國的酶工程技術。

參考文獻：

[1]張斌,金莉.固定化酶及其在食品中的應用[J].中國食品添加劑, 2006(1):147-151.[2]袁勤生,趙健.酶與酶工程[M].上海:華東理工大學出版社,2005.3]唐忠海,饒力群.酶工程技術在食品工業(yè)中的應用[J].食品研究 與開發(fā),2004,25(4):10-14.[4]史先振.現(xiàn)代生物技術在食品領域的應用研究進展[J].食品研究 與開發(fā),2004,25(4):40-43.[5]居乃琥.21世紀酶工程研究的新動向[J].

第三篇：專業(yè)導論論文

大學生職業(yè)規(guī)劃論文

學 院： 理學院

專 業(yè)： 數(shù)學與應用數(shù)學 班 級： 14-2 學 生 姓 名： 學 生 學 號： 10

2015年 10月 6日

摘要：

職業(yè)是參與社會分工，利用專門的知識和技能，為社會創(chuàng)造物質(zhì)財富和精神財富，獲取合理報酬，作為物質(zhì)生活來源，并滿足精神需求的工作。每個人都有自己的職業(yè)，這是不可或缺的。如何找到一份適合自己的職業(yè)，這是每個大學生都需要生死熟慮的問題。一份好的職業(yè)生涯規(guī)劃，能夠為以后的求職之路提供不少的幫助。

關鍵字：專業(yè)導論，職業(yè)規(guī)劃，數(shù)學與應用數(shù)學

在學習了專業(yè)導論這門課程后，我更充分的了解了數(shù)學與應用數(shù)學這個專業(yè)。數(shù)學與應用數(shù)學是一個學科專業(yè)，該專業(yè)培養(yǎng)掌握數(shù)學科學的基本理論與基本方法，具備運用數(shù)學知識、使用計算機解決實際問題的能力，受到科學研究的初步訓練，能在科技、教育和經(jīng)濟部門從事研究、教學工作或在生產(chǎn)經(jīng)營及管理部門從事實際應用、開發(fā)研究和管理工作的高級專門人才。我們學習的課程有數(shù)學分析、高等代數(shù)、解析幾何、復變函數(shù)與積分變換、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)學模型、多元統(tǒng)計方法及應用、數(shù)據(jù)庫原理與應用、C++高級語言程序設計、離散數(shù)學與抽象代數(shù)、數(shù)值計算方法、最優(yōu)化方法及程序設計、運籌學。學生畢業(yè)后可在科研（院）所、教育、政府管理部門、計算機應用等企事業(yè)單位、各大公司從事信息工程、定量經(jīng)濟、金融管理、資源調(diào)查等方面的數(shù)學模型建立與分析、軟件的設計與開發(fā)，以及在相關領域從事科研、教學和管理工作。數(shù)學與應用數(shù)學有兩個專業(yè)方向，分別為金融數(shù)學與計算機數(shù)學。金融數(shù)學是一門新興學科，是“金融高技術 ”的重要組成部分。研究目標是利用我國數(shù)學界某些方面的優(yōu)勢，圍繞金融市場的均衡與有價證券定價的數(shù)學理論進行深入剖析，建立適合國情的數(shù)學模型，編寫一定的計算機軟件，對理論研究結(jié)果進行仿真計算，對實際數(shù)據(jù)進行計量經(jīng)濟分析研究，為實際金融部門提供較深入的技術分析咨詢。核心內(nèi)容就是研究不確定隨機環(huán)境下的投資組合的最優(yōu)選擇理論和資產(chǎn)的定價理論。套利、最優(yōu)與均衡是金融數(shù)學的基本經(jīng)濟思想和三大基本概念。而計算機數(shù)學面向計算機科學和電子等領域，密切結(jié)合專業(yè)需求，注重數(shù)學思想和方法在計算機科學和電子等領域中的應用。該方向要求學生具有現(xiàn)代數(shù)學的觀點和方法，并初步掌握處理離散結(jié)構所必須的描述工具和方法以及計算機上常用數(shù)值分析的構造思想和計算方法。了解了這兩個方向之后，我打算選擇計算機數(shù)學方向。對于計算機我有一定的興趣與基礎，我相信自己能充分發(fā)揮自己的能力。學習了專業(yè)導論，讓我收獲頗多。當初進入大學后得知自己是數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)時，我的內(nèi)心是十分擔憂的。總是聽他們說這個專業(yè)就業(yè)前景很不好，最好趕緊轉(zhuǎn)專業(yè)。當我上完專業(yè)導論后，我才算對數(shù)學與應用數(shù)學這門專業(yè)有了大概的了解。專業(yè)導論這門課介紹了專業(yè)歷史的同時，也讓我明確了就業(yè)方向。對于迷茫的我來說，它就是一個指南針，指引我前進的方向。最重要的是，他也讓我明白自己該做怎么樣的職業(yè)生涯規(guī)劃。在我未來幾年的學習中，我能有個明確的目標，并為之奮斗。而這一切，都要歸功于專業(yè)導論這門課。職業(yè)生涯就是一個人的職業(yè)經(jīng)歷，它是指一個人一生中所有與職業(yè)相聯(lián)系的行為與活動，以及相關的態(tài)度、價值觀、愿望等連續(xù)性經(jīng)歷的過程，也是一個人一生中職業(yè)、職位的變遷及工作、理想的實現(xiàn)過程。職業(yè)生涯是一個動態(tài)的過程，它并不包含在職業(yè)上成功與否，每個工作著的人都有自己的職業(yè)生涯。學習了專業(yè)導論后，我也要為未來的職業(yè)生涯做一個明確的規(guī)劃。首先，我要做一個自我分析。我是一個比較內(nèi)向的男生，第一次見到新同學或新同事時，我不會主動搭訕，但是他們來找我聊天我一定會積極對待。我的道德約束感很強，“己所不欲勿施于人”，在做出一件事后我常常會考慮會給他人帶來什么樣的影響。我是一個很獨立的人，能自己完成的事絕不麻煩別人，也不希望別人來麻煩我。我的人際關系不錯，在寢室里常常充當和事佬的角色，好友們有煩心事時也會來找我傾訴。我能吃苦耐勞，適應能力較強，自認為在多么艱苦的環(huán)境下都能保持一份樂觀的心態(tài)。我的缺點是懶惰，為人出事也比較被動，好勝心不夠強。往往因為一件事比較麻煩我就喪失了積極性，導致自己什么也沒有完成。對于我以后將要選擇的計算機方向，我還需要付出更多的努力。學習計算機數(shù)學，需要有足夠的自學能力、反復操作聯(lián)系的毅力和面對困難永不言棄的精神。這一些恰恰是現(xiàn)在的我所欠缺的。遇到困難時我也會以麻煩為借口，放棄了和老師一起交流的機會。沒上大學之前，我以為大學是一個很隨便的地方。上課想逃就逃，晚上通宵上網(wǎng)吧。等來到大學之后，我才發(fā)現(xiàn)以前的觀念是錯誤的。但是我心理還是抱有一絲幻想，也沒有把心思放到學習上，導致我大一上學期掛了三門。下學期有所改善，清了之前掛的課，但又掛了一門。別人大學都在為怎么拿獎學金、競賽名次而努力中，我卻還要為自己會不會掛科而發(fā)愁。想

到

這

里

我感

到

十分的羞

愧

。大學期間的目標規(guī)劃：

1、思想政治及道德素質(zhì)方面：

以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論、“三個代表”重要思想為指導，樹立正確的人生觀、價值觀、道德觀、奮斗觀、創(chuàng)業(yè)觀，堅持正確的人生價值取向。定期遞交對黨的章程的學習、認識及實踐，以及自己的言、行、感受，爭取早日通過審核，加入中國共產(chǎn)黨。

2、社會實踐與志愿服務方面：

志愿者是在自身條件許可的情況下，在不謀求任何物質(zhì)、金錢及相關利益回報的前提下，合理運用社會現(xiàn)有的資源，志愿奉獻個人可以奉獻的東西，為幫助有一定需要的人士，開展力所能及的、切合實際的，具一定專業(yè)性、技能性、愛心性服務活動的人。作為黑龍江科技大學的一名志愿者，我更要以身作則，為學校爭光。平時的養(yǎng)老院看望孤寡老人活動、義務獻血活動、圖書館整理書籍活動和烈士紀念館參觀活動我都會積極參加，發(fā)揮志愿者精神。

3、技能培訓方面：大二上學期的英語四級考試爭取通過。每天早上6點半起床，洗漱完畢之后就開始練習聽力活著背單詞。把遇到的問題收集起來等到英語課時與英語老師交流。通過了四級考試后繼續(xù)努力，爭取在通過六級英語考試。我也報了國家計算機二級考試，在大二下學期的考試來臨之前做好充分的準備，認真聽課，空余時間練習前幾屆的考題。二級過后再去考更高的，只要自己有余力，就要去嘗試。同時，在寒暑假的時候去學車，早點拿到駕照對以后的就業(yè)也有好處。

4、學業(yè)方面：在學習新知識的同時，復習上個學期的數(shù)分，在大二下學期的清科考試爭取清了。對自己作出承諾，堅決杜絕掛科的現(xiàn)象。沒有特殊情況絕不曠課、遲到，上課帶好要用的書本，上課時把手機關機，保證自己的聽課質(zhì)量。對于老師說的重點要劃橫線或者做筆記，不能看看就這么過去了。上課前幾分鐘的時間可以預習一下要上的內(nèi)容，不至于跟不上老師的進度。課余時間也要及時復習，記過的筆記不能就放著，要主動去看。期中考試、期末考試前更要認真復習，不能因為要放假了就有所松懈。圖書館有豐富的藏書，完全可以打發(fā)自己的空余時間，為自己補充所需的知識和技能，而不是對著電腦打游戲。

5、生活方面：

毛主席說過，身體是革命的本錢。積極參加體育鍛煉，讓自己有一個強健的身體。每天早睡早起，飲食規(guī)律。雙休日多出去走走，或者去做一些兼職，不能總是窩在寢室。去參加兼職的面試，可以鍛煉一個人的臨場反應，增強自己的信心。從自己失敗的面試中總結(jié)經(jīng)驗，才可以在今后的面試中提高自己的成功率。

結(jié)束語

在近年經(jīng)濟景氣的影響下，很多畢業(yè)生都面臨找工作的困難。相比之下，數(shù)學系受的打擊較小，反而顯出修讀數(shù)學能有穩(wěn)定的出路。數(shù)學用途廣泛，畢業(yè)生不必局限于某一行業(yè)。作為一名數(shù)學系的學生，我更要把握住這個機會。有一份好的規(guī)劃能夠明確我每個階段的目標，讓我找到努力的方向。但是，有了規(guī)劃不代表以后就不會迷茫，規(guī)劃只是一部分，未來還無可預料。這一份規(guī)劃不能只是這樣寫了就完事，我要時時刻刻牢記，無論遇到再多的困難，都不能忘了自己的目標。我的人生觀、價值觀會隨著年齡的增長、對社會的認識而不斷更新，人生規(guī)劃也會根據(jù)這些進行相應的調(diào)整。

第四篇：《地球科學導論》論文

《地球科學導論》期末論文——

《透過黃河下游日益斷流談我國淡水資源保護》

透過黃河下游日益斷流談我國淡水資源保護

摘要：水資源的可持續(xù)利用是一個國家經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的基礎，而我國的母親河——黃河，近年來卻面臨著日益嚴重的斷流問題。為了緩解水資源短缺，應減少水污染、改善水質(zhì)、合理調(diào)控水量而保護水資源，并制定出相應的對策和措施。

關鍵詞：黃河 水資源 斷流 保護措施

自然資源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎，自然資源包括地球各圈層可以開發(fā)利用的部分和來自太陽的能量，以及地球周圍的空間,主要可劃分為土地資源、礦產(chǎn)資源、水資源、大氣資源、生物資源與海洋資源等種類。其中，水資源則是重中之重，決定著人類以及所有生命的活動。

黃河是我國的第二大河，源于青藏高原，注入渤海，全長5464千米，多年平均徑流總量4.5億立方米，是世界第八長河。

黃河是華夏民族的母親河,黃河文明馳名中外。但受諸多因素的制約，時至今日，黃河也呈現(xiàn)了幾多的尷尬與無奈，黃河下游的季節(jié)性斷流便是其中一個重要難題。

一、黃河將成為世界上最長的內(nèi)流河

歷史上的黃河一瀉千里、氣勢恢宏，古化有“奔騰到海不復回”的豪放詩句，詩仙李白何曾想到，漫漫黃河居然也有“奔騰而不到海”的斷流景觀。

黃河頻繁的季節(jié)性斷流始于本世紀70年代之初，從1972年山東利津斷面斷流開始，至今已有19年斷流，累計斷流57次，進入90年代之后，斷流現(xiàn)象更為嚴重。

從斷流天數(shù)看，黃河斷流的天數(shù)已逐年增多，1972年首次斷流僅歷時15天，1996年斷流136天，截止于今年8月7日，1997年黃河已斷流181天（8月7日復流后8月9日再次斷流）；從斷流河段看，黃河斷流河道向上游延伸，斷流河段逐年增大，1972年斷流僅產(chǎn)生于山東利津的下游，1995年斷流上溯至河南開封附近，斷流683千米；從斷流始發(fā)時間看，斷流時間也逐年提前，過去斷流一般始于五六月份，近幾年來提前到三四月份，1997年2月7日黃河即開始斷流。

水利專家預測，到2000年后，黃河會每年斷流，斷流最長歷時可達140～200天，山東利津水文站每年將有半年左右半涸。黃河頻繁的季節(jié)性斷流將使黃河演變成世界上最長的內(nèi)流河、季節(jié)河。

二、黃河斷流之影響

１．黃河斷流對沿岸自然生態(tài)環(huán)境的危害 ：黃河斷流能夠引起河道萎縮，原來輸入海洋的大量泥沙只能在沿岸地區(qū)沉積，由此抬高河床，不利于汛期洪水下泄，容易誘發(fā)更大的洪澇災害。

干涸河道中泥沙的驟然增多使河道潛在著演變成一條巨大沙帶的可能，久而久之，昔日黃河故道風沙彌漫、荒涼凄愴的悲劇就可能會重現(xiàn)，沿岸土地缺乏水源保護，土地沙化、荒漠化的可能性增大。

黃河季節(jié)性斷流后，黃河三角洲地區(qū)缺乏足夠的泥沙沉積與水量輸入，地下水位下降，海水入浸，土壤鹽堿化速度加快，生物種群多樣化的優(yōu)勢將喪失殆

盡。

總之，黃河斷流使黃河下流地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境趨向惡化，生態(tài)平衡失調(diào)，土壤肥力下降，不利人類的生存和發(fā)展。

２．黃河斷流對沿岸人類活動的影響 ：因黃河斷流，黃河下游地區(qū)1972年～1996年累計造成工農(nóng)業(yè)損失約268億元，每年平均損失14億元以上，受旱農(nóng)田累計500萬公頃，減少糧食100億噸，單是1995年的黃河斷流就使山東東營3萬公頃稻田未能插秧，河南新鄉(xiāng)2萬公頃稻田改種其他農(nóng)作物，山東德州100多家企業(yè)缺水癱瘓。

黃河斷流嚴重地擾亂了沿岸人民的生活，山東境內(nèi)10萬余居民長期供水不足，當?shù)卣黄认迺r限量總供水，公用水龍頭前排隊等水者彼彼皆是。黃河季節(jié)性斷流使其下游地區(qū)水源減少，而排入黃河的工業(yè)污水與生活廢水卻逐年增多，黃河的自凈能力減弱，地下水水質(zhì)惡化，威脅著人們的健康。黃河的季節(jié)性斷流極大地制約了華北地區(qū)社會、經(jīng)濟的健康發(fā)展。

三、黃河斷流成因探索

１．黃河斷流的自然原因： 黃河流域近年來降水量減少是黃河斷流的主要自然原因。

長期以來，我國的氣候呈現(xiàn)出寒冷期與溫暖期交替的變化規(guī)律，到20世紀，我國進入氣候溫暖期，氣溫逐年上升，降水量逐年下降，黃河河南花園口以上流域1990年～1995年間平均降水量減少12％。

黃河徑流主要來自于上中游以降水補給為主的地表與地下徑流，流域內(nèi)降水量的下降直接減少了徑流的水源補給量。

黃河流域?qū)儆诎霛駶櫋敫珊档貐^(qū)，降水量本來就不充沛，水資源不足，進入溫暖期后蒸發(fā)加強，降水減少，旱情加重，水資源供求關系更加吃緊。２．黃河斷流的人為原因：從某種意義上講，黃河斷流與其說是天災，不如說是人為，人類對水資源的不合理利用是黃河斷流的主要原因之一。①森林覆蓋率低，水土流失嚴重。

歷史上植被狀況的惡化對黃河斷流影響很大，原有的茂密森林在唐代、宋代之后遭到人為的毀滅性破壞，直到今天，黃河流域的森林覆蓋率仍然遠低于全國平均水平，其生態(tài)破壞的趨勢遠未能得到根本性的遏制，甚至于有所發(fā)展。水土流失量驚人，土地蓄水、保水性能很差。生態(tài)環(huán)境的惡化、森林的消失是造成黃河洪災與斷流并存的歷史原因。

②人口、經(jīng)濟迅速發(fā)展，耗水量劇增。

本世紀50年代以來，黃河流域人口猛增，人類生產(chǎn)與生活規(guī)模無節(jié)制擴大，耗水量呈現(xiàn)急劇上升態(tài)勢。

50年代時，黃河下游灌區(qū)灌溉140萬公頃農(nóng)田，90年代灌溉面積上升到500萬公頃，工業(yè)生產(chǎn)用水也數(shù)十倍地增長。50年代初期，黃河供水地區(qū)年均耗水量122億立方米，90年代初達到300億立方米，而同時年均降水量反而有所下降。與50年代相比，90年代黃河下游非汛期來水減少24.5億立方米，同期耗水量反而增加81.5億立方米，水資源供需矛盾尖銳，黃河水資源供遠小于求，斷流在所難免。

③缺乏統(tǒng)一、健全的水資源管理體制。

在枯水年份或者枯水季節(jié)，黃河沿岸各地只從自身利益考慮，紛紛引水、蓄

水、爭水、搶水，水資源管理混亂，水量分配不合理，水荒矛盾更加突出。新中國成立以后，我國政府在黃河上中游興建了一大批水利工程，預計到2000年時，黃河上中游地區(qū)水庫的總庫容量將達到660億立方米左右，大大超過了黃河河南花園口水文站的多年平均徑流總量，上中游巨大的截流能力固然有利于上中游地區(qū)的水土保持與經(jīng)濟建設，但也導致了下游地區(qū)水量的大量減少，加重了下游水資源匱乏的程度。

④水費價格偏低，農(nóng)業(yè)灌溉方式原始，水資源浪費驚人。

黃河流經(jīng)了我國北方重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，農(nóng)業(yè)灌溉用水即占全河流用水總量的90％以上，而引黃渠每立方米水費僅為3.6厘錢，遠遠低于供水的生產(chǎn)成本，如此低廉的水價自然難以喚起人們的節(jié)約用水意識，只能促使人們利用水資源時的放縱、毫不吝惜。

目前，黃河流域共有水澆地500萬公頃，農(nóng)業(yè)灌溉仍然主要采用大畦漫灌、串灌等原始灌溉方式，一些灌區(qū)每公頃地年均毛用水量竟然高達60立方米，粗放經(jīng)營的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式使黃河水資源的有效利用率不及40％，水資源浪費程度令人觸目驚心。

⑤水體污染嚴重，水體質(zhì)量不佳。

隨著人口的劇增、經(jīng)濟的發(fā)展，黃河流域水污染程度逐年加重，水體質(zhì)量的明顯下降既影響了人體的健康，也降低了黃河水資源的開發(fā)利用率，“水荒”矛盾更加尖銳。

四、黃河斷流的對策探討

１．植林種草、綠化大地、保持水土。植被貧乏的黃河流域、尤其是水土流失居世界之首的黃土高原地區(qū)廣泛植林種草，擴大植被覆蓋率，發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟、資源開發(fā)與水土保持相結(jié)合，涵養(yǎng)水源，保持水土，防止水土流失，減少洪水危害，增加土壤肥力，增加地下徑流，提高水資源的利用效率。

２．控制人口數(shù)量，提高人口素質(zhì)。在努力發(fā)展物質(zhì)生產(chǎn)的同時，黃河流域應重視對人口增長的有效控制，加強對公民進行人口、資源、環(huán)境的素質(zhì)教育，促使公民自覺地保護環(huán)境與水資源，合理用水，節(jié)約用水，在一定程度上緩和“水荒”矛盾。

３．繞一規(guī)劃、協(xié)調(diào)開發(fā)黃河水資源。黃河下游地區(qū)地勢低平，水庫與湖泊調(diào)節(jié)水資源的能力低，洪澇與干旱并存，全流域引黃灌溉又各自為政，不便管理。因此，國家有必要組建全國統(tǒng)一的黃河水資源管理機構，統(tǒng)一管理、統(tǒng)籌編制黃河水資源利用與調(diào)度方案，兼顧各地情況，使黃河水資源的開發(fā)利用趨于充分、合理。

４．加收水資源使用費，促進節(jié)約用水。國外實踐證明，在經(jīng)濟規(guī)模不變情況下，水價如提高10%，用水量則下降5%，水價如提高40%，用水量則下降20%，國外許多地區(qū)以提高水價來限制用水量。

我國也應該實施水資源有償使用制度，依法征收水資源使用費，適當提高水價，以刺激人們的水消費觀念，喚醒人民的節(jié)水意識，避免或減少水資源的浪費。５．科學種田，實施節(jié)水灌溉新技術。管灌、噴灌、滴灌、滲灌是國際上一致公認的節(jié)水灌溉新技術，節(jié)水灌溉每公頃地用水量僅為傳統(tǒng)灌溉用水的1／5，以色列灌溉水的有效利用率更在90％以上，我國河南商丘地區(qū)節(jié)水灌溉實驗區(qū)節(jié)水30％～40％，糧食卻增收10％。干旱缺水的甘肅河西走廊也走上了節(jié)水農(nóng)業(yè)的新路，敦煌滴灌實驗區(qū)每年每公頃土地僅用水450多立方米。

黃河流域耕地面積寬廣，傳統(tǒng)灌溉方式普遍，節(jié)水灌溉新技術有著廣闊的市

場，其節(jié)水潛力相當可觀。

６．加強污水的凈化處理工作，提高水資源的重復利用率。提高水資源的重復利用率是工業(yè)節(jié)水的重要手段，80年代以來，日本工業(yè)用水的重復利用率達71％，美國、德國也在60％以上。

我國政府也應加強科研工作力度，努力搞好污染水體的凈化處理工作，盡可能地提高工業(yè)用水的重復利用率，節(jié)約用水。

７．南水北調(diào)，跨流域調(diào)水。南水北調(diào)，引長江水進入黃河是解決黃河流域水資源緊張狀況的根本性措施。

相對于黃河而言，長江可謂是水資源富足有余，引長江水北上濟援黃河是一項規(guī)模巨大的水利工程。

水利部門推算，南水北調(diào)東線、中線、西線工程全部完工后，每年可以向黃河引入約320億立方米的長江水，屆時能夠徹底解除黃河流域缺水的困境，其中的東線工程引水量不多，但工程量小，投資也不太高，經(jīng)濟、技術可行性最優(yōu)，完工后可以直接緩解黃河下游頻繁斷流、缺水之急。

我國是人口眾多、人均資源占有量偏小的國度，人均水資源占有量少是我國國情之一。珍惜和合理利用水資源是我國公民應有的基本素質(zhì)之一，黃河下游頻繁的季節(jié)性斷流不斷地給我國人民敲響了“水荒”的警鐘，在這種情況下，唯有面對現(xiàn)實，正視困難，調(diào)動一切積極因素，采取各種有效措施管理、開發(fā)、利用黃河水資源，方可實現(xiàn)人類、社會、經(jīng)濟、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的宏偉目標。

第五篇：海洋工程導論論文

我國潛水器的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

——以蛟龍?zhí)枮槔?/p>

關鍵詞：蛟龍?zhí)?安全可靠 深海動力 水深通信 聲納 作業(yè)系統(tǒng) 信息自動化

摘要：潛水器是指具有水下觀察和作業(yè)能力的活動深潛水裝置。主要用來執(zhí)行水下考察、海底勘探、海底開發(fā)和打撈、救生等任務，并可以作為潛水員活動的水下作業(yè)基地。本文以蛟龍?zhí)枮槔U述了我國潛水器現(xiàn)有的技術以及未來的發(fā)展前景。

潛水器在海洋調(diào)查研究中具有相當廣泛的使用范圍和能力,除了能直接進行某些水下工程、救撈作業(yè)之外,還能從事各種學科的海洋調(diào)查研究工作,如觀察海中和海底生物,測繪海底地形地貌,采集海底底質(zhì)和生物標本等。[1] 潛水器能最大限度地接近目標,可以獲得更具體、更詳盡、更精確的資料,完成水面船只無法勝任的調(diào)查研究任務。潛水器的應用還獲得了一些近代海洋科學研究的重大發(fā)現(xiàn)。例如,美國在太平洋的加拉帕戈斯斷層的2 0 00米深的海底,使用潛水器發(fā)現(xiàn)了從海底噴出的巖漿,并在這個海底火山口處發(fā)現(xiàn)了“溫泉”和我們從未見過的生物。[2] 因此,近年來潛水器在海洋調(diào)查研究中的應用也在逐漸加強。

我國在這一方面也不甘落后，國家863計劃重大專項之一就算蛟龍?zhí)栞d人潛水器得研制,其目標是建造出一臺可以執(zhí)行規(guī)定使命任務的產(chǎn)品。海上試驗是載人潛水器重大專項的關鍵階段,2009～2012年間分別完成了1000米、3000米、5000米7000米級的海上試驗任務。內(nèi)容包括海上試驗的基本情況、海試取得的主要技術和應用成果、海試過程中發(fā)現(xiàn)的故障及處理情況。[3]

1潛水器現(xiàn)狀

1.1.安全可靠性技術

“蛟龍”號載人潛水器最需要的是安全可靠性。在借鑒國外載人潛水器的成功經(jīng)驗基礎上，通過采用“冗余設計”、“下得去，上得來”的設計理念，設計了一套完整的應急自救手段，包括可棄壓載拋載機構、主蓄電池箱拋棄機構、縱傾調(diào)節(jié)水銀的拋棄、機械手拋棄機構、壓載水箱排水、應急浮標、采樣籃拋棄裝置等。[4]

1.2.高能量密度的深海動力技術

經(jīng)過反復調(diào)研和技術論證，在 7000m載人潛水器上最終決定采用充油式銀鋅電池作為電源。為了減輕潛水器的重量，并且考慮到安全的因素，蛟龍?zhí)柌捎脼V膜和氣帽等創(chuàng)新技術，把銀鋅蓄電池采用充油的方式放在蓄電池箱內(nèi)，通過反復的壓力筒試驗，使銀鋅蓄電池組的析氣量最終小于 0.1ml/Ah，確保了蓄電池組在供電時不會產(chǎn)生大量氫氣而導致危險，保證潛水器的安全。[5]

1.3.信息與自動化系統(tǒng)技術

在 7000m 載人潛水器研制過程中，蛟龍?zhí)枏娬{(diào)了“人”即潛水器的駕駛員和乘員的因素，且在“機”的設計方面，強調(diào)了信息的綜合集成和操作的自動化程度，盡量降低艙內(nèi)駕駛員和乘員的工作量。同時也確保載人艙內(nèi)的溫度、濕度、艙壓、氧濃度、二氧化碳濃度、噪聲、有害氣體等，載人艙外的海面、風、浪、流、深水壓力、海底等環(huán)境信息的實時監(jiān)測。采用了將人、機與整個客觀環(huán)境聯(lián)系在一起考慮的新理念，把人、機、環(huán)境看作是一個系統(tǒng)的 3 大要素，強調(diào)從全系統(tǒng)的整體性能出發(fā)，通過三者間的信息傳遞、加工和控制，形成一個相互關聯(lián)的復雜系統(tǒng)，并貫穿于潛水器設計、研制、建造、使用的全過程中。[6]

1.4.高速水聲通信技術

蛟龍?zhí)査曂ㄐ畔到y(tǒng)是綜合性的通信系統(tǒng), 采用了相干通信技術、非相干通信技術、擴頻技術和單邊帶調(diào)制技術 4種通信制式, 支持多種類型信息的傳輸。[7] “蛟龍”號載人潛水器制定了處理算法。采用在混合激勵線性預測算法基礎上改進的算法，降低了編碼后的數(shù)據(jù)率，并研究了一種魯棒的圖像壓縮編碼算法，對誤碼的敏感程度低，應用于水聲通信并保證“蛟龍”號載人潛水器能夠?qū)崟r傳輸彩色電視圖像和聲學圖像。[8]

1.5.高分辨率測深側(cè)掃聲納技術

高分辨率測深側(cè)掃聲吶測量海底微地形地貌，避碰聲吶測量各方位障礙物的距離，成像聲吶探測前方的目標，聲學多普勒測速儀測量潛水器的三維運動速度和下方的海流速度剖面，定位應答器確定潛水器的水下位置，實時繪制出現(xiàn)場的三維地圖。通過良好的聲學系統(tǒng)集成設計，整個聲學系統(tǒng)協(xié)同工作。[9] “蛟龍?zhí)枴蓖ㄟ^對發(fā)射線形調(diào)頻信號的處理、海底自動檢測技術、多子陣高分辨率波束形成技術的研究，形成了一整套針對于高分辨率測深側(cè)掃聲納的信號處理方法：多子陣海底自動檢測——信號子空間的信號參數(shù)估計技術。這種處理方法能提高聲納的垂直與航跡的分辨率；使聲納能夠自動判別目標數(shù)和判別海底；并且提高聲納的估計精度。[10]

1.6.大深度載人潛水器的生命支持技術

載人潛水器的生命支持系統(tǒng)通過控制載人耐壓艙中的氧氣濃度，吸收二氧化碳，創(chuàng)造一個適合乘員工作的生存環(huán)境。它包括正常工作生命支持、應急狀態(tài)開放式生命支持、應急狀態(tài)口鼻面罩式生命支持、生命支持系統(tǒng)監(jiān)控面板 4 個部分。[11]在設計過程中始終遵循載體性能與作業(yè)要求一體化準則、技術先進性和工程實用性統(tǒng)一化準則、技術要素規(guī)范化準則以及結(jié)構分塊化、功能模塊化準則。

1.7.良好的作業(yè)系統(tǒng)

在“蛟龍”號潛水器上配置了一套功能強、機動性好的機械手和三大專用作業(yè)工具:沉積物取樣器、熱液取樣器和鈷結(jié)殼取芯器。機械手作為作業(yè)功能的主要承擔者，是作業(yè)系統(tǒng)重要的組成部分。在“蛟龍”號潛器正前方的左右兩側(cè)各配置一只液壓機械手。其中，置于潛水器右弦的作業(yè)機械手以靈巧精細作業(yè)為主，采用主從式位置閉環(huán)控制方式；而置于左弦的定位機械手特點為力臂大，采用速度開關控制方式。在工作時，兩只機械手協(xié)同作業(yè)，并可配合專用作業(yè)工具，完成鈷結(jié)殼的鉆探取樣，熱液硫化物、懸浮生物及沉積物取樣等工作。[12]

2.未來發(fā)展方向

潛水器研制水平，往往體現(xiàn)了一個國家的綜合技術力量，二十一世紀是海洋的世紀，作為一個海洋大國，我們理應在深潛器研制、應用方面占據(jù)一席之地。自2011年深海潛水器技術與裝備重大項目實施以來，“蛟龍”號載人深潛器成功完成5000-7000米海試并投入試驗性應用，研制成功4500米深海作業(yè)系統(tǒng)以及突破4500米載人球殼關鍵技術等一系列重要研究成果，創(chuàng)造了世界同類作業(yè)型潛水器的最大下潛深度紀錄。但是為了控制整個項目的研制進度，“蛟龍”號上大約有 40%的部件是委托國外加工或研制的，但為了確保今后的使用不受制于人，在研制過程中也同步安排重要設備的國產(chǎn)化研究，做到真正的自給自足！而且隨著科技的發(fā)展，無纜水下機器人的設想已經(jīng)逐漸形成，它可以在海洋科學考察和海洋工程項目支持保障方面發(fā)揮非常重要的作用，可以用于完成深海建模任務,即對全球范圍海洋活動進行更廣泛的三維觀測，[13]我們可以朝著這個方向繼續(xù)探索那片神秘的藍色海洋！此外，為了節(jié)省能源，載人潛水器一般采用無動力上浮下潛的方式，與國外的螺旋形軌跡不同，“蛟龍”號載人潛水器是直上直下的穩(wěn)定運動 [14]。如何分析潛水器在坐底時的受力狀況，設計出合適的坐底支架是一個實用性的問題，對此我們也要做更深入的研究！[15]

參考文獻：

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[12]劉濤，王璇，王帥，王磊。深海載人潛水器發(fā)展現(xiàn)狀及技術進展[J]。中國造船，2012年，第53卷，第3期：233-237 [13] 劉永寬。未來十年全球無人無纜自主式潛水器的發(fā)展趨勢[J]。機器人，1994年，第5卷，第3期:185-192 [14] Shen Mingxue, Liu Zhengyuan, Cui Weicheng.Simulation of the decent/ascent motion of a deep manned submersible[J].Journal of Ship Mechanics, 2008, 12(6): 886-893.[15]胡 勇，沈允生，謝俊元，等.深海載人潛水器的坐底分析[J].船舶力學，2008, 12(4): 642-648.