植物性香料提取技术的研究进展

第一篇：植物性香料提取技术的研究进展

植物性香料提取技术的研究进展香料是一种能被嗅感嗅出气味和被味感品出香味的物质，是用以调制香精的原料。植物性天然香料也称植物性精油(essential oil)，是由植物的花、叶、茎、根和果实，或者树木的叶、木质、树皮和树根中提取的易挥发芳香组分的混合物。

近年来，美国、El本、韩国等发达国家对天然香料提取技术研究已经相当成熟，对应用研究也很活跃；而目前我国还大多集中在对天然香料提取方面的研究，并且缺乏对深加工技术与高附加值产品方案的研究。因此，全面了解植物性天然香料的提取技术，对我国香料香精行业的发展具有深远的现实意义。发展历史

香料的发展历史悠久，从黄帝神农氏时代人们采集树皮、草根作为医药用品来驱疫避秽开始，现已有5000多年的历史。起初人们把这些有香味的物质作为敬神拜福，清净身心之用，也用于祭祀和丧葬方面，后逐渐用于饮食、装饰和美容。大约在8～l0世纪，人们已经知道用蒸馏法分离香料。1370年第一种用乙醇提取的香水一匈牙利水(Eaudela Reimed Hongafie)出现了，开始只是从迷迭香中蒸馏制得，其后才逐渐从薰衣草等植物中制得。自1420年，在蒸馏中采用蛇形

冷凝器后，精油发展迅速，法国格拉斯(Grasse)因生产花油和香水，而成为世界著名的天然香料(特别是香花)的生产基地。此后各地逐步采用蒸馏提取精油，同时从柑桔树的花、果实及叶中提取精油，这样就从香料植物固体转变成液体，提取了植物中的精油，这是划时代的进展。l8世纪后，由于有机化学的发展，人们在对天然香料的提取、成份分析等方面都取得了很大进步。随着天然香料应用范围不断扩大，香料工业急剧发展，天然香料提取技术也得到不断改进ll J。提取技术

2．1 榨磨法

该方法主要用于提取柑桔类果实精油，如柠檬油、甜橙油、香柠檬油、红橘油等。基本原理是采用冷磨或机械冷榨的方法将含芳香油较多的果皮中的芳香油分压榨出来，并喷水使油和水混合流出，再经高速离心机将精油分离出来。此法生产过程在常温下进行，确保了芳香油中萜烯类化合物不发生化学反应，从而使精油质量提高、香气逼真。该法传统上主要采用整果压榨法和果皮海绵吸收法，近代生产方法采用整果冷磨法和果皮压榨法 J。榨磨过程主要包括循环喷淋水、过滤与沉降、离心分离、榨磨后果皮处理几个工艺过程。

2．2 蒸馏技术

2．2．1 水蒸气蒸馏

水蒸气蒸馏是使水蒸气连续地流过容器中样品混合物来进行蒸馏的方法。该法避免了精油长时间在高温下发生破坏分解、水解或聚合，使精油的质量和提取率都得到了一定程度的提高。水蒸气蒸馏法生产精油主要有水上蒸馏、水中蒸馏、直接蒸汽蒸馏(水气蒸馏)三种方式。李玉媛 等分别采用水上蒸馏和水中蒸馏法多次提取云南拟单性木兰鲜叶精油，取精油

平均得率进行比较，研究表明，水上蒸馏较好，不仅精油得率高，香成分也较水中蒸馏法保留的好。罗曼 等采用隔层蒸馏代替水蒸气蒸馏法提取山苍籽油，不仅能够提高精油的提取率，并且所获香料油为无色透明，而靠蒸汽直接蒸馏的香料油茶褐色，即使经精馏，其精油仍呈深黄色。周荣琪 对果皮、枝叶、花等各类芳香植物的提取进行了实验，研究表明，蒸馏方式、加热方式、蒸汽速度、操作压力、操作温度等因素对出油率均有影响。Boutekedjiret等 采用蒸馏的方法对迷迭香精油进行提取，研究表明在各种蒸馏方式中以水蒸气蒸馏操作最为简单，不但可降低香料成分馏出温度，而且可防止分解或变质，薄荷油、桉叶油、迷迭香油等均可采用此法提取。该法设备简单，操作方便，但采用此法处理得到的香精只含有挥发成分，而味觉成分未被提取出，因此在植物类香精油的提取中使用较多。但蒸馏技术存在着操作温度较高、时间较长、低沸点和水溶性组分缺失较大的缺点。

2．2．2 水扩散法

水扩散法提取芳香精油这一新型的提取技术产生于2O世纪9O年代中期，与常规蒸馏相比，其进汽方式截然不同，水蒸气是在低压下自上而下的通过植物层，水扩散表示其中的一个过程(即渗透过程，指提取油从植物油腺中向外扩散的过程)，在重力作用下，水蒸气将油带入冷凝器，蒸汽由上往下作快速补充。水扩散装置具有易搬运、操作简单、节约蒸气、劳动强度低、精油产量高、质量好等优点。

目前国内外对此技术的研究及其应用报道甚少，周荣琪[ 曾用公丁香对这项技术与水蒸馏做了对比实验，得到一些有参考价值的数据，对比结果表明，水扩散技术不仅具有得油率高、蒸馏时间短、能耗低、设备简单等优点，而且油质也较好。这是因为水扩散强化了蒸馏中的扩散作用，抑制了蒸馏中的不利因素水解和热解作用。

2．3 溶剂浸提法

溶剂浸提法是用水、酒精、石油醚以及其他有机溶剂对芳香原料(包括含精油的植物各部分、树脂树胶以及动物的泌香物质等)作选择性的萃取，排除那些不重要的成分，有选择地提取香味物质。

溶剂萃取法的优点是操作简单，且可通过选择不同的萃取溶剂而有选择地提取致香成分。如在苹果香精的萃取中，异戊烷对低级醇类的回收率就高于其它萃取溶剂 ]。但从萃取液中有效地除去溶剂且尽量降低致香成分的损失是溶剂萃取法面临的重要问题。蒸馏一萃取装置(SDE法)使萃取溶剂的用量大幅度减少，较好地解决了在去除溶剂的过程中失去致香成分的问题。朱旗等¨叫用SDE法提取的茶叶香精油中的香气总量、数量及回收率均优于普通溶剂萃取法，特别是醇类和酯类，香气成分尤为突出。与其他提取方法相比，浸提法不仅生产周期长，而且溶剂用量大，设备较复杂，密封程度要求较高，溶剂损耗也增加了产品的成本，因此浸提生产多用于较贵的品种(如茉莉、藏红花等)。

2．4 超临界CO：萃取

超临界CO：萃取技术与一般传统分离方法相比较，具有其独特的优点。CO：临界温度3

1．4℃，临界压力7．28MPa。这样的性质使得超临界CO：萃取特别适用于天然植物中脂溶性挥发油、浸膏、树脂和热敏性产品的萃取。由于其近常温的操作温度，可几乎保留全部天然香气本香成分物质，故产品香气天然感好、香气纯正、色泽浅、无溶剂残留，产品质量高。

另外提取过程简单，故分离过程中损失少，收率高，该法在天然植物有效成分的提取中具有越来越广泛的应用前景。

符史良等⋯用超临界cO：萃取香草兰香料，研究了压力、温度、时间等因素对香料萃取率的影响，确定了从香草兰豆荚萃取香料的最佳工艺条件，并用高效液相色谱(HPLC)测定香料中香兰素的含量。

Luiz等¨ 以SCF—CO，为溶剂，在23～50℃、8．5～12MPa的条件下对柠檬香草精油的超临界萃取进行了研究，综合考虑萃取率、萃取速率和产品的质量，找到了最佳的操作条件：P= 12MPa，t=40oC。所提取的产品充分保留了柠檬香草中的活性成分和其特有的香味。周江等 以超临界c0：为溶剂，采用SFE对香草兰中香兰素的提取进行了研究，得到的最佳萃取条件为55oC，39MPa，产品的提取率可达97．2％，所提取的香兰素充分保留了香草兰的营养成分和活性成分，并具有香草兰独特的香气。Reis—Vasco等¨ 采用一萃两分的工艺流程，对薄荷精油的超临界CO：萃取进行了研究，其选用的最佳工艺条件为：萃取P=10MPa、t=50~C；一级分离P =8MPa，温度t =一16℃，除去其中的腊质成分；二级分离P：=1．8MPa，温度t：=0~C，所得到的精油品质纯正，香气浓郁。研究者还尝试将超临界技术与其他分离技术相耦合。如Chang等‘1 在提取分离绿茶精油时，将SFE技术与吸附分离技术相耦合，收到了提高分离效率之功效。

2．5 超声波萃取

超声提取的机制包括机械机制、热学机制及空化机制_1。超声萃取的空化作用是：存在于萃取液中的微气泡(空化核)在声场作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生激波，在波面处造成很大压强梯度，因而产生局部高温高压，温度可达5000K以上，压力可达上千个大气压，将植物细胞壁打破，香料得以浸出，从而提高萃取率。所以选择合理的声学参数，使萃取液达到最大空化状态，才能获得良好的萃取效果。杨海燕等 在自制的超声萃取试验装置上进行了超声萃取宽叶缬草中香料的试验研究。正交

试验显示，影响萃取吸光度值的主次因素为：萃取温度、萃取浓度、萃取时间。较优水平为萃取浓度10g／50mL、温度为45℃、时间2h。进行超声和不加超声对比试验表明，加超声比不加超声提高吸光度值12％～40％。文献_1 报道了一种

新型超声反应器，并将其应用于天然香料的提取T业中。此技术主要是利用超声波破碎细胞(空化作用)和强化传质(机械作用)，在天然植物的浸取过程中，粉碎植物细胞，释放出其内容物，以达到从中提取有效成分的目的，并起到提高传质速率、缩短浸取时间、提高有效成分得率的作用。

2．6 微波辐射诱导萃取技术

微波辐照诱导萃取法基本原理是促使香料植物组织的维管束和腺胞系统的细胞破裂，活性物质沿破裂的细胞自由流出，被萃取剂捕获并溶解其中的一个过程¨。微波萃取的方法一般分为常压法、高压法、连续流动法。与传统提取方法相比，新方法的特点是快速、节能、节省溶剂、污染小而且有利于萃取热不稳定的物质，可以避免长时间高温引起的物质的分解，特别适合于热敏性组分或从天然物质中提取有效成分 J。：另外，微波萃取的传热与传质方

向一致，因而加热均匀，萃取效率高。国外已有很多学者利用微波萃取香料，加拿大环境署Pare于1994年申请了美国专利，他们对薄荷、洋葱中的挥发油进行了提取。将剪碎的薄荷叶放入盛有正己烷的玻璃烧杯中，经微波短时间处理后，薄荷油释放到正己烷中，与传统的乙醇浸提相比，微波处理得到的薄荷油几乎不含叶绿素和薄荷酮。20s的微波诱导提取与2h的水蒸汽蒸馏、6h的索氏提取相当，且提取产物的质量优于传统方法。

1991年Jean等 在对熏衣草油进行微波提取时就获得了比水扩散技术多2．5％的乙酸芳樟酯和9．1％的芳樟醇。该方法与常规蒸馏法和萃取法相比，所得产品品质好、色泽浅、质地醇，而且微波辐射诱导萃取具有高效率、高选择性、不会破坏天然热敏性物质等优点。

另有Chen等 以正己烷：乙醇提取迷迭香及薄荷叶中的挥发油为研究体系，系统研究了微波场中的温度分布，考察了物料量、微波功率、照射时间等对微波提取的影响，并研究了微波提取挥发油的动力学过程。微波萃取法具有虽然具有良好的再现性，但此技术应用于天然香料的提取，鉴于基体物质和萃取体系的复杂性，其萃取机理还需进一步研究。

2．7 吸附法

吸附生产天然香料基本上有两种形式，即非挥发性溶剂吸收法和固体吸附剂吸收法。与其他方法相比，吸收法加工过程温度低、芳香成分不易破坏，产品香气最佳。鲜花或食品所挥发的香气或香气成分宜采用吸收法进行捕集。但其存在手工操作多，生产周期长，生产效率低等问题。非挥发性溶剂吸收法根据吸收时的温度不同可分为温浸法和冷吸收法两种。温浸法所用非挥发性溶剂为精制的动物油脂、橄榄油、麻油等。冷吸收法所用非挥发性溶剂为精制的猪油和牛油。在冷吸收法摘除的残花中，仍含有一些芳香成分，可用挥发性溶剂浸提法提取制取浸膏。固体吸附剂吸收法是利用吸附香气成分的吸附剂提取低沸点的香气成分，其特点在于能富集、提取沸点低的香气成分，且不会破坏香气的组分和性质。但高沸点的组分较少，因此精油收率一般较低。多孑L吸附树脂对极性较小的有机分子的有强吸附作用，因而主要用于头香制备。

2．8 微胶囊双水相萃取技术

双水相萃取分离技术是近年来溶剂萃取技术与其他技术相结合产生的一种新的分离技术。双水相能有效分离细胞匀浆中的极微小碎片，提取醛、酮、醇等弱极性至无极性香味成分，提取过程不需加热和相变，分相时间短，能耗低。但目前只限于生物物质、中草药有效成分的分离方面。

刘品华_2 提出的微胶囊双水相法，把微胶囊技术和双水相萃取技术相结合，用于提取植物精油、能避免提取过程中的高温、氧化、聚合等情况发生，有效地保护了精油的天然组分，通过调整精油和盐的用量改变分配比，可控制囊化萃取物中精油的各种成分比，以达到有目的、最有效的、最佳分配比的囊化萃取。此技术应用前景较好。

2．9 酶提取技术

梅长松等 用纤维素酶(CE)法提取松针中的天然香料，确定了酶法提取松针叶中有效成分的最佳工艺条件。与普通的水提取法相比，酶法具有提取条件温和，提取率高等优点，提取率可以提高40％以上。存在的问题与展望

近年来，随着气相色谱、高效液相色谱、质谱、核磁共振谱、红外分光光度法和紫外分光光度法在有机分子结构分析中的广泛应用，人们加快了对天然香料的提取和食品成分的研究进展，发现了一批很有价值的新型香料化合物，香料工业也取得了很大进步。在对天然香料提取的研究过程中，超临界萃取技术、超声波技术、微波技术等在香料工业中的应用也越来越广泛，这些新技术的应用，给古老的香料工业注入了新的生机和活力。但是由于发展不成熟，虽然这些新技术都具有可行性，各具特点，但也还存在着许多问题，例如超声波萃取技术中对合理的声学参数选择的研究、微波提取天然香料的萃取机理的研究等都有待有待进一步开展。同时，在选择提取方法时，注意对我们现阶段掌握的各项提取技术进

行综合的利用，将会是香料工业未来发展的一个突破，也是未来香料提取技术的一个发展研究方向，如超临界CO 萃取与分离技术中的分子蒸馏联用技术，超临界CO 萃取与吸附分离技术相耦合等都能有效提高提取效率，将新的提取方法结合新的分析技术，也将有助于香料提取工业的发展。另外，对新的提取技术要加强推广应用，例如应用超(亚)临界CO：萃取法提取精油的研究已取得初步成果，但仍局限于食品工业方面，今后应加强在提取领域的应用开发；微胶囊双水相萃取技术目前也只限于生物物质、中草药有效成分的分离方面，但其在提取植物精油方面具有良好的应用前景，应加强开发应用。

第二篇：黄秋葵功能成分提取技术的研究进展论文

摘 要：黄秋葵是一种富含蛋白质，维生素，黄酮及碳水化合物等营养与功能成分的绿色新型保健蔬菜，具有极高的食用和药用价值。本文综述了黄秋葵功能成分物质的提取方法与技术，为其综合开发利用提供科学基础。

关键词：黄秋葵;功能成分;提取;研究进展

黄秋葵(Abelmoschus esculentus)，俗名羊角豆、咖啡秋葵、毛茄、补肾果等，为锦葵科、秋葵属一年生草本植物，性喜温暖，原产于非洲，素有蔬菜王之称，其嫩荚富含果胶及多糖组成的粘性物质，其茎、叶、芽、花、种子富含蛋白质、维生素及矿物盐等活性成分物质，具有极高的营养食用价值和经济价值，而且还能作为一种园林绿化观赏植物，因此，近几年在国内越来越受欢迎[1]。

由于黄秋葵功能活性成分具有极大的应用价值，笔者就提取其多糖、果胶和黄酮等功能成分的方法与技术进行综述，旨在为黄秋葵功能性成分的开发与利用奠定基础。黄秋葵功能成分作用

黄秋葵多糖可作为营养强化剂、增稠剂、悬浮剂和澄清助剂，具有增强体质和抗疲劳等保健作用[2]。其果胶能促进机体内有机物的排泄，减少体内毒素，还能降低体内的胆固醇含量;果胶和多糖等组成的粘性物质，对人体具有促进胃肠蠕动、防止便秘等保健作用，适当多食可增强性功能，还可以增强人体的耐力;另外黄秋葵低脂、低糖，可以作为减肥食品[3-4]。由于其含锌和硒等微量元素，可增强人体防癌抗癌能力;且含有较多维生素A能有效保护视网膜，确保良好的视力，能防止白内障的产生。黄秋葵中富含维生素C，可预防心血管疾病，能提高机体免疫力，而且维生素C和可溶性纤维(果胶)结合，有利于皮肤的保健，可以代替一些化学护肤用品[5-7]。植物多酚具有抗氧化、抑制酶活性、抗致突变、抑菌、消炎和降血压等多种生物活性[8]。生物类黄酮是一种具有较强清除自由基和抗氧化能力的物质，其抗氧化作用甚至比维生素C、维生素E还要高，还具有降脂、抗心血管疾病、抗骨质疏松和防癌抗癌等作用，可在医药、化妆品、食品方面广泛应用[9]。黄秋葵功能成分提取方法与技术

2.1 多糖的提取

2.1.1 超声波辅助法

超声的机械化学作用可破坏细胞壁，加强细胞内的传质作用，从而提高植物中有机化合物的提取速率，同时超声波产生的“空化”作用可极大提高有效成分提取率。黄诚等采用超声波辅助提取黄秋葵多糖[3]，得出最佳料液比、时间、提取液pH值、和温度分别为1∶50、20 min、9和70℃，并在该条件下黄秋葵多糖的得率达6.8%。刘怡彤等利用同一方法提取黄秋葵多糖[10]，得到最佳超声时间为90 min，超声温度为45℃，料液比为1∶45，超声功率为84 W，并在此条件下多糖的含量可达2.671 mg/g。

2.1.2 微波辅助法

微波辐射加热导致植物细胞内的极性物质产生大量的热，液态水汽化，产生的压力将细胞膜和细胞壁冲破，进而导致胞外溶剂进入胞内溶解并释放胞内多糖等物质，较大程度提高了多糖等物质的萃取效率。高愿军等以蒸馏水作为提取剂[11]，采用微波辅助法提取黄秋葵多糖，在微波功率为650 W，料液比为1∶25(g/mL)，浸提温度90℃条件下提取5 min，多糖含量可达2.64%。该方法显著缩短了提取时间。

2.1.3 纤维素酶法

酶法是利用酶反应将原料组织分解加速有效成分的释放和提取。高愿军等采用纤维素酶法浸提黄秋葵多糖[11]，不仅高效、易操作而且对环境友好，最佳工艺条件为：酶解温度45℃，酶解pH4.8，加酶量2%，料液比1∶35(g/mL)，在此条件下得到多糖提取率为6.32%。

2.1.4 水提醇沉法

任丹丹等采用水提醇沉法提取黄秋葵粗多糖[12]，经此提取方法得到黄秋葵粗多糖的产率约为0.40%。水提取的缺点是耗时长且效率低。

2.2 果胶的提取方法

2.2.1 酸解盐析法

黄诚等采用酸解盐析法[13]，以黄秋葵去籽干果为原料提取果胶，通过正交实验得出最佳工艺条件是pH=4，料液比为1∶10，温度70℃，酸解时间110 min，无机酸类型为硫酸，在此条件下黄秋葵果胶的得率能达到29.10%。

2.2.2 微波辅助酸提醇沉法

李加兴等运用微波辅助酸提醇沉工艺[14]，以黄秋葵干果为原料提取果胶，通过响应面分析法优化工艺参数得到最适宜的微波功率为590 W，pH为2.9，浸提温度为74℃，在该工艺条件下浸提30 min可得果胶提取率为24.81%，与传统直接加热法相比大大缩短了浸提时间并提高了提取效率。

2.2.3 酸解醇沉法

刘晓霞等以黄秋葵花粉末为原料[15]，采用酸解乙醇沉淀的方法提取黄秋葵花果胶，并通过响应面分析法对提取工艺进行优化，得到最佳料液比为1∶30，提取温度为90℃，盐酸溶液的pH=1.60和提取时间为2.76h，在此条件下提取果胶的平均得率达32.46%。酸解醇沉法虽然提取率高，但提取温度也高，且耗时长，安全性低，酸提取易破坏果胶多糖的空间结构及活性

第三篇：浅析中药有效成分现代提取技术研究进展的论文

中药有效成分是其发挥治疗功效的物质基础，成分及作用机理相对清晰是中药走向国际化的瓶颈。因此，筛选以及优化中药有效成分的提取工艺十分重要。本文对近5 年的中药有效成分提取方法及特点作一全面概述。超临界流体萃取法

程艳芹等应用水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法提取复方苦黄方中的挥发性成分，采用GC-MS法分析比较两种提取方法得出，SFE-CO2萃取法对复方苦黄方中蛇床子素、人参醇及苍术醇等有效成分的提取具有更高的选择性。朱德艳等采用正交试验法对CO2超临界提取葛渣中葛根素的工艺进行了考察，实验结果表明，在最佳工艺条件下，应用CO2超临界方法得到葛根素的萃取率为82.5%。此方法具有分离效果好、萃取率较高并且无污染等优点，但是成本较高的问题仍有待解决。超声波提取法

尤静等分别采用超声法和酶法结合半仿生法提取野菊花中的有效成分总黄酮，应用分光光度法测定总黄酮含量得出较高的提取率。张芝维等应用超声辅助技术提取出蕨菜多糖的提取率为1.72%，该方法与其他提取方法相比有提取成本低，工艺简单，易于操作等优点。微波萃取法

徐春明等采用微波辅助乙醇-硫酸铵双水相体系提取苦荞麦粉中的黄酮类化合物，以响应面法优化后的条件提取得到的黄酮类化合物占苦荞麦粉的1.38%。徐澜等应用单因素试验和正交试验对微波辅助萃取穿山龙中薯蓣皂苷元的工艺进行了优化，以料液比1w25 为最佳条件得到0.766%的有效成分薯蓣皂苷元，此法具有时间短，取率高，稳定性好的特点。半仿生提取法

半仿生提取法是模仿人体胃肠道转运吸收环境对有效成分进行分离的一种新型提取方法。赖红芳等应用半仿生法提取鸡骨草中有效成分总三萜酸，经UV 测定总三萜酸含量达0.123%，高于传统水提法，并且绿色无污染。此方法常与其他提取方法结合使用以达到提高有效成分利用率。薛璇玑等分别采用酶解法、半仿生法及半仿生酶法对拐枣七中总生物碱进行提取，结果发现，半仿生酶法提取的总生物碱含量最高，具有高效环保的特点。蓝峻峰等以超声波法辅助半仿生法提取地桃花多糖的提取率为12.86%，加样回收率高达95.3%，两种方法相结合提取多糖具有提取率高，提取成本低等优势。酶提取法

刘炳福等采用正交试验优化当归有效成分的酶解提取工艺，应用HPLC 法测定有效成分阿魏酸、多糖的含量，结果显示，酶解法对当归有效成分的提取较传统水提法提取率高，药材成本消耗低。周晔等采用响应面分析法优化金樱子多糖的酶提取工艺，在最优条件下金樱子多糖的提取率为14.49%，并且与理论萃取率接近。郑钧予等采用复合酶酶解提取黑木耳多糖的提取率为4.353%。此工艺耗能低，效率高，是多糖类的有效提取方法。破碎提取法

该方法大多利用闪式提取器使中药材在溶剂中破碎而得到有效成分。王玥等采用正交试验法优化提取黄芩中黄芩苷的闪式提取工艺，结果发现，应用闪式提取器提取黄芩苷与传统提取工艺相比具有提取率高，操作便捷，节能经济等优势。杨炳川等应用闪式提取法提取马尾松松针中有效成分总黄酮，与乙醇回流法等相比，该法提取时间短，溶剂消耗少，并且环保。大孔树脂吸附法

郭小藤等用大孔树脂分离得到40% 乙醇洗脱部位，该有效部位对人肝癌细胞BEL-7402 的增值有一定的抑制作用。王键等采用大孔树脂分离纯化桔梗中总皂苷得到较高含量。该方法具有分离效果好，操作简单，成本低及稳定性好的特性。超微粉碎法

任桂林等对低温超微粉碎地龙工艺进行了考察，结果发现用低温粉碎过的地龙其有效成分无变化，并且不易聚集。黄芩经气流超微粉碎技术粉碎后，提取出的黄芩有效成分具有溶出速度大、生物利用度高等特点。因此该方法主要应用于名贵药材的微粉化。动态逆流提取法

该分离方法具有高产率、有效成分含量高的优势。张雄志采用动态逆流技术提取龙牡壮骨颗粒中有效成分黄芪甲苷，提高了水的利用率，降低了实际药材消耗量，使有效成分的转移率高达87% 以上。罗喜荣等采用罐组式动态逆流法提取有效成分当归油的得率为3.43%，与传统提取工艺相比，该法提取的有效成分含量更多，提取率更高，并且提取溶剂消耗少，工艺操作简单可应用于工业化大生产。膜提取分离法

颜继忠等应用膜分离技术结合树脂法富集纯化桑叶中有效成分，得到收率较高的1-脱氧野尻霉素。张涛等分别采用膜分离技术和水提醇沉法纯化双黄连口服液并测定其有效成分含量，与水提醇沉法相比，膜分离法处理得到的有效成分黄芩等质量稳定性更好。分子印迹技术

该方法具有预定、识别和实用的特性。刘庆山等分别采用沉淀聚集法和表面分子印迹法制备分子印迹聚合物，通过比较得出表面分子印迹法制备的人参皂苷Rg1 分子印迹聚合物的吸附性更高，选择性更好。衣丽娜等利用分子印迹技术定向分离有效成分胡黄连苷Ⅱ，得到的有效成分具有很好的靶向吸附性，此方法与传统工艺相比操作简单，无污染，有机溶剂的消耗较少。分子蒸馏法

史晋辉等采用刮膜式分子蒸馏法分离深海鱼油中的脂肪酸成分，得到质量好、收率高的脂肪酸，并且产物无杂质、安全环保。吴永平等采用超临界CO2萃取技术和分子蒸馏法联用提取分离泽泻中的有效成分，得到良好的效果。由于此方法提取的有效成分较纯，并且高效无污染，因此主要应用于挥发油、甾醇类成分的提取。高速逆流色谱提取技术

李忠琴等利用高速逆流色谱技术从100 mg诃子醇中分离得到没食子酸8.6 mg，本方法可一次得到纯度高达96.4%的没食子酸，并且简单高效，操作时间短。李文娟等采用高速逆流色谱法从黄芩中分离得到高纯度的汉黄芩素，此方法分离效率高，应用范围广，重现性好，将有很好的应用前景。本文对近年来13 种常用的提取工艺进行了阐述，每种提取方法都有各自的优劣之处，与浸渍法、蒸煮法等传统提取方法相比，现代提取方法具有提取率高、有效成分损失少、节能环保等优势，但是有些提取方法还不完善，不适于大工业生产。

第四篇：酵母双杂交技术研究进展

酵母双杂交技术研究进展

提 要 酵母双杂交技术是一种有效的真核活细胞内研究方法，在蛋白质相互作用的研究方面得到了广泛的应用并取得了许多有价值的重要发现。作为一个完整的实验系统，它自建立以来经过了不断的改进与完善，不仅进一步提高了实验结果的可靠性与精确性，而且在此基础上又发展了反向双杂交，三杂交及核外双杂交等多项技术。这些都将对功能基因组学和蛋白质组学的研究起到促进作用。

0 引言

随着分子生物学研究尤其是人类基因组计划的迅速发展，大量关于基因结构的信息不断涌现，对这些信息进行系统研究以了解新基因功能的要求也日益迫切。这不仅需要利用计算机进行生物信息学的分析和预测，而且必须结合生物学实验获取证据。为适应同时对多个基因或蛋白进行研究的发展趋势，已出现了很多新技术，如DNA微阵列技术（DNA micoarry）,基因表达的系列分析（SAGE）,肽质谱分析法，蛋白双向胶电泳技术及酵母双杂交技术（Yeast Two-Hybrid System）等。其中酵母双杂交技术以其简便，灵敏，高效以及能反映不同蛋白质之间在活细胞内的相互作用等特点在基因功能的研究中得到了广泛的应用。酵母双杂交技术的基本原理

1989年，Song和Field建立了第一个基于酵母的细胞内检测蛋白间相互作用的遗传系统〔1〕。很多真核生物的位点特异转录激活因子通常具有两个可分割开的结构域，即DNA特异结合域（DNA-binding domain，BD）与转录激活域（Transcriptional activation domain，AD）。这两个结构域各具功能，互不影响。但一个完整的激活特定基因表达的激活因子必须同时含有这两个结构域,否则无法完成激活功能。不同来源激活因子的BD区与AD结合后则特异地激活被BD结合的基因表达。基于这个原理，可将两个待测蛋白分别与这两个结构域建成融合蛋白，并共表达于同一个酵母细胞内。如果两个待测蛋白间能发生相互作用，就会通过待测蛋白的桥梁作用使AD与BD形成一个完整的转录激活因子并激活相应的报告基因表达。通过对报告基因表型的测定可以很容易地知道待测蛋白分子间是否发生了相互作用。

酵母双杂交系统由三个部分组成：(1)与BD融合的蛋白表达载体，被表达的蛋白称诱饵蛋白(bait)。(2)与AD融合的蛋白表达载体，被其表达的蛋白称靶蛋白(prey)。(3)带有一个或多个报告基因的宿主菌株。常用的报告基因有HIS3，URA3，LacZ和ADE2等。而菌株则具有相应的缺陷型。双杂交质粒上分别带有不同的抗性基因和营养标记基因。这些有利于实验后期杂交质粒的鉴定与分离。根据目前通用的系统中BD来源的不同主要分为GAL4系统和LexA系统。后者因其BD来源于原核生物，在真核生物内缺少同源性，因此可以减少假阳性的出现。酵母双杂交技术的应用现状

酵母双杂交技术产生以来，它主要应用在以下几方面：(1）检验一对功能已知蛋白间的相

互作用。(2）研究一对蛋白间发生相互作用所必需的结构域。通常需对待测蛋白做点突变或缺失突变的处理。其结果若与结构生物学研究结合则可以极大地促进后者的发展。(3)用已知功能的蛋白基因筛选双杂交cDNA文库，以研究蛋白质之间相互作用的传递途径。(4)分析新基因的生物学功能。即以功能未知的新基因去筛选文库。然后根据钓到的已知基因的功能推测该新基因的功能。常见问题的解决与改进

酵母双杂交系统应用中常遇到的问题一是假阳性较多，二是转化效率偏低。所谓假阳性就是:在待研究的两个蛋白间没有发生相互作用的情况下,报告基因被激活。主要原因是由于BD融合诱饵蛋白有单独激活作用,或者这种融合蛋白的激活作用被外来蛋白激活。另外AD融合靶蛋白如果有DNA的特异性结合,则也可单独激活报告基因的表达。因此,为排除假阳性就需要作严格的对照试验。应对诱饵和靶蛋白分别作单独激活报告基因的鉴定。目前几个公司推出的酵母双杂系统都采用了多个报告基因,且每个报告基因的上游调控区各不相同,这可减少大量的假阳性。另外,报告基因通常整合到染色体上,可以使基因表达水平稳定,消除了由于质粒拷贝数变化引起基因表达水平波动而造成的假阳性。即使根据严格的对照实验证明确实发生了蛋白间的相互作用，还应对以下方面进行分析：

(1)这种相互作用是否会在细胞内自然发生,即这一对蛋白在细胞的正常生命活动中是否会在同一时间表达且定位在同一区域。

（2)某些蛋白如是依赖于遍在蛋白的蛋白酶解途径的成员,它们具有普遍的蛋白间的相互作用的能力。

（3)一些实际上没有任何相互作用的但有相同的模体(motif)如两个亲a-螺旋的蛋白质间可以发生相互作用。十年来,酵母双杂交技术一直在消除假阳性方面不断改进,并且已取得较好的效果。

在酵母双杂交的应用中有时也会遇到假阴性现象。所谓假阴性，即两个蛋白本应发生相互作用,但报告基因不表达或表达程度甚低以至于检测不出来。造成假阴性的原因主要有两 方面：一是融合蛋白的表达对细胞有毒性。这时应该选择敏感性低的菌株或拷贝数低的载体。二是蛋白间的相互作用较弱，应选择高敏感的菌株及多拷贝载体。目前假阴性现象虽不是实验中的主要问题,但也应予以重视。

转化效率是酵母双杂交文库筛选时成败的关键之一，特别是对低丰度cDNA库进行筛选时，必须提高转化效率。转化时可采用共转化或依次转化，相比之下共转化省时省力。更重要的是如果单独转化会发生融合表达蛋白对酵母细胞的毒性时,共转化则可以减弱或消除这种毒性。一种更有效的方法是将诱饵蛋白载体与靶蛋白载体分别转入不同接合型的单倍体酵母中,通过两种接合型单倍体细胞的杂交将诱饵蛋白与靶蛋白带入同一个二倍体细胞。目前很多机构建立了大量的cDNA文库和基因组文库，但这些文库大多无法直接用于双杂交系统的筛选。而文库的质量对于转化和筛选又非常关键。因此，大量构建适用于酵母双杂交的文库非常必要。现已出现一种采用体内重组技术来达到这个目的的方法。酵母双杂交技术的新发展

酵母双杂交技术在应用中发挥了巨大的作用，但人们也注意到了它有一定的局限性。为此发展了多种适应不同目的需要的改型的双杂交技术。

反向双杂交技术 在研究中检测并鉴定出那些能阻断两个蛋白间相互作用的因素有重要意义。在研究那些能使相互作用被阻断的因素(如寻找哪些结构域上发生突变可使相互作用中

断或那些分子可以阻断相互作用)时，传统的双杂交技术有较大的局限性。因此，反向双杂交系统(Reverse Two-Hybrid System)应运而生。这项技术的特点是采取了反选择筛选策略。根据反选择设计的不同，大致可以分为两类。一类是用便于反选择的URA3或CYH2基因作为报告基因。URA3基因编码尿嘧啶合成途径中的重要酶：乳清酸核苷5’-磷酸脱羧酶，它能把5’-氟乳清酸（5’-FOA）转变为细胞毒性物质，使细胞无法生长。反之，在能生长的细胞中，外界因素已使蛋白间的相互作用不能发生，而我们想知道的正是这些因素。因此，只要对存活的克隆进行检测就可以得到结果。Vidal等人用这种技术发现了影响转录因子E2F1中与DP1相互作用必需区内的点突变。另一类是将常规报告基因(如HIS3)置于大肠杆菌转座子Tn10编码的tet-抑制因子(TetR)/操纵基因控制之下。待测蛋白之间发生相互作用后首先激活tet-R基因表达抑制因子TetR,TetR结合到tet操纵基因后就抑制了报告基因的表达，结果转化子不能生长。只有当待测蛋白之间的相互作用被某种因素所阻断而无法激活tet-R基因时，报告基因才能摆脱tet操纵基因的控制而表达，使转化子获得在选择培养基上生长的能力。Shih 等人利用这种方法鉴定出cAMP-应答元件结合蛋白(cAMP-response element binding protein,CREB)中磷酸化位点的Ser133突变会阻断其与辅助激活因子(CREB结合蛋白)的相互作用。

三杂交技术 在许多细胞内信号传递过程中，两个蛋白间的相互作用常涉及到其它的大分子。如蛋白，激酶，RNA,多肽及其它大分子。在研究这些大分子对蛋白间相互作用的影响过程中发展了一种新的技术系统——三杂交系统(Three-Hybrid System)，其本质与双杂交是相同的，只是需通过第三个分子的介导把两个杂交蛋白带到一起。例如小配体三杂交系统(Small Ligand Three-Hybrid System)是利用可以渗透的二聚体化学诱导物(Chemical Inducers of Dimerization,CIDs)作桥梁，将AD和BD融合蛋白连接到一起，激活报道基因的表达。研究较多的是免疫抑制剂FK506。Belshaw等将FK506与环孢菌素A(Cyclosporin

A)构建成异源二聚体，它能把分别与FK506和环孢菌素A有相互作用的AD和BD融合蛋白拉倒一起，激活报告基因。Licitra将FK506与地米塞松(dexamethasone)通过共价键连接成二聚体。通过实验进一步证实了FK506与蛋白FKBP-12间的特异性相互作用，表明用这种方法鉴定蛋白与小分子间的相互作用是切实可行的。RNA与蛋白之间的相互作用是许多细胞生命活动的基础，例如mRNA的翻译，早期发育以及RNA病毒的感染等。然而可用于这方面研究的简便方法却很少。RNA三杂交系统(RNA Three-Hybrid System)的建立为分析RNA与蛋白之间的相互作用提供了有效的手段。这个系统主要是由一个RNA分子和两个都能结合该RNA的蛋白质组成。此RNA的一部分与一个已知蛋白结合后就可利用它的另一部分去筛选新的RNA结合蛋白。因此这种技术既可检测由RNA介导的两个蛋白质之间的相互作用，也可筛选鉴定新的蛋白结合RNA。Putz等把HIV-1病毒Rev蛋白的突变体RevM10与Gal4 DB域融合作为诱饵蛋白，利用该RevM10蛋白能识别并结合其靶RNA中Rev蛋白反应元件(Rev responsive element,RRE)的作用去筛选同样也能与此RNA结合并已与Gal4 AD域融合的未知蛋白。根据同样的原理，如将一个已知RNA与RRE融合形成杂合RNA分子并配以RevM10-Gal4 DB融合蛋白作为诱饵，便可用于筛选该RNA结合蛋白的cDNA克隆。SenGupta 等利用RNA噬菌体衣壳蛋白能识别结合其基因组内一种21核苷酸的RNA茎环结构的特性，将RNA噬菌体衣壳蛋白与Lex DB域融合，构建成可用于寻找体内的RNA结合蛋白的酵母三杂交系统。

核外双杂交技术 在传统的酵母双杂交系统中，蛋白之间的相互作用是在细胞核内发生的。因此,它不能检测某些在核外蛋白之间的相互作用。为了克服这种局限性，近年来有人建立了核外双杂交技术。其中SRS 和USPS就是这种技术的两个代表。SRS也称Sos蛋白召集系统(Sos Recruitment System)。它的基本原理是分别将待测蛋白X与哺乳动物细胞的一种鸟苷交换因子(EGF)Sos蛋白融合；将Y蛋白与锚定在酵母细胞膜上的Src肉豆寇烯化信

号蛋白融合，并使它们共表达于一个cdc25-2基因温度敏感型突变的酵母菌株内。由于该菌株中cdc25-2基因编码的EGF蛋白在36℃条件下不能激活细胞膜上的Ras蛋白，Ras途径不通。所以细胞无法在36℃条件下生存。但如果待测蛋白X与Y之间发生相互作用就能把Sos蛋白带到细胞膜上并激活附近的Ras蛋白，从而打通Ras途径，使该菌株获得在36℃条件下生存的能力。Aronheim等用此技术鉴别出了一些新的c-Jun相互作用蛋白，并分离到了一个AP-1抑制因子JDP2。USPS也称为基于遍在蛋白的裂解蛋白感受器(Ubiquitin-based Split Protein Sensor)。它的设计是根据这样一个事实，即真核细胞中遍在蛋白与某一蛋白之间新生成的融合会被遍在蛋白特异的蛋白酶(UBPs)迅速切开，但这种切割只有当遍在蛋白正确折叠时才会发生。研究发现，遍在蛋白基因的N端和C端这两部分即使分离，只要共表达与同一个细胞内，它们仍能正确折叠。将待测蛋白X与带有点突变的遍在蛋白N端片段融合，将待测蛋白Y与下游接有报告蛋白的正常遍在蛋白C端片段融合，并使它们共表达与同一个细胞内。因遍在蛋白N端片段内含有点突变，它与C端片段之间不能自然形成正确的折叠。只有当蛋白X和Y之间发生相互作用时才能克服点突变的影响，使遍在蛋白的两端形成正确折叠，从而引来UBPs切除与C端片段连接的报告蛋白。此技术建立之初是通过Western blot检测有无被切下的报告蛋白来判断待测蛋白之间是否发生了相互作用的，所以操作比较繁琐，不便于推广。最近有人对它作了改进，以一种融合的转录激活因子PLV作为报告蛋白。PLV一旦被从遍在蛋白C端片段上切下，它就会进入细胞核内激活特定的报告基因，如：LacZ 和HIS3等。这样就可以根据转化细胞是否生长及显色来判断待测蛋白之间有无相互作用。因此极大地简化了操作步骤，提高了筛选效率。酵母双杂交技术发展与应用的趋势

在后基因组时代更具意义且更能发挥酵母双杂交技术的领域是研究生命活动中的网络调节。第一个具有开拓性的工作是Bartel利用酵母双杂交技术建立了一个T7-噬菌体的网络调节图(linkage-map)。Fromont-Racine等对筛选到的阳性克隆进行鉴定测序，并将它们分为5类，然后对其中的四类(非编码序列除外)通过15轮的筛选与分析，绘制出一张综合了酵母蛋白相互作用的全局性信息图。这是以往的实验所难以获得的。

为适应功能基因网络调控研究的需要，CLONTECH公司在Merck-Washington大学的EST项目研究成果基础上，采用了与传统建库方式完全不同的细胞内同源重组方法，以高通量规模构建了一种阵列模式的酵母双杂交cDNA文库。它主要有以下特点：

(1)来源于多种组织器官和细胞系，因此含有几乎所有基因的cDNA；

（2）所含各种cDNA的丰度趋于平衡；

（3)含有较长的插入序列，但不是全长cDNA序列。

这样既避免了5’非编码区可能存在的终止密码阻碍融合蛋白的翻译，又保证了表达出的蛋白构象接近于天然。这种建库方法不仅减少了工作量，而且在双杂交中新发现的相互作用蛋白种类也明显增多。

最后，有必要指出的是，酵母双杂交技术必须与其它技术结合才能有利于对实验结果作出更为完整和准确的判断。

胡文峰

2007040380106

第五篇：我国农村污水处理技术研究进展?

龙源期刊网 http://www.xiexiebang.com 我国农村污水处理技术研究进展

作者：于宁

来源：《安徽农业科学》2014年第11期

摘要 我国农村目前水污染问题十分严重，很多污水得不到有效的处理，农村污水问题亟待解决。在此介绍了我国农村污水处理的现状以及农村污水的来源、特点、排放及收集处理途径、排放标准等问题，并对几种农村污水处理技术进行了简介，为农村污水处理提供一定的参考。

关键词 农村；农村污水；处理技术；研究进展

中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）11-03323-03 Abstract Water pollution problem in China's rural areas is very serious，a large amount of sewage cannot get effective treatment.Rural sewage problems need to be solved.The present situation of the sewage disposal and the sources，characteristics，emissions，collecting ways and emission standards of rural wastewater in China were introduced，and several kinds of rural sewage treatment technology were introduced，which will provide a reference for rural sewage treatment.Key words Rural； Rural wastewater； Processing technology； Research advance 随着我国社会和经济的不断发展，我国的环境污染问题也日益严重。尤其是在农村，环境问题显得尤为突出。农村环境污染主要体现在水体污染严重、清洁水源稀缺、土壤质量下降、人居环境恶化、生态遭到破坏等方面。水环境污染问题尤为严重[1]。我国在2010年进行了第1次全国污染源普查，结果表明，农村污染物排放量已占全国总量的50%左右，其中COD、TN、TP的排放量分别占总量的43%、57%和67%[2]。而长期以来，由于治理资金短缺和对农村水环境保护意识的淡薄，农村地区的污水大多得不到有效处理[3-4]，最终给环境带来不可避免的污染[5]。因此，农村污水问题亟待解决，研究农村污水的特征、处理工艺和水质指标等也具有很大的现实意义。笔者在此介绍了我国农村污水处理的现状以及农村污水的来源、特点、排放及收集处理途径、排放标准等问题，并对几种农村污水处理技术进行了简介，为农村污水处理提供一定的参考。1 我国农村污水概述 1.1 农村污水处理现状

我国农村生活污水处理尚处于起步阶段，污水处理设施不完善，其建设与运行管理相对滞后，究其原因主要有认识不到位、缺乏稳定可靠的建设和运转资金、尚无相关的农村生活污水排放标准[6]。

龙源期刊网 http://www.xiexiebang.com 我国南方农村多为分散性村落，现行的南方农村生活污水的处理并不广泛，在重庆、江浙、四川、广东等地区有一些农村生活污水的试验性处理工程。目前，南方农村地区将生活污水随意收集于化粪池发酵后灌溉菜地农田，该过程没有正确的科学引导，使得大部分的生活污水没有处理直接排入水体。北方农村虽多为聚居，但由于资金短缺以及没有过多的处理设施，目前北方农村的生活污水大部分为原位排放[7]。

1.2 农村污水的来源 农村污水是农村村庄和小镇的居民生活污水和生产废水的总称[8]。它的来源主要包括农村居民日常生活废水和乡村企业排放的各种废水2个方面[9]。农村居民日常生活废水包括厨房污水、衣物洗涤废水、冲厕水以及家禽排泄物等。其中，衣物洗涤废水中洗衣粉的使用大大加剧了农村氮、磷污染，使湖泊富营养化问题更加严重。1.3 农村污水的特点

农村污水由于其分散性的特点，其水量、水质不同于城市生活污水，具有自身的特点。其主要特点有：

①农村污水主要为生活污水和以农产品为原料的加工污水的混合污水，基本上不含重金属和有毒有害物质，含有一定量的氮和磷，可生化性好；

②农村污水水量、水质变化大，且水量、水质在不同的居住区、不同的时间段有明显的差异；③农村地区人口居住分散，大部分农村没有排水收集管网，污水处理率较低且集中收集处理难度较大[10-11]。

1.4 农村污水排放及收集处理途径

农村生活污水一般雨污混流排放，有调查显示约96%的村庄无排水沟渠和污水处理系统，污水沿着村庄道路沟渠或路面未经处理直接排入河流、湖泊收纳水体，有的生活污水甚至直接通过地渗排放，存在污染地下水等风险[12]。

介于农村污水排放现状，农村污水收集处理模式应因地制宜，采用集中处理与分散处理相结合的原则，选择合适的污水收集处理模式[10]。目前，农村污水收集处理模式主要有集中收集处理模式、分散收集处理模式和管网截污收集处理模式3种，其中管网截污收集处理模式需要利用附近城镇的污水管网，并将农村的污水管网并入其中[10，13]。1.5 农村污水处理的排放标准

我国关于水环境标准的体系主要有水环境质量标准、水污染物排放标准、水环境基础标准、水监测分析方法标准和水环境标准样品标准五类。污水排放标准的严格与宽松程度直接决定了水环境质量的水平和用水质量的高低，也关系着污水处理行业的发展方向[14]。

龙源期刊网 http://www.xiexiebang.com 目前，我国农村缺乏相应的污水排放标准和污水处理设施的长效运行管理机制，农村污水排放标准主要采用的是《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）、《污水综合排放标准》（GB 8978-2008）等[15]，而这些标准主要适用于大中城市的水环境和经济发展状况。农村污水在水质、水量以及经济发展程度等方面与大中城市截然不同，从节能减排的需要考虑，只要是污染物的减少就有利于“总量”的控制，因此，对小城镇污水处理排放标准有商酌的必要[14]。

我国农村污水处理技术简介

考虑到农村污水本身具有的特点，结合农村地区的地理环境，当附近有可利用的农田、可进行污水灌溉和污泥用作农肥等便利条件时，在污水处理工艺的选择上将污水处理与利用相结合，与保护和改善当地的生态环境和水环境相结合，实现农村区域性的生态环境和水资源的良性循环。当农村有可利用的天然废塘、荒地、洼地时，应充分利用当地条件，优先考虑采用生态塘、人工湿地处理系统等因地制宜的生态处理工艺。当没有可利用的天然废塘、荒地、洼地等条件时，可推荐选用改良型好氧生物处理工艺对小城镇污水进行二级生化处理[16-17]。2.1 人工湿地

人工湿地是一种由人工建造和监督控制的、与沼泽地类似的地面。它利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化[18]。人工湿地处理污水是充分利用了“土壤—植物—微生物”系统的净化能力，既可去除有机污染物，又可去除造成水体富营养化的氮、磷等污染物[19]。人工湿地处理系统分为表面流人工湿地处理系统和潜流人工湿地处理系统[20]。表面流人工湿地是在深度约0.6～1.5 m的浅池塘或渠道中种植各种形式的水生植物，包含挺水植物（香蒲、芦苇、风车草、茭白笋及开卡芦等）、沉水植物（水蕴草、马藻等）、浮叶植物（睡莲、菱角等）及漂浮植物（青萍、满江红等），其主要处理机制是利用不同水深及植栽密度的配置，可增加湿地生态的多样性以确保处理效率稳定，亦可通过各区域中好氧程度的不同，达到脱氮的功能。潜流人工湿地处理系统是在深度0.6～1.0 m、底部坡度在0.5%～1.0% 的沟渠或水池，铺设砾石或土壤后密植挺水植物，再导入污水并控制水面高度，使水面不暴露于空气中，即污水仅在介质中流动，没有开放水面区，其主要处理机制为利用附着在砾石或植物根系的微生物分解水中污染物。潜流式人工湿地因水流在底面流动更容易适应寒冷气候，适合在北方地区运行。但在北方地区运行的湿地，必须考虑冬季降温导致植物死亡和微生物失活而使人工湿地运行效率降低的问题。潜流人工湿地处理系统前端通常需要设置化粪池、初沉池等预处理设施，避免大型颗粒流入砾石床中堵塞孔隙，降低处理效能[17，20]。

人工湿地污水处理技术应用范围很广，出水一般均优于常规二级处理效果。另外，人工湿地适用范围广，依据其特性，非常适用于没有完善污水管网系统的地区和乡镇[19]。但该技术易受气候条件影响，南北差异较大，北方大部分地区冬季气温较低，难以维持生态系统的正常运行或保证污水处理效果。因此在采用此技术时，要选取合适的植物，并要充分考虑植物过冬问题[21]。

龙源期刊网 http://www.xiexiebang.com 1990年，我国建成了第1个人工湿地处理系统——深圳白泥坑污水处理系统，处理污水量4 500 m3/d，处理场占地0.84 hm2，实际使用面积0.50 hm2，设计BOD5进水最高浓度100 mg/L，SS进水最高浓度150 mg/L，两者的出水浓度均为30 mg/L，达到城市污水二级排放标准[22]。李艳波等在福建某水源地采用水解酸化-人工湿地工艺处理农村污水，实际运行结果表明，该工艺切实可行、运行成本低，取得了较好的处理效果；当进水CODCr、BOD5、SS、NH3N、TP质量浓度分别低于200、300、200、25、5 mg/L 时，出水CODCr、BOD5、SS、NH3N、TP质量浓度分别低于60、60、80、15、0.5 mg/L；该系统出水水质稳定可达《农田灌溉水质标准》，出水直接回灌农田或山林，不设排放口，可以很好地保护水源[23]。2.2 人工快渗技术工艺

人工快渗系统是在快渗池内填充一定级配的人工改性滤料，滤料表面生长丰富的生物膜。当污水自上而下流经滤料层时，发生综合的物理、化学、生物反应，使污染物得以最终去除。该技术具有建设和运营成本低、污染物去除效率高、不产生活性污泥、操作运行简便、建设周期短等优点。

人工快渗对有机污染物的去除主要由过滤截留、吸附和生物降解作用共同完成。过滤截留和吸附作用在人工快渗系统中主要起调节机制，而有机污染物的真正去除主要靠生物降解。生物降解包括好氧生物降解和厌氧生物降解，其中发生在好氧—厌氧交替带的好氧生物降解是人工快渗系统去除有机污染物的主要机制[24]。

杨小毛等结合深圳市白花洞村、四川省绵阳市北川县及北京昌平区农村工程实践，分析了人工快渗技术在村级分散型污水处理工程中的实际运行效果，理论研究和工程实践均表明人工快渗技术及其改进工艺组合系统具有工艺简单、建设运行成本低、污染物去除效率高、出水效果好等特点，可有效地解决目前农村地区因受到资金、技术、人才等因素限制造成的污水处理能力低的问题，是一项十分适合我国农村地区的污水处理技术[25]。2.3 稳定塘

稳定塘是一种利用天然净化能力的生物处理构筑物的总称，有机物主要通过微生物降解、有机物吸附、有机颗粒的沉降和截滤作用去除。稳定塘在太湖流域农村地区应用比较广泛[17]，尤其是高效藻类塘式稳定塘技术。高效藻类塘是美国加州大学伯克利分校的Oswald等在20世纪50年代末提出并发展的，它是在传统稳定塘的基础上发展起来的一种改进形式，强化利用藻类的增殖来产生有利于微生物生长和繁殖的环境，形成更紧密的藻-菌共生系统，同时创造一定的物化条件，达到对有机碳、病原体，尤其是氮和磷等污染物的有效去除，适合于农村面源污染控制[26-27]。

郭迎庆等研究高效菌藻塘系统处理太湖地区农村生活污水除磷效果及其强化措施发现，高效菌藻塘和水生生物塘水力停留时间分别为8和4 d，进水总磷浓度1.7～17.1 mg/L，出水总磷浓度全年平均值为3.33 mg/L，高效菌藻塘系统的除磷能力欠佳；通过降低水生生物塘内水

龙源期刊网 http://www.xiexiebang.com 深、采用废弃石膏作为填料构建了新型复合水生生物塘，水力停留时间为1.6 d条件下，复合水生生物塘出水总磷可保持在1 mg/L以下，可达到GB18918-2002一级B排放标准[27]。2.4 生物滤池

生物滤池是生物膜法处理污水的传统工艺，早在19世纪末就已发展起来[28]。它是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经比较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术。污水长时间以滴状喷洒在块状滤料层的表面上，在污水流经的表面上就会形成生物膜，待生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物，即摄取流经污水中的有机物作为营养，从而使污水得到了净化[29]。

黄伟丽等以苏南常州市民丰村为例，进行了复合式生物滤池对农村生活污水处理的应用，运行结果表明该村生活污水经复合式生物滤池处理后，其COD、NH3N、TN和TP指标均低于GB 189182002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，运行稳定[30]。2.5 复合工艺技术

如果单采用生物滤池工艺不能达到理想效果的话，也可以在采用生物滤池等工艺的同时，加入一些工艺系统组成复合工艺技术。这样可以削弱一些技术的缺点，使出水达到更好的效果。

赵大传等研究了升流式厌氧生物滤池（UAF）与温室型人工湿地组合工艺低气温下处理农村生活污水的运行特点及效果，结果表明在最佳条件下，组合工艺COD总去除率平均为75%，BOD5总去除率平均达84%，SS总去除率平均不低于93%，氨氮总去除率平均为63%，TP总去除率平均为46%，出水水质除TP外均满足GB18918-2002中一级B标准[31]。该工艺具有低能耗、低投资、低运行费用、运行维护简单等优点，适合作为农村生活污水的处理工艺推广使用。李二飞进行了厌氧生物滤池—回行流人工湿地组合处理农村废水的研究，结果表明，该工艺对CODCr、NH3N、TP、SS的去除率依次为72.8%～79.6%、26.5%～48.1%、33.3%～59.6%、77.0%～84.0%，除TP、SS在个别时候超标外，出水能够满足GB18918-2002的二级标准；且在污水温度为20 ℃左右时，厌氧生物滤池技术能够较好地去除难降解有机物[32]。3 小结

我国农村生活污水的处理工作起步较晚，且目前仍存在比较大的问题。随着全国新农村建设步伐的加快和政策的倾斜，一些地方已经开始建设示范工程和规模化运行的处理设施，但只有高效、低投入、低运行成本的污水处理技术才符合国情。上述污水处理技术各具备其独特的特点，且已经有了一些相关的研究和试验、实践工作，各地区可因地制宜，酌情选择。此外，这些技术也均有其自身的不足和值得改进之处，在实际应用中可通过科学设计、优化组

龙源期刊网 http://www.xiexiebang.com 合，达到技术上的互补。未来的污水处理技术会向着多方面、深层次的方向发展，可以预见多种系统的联合使用会成为今后发展的主要方向。42卷11期 于宁 我国农村污水处理技术研究进展

参考文献 [1] 冯欣，师晓春.农村水污染现状及治理对策[J].环境保护与循环经济，2011（5）：40-42.[2] 中华人民共和国环境保护部，中华人民共和国国家统计局，中华人民共和国农业部.全国第一次污染源普查公报[EB/OL].（2010-02-06）http：//www.xiexiebang.com [13] 周莉.大连农村污水处理现状调查与治理研究[D].大连：大连理工大学，2012.[14] 苏诚，刘康怀，史奇峰，等.小城镇污水处理排放标准小议[J].中国给水排水，2011，27（6）：32-35.[15] 丁绍兰，刘泽航，郭雪松，等.关于中国农村生活污水排放标准制定的探讨[J].环境污染与防治，2012，34（6）：82-85.[16] 庞长泷，马放，邱珊，等.寒冷地区中小城镇污水处理的实用技术[J].环境科学与技术，2010，33（12F）：192-195.[17] 谢良林，黄祥峰，刘佳，等.北方地区农村污水治理技术评述[J].安徽农业科学，2008，36（19）：8267-8269.[18] 张玮，崔兵，栗莉.人工湿地处理农村生活污水[J].能源环境保护，2012，26（4）：28-50.[19] 陈晓东.人工湿地在沈阳市农村生活污水处理中的试用性分析[J].环境保护与循环经济，2011（11）：43-45.[20] 赵军.我国农村生活污水分散式处理技术[J].安徽农业科学，2010，38（27）：15203-15205.[21] 杨国文.北方农村环境综合整治“以奖促治”项目生活污水处理技术与方案选择的探讨[J].中国西部科技，2012，11（7）：66-68.[22] 沈坚，罗刚，周琪，等.适合我国农村的污水处理模式探讨[J].安徽农业科学，2008，36（29）：12859-12861.[23] 李艳波，林金画，温和.水解酸化-人工湿地处理农村污水[J].环境科技，2012，25（4）：26-28.[24] 张金炳.污水处理人工快速渗滤系统研究[D].北京：中国地质大学，2002.[25] 杨小毛，赖梅东，梅立永，等.人工快渗技术在我国农村地区水污染治理中的应用研究[J].环境工程，2012，30（S1）：91-96.[26] 何少林.高效藻类塘处理农村生活污水氮磷去除机理及工艺研究[D].上海：同济大学，2006.[27] 郭迎庆，刘群，黄翔峰.高效菌藻塘系统对农村污水中磷的强化去除效果研究[J].环境工程学报，2009，3（12）：2223-2226.龙源期刊网 http://www.xiexiebang.com [28] 顾国维，高廷耀，周琪.水污染控制工程（下册）[M].3版.北京：高等教育出版社，2007：201.[29] 张自杰.排水工程（下册）[M].4版.北京：中国建筑工业出版社，2000：201-202.[30] 黄伟丽，吴江涛，张继彪，等.复合式生物滤池处理农村生活污水工程实例[J].环境工程，2012，30（5）：47-49.[31] 赵大传，钟丽媛，杨厚玲，等.升流式厌氧生物滤池与温室型人工湿地组合对农村生活污水处理的研究[J].中国农学通报，2012，28（5）：258-262.[32] 李二飞.厌氧生物滤池-回行流人工湿地组合工艺处理农村生活污水的研究[D].重庆：重庆工商大学，2012.