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生物分析技術范文第1篇

關鍵詞：食品檢測　生物技術　應用

食品安全問題是由于食品中含有毒、有害物質，對人體健康產生危害而造成的公共衛生問題。近年來，食品安全問題已成為人們普遍關注的社會熱點問題，引起了政府和公眾的廣泛重視。目前，國內的食品安全問題的產生既有政府監管不嚴、制度體系不完全的原因，也有食品檢測技術不夠科學先進的原因。隨著食品工業的快速發展，對食品檢測技術提出了更高的要求，傳統分析方法難以滿足當前食品檢測的需要，靈敏度高、特異性強、簡便快捷的生物技術逐漸在食品檢測領域大放異彩，文章將對此進行詳細論述。

一、生物技術概述

生物技術是利用生物有機體及其組成部分，或是利用其組織、細胞、酶來合成、轉化、降解，從而實現生產產品等目的的技術。生物技術在食品領域的應用已經有幾百年的歷史，從最初的面包、醬油生產，如今已延伸到食品領域的各個方面，得到了長足的發展和不斷的完善。現代生物技術是建立在細胞生物學等學科基礎之上的高科技技術，包括細胞工程、酶工程、基因工程、發酵工程等諸多類技術。細胞工程是以動物、植物細胞及細胞融合技術為基礎的一類生物技術，主要用于食品生產；酶工程是通過特定細胞酶來控制食品生產過程中的物質轉化；基因工程是通過重組基因來改造食品生物特性，起到生產特殊產品的作用；食品發酵技術如今已發展為發酵工程學，用于預定食品及成分的生產。

二、生物技術在食品檢測中的應用

生物技術在食品檢測中的應用，表現在食品中微生物、轉基因成分等對人體有毒有害物質的檢測。例如借助細菌學、血清學方法可以檢測食品中是否含有致病菌，但是這些傳統生物技術方法操作繁瑣，耗時較長，目前應用更多的是操作簡便、快捷且精準的生物芯片、膠體金免疫層技術、PCR技術、酶聯免疫吸附法、基因探針等生物技術。

1.生物芯片的應用

生物芯片技術是建立在現代生物化學、物理化學、計算機科學等諸多學科交叉的基礎上的，檢測原理是利用生物分子間的抗原、抗體等親和反應或堿基對互補雜交，檢測、分析樣品中的成分。由于生物芯片技術可在小面積內對多種生物分子進行并行檢測分析，分析量很大，因而檢測效率較高，檢測結果具有很好的可比性。

生物芯片包括基因芯片和蛋白質芯片。基因芯片是將基因探針固化在檢測工具表面，利用軟件分析檢測工具與樣品間發生的基因雜交信息，從而檢測出遺傳信息。基因芯片可同時進行定性定量檢測，能夠快速檢測分析大量序列的雜交信息。蛋白質芯片的原理則是利用生物分子間的特異性結合來測定樣品成分，具體操作與基因芯片技術類似。基于基因芯片和蛋白質芯片的原理及特點，生物芯片技術通常用于轉基因食品、原料、病原微生物的檢測。

2.膠體金免疫層技術的應用

一直以來，膠體金免疫層技術在醫學領域得到了廣泛的應用，近年來逐漸應用于食品檢測領域。膠體金免疫層技術具有操作簡單、耗時較短等優勢，一般需要定性分析或半定量分析，主要用于有害微生物、藥物殘留、違禁藥物的檢測。該技術用于有害微生物的檢測較多，例如檢測食品中是否含有大腸桿菌、沙門氏菌、霍亂弧菌等致病菌，較為常見的檢測方法是雙抗體夾心法；用于藥物殘留的檢測是通過制得的抗體抗原與藥物殘留反應來分析食品中是否含有黃曲霉毒素、磺胺類藥物、氯霉素等殘留；用于違禁藥物的檢測一般是利用競爭免疫層析法來分析食品中是否含有罌粟堿、嗎啡等物質。目前國內應用膠體金免疫層技術仍處于初級階段，尚未投入廣泛的應用，還有待新型免疫層析產品的開發、研制。

3.PCR技術的應用

PCR技術是上世紀八十年代產生的一種技術，借助體外擴增DNA來實現轉基因食品以及病原微生物的檢測。傳統PCR技術早于1992年便用于病原菌的檢測，但直到近年來才得到廣泛應用，目前可用于檢測沙門氏菌、腸出血性大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等。但在實際應用中，傳統技術存在一些缺陷，無法定量檢測，而且存在死細菌的環境下檢測結果不準確，難以檢測微生物毒素，因此在傳統技術的基礎上經過一系列改進和技術融合產生了多種改進的PCR技術，包括實時定量的PCR技術、PCR―DGGE技術、巢式及半巢式PCR技術等。定時定量的PCR技術是在傳統技術中加熒光基團來實現實時檢測，能夠做定量分析，主要應用于檢測外源基因污染、病原微生物、摻假量等，例如檢測葡萄中的曲霉菌、肉骨粉中的牛羊源成分。PCR―DGGE技術在傳統PCR技術基礎上結合變性梯度凝膠電泳技術，不僅特異性強，而且敏感度高。巢式及半巢式PCR技術通過設計兩對或1對半引物來降低假陽性結果的產生，使檢測下限大幅度下降，檢測結果通常無需其他方法再驗證。

4.酶聯免疫吸附法的應用

酶聯免疫吸附法是利用免疫或酶促反應來進行食品檢測，具有操作簡便、特異性強、耗時短、靈活、可批量檢測的優勢。酶聯免疫吸附法用于有毒有害物質的檢測比常規培養法耗時少三至四天，而且無需特殊設備支持，結果易于觀察辨別，樣品易于保存，例如有研究用該法檢測牛奶中的沙門氏菌敏感性100%、特異性99.7%，檢測時間不超過3天，因而廣泛應用在黃曲霉毒素等毒素檢測、殘留藥物檢測、過敏原檢測、生理活性物質檢測、轉基因食品檢測等領域。

5.DNA探針技術的應用

DNA探針技術利用堿基對結合原理制成DNA探針，能夠檢測樣品中的堿基序列，從而判定樣品基因序列。由于該技術操作簡便，而且檢測結果精確度高，應用十分廣泛，通常用于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等檢測。DNA探針技術主要有異相雜交和同相雜交兩種技術，其關鍵在于針對檢測目標構建相應的DNA探針，只有DNA探針的基因序列具有針對性和特異性，方能取得理想的檢測結果。

三、結語

近年來，隨著生物技術的發展和進步，其在食品安全領域發揮了越來越重要的作用，在食品檢測的各個方面得到了廣泛的應用。然而雖然生物技術普遍具有成本低、操作簡便、效率高、特異性高等優勢，但是在實際應用中各種生物檢測技術均存在自身的局限性，需要結合實際需要靈活選擇、搭配。為了更好的提高食品檢測水平，解決食品安全問題，還需要開發新的生物檢測技術和方法，對現有技術方法不斷進行優化，這需要相關領域的專家學者持續不懈的努力

參考文獻

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生物分析技術范文第2篇

【關鍵詞】生物強化技術；污水處理；作用

生物強化技術是目前比較常用的廢水處理技術之一，這種廢水處理方法可以通過特殊菌種的新陳代謝，將廢水中的一些物質分解、吸收，以此來達到凈化污水的效果。與物理和化學處理手段相比，生物手段處理廢水具有低成本、高效率的優點，而生物強化技術更是體現出了易操作、針對性強等獨有的優點，因而在近年來成為了廢水處理領域的研究熱點。

一、生物強化技術

生物強化技術，通過向自然菌群中投加具有特殊作用的微生物來增強生物量，以強化生物量對某一特定環境或特殊污染物的反應。投入的菌種與底質之間的作用分為直接作用和共代謝作用。

二、生物強化技術作用原理

生物強化技術中，投入的菌種與基質的作用方式主要是直接作用和共代謝作用兩種：

1、直接作用

通過馴化、篩選、誘變、基因重組等技術得到一株以目標降解物質為主要碳源和能源的微生物，并向處理系統中投入一定量的該菌種，以達到去除的效果。目前，直接作用所使用的菌株大多是通過質粒育種以及基因工程構建得到的。

1.1質粒育種：將兩種以上的微生物，以細胞融合的方式，使工體菌的質粒轉移到受體菌內，從而培育出具有多種功能的新菌種。例如，將能夠降解芳烴、萜烴、多環芳烴的質粒，通過細胞融合技術，轉移到能夠降解脂烴的菌體中，所得到的菌珠便能夠降解芳烴、萜烴、多環芳烴、脂烴四種物質

1.2基因工程構建：基因工程構建法是通過人工手段把需要的供體 DNA 提取出來，進行切割、重組，然后將重組體導入某一受體細胞中，以便外來的遺傳物質在其中進行復制擴增和表達，而后進行重組體克隆篩選和鑒定，最后對外源基因表達產物進行分離提純，從而獲得新品種。

2、共代謝作用

對于廢水中的一些有害物質，微生物無法直接將其作為碳源及能源生長，但是能在一定條件下將其降解，使其化學結構發生改變而降低其有害性。共代謝的類型主要有三種。

2.1菌株在新陳代謝過程中，將二級基質共同氧化，其作用原理是微生物將一級介質作為能源或者碳源，進行新陳代謝，并產生特定的酶。進一步利用酶來實現對二級基質的降解。但是有時單一的碳源無法滿足微生物的代謝需要，因而必要時可補充碳源。

2.2不同微生物之間的協同作用。有些污染物的降解要依靠兩種甚至更多微生物的協同作用來完成，因為有些微生物對一些污染物進行降解后，只是制造了一些氧化物，而自身并沒有生長，而這些氧化物最終又被另一種微生物降解，從而徹底除去污染物

2.3休眠細胞對污染物的降解。當一級介質不存在時，微生物往往會處于休眠狀態，而處于休眠狀態的微生物在含有不同有機物的污水中所產生的酶是不同的，而這些污水中的酶若在一定條件下相互作用，往往會使廢水中的不同有機物得到降解。

三、生物強化技術的應用

1、生物強化技術處理焦化廢水

焦化廢水往往成分及其復雜，無機物和有機物地種類較多，其中不乏難以降解的物質，因而往往被認為是一種難降解工業廢水。目前主要通過投放高效菌種，固定化高效降解微生物法等微生物強化技術來實現焦化廢水的處理。

2、生物強化技術處理印染廢水

有機染料被廣泛應用，因而印染廢水中的有機物含量往往很大，以往，主要采用好氧生物膜法來處理印染廢水，很難有效去除廢水中的有機物。近年來，有實驗表明高效脫氧色菌和 PVA 降解菌接踵厭氧 - 好氧處理系統對印染廢水進行處理時，生物膜形成速度加快，作用效率高、穩定性好。可見生物強化技術在印染廢水處理領域也應當得到廣泛的應用。

3、生物強化技術處理制藥廢水

近年來，以混合菌種處理制藥廢水的方法逐漸得到了肯定，并在一定范圍內得到了推廣，與單一菌種相比，混合菌體現出了更強的降解能力，特別是降解速度、降解效率得到了明顯的提高，穩定性和抑制其他雜菌入侵的性質也得到了明顯的改善，這些特性是任何單一菌種所無法替代的。

總而言之，由于成本低廉、操作簡單、效率較高，生物強化技術在污水處理領域得到了逐漸的推廣，并取得了顯著的效果。隨著對生物強化技術研究的不斷深化，很多污水處理技術難題得到了解決，一些新型的菌株逐漸在污水處理中體現出良好的性能。我們應注意吸取最新的生物強化技術信息，勤于創新和實踐，才能更好地通過生物強化技術手段來提高污水處理系統的處理能力。

參考文獻

[1] 梁立偉， 趙興龍， 林李娟， 陳福霞. 生物強化技術在污水處理中的應用 [J]. 油氣田環境保護 .2010（4）：1.

[2] 信欣， 王焰新， 葉芝祥， 氧依金， 張雪喬. 生物強化技術處理高鹽有機廢水 [J]. 水處理技術 .2011（34）：66.

生物分析技術范文第3篇

關鍵詞：生物質；發電；比較；展望

Abstract：This paper presents a comparative analysis on three kinds of biomass power generation technologies，including cofiring of biomass with coal in existing power boilers，Biomass gasification and power generation technology，Biomass direct combustion and power generation technology. Point out the obstacle of the development of biomass power generation ,then looking to the future ofbiomasspowergeneration.

Keywords: biomass; power generation; comparation ; looking

中圖分類號： TM6 文獻標識碼： A 文章編號：

我國是農業大國, 生物質資源種類多, 數量非常巨大, 全國每年可利用的生物質能資源總量估計可達7 億噸標準煤以上。生物質能屬于清潔能源,其利用可實現CO2零排放, 是替代煤、石油和天然氣等礦物燃料的重要能源，開發利用生物質能, 對于國家能源安全、CO2減排和社會可持續發展都具有重要意義。

一．幾種主要的生物質發電技術及其比較

生物質發電技術主要包括生物質直燃發電、氣化發電以及與煤混合燃燒發電等技術。

1.1 生物質直燃發電

生物質直接燃燒發電是指把生物質原料送入適合生物質燃燒的特定鍋爐中直接燃燒，產生蒸汽帶動蒸汽輪機及發電機發電。

國內生物質直接燃燒發電的鍋爐主要有兩種：爐排爐、循環流化床鍋爐。

爐排爐主要是國能生物質發電公司引進丹麥BWE公司研發的生物質燃燒發電技術以及國內鍋爐廠家根據丹麥技術進行的改進技術。在國內，浙江大學循環流化床燃燒技術方案已經在中節能投資的宿遷生物質發電廠實施應用，這是世界上第一臺具有自主知識產權的純燒秸稈的循環流化床鍋爐。除了浙江大學以外，國內還有多家機構進行生物質循環流化床鍋爐的研發。

爐排爐燃燒對生物質原料的預處理要求較低，生物質經過簡單處理甚至無須處理就可投入爐排爐內燃燒。流化床燃燒要求將大塊的生物質原料預先粉碎至易于流化的粒度，其燃燒效率和強度都比爐排爐高。和流化床鍋爐相比，爐排爐更適合燃燒單一穩定的燃料，在燃料適應性方面較差，燃料品種和性質的改變可能造成鍋爐效率的下降。燃料適應性好是循環流化床鍋爐的一個特點。對低質量的燃料，循環流化床鍋爐都能夠很好的適應。另外，循環流化床鍋爐更能適應變負荷情況下運行，并能夠保持較高的效率。

1.2 生物質氣化發電

生物質氣化發電是指生物質在氣化爐中氣化生成可燃氣體，經過凈化后驅動內燃機或小型燃氣輪機發電。氣化爐對不同種類的生物質原料有較強的適應性。內燃機一般由柴油機或天然氣機改造而成，以適應生物質燃氣熱值較低的要求； 燃氣輪機要求容量小，適于燃燒高雜質、低熱值的生物質燃氣。生物質氣化發電包括小型氣化發電和中型氣化發電兩種模式。小型氣化發電采用簡單的氣化-內燃機發電工藝，發電效率一般在14%~20%，規模一般小于3 MW。中型氣化發電除了采用氣化-內燃機( 或燃氣輪機) 發電工藝外，同時增加余熱回收和發電系統，氣化發電系統的總效率可達到25%~35%。

我國對生物質氣化技術的深入研究始于上世紀80 年代，經過20 多年的努力，我國生物質氣化技術日趨完善。但與發達國家生物質氣化技術相比，國內生物質氣化裝置基本上是以空氣為氣化劑的常壓固定床氣化技術，如河北的ND 系列、山東的XFL系列、廣州的GSQ 系列和云南QL系列。這些固定床氣化爐應用在不同場合取得了一定的社會、環保和經濟效益。但在技術上存在著一些問題，如氣化得到的生物質燃氣熱值和利用率低、燃氣中焦油含量高等，制約了生物質氣化技術在我國的商業化推廣。

1.3 生物質混合燃燒發電

生物質混合燃燒發電是指將生物質原料應用于燃煤電廠中，和煤一起作為燃料發電。生物質與煤有兩種混合燃燒方式: ①生物質直接與煤混合燃燒。生物質預先與煤混合后再經磨煤機粉碎或生物質與煤分別計量、粉碎。生物質直接與煤混合燃燒要求較高，并非適用于所有燃煤發電廠，而且生物質與煤直接混合燃燒可能會降低原發電廠的效率。②將生物質在氣化爐中氣化產生的燃氣與煤混合燃燒，即在小型燃煤電廠的基礎上增加一套生物質氣化設備，將生物質燃氣直接通到鍋爐中燃燒。這種混合燃燒方式通用性較好，對原燃煤系統影響較小。

由于計量、監管和落實生物質發電補貼政策的困難，國家對生物質混燒發電的政策扶持較少，導致國內生物質混燒發電廠較少。一般來說，混燒發電具有建設周期短，投資少的特點。另外混燒發電的燃料組織比較自由，可以根據燃料的成本以及供求狀況進行調整，這也從一定程度上保證了燃料供應的可靠性。與煤相比，生物質氮、硫含量低，和煤混合燃燒后能夠有效降低污染氣體排放量。

對以上三類生物質發電技術進行分析比較，可以得出：

生物質直接燃燒發電技術比較成熟，但在小規模發電系統中蒸汽參數難以提高，只有在大規模利用時才具有較好的經濟性，比較適合于10 MW以上的發電系統。

由于低熱值燃氣輪機技術尚未成熟，因此生物質氣化發電技術僅適用于10 MW以下中小規模發電系統，氣化—余熱發電系統效率較高，特別適用于5～6 MW的發電系統。

生物質混燒發電技術在已有燃煤電站的基礎上將生物質與煤混燒發電，混燒發電對原有電站的影響比直接混燒發電對原有電站的影響小，通用性較強。投資成本是三類技術中最少的，但可能降低原燃煤電站效率。

二．生物質發電產業發展障礙及展望

2.1生物質發電產業發展存在的障礙

（1）技術障礙。以秸稈直燃鍋爐為例，國內沒有專門秸稈直燃鍋爐的設計生產經驗，已建和擬建的秸稈直燃發電項目主要引進丹麥BWE技術。由于對引進的技術和設備不能完全吸收及高效使用，使機組無法安全穩發、滿發，缺乏核心技術及備品配件，投產后的生物質發電企業也有可能長時間受制于國外企業。

生物分析技術范文第4篇

關鍵詞：玉米螟；生物；綜合；防治；技術

中圖分類號：S433.4 文獻標識碼：A

1 玉米螟形態特征及其危害

玉米螟，別名鉆心蟲、玉米髓蟲、粟野螟、挖心蟲、鉆莖蟲、箭桿蟲，屬鱗翅目、螟蛾科。成蟲為黃褐色，體長10～13mm，翅展20～30mm；老熟幼蟲，體長25mm左右，圓筒形，頭黑褐色，背部顏色有淺褐、深褐、灰黃等。在我國，玉米螟主要分布在遼寧、吉林、黑龍江、河北、河南、山東、山西、陜西、江蘇、浙江、四川、廣西、廣東等地，發生代數隨緯度變化而有顯著的差異：N45°以北1代，N40°～ 45°2代，N30°～ 40°3代，海拔越高，發生代數越少。

玉米螟是玉米的主要蟲害，我國各地的春、夏、秋播玉米都有不同程度受害，尤以夏播玉米最重。玉米螟可危害玉米植株地上的各個部位，使受害部分喪失功能，降低籽粒產量，一般年份造成產量損失8 %左右，嚴重發生年份造成產量損失20 %以上。同時影響玉米質量，影響玉米銷售價格，影響玉米安全保管。

2 生物綜合防治辦法

生物綜合防治就是田內田外結合，蜂菌結合，組織白僵菌封垛專業服務隊和釋放赤眼蜂專業服務隊，田外利用白僵菌封垛，田內釋放赤眼蜂。為確保防治效果，在生物綜合防治時，應統防統治，盡可能在較大的行政區域內做到“六統一”，即統一組織領導、統一籌集資金、統一藥品和蜂卡發放、統一封垛和放蜂時間、統一技術規程、統一檢查驗收。

3 生物綜合防治技術

3.1白僵菌封垛

3.1.1白僵菌殺蟲機理

白僵菌是一種半知菌類的蟲生真菌，具有營養器官—菌絲和繁殖器官—分生孢子，菌絲有橫隔有分枝。白僵菌可寄生15個目149個科的700余種昆蟲。白僵菌分生孢子在寄主表皮或氣孔、消化道上，遇適宜條件開始萌發，出生芽管。同時產生脂肪酶、蛋白酶、幾丁質酶溶解昆蟲的表皮，由芽管入侵蟲體，在蟲體內生長繁殖，消耗寄主體內養分，形成大量菌絲和孢子，布滿蟲體全身。同時產生各種毒素，如白僵素、卵孢白僵菌素和卵孢子素等，主要通過昆蟲表皮接觸感染，其次也可經消化道和呼吸道感染，引起昆蟲中毒，使體液機能發生變化，打亂新陳代謝以致死亡。

3.1.2白僵菌封垛的時機和方法

白僵菌可寄生在玉米螟幼蟲和蛹上。在早春越冬幼蟲開始復蘇化蛹前，對殘存的田間玉米秸稈、特別是農家秸稈，逐垛噴撒白僵菌粉封垛。遼寧昌圖地區的白僵菌封垛時間一般在5月上旬和中旬，其它地區的封垛時間根據復蘇化蛹情況確定。白僵菌噴灑量按每立方米秸稈垛，用每克含100億孢子的菌粉100g，噴一個點。方法是將噴粉管插入垛內，搖動把子，當垛面有菌粉飛出即可。如果使用白僵菌可濕性粉劑型，則按同樣施藥比例，用大型噴霧設備噴灑。

3.2赤眼蜂防治

3.2.1赤眼蜂殺蟲機理

赤眼蜂，顧名思義是紅眼睛的蜂，屬于膜翅目、赤眼蜂屬。成蟲體長0.3～1.0mm，黃色或黃褐色。赤眼蜂是一種卵寄生性昆蟲天敵，是世界范圍農林害蟲生物防治應用最廣泛的一類寄生蜂，能寄生在多種農、林、果、菜害蟲的卵和幼蟲中，已成功用來防治各種鱗翅目農業害蟲。赤眼蜂在自然界的種類很多，全世界有130多種，中國常見的有26種，生物防治上常用的赤眼蜂有螟黃赤眼蜂、松毛蟲赤眼蜂、玉米螟赤眼蜂。赤眼蜂在玉米田可寄生在玉米螟、黏蟲、條螟、棉鈴蟲、斜紋夜蛾和地老虎等鱗翅目害蟲的卵上。能寄生玉米螟卵的赤眼蜂有玉米螟赤眼蜂、松毛蟲赤眼蜂、螟黃赤眼蜂、鐵嶺赤眼蜂等，以玉米螟赤眼蜂和松毛蟲赤眼蜂最為常用。殺蟲機理是成蟲產卵于寄主卵內，幼蟲取食卵黃，化蛹，并引起寄主死亡。

3.2.2釋放赤眼蜂的時機和方法

首先要及時準確地做好玉米螟發生趨勢和預測預報工作，做到蟲動人知、人動蜂到。在玉米螟產卵期釋放赤眼蜂，最好是釋放赤眼蜂的時間與玉米螟的產卵盛期相吻合，這是最佳時機。遼寧昌圖地區的放蜂時間一般為6月中下旬，其它地區的放蜂時間根據玉米螟產卵情況確定。目前使用較普遍的蜂種是松毛蟲赤眼蜂，分2次放蜂，第1次和第2次間隔5～7d，選擇晴天大面積連片放蜂。放蜂量根據螟蛾卵量確定，一般每次每667m2釋放1～3萬頭，每667m2放2～3個點，在點上選擇健壯玉米植株，在其中部一個葉面上，沿主脈撕成兩半，取其中一半放上蜂卡，沿莖稈方向輕輕卷成筒狀，葉片不要卷得太緊，將蜂卡用線、釘、席篾等固定。應掌握在赤眼蜂的蜂蛹后期，個別出蜂時釋放，把蜂卡掛到田間1h后即可大量出蜂。赤眼蜂的活動和擴散能力受風的影響較大，因此在放蜂時既要布點均勻，又要在上風頭適當增加放蜂點的放蜂量。

生物分析技術范文第5篇

關鍵 詞 ：生物考古 理化分析 技 術 概況簡介1．1生物考古生 物 考 古是 指 對遺 址 中所 有 生物 遺存 ，如植物 、動物 、人類、微生物等的一 系列科學研 究 ，包含 了以人類遺存 為研究 主體的眾多學科 ，如 人體 骨學 、地質考古 ，動物考古 、植物考古、生態考古、微生物考古等，研究 手段和研究 方法也 多種 多樣 ，為人類起源演化和疾病 研究 、農業 和畜牧業起源等做出了巨大貢獻(Murphy M．S，2010；胡耀武 ，2009)。目前生物考古已成為國際科技考古研究的前沿領域 和熱點(Paula C．Miranda，201ll中國科學院，2010)。

1．2理化分析

理化分 析是 通過物理 、化學 等分析手段進行分析 ，確定物質成分 、性能 、微觀 宏觀結構等 ，是 基于物理或物 理化學原理和性質而建立 起來的分 析方法 。理化分析在生物考 古中應用的非 常廣泛 ，特 別是在 對骨骼 、牙齒 、以及其他遺存 的分析 中，已成為揭開 生物 考古 謎團的 重要手段 (MarioNovak，201l；Temple DH，2010l王翠斌 ，2009)。

2 骨表面結構的物理分析

目前對于 骨骼 表面結構的分析方法主要有顯微分析 、掃描 電鏡(SEM)分析 、表面能譜分析(EDS)X射線衍射分析(XRD)、CT掃描技 術和計算機 圖像處理技 術等等。

顯微分析和掃描 電鏡(scanning elec-tronic microscope，簡稱SEM)可以分析骨骼 、牙齒組織結構變化 ，如骨骼表相和體相存在 的孔洞結構 ，由此揭示樣本 的污染程度和保存狀況(Matthias Kucera，2011；Arkadiusz Soltysiak，20l1)X射線衍射(XRD)可以分析骨骼和牙齒中的羥基磷灰石和 其變體來說明骨骼的礦化程度 ，J．c．Hiller(2OO6)利用小角X射線散射(SAXS)測量骨樣 品的晶粒納米 結構 ，揭示發生 相應的外界條件變化引起 的可能的骨微晶表面晶格組成或應變 ，可以為提取古生物DNA信息提供保證。X射線衍射(XRD)還可以對標本 內部進行 無創觀察 ，但 對于厚度較大的標 本 ，往往會 因投影 在熒光屏上 的重影而影 響 圖像的觀 察質量 ，計算機斷 層掃描成像(CT)技術的發 明使得人們能夠克Nx射 線透視的不足 ，得 到清晰的斷 層掃描影像((Britta M．Gifeshaber，2008)。利用CT技術、計算機圖像處理技術和3維成像技 術還可以可 以將古生物學的研究 延伸到頭骨 內部，實現虛擬化石重建 與無創解剖 ，對骨分布的生物 力學 分析 ，可得到化石頭 骨內部的3維影像 ，CT技術已是重建化 石骨三維影像的重要手段(Yousuke Kaifu，201l；XiujieWu，2009)。

3 骨化學分析

骨化學分析是探索古人類食物結 構的主要手段之一 。古人類食物結構的證據 ，更多地來 自干質地 堅硬的人和動物骨或牙齒以及石器的分析結果(RichasdsM P，2002；Tedord M，2000)。通過對古人類骨或 牙齒中化學 成分的分析 ，即穩定 同位素 比值和微量元素含量 ，便可揭示 他們的食物結構 、生活方 式、人 口遷移模 式以及生存環 境等多方面的重要信息，探索其演化過程(L．E．Munroa，2008lStanley H．Ambrose，2003)。

3．1穩定同位素分析

在進 行骨的穩 定同位素分析時首先根據骨 膠原中 的C、N含 量以及C／N摩 爾比等 重要指標判斷 其是否受到污 染 ，其次才進 行穩定同位 素的測定 。對穩定 同位素測定是 因為人體骨組織的化學 組成直接 對應著食物 中的化 學組成成分 ，當人們的食物來源不同時 ，骨中的穩定 同位素組成就有較大的差異性(David R．Yesner，2003)。此外 ，植物的 光合作用途徑 以及固氮方 式的差異 ，將直接導致其 5”C和 5”N值 明顯不同 ，因此骨 中的穩定 同位 素分析可 以研究古人類和動物的食物結構((Adolfo F．Gil，2011}Rick J．SchuRing，2002)。一般C植物的 5 C平均值約為-26．5％0，而c植物的 5”C平均值則約為一12．5‰，因此通過分析人骨中骨膠原或羥磷灰石的 5”C值，即可了解人們的食物來源 ；豆科植物的 5”N大約等于0‰ ，而非豆科植物的 5”N則稍高，故分238 科技資訊 SCIENCE ＆ TECHNOLOGY INFORMATION析人骨 中骨膠原的 5”N，就 可辨 別其在食物鏈 中的營養地位 ，了解其食物結構(c．D．White，2011；Carolyn Chenery，2010)。

Adolfo F．Gil(2011)對生存于考古記錄的史前玉米恐慌時期的阿根廷中西部的 人骨和牙進行的碳的穩 定同位素分析 ，發現他們的主要能量來源 正好 是C 植物的玉米 ，因此可見人類飲食研究中穩定同位素分析的重要意義。

3．2羥磷灰石的微量元素分析

分析骨 中羥磷灰石 的微量元 素是 骨化學研究 的另一種 主要方法 ，對羥磷灰石的微量元素的分析 同樣需要對樣品的污染程度鑒定(Charlotte L．King，2011)。

(1)羥磷灰石的污染程 度分析 。

骨骼 中羥磷灰石結 晶度廣泛 地作為樣本重要 的保 存狀況指標 之一 ，結 晶度指 數可以 由X射線衍 射(XRD)和傅里葉變換紅外光譜(FTIR)等方法測量 ，但是由于XRD采用體積平均值得到的數據與FTIR采用面積平均值得到的數據 的不能直接進行比較(T．J．U．Thompsona，2009)。這兩種方法各有優勢 ，FTIR可以能檢測CO32-的含量 ，但它無法 獲知晶體 的形狀和方 向的信息 ，而且對低結晶度的結 晶指數和碳酸鹽含量的變化產生的影響~gXRD更敏 感。此外，由于羥磷灰石 中的CO32-可通過 與羥磷灰石中的PO42-替換而形成更小的晶體 ，從而影響羥磷 灰石的結晶度。因此 ，檢測羥磷灰石 中的CO32也可鑒別羥磷灰石的污染程度(T．J．U．Thompson，2011)。

(2)羥磷灰石中微 量元 素的分析 。

羥磷灰石 中微量元素 的污 染與否可比較其人骨與 食草類 、食 肉類 動物骨 中羥磷灰石的sr／Ca、Ba／Ca的值來判定(SponheimerM。，2006)。對微量元素的分析是因為通常食草動物骨中積淀的sr／Ca約為其食物的 1／5，而食 肉動物骨中積淀的Sr／Ca又約為食草動物的 1／5(Matilde Arnay-de-la-Rosa，2009)。此外，骨骼和牙齒的sr、Ba相對于Ca的含量在以往的考古研究還被用來檢 驗史前食物結構是海洋生物 還是陸地生物 。因為海水的Ba／Sr值比大多數陸地環境 低得 多(多達3個數量級)，生活在海 水中的魚類和其 他生物 也將有 比大 多數 陸地生物Ba／Sr低的值 ，但是也可能會受到營養水平影響(Ben Shawa，2011fK．Szostek，2003)。因此根據人骨中Sr／Ca、Ba／Ca值的分析 ，一定程 度上可 揭示 該個體的食 物結構 信息 。一般方 法有原 子吸收光 譜(AAS)法、原子熒光光譜(AFS)法 、電感 偶合等離子體發射光譜(ICP—OES)法、電感偶合等離子體質譜 (ICP-MS)法、色譜分析法及X射線分析法等。目前 ，生物考古 中的微量元素含量 一般用激光燒蝕 電感耦合等離子體質譜(LA—ICP-MS)定性定量分析(CharlotteL．King，2011)。Andrea Cucina(2011)采用(LA—ICP-MS)測量考古遺址牙齒琺瑯質的Mg，P，K，Ti，Mn，Zn，Sr，I，Ba，和Pb的含量 ，成功的得到了古時期尤卡坦半 島瑪雅港 口北部有外國人 存在 的證據 ，說明LA—ICP-MS是檢測 在 當地 居 民的外籍個人 存在的一個重 要的分 析工具 。采用以上分 析方法一般 對 稀少 和珍 貴 古生 物化 石造 成 了損害 ，因此采用無損或近 似無損分析方法 ，如對骨微量元素測定的 質子激發熒光(PIXE)分析法和穩定 同位素測試的激光消融 同位素分析法 ，將會成 為骨化 學分析的主 要方向 之 一 。

4 其他微體化石的分析

微 體化石 如木材 纖維 、孢粉 、硅酸體 、淀粉粒等 的遺存 ，可提供 特定植物學 信息如科類、種屬等 ，反映古代 當地植被的基本面貌及 人類使 用植 物的基 本情 況 ，因此可揭示古 代人們對植 物食物 的選擇 、農作物的起源 、早 期農業 的 出現 等經濟生 活和文化生活情 況 ，并可 了解人 類賴以生存 的 自然環境(AmandaG．Henry，2008lJamesCoil，2003)。

4．1木材纖維分析

在 一般的 遺址 和墓 葬 中，最容 易遇到的植物遺存是木材 、纖維和種子 ，后者包括谷粒 、果核 和 瓜菜籽 等 。通過 對纖 維的 鑒定，可以了解紡織 品的 質料 ，進而探討農業和紡織業的情形(Philippa Ryan，20l1)。一般采 用拉 曼光譜分析 、x射線衍射(XRD)、傅立 葉紅 外光譜分析(FTIR)、掃描 電子顯微鏡分析等方法鑒定古紡織品 、松香 、樹脂等植物 纖維的 組成及 成分 ，可實現 對古絲織宏觀到微觀的分析 ，如Jian Liu(20l1)采用光學顯微鏡 ，掃描電子 顯微鏡(SEM)和傅立葉變換紅外光譜(FTIR)等方怯對營盤出土的絲纖 維品種進 行鑒 別與分析 ，伺 時對纖維的老化情 況進行 了初步分析發現這些古代 紡織品依然形態 完好。

4．2孢粉分析

孢子花 粉體 積微小 但數 量很大 ，易于流 動和保存且 分布廣 泛 ，孢粉 的外形和大小 ，代表著植物 的不同科 、屬。孢粉分析 主要是提取樣本 、分析鑒定、分類統計來研究它們的組合、演化規律等(Lynne J．Quick，2Ol1)。因此對遺址中的孢粉分布可反映 古代當地 植被的基本面貌及人 類使用植 物的基本情況(Jungan Qin，2011)。Alex D．Brown(2011)應用孢粉分析發現瑞典南部的斯堪尼亞區Bjiire半島的史前石刻在青銅時代晚期坐 落于一 個孤立的 半林地 中，該結果支持了Bj~re半島石刻的“漂移假說”。此外 ，動 物遺存如干 旱地 區保 存的動物 糞便化石，其 中的孢粉能提供過去的植被信 息。

糞化石的孢粉分析可用來重建缺少湖泊和泥炭沼的地方如干旱半干旱地區的古植被結構組成 ，Morteza Djamali(2011)對洞穴地層中含有孢粉的動物糞化石分析發現含有郁金香 、菊科等植物花粉 ，證明伊 朗Turanian區早在70萬年前是具有非常豐富的動植物資源 的大 草原 。

4．3硅酸體分析

植物硅酸 體是沉淀在植物細胞 中的微小硅 質體 。由于土壤 、水分、氣候條件和植物細胞 結構的不 同 ，形成的植物 硅酸體具有可區分 的特征 ，如C 和C 植物 的植 硅石存在明 顯差別 ，硅 酸體 中氧 同位素的 比值0”／0 還可 估算 古代 的 氣候溫 度(DanCabanes，201lIAdrian G．Parker，2011)。植物硅酸體 作為一種 重要的 生物 指標 ，在近年考古中得到 了很大的發展 ，如VeranicaWesolowski(2010)分析了來自巴西南部海岸的薩姆 巴凱 貝殼堆4個遺址 中的53顆牙齒的微體化石 ，對淀粉 粒和植硅石 分析證實sambaqui人曾食用薯蕷和狹葉南洋杉，并推測阿魯姆 天南星科植 物 、甘薯和 玉米可能也在他們的飲 食結構 中。

4．4淀粉粒分析

淀粉粒是 由植物 通過光合作用產生的一種次生代謝產物 ，是葡萄糖的聚合物 。由于 不同種屬 來源的淀 粉粒形態 各異 ，所 以具 有一定的分 類學意 義 ，用于鑒 定植物殘留物 的來源 ，并借此推 斷古人對植 物的利用 、器物的功能以及食物加工技術等 。考古淀粉顆 粒分析 的來源之一 是牙結石 ，牙結石中的淀 粉粒保 存較 好 ，從 牙結石提取 出的淀粉 粒可以直接體現人類或動物 對淀粉類食物的利用(Karen Hardy，2009)。對古代淀粉粒 分析主要是通過理化手段對淀粉粒提取 、鑒別 ，樣品標 本制備后鏡檢 ，并與建立的標本庫對比。C6lb HelenaC．Boyadjia(2007)采用牙科清洗技術從古人類牙齒中分離出淀粉粒和硅酸體，但該方法利用Hcl清洗樣 品 ，對寶貴 的化石 遺骸造 成 了損 害。

MatthiasKucera(2011)利用顯微鏡對清洗過的牙齒 分析發現表面 結構 被嚴重破 壞 ，因此未來人們將會尋求近無損的技術如超聲分離來替代檢材 。

5 結語與展望

21世紀伴隨 著生物學 、化學 、物理學 、地 質 計算 機科學 等多學 科 的發展 、融合 ，將會使得考 古技術不斷成熟 ，一些物理化學 與分析化學相結 合的技術 、物 理與計算機科學結合的技術 將會使得理化分析技術在考 古技術不斷 創新 ，更好地 為生物考古 服 務 。