生物化学转化

生物化学转化（精选十篇）

生物化学转化 篇1

药物生物转化的主要部位在肝脏, 肝外生物转化场所有:消化道、肺、皮肤、脑、鼻黏膜、肾脏等, 也可被肠内细菌转化。肝脏外器官的生物转化活性比肝脏要低得多, 所以至今为止对药物生物转化的研究大多以肝脏为主。

1 传统体内方法

传统体内方法是指在动物或人服药过后, 经过一段时间后收集血液、尿液和胆汁等生物样品 (动物还可以获得组织器官等实验样本) 。然后用溶剂提取或采取柱色谱或薄层制备, 有的经HPLC制备得到较纯品, 再对原药及生物转化产物进行紫外、红外、质谱、磁共振等光谱分析, 推断生物转化产物的结构, 并用化学方法合成生物转化产物的对照品, 进一步验证其结构。常用的动物有小鼠、大鼠、家兔和豚鼠等。

该方法可以综合地考虑各种体内因素对药物的影响, 能够真实全面地反映药物生物转化的体内整体特征。车庆明等[1]从口服黄芩苷的人尿液中, 发现并鉴定了3个主要生物转化产物的化学结构, 并确定了黄芩苷元是主要药物生物转化产物的中间体, 他们在体内共存, 构成黄芩苷的药效物质基础。

本法的缺点是难度比较大, 许多药物在生物体内的分布都比较广, 加上生物转化的器官和酶系的多样性, 使药物及其生物转化产物在体内的浓度都比较低, 检测具有一定的难度。但是, 现代分析技术的进步和分析仪器灵敏度的提高将弥补传统体内方法的不足, 充分体现此方法的优越性。近年来不断发展成熟的色谱-光谱联用技术使得色谱分离和光谱鉴定成为一个连续的过程, 它集色谱的高效分离与光谱的强鉴定能力于一体, 分析快速方便, 具有其他药物生物转化产物检测及结构分析方法所不可比拟的优点。丁黎等[2]人通过收集给药后大鼠胆汁, 以液相/二级管阵列检测器/质谱检测器联用 (LC/DAD/MSD) 技术为基础, 确定了盐酸非洛普的Ⅱ相生物转化产物。

2 微透析取样研究法[3,4]

微透析取样研究法是20世纪60年代中期发展起来的在体药物生物转化研究方法, 此后的20年间进展不大, 到80年代中期才有了长足的发展。微透析取样法最初主要用于研究脑内神经递质的释放。

微透析取样装置主要由微透析探针和微量取样泵组成。长4～10mm的再生纤维透析膜固定在一根微径导液管上构成探针, 外径一般300μm左右, 取样窗口4～10mm;透析膜前有保护头, 可除去相对分子质量>50×103的分子。其原理如下:微型泵将灌注液泵入探针, 灌注液与细胞外液组成完全一致时, 透析膜不再发生水和离子交换, 只有小分子物质按浓度剃度原理进、出探针所埋入的生理环境。进入膜内腔的位灌注液, 透出膜内腔的为透析液。

微透析取样研究法可在清醒、自由活动状态下的动物体内多个器官以及同一器官多个位点连续取样的实时在线分析;可连续跟踪体内多种化合物随时间的变化;取样无需匀浆过程, 可真实代表取样点化合物的浓度, 且样品因不含蛋白质、酶等大分子物质, 可不经预处理直接用于测定;用于研究药物生物转化, 可维持实际生理条件, 消除了传统药物生物转化研究中因组织均匀化破坏细胞隔室造成对生物转化研究结果的影响, 并可获得有关药物生物转化中间过程的信息, 而传统方法只能了解药物的最终产物, 不能反映其中间过程。此外, 微透析取样研究法还具有能埋入动物体液或组织中、对周围环境损伤很小的特点。由于取样少, 不会造成小动物失血过多而死亡, 因此实验可以在同一动物身上进行, 从而避免了个体差异对试验结论准确性的影响。

随着各种类型微透析探针出现和商品化, 以及微量快速、灵敏的分析检测手段的不断完善, 微透析取样技术结合色谱分析已成为药物生物转化研究的强有力手段。

3 药物肝脏生物转化研究法

肝脏含有大部分的生物转化活性酶, 而且具有很高的血流量, 是药物生物转化最重要的器官。目前, 肝脏生物转化的体外研究方法中有肝微粒体法、肝细胞体外温孵法、肝脏灌流技术、肝组织切片法、基因组P-450酶系、微透析技术等。

3.1 肝微粒体法[3]

肝微粒体法有在体和离体两种方法。前者多首先用腹腔注射苯巴比妥钠来诱导肝细胞色素P-450后再给予动物待研究药物, 通过测定原型药物和其生物转化产物在正常动物和给药动物血清和组织中的分布来研究药物, 通过测定原型药物和其生物转化产物在正常动物和给药动物血清和组织中的分布来研究药物生物转化。后者是由制备的肝微粒体辅以氧化还原型辅酶, 在模拟生理温度及生理环境条件下进行生化反应的体系。此法制备简单, 生物转化时间短, 易于重现, 方便大量操作以积累生物转化样品供结构研究;同时, 该方法可用于对药酶的抑制及体外生物转化清除等方面的研究, 因而应用较为普及。目前利用此法研究确定了抗焦虑新药[5]AF-5的两个主要生物转化产物;结合整体动物实验, 还基本阐明一叶碱[6]在大鼠体内生物转化的途径。广泛应用的肝微粒体制备流程[3]如图1所示。

3.2 肝细胞体外温孵法

肝细胞体外温孵法同肝微粒体法相似, 即以制备的肝细胞辅以氧化还原型辅酶, 在模拟生理温度及生理环境条件下进行生化反应的体系, 适于研究蛋白及mRNA水平药物代谢酶诱导及酶活性, 在评估药物生物转化过程中药物间的相互作用时, 该方法得到广泛的应用。但肝细胞制备技术较复杂, 目前以胶原酶灌注技术为主[7], 且体外肝细胞活性仅能维持4h, 不利于储存和反复使用。

3.3 离体肝灌流法

离体肝灌流法与肝微粒体法、肝细胞体外温孵法相比, 一方面保留着完整细胞的天然屏障和营养液的供给, 因而能在一段时间内保持肝脏的正常生理活性和生化功能;另一方面, 具有离体系统的优点, 能够排除其他器官组织的干扰, 可控制受试物质的浓度, 定量地观察受试物质对肝脏的作用。

Alexandra等[8]利用离体大鼠肝脏一过式灌流方法研究一种新的抗癌药BR (苯甲酰胺核糖核苷) 的体外代谢, 分别以Wistar大鼠与TR2大鼠进行实验, 灌流过程中每隔5rnin取样1次, 监测BR及其代谢物, 结果表明, Wistar大鼠灌流液中只有BR及其去氨基产物BR-COOH通过色谱检测出来, 而BAD (苯甲酰胺腺嘌呤双核苷酸) 未检出TR2大鼠, 灌流液的检测结果与Wistar大鼠几乎相同, 但在BR与BR-COOH的检出量上, TR2大鼠组低于Wistar大鼠组18%～23%。同时, 应用Wistar大鼠分离肝细胞, 对不同浓度的BR (0～3mmol/L) 进行了温孵实验, 通过检测, BAD仍然无法检出。通过对BR的离体肝灌流与肝细胞体外温孵实验结果比较, 均发现BAD低于检测限, 未检出, 这说明BAD这种活性的代谢产物在大鼠肝脏中代谢率很低, BR-COOH为其主要的代谢途径, 故可推测, BR在人体的癌症治疗中, 主要代谢生成为BR-COOH。当前, 离体肝灌流亦应用于对药物的药动学参数进行考察。Christian等[9]运用该方法考察了药物CPT～11在胆汁中的排泄、清除速率及AUC等药动学参数, 取得了较好的结果。离体肝灌流法具有器官水平的优势, 兼备体外实验和整体动物实验的优点, 更适于定量研究药物体外代谢行为和特点, 并能解决在其他的体外肝代谢模型和整体动物实验中不能得到满意解决的难点, 在药理学和毒理学的研究中已受到广泛的重视, 但其对实验设备及技术有一定的要求, 一定程度上限制了其应用。

3.4 肝组织切片法

该方法的优点在于可以保留所有的肝药酶及细胞器的活性, 对于某些药物生物转化研究来说, 有时采用肝组织切片技术比肝微粒体孵育更好.但由于该技术需要切片机等特殊的设备, 因此近年来已经很少被采用。Harris用肝切片技术研究了紫杉醇的生物转化, 得到了3个产物, 且与紫杉醇的肝微粒生物转化产物相同, 说明了这一技术在药物生物转化研究上的可行性。

3.5 体外纯化酶系统模拟法

由于肝脏中药物生物转化主要是由P-450酶系统催化反应的, 故可以通过纯化的P-450同工酶、P-450混合酶来模拟体内肝脏中酶系统, 与药物底物温孵培养, 来进行药物生物转化研究。

4 药物胃肠道生物转化研究[3]

胃肠道是口服药物的必经通道, 近来随着人类对肠道菌不断认识, 胃肠道作为药物生物转化的重要部位越来越引起研究者的重视。药物在胃肠道各种酶的作用下可发生生物转化, 酶主要包括两部分, 一部分是消化道上皮细胞中产生的酶, 主要是一些结合酶, 另一部分就是消化道菌从产生的酶, 主要以分解或还原反应为主, 其种类比肝脏还多。胃肠道的不同部位具有不同的菌群众特点, 如消化道下部主要是厌氧菌, 因而也就有不同生物转化特征。

与肝脏相比, 肠内菌群在药物生物转化的类型及功能上均有其独特之处。肝脏对药物兼有分解与合成的功能, 多数药物经肝脏生物转化后相对分子质量增大, 极性增强而易于从体内排除, 主要表现为解毒作用;肠内菌群则几乎全为分解反应使药物相对分子质量减小, 极性减弱, 脂溶性增强, 往往伴有药效及毒性作用的增强。从某种意义上说, 肠内菌群对药物的生物转化可视为肝脏的补充或对抗。

4.1 药物的胃液生物转化研究[3]

在正常饲养条件下饲喂大鼠, 绝食过夜, 在厌氧条件下按35mg mL剂量腹腔注射苯巴比妥钠进行麻醉。再开腹、取胃。将胃内容物全部洗出, 黏附在胃壁上的内容物用生理盐水洗下, 与胃内容物合并, 放入温孵培养管内, 用厌氧稀释液定容, 37℃预温卵培养一段时间 (一般为30min) 。然后再加入一定浓度的待研究转化药物, 再在37℃培养一段时间或定时取样分析。此法适合研究胃内酶类的药物结构转化。

4.2 药物的肠液生物转化研究[3]

在厌氧条件下按上述方法 (胃液的生生转化研究) 处理大鼠或小鼠, 取出肠液, 用厌氧稀释液稀释后在厌氧培养基内厌氧预温孵培养一段时间 (一般为30min) 。然后再加入一定浓度的待研究转化药物, 再在37℃培养一段时间或定时取样分析。此法适合研究肠内细菌的药物生物转化, 适合大规模制备转化产物。对研究多细菌或混僵细菌或肠内菌丛的药物转化尤为合适。

4.3 肠内菌生物转化研究方法

4.3.1 全粪便温孵法

该法目前应用最广泛的胃肠道生物转化研究方法, 由于肠道内需氧菌只占肠道菌丛的极少部分, 其绝大多数的厌氧菌是药物生物转化的主要角色, 因此, 粪便温孵法主要就是制造适合厌氧菌生长的厌氧环境和营养条件, 在此条件下, 加入药物与细菌混合、温孵, 然后检测药物原型成分和生物转化产物的种类和数量。使便出的厌氧菌存活下来的简单而实用的方法[3]是:取一塑料袋, 充满二氧化碳气 (置换掉氧气) 。挤压出来后, 再次充满二氧化碳气, 反复数次, 尽量将空气排尽。然后装入粪便 (由于粪便部分不同, 菌丛亦不同, 因此要使用全便) 。用手挤压使之均质化。取均质化的粪便2g, 加入19mL厌氧菌稀释液, 培养, 作为粪便菌液。

4.3.2 单一菌种温孵法[3]

即用单一菌种与药物共同进行厌氧培养, 然后检查药物生物转化情况的方法。目前, 公认的、有代表性的肠道菌有20多种, 利用它们与药物一同进行温孵, 结果发现不如肠道混僵菌降解药物明显, 但利用单一菌种降解药物的条件易于控制, 有利于有用的药物生物转化产物的工程化生产以及新的菌种的发现。

4.3.3 简单的大肠菌丛培养法

此法操作同简单的结肠菌群培养研究法, 只是操作对象是大肠内容物而已。

4.3.4 肠菌酶法

肠菌酶法即把由肠菌中分得的酶作用于药物, 间接地研究肠道菌对药物作用的方法。

4.3.5 结肠菌丛研究法[3]

4.3.5. 1 简单的结肠菌群培养研究法

在正常饲养条件下饲喂大鼠, 绝食过夜。在厌氧条件下按35mg/m L剂量腹腔注射苯巴比妥钠进行麻醉。再开腹、取结肠。将结肠内容物全部洗出, 黏附在结肠壁上的内容物用厌氧菌稀释液洗下, 与结肠内容物合并, 放入温孵培养管内, 用厌氧稀释液定容, 37℃温孵培养一段时间或定时取样分析。

此法的结肠菌所致的药物转化接近于真实情况, 在中药成分的肠内细菌代谢或生物转化研究中被广泛应用。

4.3.5. 2 人结肠菌群体外模型法

现已建立不受宿主影响、适合研究微生物相互作用、细菌对药物转化活性的厌氧性连续培养系统。该系统的细菌菌丛在主要菌种、菌种多样性等方面与接种粪便菌丛类似。但目前关于此方法的报道较少, 体外模型法虽具有可控性等特点, 但在研究哺乳动物及微生物等的酶所致外来化合物活化、毒性和药效方面却明显不足。

4.3.5. 3 人结肠菌丛在体模型法/无菌动物法

即取人粪便20%悬浮液1mL (相当于细菌数为5×1010) 给予健康成年无菌动物 (一般采用大鼠) , 饲养在无菌隔离器内。研究表明, 人结肠菌丛酶的活性与定植在无菌大鼠的人肠内菌丛酶的活性基本没有区别。因此, 此实验系统是一个相当好的模型。口服或静脉给予的药物经肝肠循环进入肠道内的药物都有可能被肠内细菌所转化, 从而在动物组织或整个动物内分泌中发现的生物转化产物实际上是药物的肠内细菌转化产物。因此, 利用无菌动物研究药物的肠内细菌生物转化具有重要意义。

此外, 将口服药物给予无菌动物, 然后测定动物组织或血中的药物含量或生物转化产物, 可排除药物经肠内细菌生物转化的可能 (对照组动物应该是同种类的普通动物) 。与同种类的悉生动物配合应用可判断肠内细菌转化药物的种属特异性或生物转化的连锁性。如儿茶酚类化合物由肠内菌生物转化是利用悉生动物得到证明的[3]。给普通大鼠服用多巴胺, 尿中有3-对羟基苯乙酸和酷胺排出, 在无菌大鼠尿内未发现这两种物质。这一结果与给予患者服用L-多巴后在服用新霉素导致3-1对差基苯乙酸和酷胺在尿中排出降低的结果是一致的。柴胡皂苷-b1是中药柴胡主要的抗炎有效成分之一, 它的药物作用机制是通过无菌动物、悉生动物、普通动物联合应用揭示的。

摘要：目的 概述药物生物转化的常用研究方法。方法 查阅国内外文献, 概括药物在体内生物转化的常用研究方法。结果与结论 药物的生物转化主要在肝脏进行, 也可在肝外如消化道、肺、皮肤、脑、鼻黏膜、肾脏等组织进行, 且肝脏外器官的生物转化活性比肝脏要低得多, 药物生物转化的常用研究方法有:传统体内方法、微透析取样研究法、药物肝代谢研究法、药物胃肠道生物转化研究等。

关键词：药物,生物转化,研究方法

参考文献

[1]车庆明, 黄新立, 李艳梅, 等.黄芩苷的药物代谢产物研究[J].中国中药杂志, 2001, 26 (11) :768.

[2]丁黎, 张正行, 倪沛洲, 等.LC/DAD/MSD技术研究大鼠胆汁中盐酸非洛普的II相代谢产物[J].药学学报, 2001, 36 (6) :40.

[3]杨秀伟, 王多佳.中药成分代谢分析[M].北京:中国医药科技出版社, 2003:160.

[4]余自成, 陈红专.微透析技术在药物代谢和药代动力学研究中的应用[J].中国临床药理学杂志, 2001, 17 (1) :76.

[5]张金兰, 刘颖, 周同惠.微透析取样技术在药物代谢研究中的应用及前景[J].药学学报, 2001, 36 (7) :528.

[6]李晓海, 张金兰, 周同惠.左旋一叶碱的代谢转化[J].药学学报, 2002, 37 (4) :288.

[7]王楠.缺血后处理对大鼠移植肝脏缺血再灌注损伤和细胞凋亡的保护作用[J].中国药理学, 2005, 10 (2) :26-27.

[8]Alexandra S, Birgit H.Metabolism and disposition of the novel antileukaemic drug, benzamide riboside, in the isolated per fused rat liver[J].Life Sci, 2001, 69 (21) :2489-2502.

生物化学转化 篇2

实践告诉我们：做好差生的转化工作至关重要。怎样来做好差生的转化工作呢？实验研究表明：认真分析差生学习上的心理障碍，并研究相应的对策是一条行之有效的途径。

一、学习心理障碍分析

后进生具有明显的自卑感、失落感。由于差生学习成绩差，一时无法弥补他们在群体中的落后位置，家长埋怨，老师指责，同学歧视，导致他们自暴自弃，不思进取。形成一种心理定势，“我不如人”，长期生活在一种颓丧、抑郁的氛围中，对学习丧失信心。学习上遇到困难不敢向老师同学请教，不愿意暴露自己的弱点，怕别人讥笑，结果学习上遇到的问题得不到解决，形成恶性循环。多数差生也想把学习搞好，家长也希望他们成才。但由于基础太差，总是学不好。于是得不到老师的重视，同学的关怀和家庭的温暖，常常陷于痛苦忧伤难以自拔的心境之中，情绪波动，性格浮躁，导致悲观消极的压抑心理。学习上不肯用功，思想上不求上进。只图安逸自在，玩字当头，混字领先。怕动脑筋，缺乏吃苦精神，不愿意在困苦中学习。由于差生得到的常常是批评、指责和嘲讽，因此，对老师的教育产生反感，形成逆反心理。普遍的差生都缺乏远大的理想和抱负，对自己的学习目的不明确。总感觉一天不知道该做什么，对什么都不感兴趣，结果什么都做不好。问卷调查表明：90％的差生课堂注意力不集中。他们心里想集中，但集中不起来。所学的知识记不住，记住了也很快就遗忘了。差生在学习中不善于抓住问题的本质特征，表现在接受能力差，孤立地看待问题，不善于将所给的问题转化为熟悉的问题加以解决。

二、我的原则及对策

作为一个人民教师，对学生特别是对差生，要做到：诚、爱、严、宽、实。现结合前面介绍的案例，具体以“诚”阐述我的做法。

首先要摆正自己与学生的位置，要认识到教师是“传道授业解惑者”，同时教师又是以学生为报务对象的，即教师是为学生服务的，教师的任务不仅是教知识，讲道理，更是为促使学生成才，成人而创造条件。要让学生相信你，愿意你为他服务，你就必须坚持一个“诚”字，以诚待人，以诚取信。

例如我班杨禹鑫同学。该同学转到我班后，对我存有严重的戒心，对我“敬而远之”，我几次找他谈心，都因他保持沉默而不果而终。但我并没有因此而气馁，还是坚持找他谈心，并冒雨到他家家访；我把他调到最前排，以提高他的学习效果；我主动为他补习生物学，我的“诚”意逐渐打消了他的顾虑，他开始跟我有话了。后来我了解到该同学父母都是经商的，父母无暇照管他的学业。其实，该同学并不如传说中那么“坏”，而是因缺少管理，缺少关心和缺少指导而在行为规范方面有所欠缺，他也不象传说中的那么“愚”，除了因一些客观原因和主观上不够努力而学习成绩较差外，其他的天资并不差。他自己会装修自行车；会装卸电脑，尤其在文艺方面还很有天分。我觉得对这样的学生要辩证地看，应该主动地多关心，帮助他扬起成才的风帆。我鼓励他参加校艺术节的比赛，以发挥自己的特长，果然他在比赛中一举夺得歌曲演唱一等奖。在他过16岁生日时，我特意买了十六寸的鲜奶大蛋糕去祝贺。他激动地说：“老师，我一定要好好学习，争口气！”现在这个同学在各方面都有了较大进步，不少老师都说他变了，“换了一个人似的”。我体会到，只要你诚心诚意地去为学生服务，并晓之以理，动之以情，即使“冰山”也会被你融化的。

化学教学中如何转化差生 篇3

关键词:化学教学 差生 转化

在化学教学中,如何转化差生,经过几年的实践,摸索到几点经验,取得了显著效果。体会主要有以下几方面:

一、调查摸底是基础

每接一届新生,要做的第一件事,是调查摸底,了解学生,如查看各科成绩,召开学生座谈会,调查问卷,家访,与学生谈心等。

调查了解中发现,导至学生学习差的原因固然是多方面的,但学生和教师方面的原因是主要的。这里既有学生学习方法和习惯、学习心理及智商因素,更有教师素质、教法等因素。差生一般都有自尊心强、求知欲低的特点,大致可分为三类:

1、高能差生是由非智力因素引起的,其智商高,反应能力、接受能力强,学习成绩暂时较差。以男生居多。特点是好动、贪玩,在学习上投入时间太少。

2、智商差生成绩差是由于接受能力弱,学习效率低。但真正属智商差生者为数很少。

3、偏科差生是指那些对化学不感兴趣从而学不进去,甚至放弃学习者,较普遍原因是学习方法不对头。

二、对症下药是方向

对于高能差生,采用"聚焦法"。这类学生脑子灵、反应快,稍微懂了就不愿听,注意力很难集中。教师只要想方设法把他们的精力"会聚"到学习这个焦点上来,即可摘掉差生的帽子。一般采取两种方法:

1、吸收他们参加化学课外小组,组织他们开展"小创造、小发明、小实验、小制作、小论文"等第二课堂活动,以增强其学习化学的兴趣。

2、鼓励他们参加化学竞赛,促使他们多看书、多练习、多动脑、多动手,把他们心思集中到钻研化学上来。偏科差生中以女生为多,学习上死记硬背多,灵活运用少。可通过观察和谈心帮助其改进学习方法,并让他们尝到成功的喜悦。具体做法是:

1、对上课害怕回答问题的,尽量提些简单的问题让其回答,以增强她们的自信心。

2、预先培训后让其做演示实验,使其从成功中认识到自己的能力。

3、让其担任课代表,利用青年争强好胜的心理特点,促使其非学好化学不可。

智商差生大都自卑,易"破罐子破摔"。一般采取感情倾斜法。具体做到:

1、不歧视,更多地关心这些学习上的"贫困"者。

2、促膝谈心,动之以情晓之以理。

3、笑脸进课堂,以减少差生的心理压力。提问、练习多请差生上来,答好者给予表扬,答错了善言鼓励。

4、作业"高标准",对差生的作业要求和优等生同样严格,多采用面批,当面纠正。

三、巩固提高是关键

要使差生彻底甩掉差生的帽子,并使班里不再有新差生出现,这是解决差生问题的关键。通过以下几方面尝试,收到了较好的效果。

1、对学生进行学习化学重要性教育。课堂上举例,尽量贴近生活实际,以缩短化学与日常生活的距离。结合授课内容讲解化学元素发现史和化学家的故事,对学生进行热爱化学,献身科学的理想教育。这种教育要"化整为零",采取生动活泼的形式。

2、重视实验教学。实验教学是提高学生学习化学的兴趣,培养其分析和解决问题能力的重要途径。教师既要重视教材规定的演示实验、实验习题和学生分组实验,又要根据教学需要适当增做一些操作简单、现象明显的演示实验,以帮助学生理解概念、原理。

3、开放实验室,实验室是学生感到"神秘"的地方。只要学生提出合理的实验方案,就让他们进实验室,差生可优先,教师作现场指导。以此鼓励学生勇于探索,增强他们学习化学的"向心力"。

4、经常进行"无差错"作业训练和"满分测试"。学生作业做错了,不急于打"×",而是帮助他们检查原因,弄懂了当面纠正,做对了再打"∨";考卷上有差错让学生修改,再错再改,直至全对打上100分。这样就消除了学生害怕考试的心理,达到了自我检查自我提高的目的。

5、让学生自编试题,每一单元测验,予先让学生"秘密"编拟几道试题,并要求做出解题过程和答案,教师经选择后汇集成一张试卷,由于试题都是学生所编,做起来极有兴趣。学生每编一次试题,需要认真看书,查阅资料,积极思考,认真解题,所以也是一次不是考试的考试,它比常规的考试效果还好。

生物化学转化 篇4

关键词：生物化学与分子生物学,转化医学,教学改革

转化医学是近年来国际医学健康领域出现的新概念, 它已经成为现代医学研究的重要分支, 目的是将基础科研成果快速转向临床应用, 使得基础研究与临床医学紧密结合。1992年, 《科学》杂志首次提出“从实验室到病床 (Bench to Beside, 简称B2B) ”的概念［１］。1996年, 著名医学杂志Lancet杂志第一次出现了“转化医学”这一新名词［２］。转化医学在医学研究中的作用日益重要, 其精确定义和内涵也在不断发展完善。

转化医学走的是“来自临床, 服务临床”之路, 如何将基础研究与临床医学相结合是重点。对于医学院校的本科生来讲, 更是需要时时灌输, 将这种思想贯穿于整个基础医学教育的方方面面。本文根据医学生物化学与分子生物学与转化医学的密切联系, 结合其教学的要求和实践, 探讨了转化医学对医学生物化学与分子生物学教学的启示。

1 医学生物化学与分子生物学与转化医学的联系

生物化学与分子生物学是生命科学的基础, 是在分子水平探讨生命的本质, 主要包括研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节, 以基因信息传递为中心的现代分子生物学知识。生物化学与分子生物学是目前自然科学中进展最迅速、最具活力的前沿领域。而医学生物化学与分子生物学是临床医学的基础课, 其研究内容在传统生物化学与分子生物学课程的基础上, 又与临床实践相结合。例如, 将人体正常的生理生化特征与病理情况下的生理生化特征进行比较, 利用分子生物学的一些手段对现代临床中的一些分子标志物等进行基础方面的研究。因此, 学好医学生物化学与分子生物学对今后学习临床课程具有重要意义, 同时对转化医学的发展亦有促进作用。

医学生物化学与分子生物学是基础医学与临床医学的桥梁。作为基因组学与蛋白质组学时代发展产物的转化医学, 研究内容的中心环节之一是生物标志物的研究, 它涉及到分子标志物的鉴定和作用;基于分子分型的个体化治疗;疾病治疗反应和预后的评估与预测［３］。而以上这一切均与医学生物化学与分子生物学等基础学科密切相关。转化医学的主要任务是架起基础科研工作者跟临床医师的桥梁, 使得基础科学的成果能解决临床问题, 临床中遇到的困难, 能够及时反馈给基础研究者, 引导研究方向, 为临床服务, 最终使患者受益［４］。其两者都是桥梁学科, 与多学科密切联系, 特别是与临床知识密切相关。这就要求医学生物化学与分子生物学工作者教学与研究必须以转化医学的理念为指导, 从而适应转化型医学人才培养的要求。

2 转化医学给医学生物化学与分子生物学教学的几点启示

医学生物化学与分子生物学是基础医学与临床医学的桥梁。那么在生物化学与分子生物学教学过程中如何贯彻转化医学的精神呢?下面作者浅析其所在校生物化学与分子生物学的教学改革。

2.1 采用以病例为导向的教学法进行授课

医学生物化学与分子生物学是一门重要的医学基础课, 其理论与临床医学关系密切。该课程中概念、原理多, 逻辑性强, 使学生在学习过程中感到内容抽象、枯燥、不易理解, 从而降低了学生学习的兴趣。在传统的教学中, 教师当主角, 一味的讲授知识, 而学生当配角, 一味的被动接收信息, 这种“一言堂”的教学模式阻碍了学生思维的扩展。将转化医学理念引入课程建设中, 就要求教师在讲好基础理论知识的同时, 更要注重联系实际, 激发学生的思维, 将重要的知识点与临床知识进行合理连接, 让学生早期接触临床, 将理论与实践有机结合起来。

比如, 物质代谢与调节是医学生物化学与分子生物学的重要组成部分, 此部分可充分与临床知识相结合。又例如, 可将人体发生异常物质代谢后引起的疾病, 如糖尿病、高脂血症、动脉粥样硬化、巨幼红细胞贫血、痛风症等引入课程中, 又如在讲血浆脂蛋白代谢时, 可以列举临床上常见的高脂血症。通过实际的病例, 相关的生化指标及电泳图谱让学生自行根据已学知识对高脂血症的分型、产生的原因及如何治疗等进行分析讨论。这样教学不仅使学生对所学理论知识得到巩固和深化, 而且可锻炼学生分析问题、解决实际问题的能力, 从而提高了学生的自信心和学习的积极性。

2.2 将转化医学概念与内容引入理论课教学中

根据自身医学院校的特点, 在医学生物化学与分子生物学的后期教学中, 增加临床生物化学部分内容, 引入转化医学概念, 在临床医学与基础医学间架起桥梁。例如在讲授分子医学专题篇的时候, 笔者将近年基础研究与临床研究中结合比较紧密的专题, 如肿瘤分子标志物、基因组学和蛋白质组学, 肿瘤和代谢病等生化机制及分子标志物等作为实例, 与现代分子生物学技术应用结合。以其所在教研室研究的如甲状腺癌及肿瘤的代谢组学, 以及烟雾病的代谢组学筛选标志物的研究作为实例, 从基础研究的角度来说明标志物筛选的研究思路及方法, 同时也请临床相关科室对该方面从临床角度说明标志物对临床疾病诊断的重要性, 以及临床学科需要基础研究亟待解决的相关问题, 通过类似的教学说明基础研究与临床的相互转化, 让临床学生深刻体会到转化医学的真正含义。

2.3 实验教学增加自主综合设计分子生物学实验

基本和常用的分子生物学实验已经成为临床医学基础研究的必须手段。为了更好的培养转化医学形式下的临床本科生, 则需要将基本的分子生物学实验相互组合, 提高临床本科生的实验思路和实际动手能力, 更好的将基础实验与临床知识相联系。作者所在校将分子生物学实验分成两大部分, 一部分为基础的分子生物学实验, 如质粒的抽提、PCR酶切、重组质粒转化等, 另一部分为扩展性实验, 即自主综合设计实验。

教员布置相关课题“肿瘤坏死因子-α (TNF) 克隆、表达与鉴定”。学员分组后, 自己查阅文献, 设计实验流程及应用到的相关技术手段, 再根据实验室情况自主准备相关实验所需物品, 进行相关实验, 实验后, 自主评价实验结果, 分析得失。在整个设计性实验过程中, 学生处于自主学习状态, 学习目的非常明确, 学生的创造性思维比较活跃, 有利于创新人才的培养。此种设计性教学方式极大地调动了学生的科研兴趣和学习的主动性, 实验课效率大大提高。通过这样的自主实验设计, 一方面使得学生将第一部分的基础分子生物学实验融会贯通, 提高了学生的学习主动性, 另一方面使得临床专业本科生对基础科研的研究思路有所了解, 培养转化医学的意识, 为转化医学大背景下从“实验室到病床”提供了研究思路和手段。

转化医学实际上更强调的是理念的转变, 在医学发展中转化医学必将扮演重要的角色。在对未来医学院校学生的培养中, 更应时刻给他们灌输转化医学的理论, 在基础医学课程的教学中, 更应时刻体现。强化转化医学理念, 加强多学科协作, 培养有交叉学科背景的创新人才, 充分利用各种教学手段, 积极探索, 提高学生的综合素质和教师的综合教学能力, 从而为学生临床学习和工作奠定夯实的基础。

参考文献

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生物学困生的转化问题 篇5

初中生物课程是以培养学生生物生物素养为宗旨的生物课程。《新课程标准》指出：全面提高每一个学生的生物生物素养是生物课程的核心理念，无论学生存在着怎样的地区、民族、经济条件、文化背景的差异和性别、天资、兴趣等的差异，生物课程均为每一个学生提供公平的学习生物的机会，这是由义务教育的性质决定的。但在我们对我校初二学生学习生物的兴趣调查中了解到：对生物学习感到困难的占了20%以上，而对生物学习感兴趣的只占30%左右，这个数据明显低于其他学科。一部分学生对学习生物失去了兴趣，有的甚至放弃了生物课程的学习，因而逐渐成了生物学习的学困生。通过几年的教学，现就有关学困生的形成原因及如何转化学困生谈几点本人的想法，以求抛砖引玉。

一、生物学困生形成的原因

通过调查发现，导致学困生形成的原因有社会的、家庭的，也有学校的等。在学校方面，有教材内容、学生学习方法、学习习惯及学习环境、智商因素的，也有教师素质、教学方法不佳等。主要表现在以下四个方面：

1．生物课程内容涉及面广泛

生物新课程内容突出“整合”和“探究”两个特点。其中生物课程整合的特点，一是试图超越学科界限，保留带有结构性的基本内容，注意不同学科领域知识、技能之间的融通与连接；二是全面提高学生的生物素养，将生物知识与技能，生物态度、情感与价值观，过程、方法与能力进行结合与渗透，并力求反映生物、技术与社会的互动与关系。因此，生物课程内容涉及面广泛，生物课程包括10个一级主题：

一、科学探究，二、生物体的结构层次，三、生物与环境，四、生物圈中的绿色植物，五、生物圈中的人，六、动物的运动和行为，七、生物的生殖、发育与遗传，八、生物的多样性，九、生物技术，十、健康地生活。有的学生特别是女学生喜欢学习生物圈中的人这部分内容，而大部分男学生却对生物技术部分的内容更感兴趣。因此，部分学生对生物这门学科就存在不同程度的学习困难。

2．学生的社会经验不足，缺乏知识联系实际的能力

生物的学习不限于单纯的课堂教学，生物学习应该渗透到生活的各个领域中去，这就是说，生活的范围有多大，学习的范围就有多大。陶行知的“生活教育论”充分说明了生活的积累和实践是教育取之不竭的源泉。然而初中学生要面临中考，学校为求升学率，利用双休日进行补课；利用晚自修时间进行补课，有的学校竟然对学生要求两、三周才放

一、两天。有的家长望子成龙，望女成凤，牺牲孩子的休息时间，周六补理化、语文；周日补英语、数

学，把孩子的双休日排得满满的。试问他们还有多少时间去关心社会，关心环境的变化，关心新科技呢？

3．教师的教学方法死板，学生对生物失去兴趣

有的教师在中考指挥棒下，平时在课堂上采用的主要教学方法是讲授法，说白了就是“教师讲，学生听和记”，只注重知识的传授，“满堂灌”，把学生当作被动接受知识的机器。只有在公开课上才采用学生动手探究、分组讨论，使用课件，主要是给“专家、教研员”看的，一旦关上大门，一切照旧。追寻根源：过分注重知识点的落实，过分强调教师的“霸权”主导作用，而忽视了学生的主体作用。试想这种“灌输式”的课堂学生能感兴趣吗？

4．学生学习生物的方法不恰当，效果不显著

有的学生学习非常努力，然而由于学习的方法不恰当，而学习的效果却不明显。班里就有几位女学生平时学习非常刻苦，认真地去做很多题目，除了老师布置的作业外，自己还去买来许多有关资料，牺牲很多休息时间，甚至有的体育课也请假在教室里做题，在平时的小测试中还不错，但每次综合性考试中的成绩都不尽人意。分析其原因，主要是一些综合性、应用实践性的题目得分率不高。如果只是一味地、盲目地做题，不善于总结归纳，发现规律，能提高学习效果吗？

二．转化学困生的有效策略

学困生一般都有自尊心很强，求知欲极低的特点，他们大致可分为“高能学困生 ”、“偏科学困生”、“智商学困生”三类。高能学困生是由非智力因素引起的，他们智商高，反应能力、接受能力强，学习成绩暂时较差者。这类学困生以男生居多，特点是好动、贪玩，在学习上投入时间少。智商学困生则相反，他们的学习成绩差是由于接受能力弱，学习效率低。但真正属智商学困生者为数极少。偏生物困生是指那些对生物不感兴趣从而学不进去，甚至放弃学习者，其原因是多种多样的，较普遍的是学习方法不对头。那我们该如何转化这些学困生呢？

（一）对症下药

对于高能学困生，应采用“聚焦法”。这类学生脑子灵，反应快，稍微懂了就不愿听，注意力很难集中；他们好胜心强、爱动、贪玩、粗心，教师只要想方法把他们的精力“会聚”到学习生物这个焦点上即可摘掉学困生的帽子。一般可采用以下方法：（1）吸收他们参加生物课外兴趣小组，经常组织他们开展“小创造、小发明、小实验、小制作、小论文”等研究性学习活动，增强他们学习生物的兴趣。（2）开展生物知识竞赛等活动促使他们多看书、多练习、多动脑、多动手，把他们的心思集中到学习生物、钻研生物上来。（3）针对班里

很多学生喜欢上网聊天，于是我也申请QQ号，并把号码写在黑板上，经常与他们在网上聊一些有关生物上的新技术、新发明、新创造等话题，或者让他们针对某个生物问题进行探究，使他们逐渐远离无聊的聊天。法国教育家卢梭曾经说过：“表扬学生微小的进步，要比嘲笑其显著的恶迹高明得多”。及时肯定和表扬学困生，满足他们的内心需求，可以产生其要求进步的动力。

偏科学困生中以女生最多，她们爱面子，羞于发问，学习上死记硬背，灵活运用少。可通过观察和谈心，促使她们改进学习方法。并让她们尝到成功的喜悦。这类学困生的转化主要采用下列几种方法：（1）对上课害怕回答问题、思想包袱重的，尽量提些简单的问题让她们回答，使她们轻装上阵，加上老师的肯定、信任、赞许，从而增强她们的自信心，学习效果明显提高。（2）根据女生做事心细、认真的特点，让她们在预先培训后，登台做演示实验，使她们在实践中认识到自己的能力。（3）让她们担任生物小组长或生物课代表，“赶鸭子上架”，利用青少年争强好胜的心理特点，驱使她们非学好生物不可。（4）寻找各学科间的相互联系，如学习两栖动物时，可以使用一些诗句，如稻花乡里说丰年，听取蛙声一片。是用来描述蛙类鸣叫的。这样，让那些女孩也有用武之地。

智商学困生大都自卑心理沉重，容易产生“破罐子破摔”的思想。一般采取感情策略。具体做法：（1）思想上不歧视学困生，更多地关心、体贴这些学习上的“贫困”者。（2）经常与他们促膝谈心，每次谈心总是动之以情、晓之以理。（3）笑脸走进课堂，以减少学困生心理压力。课堂提问、练习尽量让学困生上来，以增加他们的学习机会。回答正确者给予表扬，答错了善言鼓励。（4）组建学习合作小组，采用学习优秀者与学困生相结合的方式。榜样的力量是无穷的，为学困生提供一个优秀的榜样有助于“学困生”良好的学习品质的培养。

（二）巩固提高

学困生可能一朝半天被哄过去，日子长了又会“旧病复发”。学困生一次、两次考出好成绩也是容易做到的，但要他们不断进步，甩掉学困生的帽子，并使班里不再有新的学困生出现，这是难点，也是解决学困生的关键所在。为此我从以下几个方面做了尝试，收到了较好的效果。

1．利用生物史

新课程重视生物史的教育，在每章节的开始，我对学生进行有关知识在生物技术领域内和日常生活中的重要意义的教育。课堂上举例，尽量选用适合本地实际或贴近日常生活的事例，以缩短生物和日常生活的距离使学生产生兴趣，结合授课内容讲解生物发展史以及生

物家的故事。如在学习生物的遗传与变异时讲讲孟德尔的实验故事，在学习家族遗传病时介绍道尔顿的红绿色盲症等等。来对学生进行热爱学习、刻苦钻研、献身生物的爱国主义教育和理想教育，这种教育要“化整为零”，采取生动活泼的形式，切忌脱离生物教学和学习实际，机械地灌输。

2．重视实验教学。

苏霍姆林斯基曾经说过：“在人的心理深处都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。”实验教学是提高学生（特别是那些高能学困生）学习生物的兴趣、增强学科吸引力、培养学生分析问题解决问题能力，满足他们内心探索需要的法宝。实验室是学生感到“神秘”的地方，也是学生非常向往的场所。只要学生有要求并说得出研究课题及其设计的实验方案，在确保安全的前提下，我就让他们进实验室进行实验探究活动。必要时还借给实验仪器，提供实验场地，并请实验员帮忙，以鼓励学生不断探索生物的精神，增强他们学习生物的“向心力”和“凝聚力”。

3．进行“无差错”作业训练和“满分测试”。

对于学困生的作业做错了。我不急于打“×”而是实行面批，帮助他们检查错误原因，耐心分析问题，弄懂了当面纠正，做对了再打“√”；在平时测试的考卷上有差错指出后，让他们先进行修改，再错再改，直到全对打上100分。这样就消除了学困生害怕考试的心理，收到了检查、巩固和提高所学知识的考核目的。

4．让学生自编试题。

每一单元测评，我都设法让学生“秘密”编拟几道试题，并要求做出解题过程和答案。教师再根据题目内容和题型选择后汇集一张试卷让学生考试，并在每一小题后面注上学生姓名。他们觉得自己能得到老师的赏识，而恢复了自信。试题是学生所编，因而做起来极有兴趣。学生每编一次试题，需要认真看书，上网查阅资料，积极思考，语言组织，认真解题，锻炼了各方面的能力，是一次不是考试的考试，它比常规的考试效果还好。

实践证明学困生是可以转化的，只要教师心中有学困生，能以爱动之心，以理服其人，让他们找回自信，激发他们学习生物的兴趣。据研究，一个人对工作有兴趣，他的全部才能就可以发挥到80%-90%，如果对工作没有兴趣，则只能发挥到20%-30%。美国生物家丁肇中教授说“任何生物研究最重要的是对自己从事的工作有没有兴趣。换句话说，也就是有没有事业心。” 我国古代教育家孔子也曾说过：知之者不如好知者，好知者不如乐知者。“好”和“乐”就是愿意学，喜欢学，就是学习兴趣。只有培养学困生学习生物的兴趣，才能从根

蚕沙生物质能的转化利用 篇6

摘要：生物质能是利用有机物质开发的可再生能源，蚕沙即是标准的生物质能源。本文简要介绍了利用其发酵生产沼气的优势、工艺、注意事项、应用技术等，分析了吉林地区利用蚕沙生物质能的形势，阐述了全面开发蚕沙生物质能对发展蚕业事业、保护环境、实施可持续发展的重要意义。

关键词：生物质能；蚕沙；发酵；沼气

资助项目：现代农业产业技术体系建设专项（No.CARS-22）

中图分类号： X53 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.16.010

生物质即指自然界中的各种有机生命体，包括所有的动植物和微生物。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源。一般来讲，生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源[1，2]。

蚕沙又名蚕矢，是蚕蛾科动物家蚕蛾幼虫的干燥粪便，是养蚕过程中产生的废弃物，它包括蚕粪、残留的桑叶、蚕眠起时蜕的皮以及在整个养蚕过程中使用的消毒物和吸湿材料等。蚕沙含有机物83%～90%，灰分10%～15%，总氮量2%～4%。100公斤风干蚕沙富含氮1.28公斤、磷0.48公斤、钾0.21公斤，因此蚕沙具有极高的利用价值[3，4]，是天然且产储量较大的生物质资源。其主要用途包括：入药、饲料、肥料、提取叶绿素、制备叶绿素铜、提取果胶、分离胡萝卜素、植物醇和三十烷醇等，作为发酵沼气的原料，则具有优质、经济、实用的特点。

1蚕沙作为生物质能源产沼气的优势

1.1 来源丰富，成本低廉，益处良多

据统计，每生产100公斤蚕茧可得600公斤干蚕沙，以某地区年产茧4000吨为例，则每年可产干蚕沙约2.4万吨，可见，对于蚕桑生产产区来说，蚕沙的来源量是相当可观的[5]。

蚕沙作为蚕桑产业的副产物，通常是用作肥料，用量有限，蚕农通常不将其作为创收的产物，有的甚至直接作为垃圾处理掉，这对于营养价值较高的蚕沙来说，是一种浪费。另外，由于大型牲畜养殖户数量少，粪肥料也随之变少，造成了沼气原料不足，以蚕沙为原料，可有效解决其利用率低、污染环境等问题，能有效弥补农村短缺的能源，对生态农业走可持续发展之路大有益处。

1.2 蚕沙为优质的发酵沼气原料

蚕沙属酸性，经加入石灰粉和漂白粉等碱性物质的消毒处理，使其发生了化学反应，成为了中性的有机混合物，变成了发酵产沼气的优质原料。

蚕沙的组成成分中，蚕粪含氮量很高，尤以可溶性尿酸的含量最丰富。蚕蜕皮主要是由蛋白质所组成。因此，蚕沙不仅含有发酵沼气，细菌生长所必需的蛋白质、纤维素和糖类等物质，而且可被甲烷产生菌直接利用的可溶性有机化合物也占大多数。另外，其中丰富的酶激活素——三十醇，也可促进多种酶的生化活性。因此，将蚕沙应用到沼气池中，其产气的起动性能和速率都可大为改善。

据测算，将1000公斤蚕沙加粪水堆沤15天后入沼气池，产气量可达到42立方米左右，可持续产气80天，其中甲烷含量在62%左右，与以猪粪为原料的产气量相比略低，但足以替代猪、牛、鸡等畜禽养殖废弃物作为沼气发酵原料[6]。从能源角度讲，沼气是性能较好的燃料，纯燃气热值为21.98MJ/立方米（甲烷含量60%、二氧化碳含量32%）时，属中等热值燃料。如以每天产沼气1.2立方米计算，可满足一家3口一天三餐饭及照明的需要，年可节省燃料费和电费1200元以上[7，8]。

1.3 蚕沙产沼气可再生循环利用

循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为基本准则，以“低消耗、低排放、高效率”为基本特征，符合全面协调、可持续发展理念的经济增长模式。由桑到蚕，再到蚕沙发酵沼气，沼渣入肥的可再生循环系统，是蚕业产区重点发展方向，在获得了干净环保的可再生能源的同时，经济和社会效益也十分显著。蚕沙产沼气可再生循环系统不仅有利于蚕业事业的发展，还有利于优化生产资源环境。不仅为农户提供了清洁、廉价的能源，循环系统的末端废弃物还是优质肥料，可作为有机肥入田，反补采桑养蚕，蚕沙产能的循环链，有效防止了蚕沙中病菌扩散，变废为宝。

通过生产者（树叶）→消费者（蚕）→分解者（微生物）这一循环系统的主干，将蚕沙和人畜粪等分解，加工成肥沃的沼渣，作为优质肥料，使地方农业生态系统能够长时间地保持着动态平衡。特别是将能量转化、物质再生和分层多级利用的原理应用于生产，人们在遵循生态平衡的前提下，使之朝着更有益于人类的发展方向[9]。

循环经济已成为农村资源开发利用的主流，根据地域优势，因势利导，发展蚕业——农业循环体系。将蚕沙进行标准化、无害化处理，促进整个蚕产业的可持续、健康、稳步发展。

2蚕沙发酵沼气的预处理工艺

2.1 池外堆沤解毒

沼气发酵是微生物通过分解物质产酸、产甲烷的过程，需甲烷细菌的广泛活动。而蚕沙中含有大量的抑制细菌活动的成份和大量杀虫灭菌农药，所以，未经过池外堆沤的蚕沙原料绝对不能直接入池发酵产沼气，尤其是初次装料的新池。

2.2 一次性投料发酵

以蚕沙为全部沼气发酵原料，并且一次性投入足量，密封发酵的方式，称之为一次性投料。投蚕沙前，需要适量的人畜纯粪便或阴沟活性污泥作为接种物，待发酵腐熟后开始产甲烷气体时，再将池外堆沤好的蚕沙足量投进沼气池内，加水封盖。

2.3 间隔排毒，批量投料

此法是在沼气池日常运转过程中，成品发酵池处于正常产气状态，直接通过进料管少量投入蚕沙鲜粪原料[10]。

3蚕沙用于沼气池发酵应注意的技术要点

3.1首次启动投料

以蚕沙作为首次启动原料的，首先要除去蚕沙中混入的植物枝条以及过量的石灰。已用粪水或沼液浇淋去杂后蚕沙，堆沤10～15天（气温低则适当延长）。预处理后蚕沙，按6%的低浓度启动，数量以1000公斤左右为宜，过多易造成酸化，影响启动，适量加入一些猪粪可有效缩短启动时间，提高启动效果。

3.2日常加料

3.2.1 鲜蚕沙加料 蚕沙入池前要除去蚕沙中的混杂物，以避免其中的枝叶杆儿等造成结壳。鲜蚕沙宜堆沤后入池。注意按少量多次的原则进行加料，每次50～100公斤，避免出现酸化，影响发酵速度，甚至出现死池。

3.2.2 干蚕沙加料 以干贮的蚕沙加料时，需先将物料用沼液或粪水浸泡。先将适量（10～15公斤为宜）干蚕沙倒入容器中，加满沼液或粪水浸泡24小时以上，使其吸足水份后再入池。干蚕沙在冬季，更有利于沼气发酵产气。

干蚕沙的贮藏方法：新鲜蚕粪除枝条叶杆儿，日光晒干，筛去大部分消毒用的石灰粉，装袋密封备用。

4蚕沙发酵沼气的利用

以蚕沙作为生物质能发酵沼气，是物质多层次利用、能量合理流动的高效农业模式，是建立可持续发展新能源的有效方法。

4.1 沼气发电技术

沼气燃烧发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，是将沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能，它是一种有效利用沼气的重要方式。目前，用于沼气发电的设备主要有内燃机和汽轮机，主要机理是沼气燃烧使内燃机或汽轮机转动带动发电机发电[11]。沼气发电是随着沼气综合利用技术的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物（如酒糟液、禽畜粪便、城市污水等）经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动发电机组发电，并充分利用发电机组的余热，使综合热效率达75%左右，从而达到环保和节能的目的。

4.2 沼气燃料电池技术

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。从理论上讲，任何能发生电化学氧化还原反应的气体均可作为燃料电池的燃料或氧化剂。沼气燃料电池发电与沼气发电机发电相比，不仅出电效率和能量利用率高，而且振动和噪音小，排出的氮氧化物和硫化物浓度低，因此是很有发展前途的沼气利用工艺[12]。

5吉林地区开发蚕沙生物质能的形势

吉林地区因特殊的地理位置和气候，养殖家蚕的规模并不大，只有少部分科学研究或种质库留种养殖，因此家蚕沙的产量还不具备开发生物质能的条件。但在柞蚕生产上，吉林地区却具备巨大的潜力和优势。全国的柞蚕生产80%在东北地区，而吉林柞蚕生产规模庞大，据估算，吉林地区年产柞蚕茧近千万公斤，相应的柞蚕沙的产量可达到2000万公斤。

柞蚕沙与家蚕沙的主要成分相近或基本一致，单头蚕的产沙量却高很多，也是十分理想的生物质能源，家蚕沙发酵产沼气的工艺也基本适用于柞蚕沙。但是，相比家蚕来说，柞蚕属于野外放养的品种，需直接放在柞树上自由取食，5龄后除沙结茧的过程也都是在野外柞树上进行，不能同家蚕一样，在室内的蚕蔟上结茧，这就给柞蚕沙的收集造成了一定困难。

柞蚕沙通常都集中于营茧场地面上，相对比较集中，长久以来都是不另加处理，顺其自然分解消化成为柞树的肥料，如果想使柞蚕沙以生物质能的形式发挥更大的作用，还需要科研人员找寻出合理、高效的柞蚕沙收集方式，如果成功，还可推广到全国所有的柞蚕产区，使蚕沙生物质能的利用不仅仅局限于我国南方家蚕产区，届时的柞蚕沙利用将产生出巨大的能源，为我国北方蚕业乃至全国农业做出更多更大的贡献。

6全面开发蚕沙作为生物质能的意义与建议

我国当前面临着经济增长和环境保护的双重压力。改变能源的生产和消费方式，充分开发利用生物质能对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。

我国作为蚕业生产大国，蚕业生产每年所产蚕沙量是一个庞大的数字，开发利用蚕沙作为生物质能对我国蚕业产区更具特殊意义。以此作为生物质能源，必将对中国生物质能的开发产生巨大的推动作用，为中国生物质能利用开辟新的途径。

我国从事蚕业养殖近千万，蚕业生产作为其主要经济生活来源占有十分重要的地位，蚕业副产物蚕沙用于发酵沼气作为主要的生活燃料，以可再生循环的生物质能形式为农村蚕业人口的生产生活带来了可喜的变化。将蚕沙等蚕桑副产品综合加工利用，延长了整个蚕桑产业链，增加了产业的经济效益及附加值。发展此生物质能技术，为农村地区提供生活和生产用能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目标的一项重要任务。

国家在蚕沙生物质能的利用上，还应该给予更多的支持。建立相关的能源基地；加大研发力度，突破技术上的难点；加大政府扶持力度，建立和完善各类保障机制和服务系统，鼓励和促进蚕沙等生物质能产业的健康发展[13]。立足于农村自有条件，研究新型转换技术，以减少排放、保护环境为目标，为我国全面实施可持续发展战略做出贡献。

参考文献

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生物化学转化 篇7

1 微生物在中药生物转化中的应用

1.1 提高中药的药效

在微生物进行中药生物转化的过程中,它能够在多方面提供益处,首先微生物的应用能够对药物的药效有一定程度的提高。比如对中药成分中的有效物质的活性进行提高,改变药物中中药活性成分的比例。同样生物转化体系过程中的次级代谢产物也能够对中药成分发生协同作用等,这些都是在一定程度上提高中药药物成分的方法之一。经过相关的实验研究工作,在这些成分中,发现甘草经过黄曲霉HG12转化之后,甘草中甘草酸水解为甘草次酸,并且在使用中经过对动物药效进行实验分析,有效的证明了经过发酵后的甘草的抗炎、镇痛活性比未经过发酵的甘草有着显著性的提高,并且治疗的效果更加显著,起到治疗效果也是十分的迅速。所以通过微生物的应用,对中药成分中有效的活性分子的益处起到了更多的提升作用,为中药在今后更多的使用过程中提供了条件。

1.2 合成新的药物成分

微生物的应用过程中,也可以通过它们的新陈代谢作用,产生一些新的药物成分,进行中药药物上的应用。由于中药的成分一般较为复杂,常常具有多个不对称的碳原子,在人工合成过程中,难以进行实际的操作,并且合成的纯度低和达不到应用的要求,同时人工生产出来的药物反应的专一性差、副产物较多。所以在进行生产的过程中,人们采用微生物进行新陈代谢的方式,在这些过程中,微生物的转化往往更加容易生成新的化学药物,从而生产出来的药物具有明显的活性,更加容易的适应病人的应用。同样适用微生物进行生产新的药物,它们在代谢过程中,往往会生产出一些新的化学成分,这些成分具有不同的活性,这就为新药物的开发提供了难得的先导化合物。所以在使用微生物的过程中,具有较多的优点,值得推广进行应用。

2 生物转化技术在中药开发中的应用

2.1 降低中药中有效成分的毒性

在中药药物进行应用的过程中,难免会存在一些药材中含有毒副作用较大的药材,而限制了它在临床上的应用范围,这样的问题同样由于使用人工方法难以对其进行去除,所以在临床的应用上往往就少了许多。但是在如今的微生物转化方法的应用过程中,可以通过这一方法,将药物中的某种有毒物质进行转化,将其转化为无毒物质或者毒性较低的成分,这样就是通过微生物中酶的参与,使得药物的成分发生改变,从而起到降毒的作用,这样就能够确保要是在使用过程中的安全。同样在实际的应用过程中,例如中药的蟾酥就具有很好的解毒、止痛和开窍醒目的作用,但是蟾酥本身的活性成分是蟾毒精、蟾毒灵和酯蟾毒配基,它们都具有一定的毒性,所以在实际的临床应用上得到了限制。但是我们经过对其微生物的转化作用,使得它的毒性得到了减小,所以在实际的应用中得到了其该有的作用,更加体现出其应用的价值。

2.2 除去药物中大分子杂质

在中药成分进行应用的过程中,往往会存在一些不需要的杂质成分,而这些杂质成分的存在,就对中药有效成分的活性有一定的影响,这就对药物的有效性产生了降低,同样在实际药物进行应用过程中,由于药剂使用量一般较少,所以对这些成分的除去是十分重要的。但是在对中药成分中的这些杂质进行人工处理的过程中,由于这些成分的微小,难以进行人工方式进行去除。不过在微生物进行新陈代谢的过程中,由于需要消耗一定的物质进行代谢,所以在这些问题中,可以通过使用微生物对这些大分子杂质进行除去,同样不同的微生物对这些大分子杂质有着不同的特异性,所以在进行微生物除去这些杂质的过程中,需要对微生物的种类进行仔细的筛选,选择较好的微生物。比如在对中药多糖类物质研发的应用中,常常有蛋白质杂质的干扰,而在这样的问题中,通过使用产水解酶和蛋白酶的菌株,就能够有效的去除这些杂质,使得多糖的效率大大增加。

3 结语

我国有着悠久的使用中药的历史,所以在这些问题中,我们可以通过对微生物的使用,对我国传统的中药治疗方法进行传承和发扬光大。同时通过对微生物在中药生物转化中的应用,在一定程度上增加的药物的使用范围,也对新药物的开发应用起到了推动的作用,所以在今后微生物进行中药生物转化的过程中,希望能够得到更多的重视,为我国的中药治疗方式注入更多的生命力,这就是在传统治疗方法的有效传承和现代化技术的完美结合。在现代的发展下,我国的中药事业的发展一定会更加的迅速,提高我国的医药事业在国际中的发展地位。

参考文献

[1]王照华.传统中药厚朴主要成分厚朴酚与和厚朴酚的微生物转化[D].中央民族大学,2013.

[2]牛红军,李邦东,李军,李建文,杨官娥.光合细菌生物转化技术在中药研究中的应用进展[J].中草药,2014(13).

化学反应与能量转化考点聚焦 篇8

考点一化学反应速率及其影响因素

考点解读:化学反应速率通常用单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示.当其它条件不变时, 升高温度, 增大反应物浓度, 增大固体表面积, 使用催化剂都会使反应速率增大.

例1反应4A (s) +3B (g) =2C (g) +D (g) , 经2 min后, B的浓度减小了0.6 mol·L-1.对此反应的化学反应速率表示正确的是 ()

(A) 用A表示的反应速率是0.4 mol·L-1·min-1

(B) 分别用B、C、D表示化学反应速率其比值是3∶2∶1

(C) 在2 min内的反应速率, 用B表示是0.3 mol·L-1·min-1

(D) 在2 min内用B和C表示的反应速率的值都是逐渐减小的

解析:因A是固态物质, 其物质的量变化对化学反应速率无影响;求的是平均反应速率.

答案: (B) 、 (C)

点评:化学反应速率的计算一般用“三段式”法: (1) 确定反应物或生成物的起始加入量; (2) 确定反应过程中各物质的变化量; (3) 确定反应终了时各物质的量; (4) 计算反应速率.要注意单位之间的换算及各物质的速率之比等于化学计量数之比.

考点二化学平衡状态的判断

考点解读:化学反应达到平衡状态的判断方法有: (1) 从反应速率判断:υ正=υ逆; (2) 从混合气体中气体的体积分数或物质的量浓度不变判断.

例2在一定温度下, 可逆反应A (g) +3B (g) 2C (g) 达到平衡的标志是 ()

(A) C的生成速率与C的分解速率相等

(C) 单位时间生成n mol A, 同时生成3n mol B

(C) A、B、C的浓度不再变化

(D) A、B、C的分子数比为1∶3∶2

解析: (A) 、 (C) 为“等”和“定”的特征, 可以说明反应已达平衡; (B) 中方向一致, 不是相反, 不能说明反应已达平衡; (D) 中不能确定各物质的百分含量是否一定, 也不能说明反应已达平衡.

答案: (A) 、 (C)

点评:判断化学反应是否达到平衡主要以“等”和“定”来判断, 在应用时, 要看反应前后这些量是否由“变化到不变化”, 如是, 则可判断, 如不是, 则不能判断.

考点三吸热反应和放热反应

考点解读:常见放热反应有: (1) 大多数化合反应, (2) 所有的燃烧反应, (3) 酸碱中和反应, (4) 金属与酸的反应, (5) 铝热反应;吸热反应有: (1) 大多数分解反应, (2) 晶体Ba (OH) 2·8H2O与NH4Cl, (3) 以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应.

例3下列变化中属于吸热反应的是.

(1) 液态水汽化 (2) 将胆矾加热变为白色粉末 (3) 苛性钠固体溶于水 (4) 氯酸钾分解制氧气 (5) 生石灰跟水反应生成熟石灰 (6) 干冰升华

解析:水汽化、苛性钠固体溶于水、干冰升华都是物理变化, 不属于吸热反应;Cu SO4·5H2O受热分解生成Cu SO4和H2O, 氯酸钾分解制氧气, 都需要吸收热量, 属于吸热反应;生石灰跟水反应是放热反应.

答案: (2) (4)

点评:判断时要注意物质的物理变化的热量变化不属于吸热反应和放热反应范畴.

考点四化学键与反应中的热量变化

考点解读:化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成, 前者需吸收能量, 后者需放出能量, 两者的差为反应中的能量变化.

例4已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121k J.且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 k J, 水蒸气中1 mol H-O键形成时放出热量463 k J, 则氢气中1mol H-H键断裂时吸收热量为 ()

解析:1 g氢气为0.5 mol, 氢气燃烧的化学方程式为:2H2+O2=2H2O.设1 mol H—H键断裂时吸收的热量为Q, 反应物中旧键断裂时吸收的总能量为2 Q+496 k J, 生成物中新键形成时放出的总能量为463 k J×4=1852 k J.根据能量守恒得:1852 k J- (2Q+496 k J) =121 k J×4, Q=436 k J.

答案: (C)

点评:化学反应中热量的计算要注意化学计量数, 否则容易出错.

考点五原电池的工作原理

考点解读:原电池中, 负极材料一般是活泼的金属, 在反应中失电子, 发生氧化反应;正极材料一般是不活泼的金属或导电的非金属, 反应中正极得电子, 发生还原反应.

例5将银片和铜片用导线相连后, 一起浸入Ag NO3溶液中, 则下列说法正确的是 ()

(A) 铜片质量增大, 银片质量减轻

(B) 形成原电池, 铜为正极, 银为负极

(C) 电子是自银片通过外电路导线流向铜片

(D) 铜极处发生氧还反应, 银极表面发生还原反应

解析:铜比银活泼, 形成原电池后, 铜作负极:Cu-2e-=Cu2+, 发生氧化反应;银作正极:Ag++e-=Ag, 发生还原反应.电子由铜片经外电路流向银片, 电流方向与之相反.

答案: (D)

点评:解答此题要注意以下两点: (1) 明确原电池的构成条件及判断正、负极的方法; (2) 会书写简单的电极方程式.

考点六化学电源

考点解读:化学电源有一次电池、二次电池、燃料电池等, 其实质是原电池原理的应用.

例6某固体酸燃料电池以Cs HSO4固体为电解质传递H+, 其基本结构见图1, 电池总反应可表示为:2H2+O2=2H2O, 下列有关说法正确的是 ()

(A) 电子通过外电路从b极流向a极

(B) b极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-

(C) 每转移0.1 mol电子, 消耗1.12 L的H2 (D) H+由a极通过固体酸电解质传递到b极

解析:由总反应知, H2失电子, 故知a为负极, b为正极, 则知电子通过外电路由a极流向b极;由于电解质传递H+, 故b极反应为O2+4e-+4H+=2H2O; (C) 中没有告知标准状况;原电池中, 阳离子流向正极.

答案: (D)

点评:化学电池主要考查电极的判断、电极反应式的书写、电子或电流的流向、离子的流向、溶液的酸碱性的判断等内容, 这就要求我们牢固掌握原电池的有关知识.

考点七电解原理

考点解读:电解池中阴极失电子, 发生还原反应;阳极失电子, 发生氧化反应.

例7如图2是电解Cu Cl2溶液的装置, 其中c、d为石墨电极.则下列有关的判断正确的是 ()

(A) a为负极, b为正极

(B) a为阳极, b为阴极

(C) 电解过程中, d电极质量增加

(D) 电解过程中, 氯离子浓度不变

解析:根据电流方向确定出电源的正极是a、负极是b, 则可知c为阳极、d为阴极.阳极发生反应:2Cl—2e-=Cl2↑;阴极发生反应:Cu2++2e-=Cu, 在阴极析出并附着在阴极上.

答案: (C)

生物化学转化 篇9

关键词：生物转化,植物细胞组织,培养转化

微生物对中药的单一有效成分的转化是将中药的某一特定有效成分提取出来, 经微生物转化后, 寻找新的化合物, 然后对新化合物的药理筛选来确定转化是否有益, 国内外对这方面的研究较为深入, 早在1952年Peterson等利用黑根酶在孕酮11位上导入一个α-羟基, 使其转化为11α-羟基孕酮, 使孕酮合成皮质酮仅需三步反应, 且收率高达90%, 从而使可地松问世, 使体内微量的各类甾体激素能够成为临床治疗药物;10-羟基喜树碱与喜树碱相比同样具有较好的抗肿瘤作用, 但毒性大大降低, 有研究表明可以利用微生物转化反应将喜树碱转化为10-羟基喜树碱;Li Li Ning等用小克银汉霉对雷公藤内酯进行了生物转化, 转化产物共分出4个新化合物, 对人肿瘤细胞株都有细胞毒活性。

青蒿素是1971年从药用植物黄花蒿中分到的一个具有过氧桥的倍半萜类化合物, 具有快速、高效、低毒的抗疟活性。许多科研工作者都试图通过结构改造, 提高药物疗效, 以提高青蒿素的资源利用率。研究人员从18个菌种中筛选出一个能够催化转化青蒿素、双氢青蒿素和蒿甲醚的菌株, 并对培养基进行了优化, 使主产物的转化率达到了56%以上。

规模化制备的转化结果:从发酵产物中分离得到了16个转化产物并鉴定了其中14个结构, 其中10个为新化合物。这14个转化产物中除一个为羰基化产物外, 其余13个都是羟基化产物, 极性都大于底物。这些化合物都是用化学方法无法制备的。

以人参皂甙为原料, 从野山参生长的土壤中分离筛选菌种, 利用这些菌种对总皂苷进行了发酵, 制备了具有抗肿瘤、抗血栓等强生物活性的稀有人参皂甙, 其中Rg3的转化率达到了3%~5%、Rh2的转化率也达到了1%~2%。

作为天然药物发挥药效活性的物质基础, 天然活性成分往往含量低、结构复杂、合成困难。如紫杉醇、三尖杉酯碱、喜树碱、美登木素等含量都在万分之几或更低。从野生植物中寻找原料难以满足工业生产的需要。人工栽培也存在着成本高, 周期长, 产量难以保证等问题。其实, 植物中不可能仅含有一种活性成分, 往往还有一些生源关系相近或结构类似的化合物。

利用生物转化技术把这些类似物转化成高活性的目标化合物即可大大提高生物资源的利用率, 从而保护人们赖以生存的自然环境。例如喜树 (珙桐科Nyssaceae) 中含有喜树碱, 羟基喜树碱、去氧喜树碱、甲氧基喜树碱等多种结构类似的生物碱。喜树碱为抗癌药物, 对小鼠脑瘤22、艾氏癌、大鼠吉田肉瘤等有明显的抑制作用。其中10-羟基喜树碱对艾氏腹水癌, 腹水肝癌, 肉瘤137和180, 宫颈癌14和大鼠瓦克瘤256有不同的抑制作用, 对腹水型肿瘤的作用更为显著。同喜树碱相比, 10-羟基喜树碱以疗效好、毒性低较为常用, 但含量仅为万分之几。在喜树的总生物碱中喜树碱为主要成分, 10-羟基喜树碱仅占十万分之二, 依靠从天然资源中提取则费时、费力、浪费资源。研究发现利用曲霉等多种微生物能将喜树碱定向转化成10-羟基喜树碱, 为解决资源问题闯出了新路。

冰相中苯酚光化学转化的研究 篇10

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

高效液相色谱仪 (HPLC) (美国Waters公司) , TOC-Vcph岛津总有机碳分析仪 (日本岛津制造所) , HS6150D超声波清洗器 (天津市恒奥科技发展有限公司) , pHS-3C型数字酸度计 (杭州东星仪器设备厂) , 卧式转换型冷藏/冷冻箱 (河南新飞电器有限公司) , 125W高压汞灯 (上海飞利浦亚明照明有限公司) , ST—92型照度计 (北京师范大学光电仪器厂) , 自制石英试管 (Ф15mm×150mm) 。

1.2 实验方法

(1) 配制0.4mmol/L苯酚溶液, 将该溶液分装于石英试管中 (Ф15mm×150mm) , 每管装12mL, 然后置于冰柜 (-25℃) 中冷冻至完全结冰;

(2) 在室内低温反应装置中, 用125W高压汞灯对冰冻后的样品进行光照 (-12℃～-14℃) ;照射4h, 每40min取样一次 (取2个平行样) , 样品融化后, 采用高效液相色谱检测苯酚的浓度, 总有机碳测定仪测定反应液中总有机碳 (TOC, TotalOrganicCarbon) 含量。光降解反应的效率采用苯酚溶液的降解率 (η) 衡量:

其中, η为该反应的降解率, C0为光照前反应液的浓度, Ct为光照t时间后反应液的浓度。

2 结果与讨论

2.1 不同初始浓度对冰相中苯酚光转化的影响

配制不同初始浓度的苯酚溶液进行冰相光转化实验, 结果 (图1) 表明, 随着初始浓度的增加, 照射相同时间下苯酚的去除率逐渐降低。这是由于在一定条件下, 紫外光照时产生的光子数是一定的。随着苯酚浓度的增大, 单位数量的苯酚接收的光子数减少, 从而导致其去除率降低。

对图1中的曲线, 按照一级动力学方程进行拟合, 结果如表1所示。

由表1可知, 光转化速率满足一级动力学方程。

2.2 不同初始pH值对冰相中苯酚光转化的影响

分别用HCl和NaOH溶液调节苯酚初始溶液的pH值, 然后进行冰相光转化实验, 结果如图2所示。

由图2可知, 在pH (2.54-10.36) 的范围内, 随着pH值的增加, 苯酚去除率随之降低。当初始溶液pH值为2.54和3.36时, 冰相中苯酚的去除率较高;pH值为10.36时去除率最低;pH值在4.28-9.34之间去除率比较接近, 变化不明显。这可能是因为在冰相中pH值影响了苯酚在冰相中的分布形态。所以, 随着pH值的增加去除率随之降低。

2.3 不同离子对冰相中苯酚光转化的影响

2.3.1 阳离子的影响

向体系中分别加入0.4mmol/LFe3+和Fe2+, 考察其对冰相中苯酚光转化的影响。由图3可知, Fe3+和Fe2+都对冰相中苯酚的光解有抑制作用, 其中Fe3+的抑制作用更加明显。这是由于Fe3+的加入使得体系色度明显增加, 阻碍了体系对紫外光的吸收, 从而使得冰相中的苯酚去除率降低。

2.3.2 阴离子的影响

向体系中加入0.4mmol/L NO2-、NO3-、HCO3-和Cl-, 由图4可知, 四种离子中NO2-、NO3-和HCO3-对冰相中苯酚的去除有促进作用。NO2-的促进作用最大, NO3-和HCO3-次之, 而Cl-对冰相中苯酚去除率的影响不明显。

NO2-、NO3-对反应的影响比较复杂。由于硝酸盐和亚硝酸盐光解可以产生·OH自由基, 从而提高了光氧化作用的效率。

2.4 不同光强对冰相中苯酚光转化的影响

用两种不同光照强度 (9 000Lx和21 000Lx) 的紫外灯照射冰相苯酚体系, 考察其影响情况, 结果如图5所示。

由图5可知, 冰相中苯酚光转化速率随光照强度的增加而增加。在240min时, 21 000Lx光强下苯酚的去除率为41.7%, 9 000Lx光强下苯酚的去除率为23.5%。这是由于光强越大, 提供的能量越多, 苯酚越容易发生光解。

2.5 冰相苯酚光转化过程中TOC的变化

由图6可知, 在本实验条件下, 240min时, TOC的去除率为25.9%, 这说明在本实验条件下, 体系中有一部分苯酚发生了彻底的分解, 形成了CO2和H2O。但TOC的去除率小于苯酚的去除率 (41.7%) 。这说明苯酚在光降解过程中不是直接矿化为CO2和H2O, 而是有中间产物生成, 从而导致TOC的去除率滞后于苯酚的去除率。

2.6 冰相中苯酚的光转化机理

光照一段时间的苯酚冰相体系融化后, 溶液中出现了红棕色的沉淀。将沉淀过滤分离后, 自然风干加丙酮溶解;将滤液用二氯甲烷萃取。GC-MS分析表明, 二氯甲烷萃取液中并未发现明显的产物;而溶解后的沉淀样品的谱图中则有明显的产物峰出现。根据质谱图推测产物为二苯醚与2-羟基联苯, 具体结构式为:

据此推断苯酚在冰相中光化学反应机理如下:

这与文献报道的苯酚在水溶液中光转化的产物有所不同[13,14], 苯酚在水溶液光转化过程中的主要产物为苯醌, 最终转化为CO2和H2O。而本实验中测得的产物为二苯醚与2-羟基联苯。这表明苯酚在冰相的光转化途径不同于水相。

摘要：通过室内模拟实验, 采用125W高压汞灯作为光源, 研究了冰相中苯酚的初始浓度、体系初始pH值、共存的阴阳离子以及光强对冰相中苯酚光化学转化过程的影响。通过对中间产物的GC-MS分析, 初步推断了冰相中苯酚光化学转化过程的机理。