细菌总数的检测论文

中国食品安全体系的缺陷论水活度监测在食品质量安全控制中的重要意义作者:培安公司民以食为天,食以安为先.食品安全问题是关乎国计民生的大事,已成为政府部门,科技界和消费者高度关注的重要领域.全球食源性疾病不断上升,恶性食品污染事件接二连三,世界范围内由食品安全引发的贸易纠纷不断,这些问题是影响各国经济发展,国际贸易以及国家声誉的重要因素(我国也不能例外).改革开放以来,我国在基本解决食物量的安全的同时,食物质的安全越来越引起全社会的关注;尤其是我国作为WTO的新成员,与世界各国间的贸易往来会日益增加;食品安全已经成为影响中国农业和食品工业竞争力的关键因素.从全球范围来看,由微生物引发的食源性疾病仍是头号食品安全问题.据世界卫生组织统计,在全世界每年数以亿计的食源性疾病患者中70%是由于食用了被微生物污染的食品的饮用水造成的.1999年年底,美国发生了历史上因食用带有李斯特菌的食品而引发的最严重的食物中毒事件.据美国疾病控制中心的资料,在美国密歇根州,有14人因食用被该菌污染了的"热狗"和熟肉而死亡,在另外22个州也有97人因此患病,6名妇女因此流产.2000年底至2001年初,法国发生李斯特菌污染事件,有6个人因食用法国公司加工生产的肉酱和猪舌头而成为李氏杆菌的牺牲品.2002年11月23日,由于一份样品在沙门氏菌检测中呈阳性,意大利"波利奥"奶酪公司(Pollio)召回分销到美国18个州的6600箱乳清干酪.日本除了发生"O157"大肠杆菌污染事件外还出现了血印牛奶金黄色葡萄球菌污染事件.2003年4月18日我国湖北省武汉市水果湖第一小学发生一起集体食物中毒时间.这所学校六年级三个班的近百名学生,在课余餐食用学校统一发给的"王牌熟食"豆干后,出现中毒症状.中毒事件原因已经查明,是进食微生物总数严重超标的豆干而引起的集体细菌性食物中毒.经湖北省卫生厅卫生监督局检验,"王牌熟食"豆干细菌总数超标19倍.在我国,截至2004年第二季度,卫生部共收到重大食物中毒事件报告205起,中毒6329人,死亡156人.2000年-2002年,中国疾病预防控制中心(CDC)营养与食品安全研究所对全国部分省市的生肉,熟肉和乳制品,水产品,蔬菜中的致病菌污染做了连续的质量监测.结果表明微生物型食物中毒仍居首位,占,化学性中毒占,动植物性和原因不明的食物中毒10%左右.表1为我国1990-1999年食物中毒状况.由此可以看出,微生物污染导致的食物中毒同时也是影响中国食品安全的主要因素.表1 我国1990-1999年食物中毒状况[1]病因中毒起数构成(%)中毒人数微生物性食物中毒化学性食物中毒有毒的动植物中毒其他原因不明食品安全的管理模式强调"从农田到餐桌"全过程管理,即以预防为主的原则来减低微生物引起的食源性危害.在食品的加工,储存和销售过程中,食品原料受到外界环境微生物的侵染,加之杀菌不彻底,以及储运方式不得当等造成的微生物污染,是导致食品腐败变质,威胁消费者健康的主要原因.只有有效地控制食品生产各个环节中潜在的微生物污染问题,食品工业才能生产出让消费者放心的食品.水分活度的控制是阻止有害微生物生长的关键因素.在美国,联邦法规第21款中已经明确规定,水分活度是检验食品安全性的重要指标.同时,美国食品药品监督管理局(FDA)所规定的食品生产过程良好操作规范(GMP)中明确地把水分活度定义为反应食品安全性的重要指标.在危害分析关键控制点(HACCP)监测系统中明确定义:"可通过限制水分活度来控制微生物病原体的生长."美国规定,库存食品水分活度超过就不能上市销售,在日本规定,库存食品水分活度超过就不能上市销售.然而,在我国还没有这样的相关规定出台.那么什么是食品的水分活度呢 水分活度的监测对保证控制食品质量安全具有什么样的意义呢作为热力学概念,水分活度是描述食品中的水分所处的一种能量状态,它与食品体系的吉布斯自由能(Gibbs Free Energy)有较强的相关性.它是表示水分的逃逸趋势(逸度)的指标;表示食品中的水与其他物质结合的紧密程度.虽然水分含量和水分活度都是用来描述水分存在的状态,但是水分活度是与食品的质量安全最相关的因素.严格意义上,我们把食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度(water activity) ------食品中水的逸度f0 -------纯水的逸度水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表示,在低压或室温时,f/f0 和P/P0之差非常小(时才能生长繁殖;其次是酵母菌,要求Aw>,再次是霉菌,在Aw为时就开始繁殖.另外,同属而不同种的微生物对Aw要求也不完全相同.其次,Aw值对微生物代谢活性也有影响.降低Aw值可以使微生物的生长速度降低,进而,食品腐败速度,微生物产毒数量以及微生物代谢活性也会降低.值得注意的是,中止不同的代谢过程所需的水活性值不同.例如,对于细菌形成孢子所需的Aw值比它们生长的值要高.毒素的产生是与人体健康最有关系的微生物代谢活动.当控制Aw在一定范围内可有效抑制某些产毒菌株产毒(如金黄色葡萄球菌的繁殖和肠毒素的形成).霉菌的污染对食品的危害十分严重,一般认为产毒霉菌的生长所需的水活性值要比其毒素形成所需的水活性值低.另外,由于代谢水的产生,生长的霉菌可使生长环境的Aw值增加.因此,在有生毒细菌或霉菌存在的食品中,毒素的存在是极有可能的.由此可以看出对于食品水分活度的监控具有重要的现实意义.再次,Aw值对微生物抗热性同样具有影响.加热是抑制或杀死食品中微生物的常用有效方法,不同微生物及其孢子的抗热性不同.决定细菌的抗热性的诸因素中,热溶剂的物理性质,化学组成和Aw值等都是很重要的.一般来说,细菌孢子的抗热性随Aw值的降低而增强,在Aw为～的范围内最强.有时,在高浓度溶液中细菌的热抗性比在稀溶液中低,因为溶质本身在加热过程中会加重细胞的热毁坏.所以,通过对预杀菌的食品物料水分活度的检测,可初步判断热杀菌的效果.第四,Aw值对微生物存活能力有明显的影响.不能生长的微生物会逐渐死亡.因此,如果食物的Aw值低于微生物生长的最低值,那么微生物的数量就会慢慢减少.通过对沙门氏菌,金黄色葡萄球菌等食物毒性微生物的生存与Aw之间的关系的研究证明:在Aw值较低的食品中细菌孢子数会降低,这样的食品在储藏过程中甚至会变成无菌的.食物中带有的寄生虫的生存也受低Aw值的影响,这些寄生虫在冷冻或干燥过程中可被杀死.在研究肉中旋毛虫在干燥过程中的生存情况时观察到:在发酵香肠中当Aw值降低到一定数值时,这些寄生虫就会失活,从以上所述可以得出这样的结论:通过选择合适的条件(Aw值,pH 值,湿度,保鲜剂等),可减少或杀死微生物,从而提高食品稳定性和安全性.通过以上的论述,我们可以看出,水分活度对微生物的影响十分显著,水分活性是食品质量控制中的一个重要指标.在食品领域及时监控水分活性,可有效地估价食品的安全性和稳定性.一般,Aw值在间的食品属高湿食品,—属于中湿食品,属低湿食品.高湿食品腐败是由于细菌,中湿食品腐败主要是由于霉菌和酵母,在低湿食品上,微生物一般不生长,但低湿食品质量方面也依赖于Aw.另外,水分活度可用于高湿和中湿食品微生物安全和质量稳定性的预测[9-12].表2 水分活度与食品中微生物的生长Aw范围在Aw的低限下不能生长的微生物食品～假单胞菌,埃希氏菌,变形菌,贺氏菌,克雷伯氏菌,芽孢杆菌,魏氏杆菌,一部分酵母极易腐败的新鲜食品,水果,蔬菜,肉,鱼和乳制品罐头,熟香肠和面包.含约40 %( W/W) 蔗糖或7 %NaCl 的食品～沙门氏菌,副溶血性弧菌,沙雷氏菌,乳杆菌,球菌,赤酵母,红酵母,部分霉菌奶酪,咸肉和火腿,某些浓缩果汁,蔗糖含量为55 %( W/W) 或含12 % NaCl 的食品～多酵母,微球菌发酵香肠,蛋糕,干奶酪,人造黄油及含65 %蔗糖( W/W) 或含15 % NaCl 的食品～大部分霉菌,金黄色葡萄球菌,拜耳酵母,德巴利酵母大多数果汁浓缩物,甜冻乳,巧克力糖,枫糖浆,果汁糖浆,面粉,大米,含15~17 %水分的豆类,水果糕点,火腿,软糖～大部分嗜盐细菌果酱,马莱兰,橘子果酱,杏仁软糖,果汁软糖～嗜旱霉菌含10 %水分的燕麦片,牛扎糖块,勿奇糖( 一种软质奶糖) ,果冻,棉花糖,糖蜜,某些干果,坚果,蔗糖～高渗酵母,少数霉菌含15~20 %水分的干果, 某些太妃糖和焦糖,蜂蜜< 任何微生物都不能生长在预测食品的安全性和预测有关微生物生长,生化反应速率等方面,水分活性扮演着极其重要的角色.通过测定和控制食品的水分活性,可以做到以下几点:(1)预测哪种微生物是潜在的腐败和污染源;(2)确保食品的物理,化学稳定性;(3)使非酶氧化反应和脂肪非酶氧化降到最小;(4)延长酶的活性;(5)优化食品的物理性质,如质构和货架期[13].水分活度检测在肉类质量控制中的作用.水分活性是影响肉品保鲜的重要栅栏因子.众所周知,微生物可在各种肉与肉制品上生长繁殖,微生物的污染和繁殖可直接导致肉品的腐败变质,从而影响肉品的卫生质量,严重时还可引起食物中毒,微生物与肉品保鲜的关系不言而喻.微生物的正常生长繁殖必须满足三个主要条件:(1)营养条件,肉和肉制品是微生物生长繁殖最好的培养基之一;(2)温度,一般来说,温度高,生长繁殖快,反之就慢;{3)适量的水(一定的水分活性).三者具备,微生物便可很好地生长繁殖,否则微生物的生长繁殖都将受到影响.在这三个主要条件中,水分活性与微生物的关系极为密切,因为任何一种微生物在食品(包括肉与肉制品)中进行正常的生长繁殖,都要求有一个最低的水分活性值,在该值以下微生物不能正常生长繁殖.换言之,一种肉制品的Aw值直接影响着该肉制品可能污染的微生物的种类和数量,进而影响着对该肉制品采取的防腐保鲜措施.因而,一直以来水分活性都披视为肉制品保鲜的重要栅拦因子,在同等条件下,Aw值低,肉品保存期长.Aw值与肉品保鲜期的关系宏观上可以下图表示:自从水分活性概念被引入食品科学研究领域后,水分活性理论被广泛用于指导生产.目前生产实践中的许多措施都是降低肉制品的Aw值来抑制微生物的正常生长繁殖,以达到保鲜的目的,如干燥法,冻结法,腌渍法等[14].在肉制品中,肉干,肉脯,肉松等干肉制品的Aw多为～,故被看作是低Aw的安全食品.除了这几类干肉制品外,其他肉制品的水分活度通常高于.而这些肉制品占市场份额较大,因此,及时检测水分活度,对控制肉制品在贮存期的品质变化有重要意义.夏大勇等人在调查中采到一袋超过了保质期有10个月的肉松,检测水分活性值为,感官检查:色择褐黄,比正常黄色深一些,肉香昧减弱,无腐败现象.不难看出, Aw值更能反映干制品内在质量变化的趋势[15].水分活度检测在水产品质量控制中的作用.根据文献资料,新鲜水产原料的Aw一般在—,腌制品为—,干制品为— <时,细菌不能生长;Aw<时,大多数霉菌不能生长;Aw<时,大多数嗜盐菌生长受抑制;Aw<时,霉菌的生长完全受抑制.通常对烤鱼片,鱼糜干制品等方便食品要求水分活度在—范围之间,在这一水分活度下,细菌已很难存活,能生长的有一些耐干燥霉菌,只要在加工 ,包装,运输过程中采取防霉措施,就能达到较长时间贮藏的目的.由于在较低水活度条件下,食品中的微生物数量有下降趋势.现在,食品科技界正在探索按预定要求控制一些食品的Aw值,以达到免杀菌保存食品的可能性.虾仁制品的干制是通过降低虾肉中的含水量与水分活度(Aw),以抑制微生物的繁殖,达到长期保存的目的.一般Aw<时,贮存更加安全,但虾肉干制到Aw<时,水分含量已降至15%以下,得到的产品干硬,食用品质变差.为维持其相对较高的含水量同时还能防止腐败,需要找到一个适当的平衡点.江南大学食品科学与安全教育部重点实验室的伍玉洁等人进行了水分活度对干制虾仁产品的货架寿命和质构的影响试验,研究表明,通过分析比较Aw与水分含量的关系,保藏过程中细菌菌落总数的变化以及南美白对虾虾体的弹性和硬度等质构参数,发现当Aw控制在—范围,水分含量在25%(W/W)时,常温保藏的南美白对虾干制产品在口感及微生物指标等方面可取得较好的平衡.水分活度检测在粮油制品质量控制中的作用.蛋糕等粮油制品在保藏过程中会因微生物的滋生而不能食用,微生物的滋生又包括两个方面,即发霉和腐败.蛋糕发霉主要是指霉菌在蛋糕上大量繁殖,可从外表观察到呈绒毛状的各种颜色的斑点,而且有些霉菌会产生对人体有害的毒素.污染蛋糕的霉菌群种类很多,有青霉菌,青曲菌,根霉菌,精曲菌及白霉菌等.蛋糕腐败,主要是指蛋糕受到细菌中的马铃薯杆菌等的侵袭繁殖而引起的腐败变质.霉菌的作用在粮油制品的腐败变质中起到了主要的作用.微生物的控制有诸多方法,国内外有很多人做过研究,比如控制原料成分,活性包装材料,充气包装,添加脱氧剂,选择保藏环境等.然而,最有效的方法还是将蛋糕制成不适合微生物生长的体系,也就是调整蛋糕的水分活度再辅以抗菌剂[16].中国农业大学胡胜群等进行了pH,抗菌剂浓度以及水分活度对奶油蛋糕(磅蛋糕)模拟培养基中微生物生长的影响试验,结果说明,微生物生长速度随水分活度升高而加快,通过降低蛋糕的水分活度(左右)微生物的生长受到明显抑制.水分活度监测在冰淇淋品质控制中的作用在冰淇淋浆料中,水分含量为60% ～70%,但水分活度却较低,冰淇淋浆料的总固形物含量越多,则水分活度越低.水分活度影响冰淇淋的抗融化度,抗变形度,质地的松软度或坚实度,影响冰晶的数量,颗粒度,结构,分布位置和定向.要控制冰淇淋品质首先要控制水分活度.天津商学院食品系的杨湘庆,沈悦玉通过试验证明控制浆料中的水分活度可以很好的控制冰淇淋品质.总之,对水分活度的监控在保证食品质量安全上具有十分重要的意义.我国加入世界贸易组织后,食品进出口贸易将是我国重要的经济活动.然而,它也对我国食品安全性保证问题提出了新的挑战;即使在国内生产和消费的食品也面临着新的挑战.城市化进程加快,人们对食品的运输和加工需求变得更大,农业生产与食品工业融为一体.食品生产和流通模式发生改变,食物比以往流通得更远,需要运输的时间也相对更长.食品从生产到保藏,再从流通到消费;这样一系列的过程,都要求有效及时的质量监测.无论是站在生产者的角度还是站在政府的角度来看,有效的预防措施是保证食品安全性的关键所在.因此,食品工业在实施HACCP体系的同时,应该对食品水分活度给予高度的重视,因为进行水分活度的实时检测是确保食品质量安全的有效过程控制手段.参考文献:[1] 陈锡文,邓楠.中国食品安全战略研究[M],北京:化学工业出版社,[2] 陈锡文,邓楠.中国食品安全战略研究[M],北京:化学工业出版社,[4] 李琳,万素英.水分活度(Aw)与食品防腐,中国食品添加剂,2000(4):33-36[5] Food preservatives 和 .Gould著.1991年[6] Preservatives in the food,pharmaceutical and environmental .和著,1987年[7] and preservatives for industrial and agricultural W .Flick 著, 1987年[8] 食品化学.韩雅珊主编,1996年[9] 莱斯特.水分活性与食品保藏.肉类研究,1996(3):44-49[10] 卞科.水分活度与食品储藏稳定的关系[J].郑州粮食学院学报,1997(4):41～48.[11] 曾庆孝.食品加工与保藏原理[M].化学工业出版社,2002,158～164.[12] 曹玉兰. 水分活性对控制食品安全和质量的稳定作用. 食品研究与开发,2006(4),27:165-166[13] Decagon Devices, Water Activity[14] 安虹. 肉品保鲜与水分活性理论的应用.乡镇经济,2000(2):61-62.[15] 夏大勇,蒋树芹. 水分活性(Aw)值应是监督肉类干制中的重要指标. 肉品卫生,1997,(3):13-15[16] 胡胜群,钱平,胡小松,何锦风.pH,抗菌剂浓度以及水分活度对奶油蛋糕(磅蛋糕)模拟培养基中微生物生长的影响.食品工业科技,2006(5),27:94-96=Aw =f0f—

自己参考这些！微生物(microorganism简称microbe)是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活密切相关。微生物在自然界中可谓“无处不在，无处不有”，涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。 一般地，在中国大陆地区的教科书中，均将微生物划分为以下8大类：细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。能引起人和动物致病的微生物叫病源微生物有八大类： 1.真菌:引起皮肤病。深部组织上感染。 2放线菌：皮肤，伤口感染。 3螺旋体：皮肤病，血液感染 如梅毒，钩端螺旋体病。 4细菌：皮肤病化脓，上呼吸道感染 ，泌尿道感染，食物中毒，败血压症，急性传染病等。 5立克次氏体：斑疹伤寒等。 6衣原体：沙眼，泌尿生殖道感染。 7病毒：肝炎，乙型脑炎，麻疹，艾滋病等。 8支原体：肺炎，尿路感染。 生物界的微生物达几万种，大多数对人类有益，只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病，在特定环境下能引起感染称条件致病菌。 能引起食品变质，腐败，正因为它们分解自然界的物体，才能完成大自然的物质循环。有些人误将真菌当作细菌，是一种比较普遍的误解。尤其以80年代以前未受过系统生物学教育者。微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50％是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示：传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病的历史，也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面，人类取得了长足的进展，但是新现和再现的微生物感染还是不断发生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力，使许多菌株发生变异，导致耐药性的产生，人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异，最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异，这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。 微生物千姿百态，有些是腐败性的，即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的，它们可用来生产如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等大小的细菌，1000个叠加在一起只有句号那么大。想像一下一滴牛奶，每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌，或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一滴牛奶中可有含有50 亿个细菌。微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中生存的微生物，例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。看上去，我们发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。 微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如健康人肠道中即有大量细菌存在，称正常菌群，其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存，互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收，菌群在这些过程中发挥的作用，以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调，就会引起腹泻。 随着医学研究进入分子水平，人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到，是遗传信息决定了生物体具有的生命特征，包括外部形态以及从事的生命活动等等，而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此阐明生物体基因组携带的遗传信息，将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性，对于传统微生物学来说是一场革命。 以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿，而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制，发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗，开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物，将对有效地控制新老传染病的流行，促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。为了充分开发微生物（特别是细菌）资源，1994年美国发起了微生物基因组研究计划（MGP）。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因，不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识，更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品，包括：接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等等。通过基因工程方法的改造，促进新型菌株的构建和传统菌株的改造，全面促进微生物工业时代的来临。 工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等；某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程，甚至直接作为洗衣粉等的添加剂；另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究，发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过程，对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因，然后对菌株加以改造，使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究，将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因，经基因工程改造，实现新的工程菌株的构建，简化生产步骤，降低生产成本，继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究，不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因，并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造，同时推动现代生物技术的迅速发展。 农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策 据资料统计，全球每年因病害导致的农作物减产可高达20％，其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外，似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究，认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。 经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案，可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类，除了杀虫剂能阻断其生活周期以外，只能通过遗传学研究找到毒力相关因子，寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。 环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物 在全面推进经济发展的同时，滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化，提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大，微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物；还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。微生物能够分解纤维素等物质，并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究，在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下，有选择性的加以利用，例如找到不同污染物降解的关键基因，将其在某一菌株中组合，构建高效能的基因工程菌株，一菌多用，可同时降解不同的环境污染物质，极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究，以期找到其降解有机物的关键基因，为开发及利用确定目标。 极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大 在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物，又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性，极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。 有一种嗜极菌，它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活，而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段，但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限，建立新的技术手段，使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶，可在极端环境下行使功能，将极大地拓展酶的应用空间，是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础，例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径，其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。

参考下： 进入21世纪后，特别在我国加入WTO后，国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业，温湿度是影响纺织品质量的重要因素，但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙，十分落后，绝大多数仍在使用干湿球湿度计，采用人工观测，人工调节阀门、风机的方法，其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里，则基本上凭经验，很少有人使用湿度传感器。值得一提的是，随着农业向产业化发展，许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式，采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战，并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚，种植反季节蔬菜，花卉；养殖业对环境的测控也日感迫切；调温冷库的大量兴建都给温湿度测控技术提供了广阔的市场。我国已引进荷兰、以色列等国家较先进的大型温室四十多座，自动化程度较高，成本也高。国内正在逐步消化吸收有关技术，一般先搞调温、调光照，控通风；第二步搞温湿度自动控制及CO2测控。此外，国家粮食储备工程的大量兴建，对温湿度测控技术提也提出了要求。 但目前，在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会“皱起眉头”！例如在上面提到纺织印染行业，食品行业，耐高温材料行业等，都需要在高温情况下测量湿度。一般情况下，印染行业在纱锭烘干中，温度能达到120摄氏度或更高温度；在食品行业中，食物的烘烤温度能达到80-200摄氏度左右；耐高温材料，如陶瓷过滤器的烘干等能达到200摄氏度以上。在这些情况下，普通的湿度传感器是很难测量的。 高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极，再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中，因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化，此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性，除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外，还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论的观点，液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T＝5℃时为，在T＝20℃时为。有机物ε与温度的关系因材料而异，且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势，某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为：高分子聚合物具有较小的介电常数，如聚酰亚胺在低湿时介电常数为一。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后，由于水分子偶极距的存在，大大提高了吸水异质层的介电常数，这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变 化，使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器，高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀系数可达到 的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升，介质膜厚d增加，对C呈负贡献值；但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加，即对C呈正值贡献。可见湿敏电容的温度特性受多种因素支配，在不同的湿度范围温漂不同；在不同的温区呈不同的温度系数；不同的感湿材料温度特性不同。总之，高分子湿度传感器的温度系数并非常数，而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。 国外厂家比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂，产品结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作金电极，再喷镀感湿介质材料（如前所述）形式平整的感湿膜，再在薄膜上蒸发上金电极.湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系，线性度约±2%。虽然，测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想，在工业领域使用，寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。 陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温，湿度滞后，响应速度快，体积小，便于批量生产，但由于多孔型材质，对尘埃影响很大，日常维护频繁，时常需要电加热加以清洗易影响产品质量，易受湿度影响，在低湿高温环境下线性度差，特别是使用寿命短，长期可靠性差，是此类湿敏传感器迫切解决的问题。 当前在湿敏元件的开发和研究中，电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域，其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点，氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史，有着多种多样的产品型式和制作方法，都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。 氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料，在众多的感湿材料之中，首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件，氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。 氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆，以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高，产品性能不断得到改善，氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的，也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中，经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。 在国内九纯健科技依托于国家计量科学研究院、中科院自动化研究所、化工研究院等大型科研单位从事温湿度传感器产品的研制、生产。选用氯化锂感湿材料作为主攻方向，生产氯化锂湿敏传感器及相关变送器，自动化仪表等产品，在吸取了国内外此项技术的成功经验的同时，努力克服传统产品存在的各项弱点，取得实质性进展。产品选用了Al2O3及SiO2陶瓷基片为衬底，基片面积大大缩小，采用特殊的工艺处理，耐湿性和粘覆性均大大提高。使用烧结工艺，在衬底集片上烧结5个9的工业纯金制成的梳妆电极，氯化锂感湿混合液使用新产品添加剂和固有成份混合经过特殊的老化和涂覆工艺后，湿敏基片的使用寿命和长期稳定性大大提高，特别是耐温性达到了-40℃-120℃，以多片湿敏元件组合的独特工艺，是传感器感湿范围为1%RH-98%RH，具备了15%RH范围以下的测量性能，漂移曲线和感湿曲线均实现了较好的线性化水平，使湿度补偿得以方便实施并较容易地保证了宽温区的测湿精度。采用循环降温装置封闭系统，先对对被测气体采样，然后降温检测并确保绝对湿度的恒定，使探头耐温范围提高到600℃左右，大大增强了高温下测湿的功能。成功解决了“高温湿度测量”这一湿度测量领域难题。现在，不采用任何装置直接测量150度以内环境中的湿度的分体式高温型温湿度传感器JCJ200W已成功应用在木材烘干，高低温试验箱等系统中。同时，JCJ200Y产品能耐温高达600度，也已成功应用在印染行业纱锭自动烘干系统、食品自动烘烤系统、特殊陶瓷材料的自动烘干系统、出口大型烘干机械等方面，并表现出良好的效果,为国内自动化控制域填补了高温湿度测量的空白，为我国工业化进程奠定了一定基础。传感器论文： 低温下压阻式压力传感器性能的实验研究 Experimental Study On Performance Of Pressure Transducer At Low Temperature .... 灌区水位测量记录设备及安装技术 摘要：水位测量施测简单直观，易于为广大用水户所接受而且便于自动观测，因而在灌区水量计量乃至在整个灌区信息化建设中都占有十分重要的地位。目前我国灌区中水位监测采用的传感器依据输出量的不同主要分为模拟传感.... 主成分分析在空调系统传感器故障检测与诊断中的应用研究 摘要 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按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 一 霍尔器件的工作原理 在磁场作用下，通有电流的金属片上产生一横向电位差如图1所示： 这个电压和磁场及控制电流成正比： VH＝K╳｜H╳IC｜ 式中VH为霍尔电压，H为磁场，IC为控制电流，K为霍尔系数。 在半导体中霍尔效应比金属中显著，故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。 用霍尔器件，可以进行非接触式电流测量，众所周知，当电流通过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系，因此可利用霍尔器件测得的讯号大小，直接反应出电流的大小，即： I∞B∞VH 其中I为通过导线的电流，B为导线通电流后产生的磁场，VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时，可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。 二 霍尔传感器的应用 1 霍尔接近传感器和接近开关 在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成如图1所示的接近传感器。它们的功能框见图19。(a)为霍尔线性接近传感器，(b)为霍尔接近开关。 图1 霍尔接近传感器的外形图 a)霍尔线性接近传感器 (b)霍尔接近开关 图2 霍尔接近传感器的功能框图 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数，黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。 霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。霍尔翼片开关 霍尔翼片开关就是利用遮断工作方式的一种产品，它的外形如图20所示，其内部结构及工作原理示于图21。 图3 霍尔翼片开关的外形图 2 霍尔齿轮传感器 如图4所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器，广泛用于新一代的汽车智能发动机，作为点火定时用的速度传感器，用于ABS（汽车防抱死制动系统）作为车速传感器等。 在ABS中，速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中，1是车速齿轮传感器；2是压力调节器；3是控制器。在制动过程中，控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的，它具有如下许多新的优点。 （1）相位精度高，可满足°曲轴角的要求，不需采用相位补偿。 （2）可满足度曲轴角的熄火检测要求。 （3）输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本。 用齿轮传感器，除可检测转速外，还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。 图4 霍尔速度传感器的内部结构 1. 车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器 2. 图4 ABS气制动系统的工作原理示意图 3 旋转传感器 按图5所示的各种方法设置磁体，将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后，磁体每经过霍尔电路一次，便输出一个电压脉冲。 (a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式 图5 旋转传感器磁体设置 由此，可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体，用流体（气体、液体）去推动叶轮转动，便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体，在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路，可制成车速表，里程表等等，这些应用的实例如图25所示。 图6的壳体内装有一个带磁体的叶轮，磁体旁装有霍尔开关电路，被测流体从管道一端通入，推动叶轮带动与之相连的磁体转动，经过霍尔器件时，电路输出脉冲电压，由脉冲的数目，可以得到流体的流速。若知管道的内径，可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。 图6 霍尔流量计 由图7可见，经过简单的信号转换，便可得到数字显示的车速。 利用锁定型霍尔电路，不仅可检测转速，还可辨别旋转方向，如图27所示。 曲线1对应结构图（a）,曲线2对应结构图(b)，曲线3对应结构图(c)。 图7 霍尔车速表的框图 图8 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定 4 在大电流检测中的应用 在冶金、化工、超导体的应用以及高能物理（例如可控核聚变）试验装置中都有许多超大型电流用电设备。用多霍尔探头制成的电流传感器来进行大电流的测量和控制，既可满足测量准确的要求，又不引入插入损耗，还免除了像使用罗果勘斯基线圈法中需用的昂贵的测试装置。图9示出一种用于DⅢ－D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采用这种霍尔电流传感器，可检测高达到300kA的电流。 图9（a）为G－10安装结构，中心为电流汇流排，(b)为电缆型多霍尔探头，(c)为霍尔电压放大电路。 (a)G�10安装结构(b)电缆型多霍尔探头(c)霍尔电压放大电路 图9 多霍尔探头大电流传感器 图10霍尔钳形数字电流表线路示意图 图11霍尔功率计原理图 (a)霍尔控制电路 (b)霍尔磁场电路 图12霍尔三相功率变送器中的霍尔乘法器 图13霍尔电度表功能框图 图14霍尔隔离放大器的功能框图 5 霍尔位移传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变，而使其在一个均匀梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图15示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线，将它们固定在被测系统上，可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见，结构（b）在Z<2mm时，VH与Z有良好的线性关系，且分辨力可达1μm，结构（C）的灵敏度高，但工作距离较小。 图15 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 用霍尔元件测量位移的优点很多：惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。 以微位移检测为基础，可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 6 霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔元件等部分组成，如图16所示。在图16中，（a）的弹性元件为膜盒，(b)为弹簧片，(c)为波纹管。磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统，如图29中的(a)、(b)，也可采用单一磁体，如（c）。加上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件上的磁场，从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p～f(VH)曲线即可得到被测压力p的值。 图16 几种霍尔压力传感器的构成原理 7 霍尔加速度传感器 图17示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M，片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H，H的上下方装上一对永磁体，它们同极性相对安装。盒体固定在被测对象上，当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时，惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移，产生霍尔电压VH的变化。可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。 图17 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性 三 小结 目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段，正越来越受到人们的重视，应用日益广泛。