主成分分析方法研究论文

随着国际民航事业的发展，我国民航事业也在稳步扩大和飞速的提升，航空公司所起的作用日益重要。下文是我为大家整理的关于航空公司有关论文优秀 范文 的内容，欢迎大家阅读参考!

试谈我国低成本航空公司发展模式

摘要：本文以美国西南航空公司和国内的春秋航空为例，通过分析其竞争战略、成本结构和经营决策要素，说明低成本航空公司经营成功的 经验 ，结合发展低成本航空公司的瓶颈进行分析，指出发展中国特色的低成本航空市场和增强国内民航业整体竞争力的发展之路。

关键词：低成本航空公司;差异;成本结构;经营决策

改革开放三十多年来，伴随中国经济的持续快速发展，中国民航业保持了两位数平均增长率，堪称世界民航发展史上的奇迹。随着国家宏观政策环境的变化、民航业产业结构调整以及区域经济的迅速发展，春秋航空、吉祥航空、祥鹏航空、乌鲁木齐航空等一批民营航空应运而生。

目前，全球共有170余家低成本航空公司，占据全球航空市场28%的市场份额，在北美和欧洲的占比更是分别高达30%和40%[1]。作为国内低成本航空发展的典范，春秋航空的发展模式一直受到业界的严密关注，春秋航空2015中报披露其净利润亿，同比增长[2]。笔者将结合国内外低成本航空发展的概况就我国低成本航空的发展模式作初浅探讨。

一、国外低成本航空公司的发展

低成本航空公司(LowCostAirline)是二十世纪七十年代随着航空管制的放松，在美国起源的一种新类型航空公司，这类公司采用降低成本为核心的经营发展模式，以低票价吸引旅客，目标市场定位是为普通大众提供廉价、快捷、安全的航空运输服务，所以这类公司又被成为廉价航空公司。

低成本航空公司在国外的主要发展历程可以概括为：七十年代在美国起源，八、九十年代被欧洲接受，二十一世纪初在亚洲和大洋洲盛行，继而在全球遍地开花。

1971年建立的美国西南航空公司(SouthwestAirlines)，被业界称之为低成本航空公司的“鼻祖”，公司坚持“快乐和家庭化”的服务理念和战略，倡导“员工利益第一”，得益于员工的高效率工作、相对行业较低的人力成本以及在飞行途中给乘客创造轻松愉快环境的服务方式，美国西南航空公司实现连续36年盈利，成为世界民航企业经营管理的一个标杆。继西南航空之后，欧洲大陆相继出现了一批低成本航空公司，主要包括瑞安航空公司(Ryanair)、便捷航空公司(Easyjet)和柏林航空公司(AirBerlin)等。总部设在爱尔兰的瑞安航空公司成立于1985年，是目前欧洲最大的低成本航空公司，拥有209条廉价航线，逐步发展成世界上最赚钱的航空公司。

便捷航空公司是仅次于瑞安航空公司的欧洲第二大低成本航空公司，便捷航空公司90%以上的机票通过互联网和电话中心销售，在153条欧洲城市对间的航线上为旅客服务。柏林航空是欧洲第三大低成本航空公司，以密集的航线网络和提供高性价比的服务吸引商务出行乘客和观光旅游乘客。

21世纪初，在亚洲和大洋洲地区涌现一大批低成本航空公司，主要包括亚洲航空(AirAsia)、老虎航空(TigerAirways)、宿雾太平洋航空(CebuPacific)、捷星航空(JetstarAustralia)、维珍蓝航空(VirginBlue)等。总部位于马来西亚的亚洲航空成立于2001年，通过低廉的机票价格、优质的服务、高标准的安全飞行保障在东南亚创立的自己的品牌，航线网络已覆盖所有东盟国家，中国、印度和孟加拉国能122个航点，在中国的南方开通了包括香港、澳门、深圳、广州、海口、桂林以及杭州在内的多条航线，最近荣获了由全球航空运输研究专业监测咨询机构――英国SkytraxResearch公司颁发的2009年度“世界最佳低成本航空公司”奖项。

2004年成立的捷星航空是澳洲航空旗下的一家廉价航空公司，总部位于澳大利亚的墨尔本，该公司通过战略投资成立了位于新加坡的捷星亚洲航空公司和位于越南的捷星太平洋航空公司，主要面向亚太地区、澳大利亚和新西兰等国家和地区的市场[3]。

二、低成本航空公司与传统航空公司的差异

传统航空公司为客户提供选择自由度较大的各类服务，提供诸如贵宾通道、专业餐饮、空中休闲活动、移动通讯等多种“奢侈”服务，一般都拥有自己的机票代理机构、销售网点、公司网站和呼叫中心。而低成本航空公司以低成本策略为特征，采用简单的商务模式控制营运成本，不提供奢华型服务，其发展受到市场需求、信息技术及航空管制与反垄断制度等多方面因素的影响，因而低成本航空公司在各国的发展模式不尽相同。

纵观各国低成本航空公司的发展模式，可以发现低成本航空公司和传统航空公司在航线开辟、机场选择、售票方式、机型选择、配套服务等方面存在较大差异，低成本航空不约而同地选用低成本策略以使票价降到一个较低水平仍能保持一定的盈利水平。

下表揭示低成本航空公司和传统航空公司间的差异

低成本航空公司 传统航空公司

航线网络结构 点对点或离散型结构 中枢辐射结构

使用机场 二类或支线机场 枢纽机场

销售模式 电话和网络订票 代理商、营业部、网络和电话

机型选择 单一机型 多种机型

舱位等级 单一舱位 两种或三种舱位

配套服务 非奢侈服务或收费服务 全方位服务

市场定位 大众消费群体 高端消费群体、大众消费群体

三、国外低成本航空发展的成功模式

低成本航空公司通常采用非传统的方式实施具有核心竞争力的企业运行模式，最大限度地削减可避免的运行成本和管理费用，控制较低的成本结构使得其在票价竞争上获得一定优势，并不断通过超低票价的销售策略刺激市场中的潜在需求。通常，航空公司成本结构分为系统成本、飞行成本和地面服务成本三部分。

国外低成本航空公司中运营模式比较成功的包括：美国西南航空公司(SWA)和捷蓝航空公司(JetBlue);欧洲瑞安航空公司(Ryanair)和轻松喷气航空公司(EasyJet);亚洲航空(AirAsia)等，笔者以美国西南航空公司为例研究国外低成本航空公司运营的成功模式。 美国西南航空公司通过实施有效的成本控制和积极的价格竞争策略来构建和谐的战略发展体系，可以将其在激烈的航空市场竞争中所表现出来的经营决策特质归纳如下：

1.全部选用单一B737机型

选用单一机型有利于实施批量采购，降低飞机的原始成本来减少飞机的折旧成本;采用单一机型降低飞行员和维修人员的培训成本，提高飞行员和飞机维修的质量;单一机型有利于降低飞机零部件的储存成本。

2.提高飞机的使用率

不设商务舱，改进舱位布局，提高飞机的空间使用率;实施精益管理，增加航班密度，提高飞机的日使用率。

3.飞行点到点中短途国内航线

由于B737机型受巡航高度、速度、结构等因素制约，不适合飞长航线，但其在中短程航线飞行中性能优越，飞机油耗低，经济性好。

4.使用二级机场

选用较小的或离城市较远、繁忙程度相对较低的机场运行，二级机场通常费用较便宜且进出境客运大楼布局简洁。

5.保持精简的人机比

通过控制机队规模、机型，提高员工的综合素质，规范管理流程，保持精简的人机比。

6.限量餐食供应

基本不提供餐饮服务，一方面降低运营成本，另一方面由于机上卫生干净带来的清洁时间减少，有利于飞机的快速过站，实现可靠的离港率。

7.采用直销模式

通过电话和网站订票，以信用卡方式支付，不提供免费上门送票服务，不通过旅行社和代理机构售票，减少中间环节费用支出。

四、春秋航空的发展之路

春秋航空有限公司由春秋旅行社创办，注册资本1亿元人民币，2005年7月开飞，经营国内(含港澳)、上海或其他指定地区始发至周边国家的航空客、货运输业务和航空相关业务，是首个由中国民营资本独资经营的低成本航空公司。2015年上半年，春秋航空平均票价元/客公里，上座率93%，成为国内民航最高客座率的航空公司，实现连续10年盈利的骄人成绩。

中国是一个发展迅速的发展中大国，在 政策法规 、经济状况、运行环境、社会因素和科学技术水平方面有别于欧美和 其它 亚洲国家，因此完全照抄照搬国外低成本航空的 商业模式 ，注定会以失败告终。春秋航空公司汲取国外低成本航空公司发展的成功经验，创新服务和产品，发挥自身优势，开辟了一条有中国特色的低成本发展之路。

春秋航空的发展与国外低成本航空公司的类似之处：

1.全部选用单一A320机型，节省运行成本。

2.提高了飞机的利用率，每架飞机日飞行时间达到11小时左右;

3.飞行点到点中短途国内航线，最大限度发挥飞机的性能优势和油耗优势;

4.采用网上直销模式，节省销售成本;

5.控制精简的人机比，春秋航空的人机比将为60：1左右;

6.机上限量餐食供应，降低运营成本，利于快速过站;

7.使用二线机场，降低飞行和地面成本。

由于发展环境的不同，春秋航空实施了一系列有自身特色的低成本发展策略：

1.免费行李额

春秋航空的最高免费行李额为15公斤，而国内其他航空公司最低免费额为20公斤，降低飞机的载重依次来减少飞机的耗油量;

2.机上商品销售

机上仅向每位旅客免费提供1瓶300毫升的矿泉水，不提供免费餐食，备有付费的食品和饮料，在飞机上出售一些特色商品、飞机模型、丝巾等，为公司增加收入;

3.机票销售

春秋航空不进入中国民航售票系统售票，可到春秋旅行社网点或登录春秋航空的官方网站订票。

4.机舱改造

飞机没有设置头等舱和商务舱而只有180座经济舱，大量单一舱位的设置增加了客运量;

5.延误处理

不管是由于天气原因还是航空公司的自身原因造成航班延误，春秋航空都不向旅客免费提供餐食。

五、中国低成本航空发展的瓶颈与前景

近年来，国家对民营投资主体投资组建公共航空运输企业的市场准入有所放松，民航业的大门逐渐向民营资本开启。但由于我国民营航空目前处于寡头垄断的竞争结构之中，民营航空的生存环境依然堪忧：

1.森严的市场准入和政策壁垒

民营航空遭遇的发展瓶颈不得不让人深思，一方面，《国内投资民用航空业规定(试行)》、“非公经济36条”和2014年初发布的《民航局关于促进低成本航空发展的指导意见》等宏观政策都鼓励民营资本投资民用航空业，但在航线审批、空中交通管制、航空燃油等配套 措施 未跟上;另一方面，低成本航空在飞机引进、飞行员流动等方面受到诸多限制。

2.严重的寡头垄断格局

国航、南航、东航三大航空集团占据了国内绝大部分的市场份额，三大航为了维护垄断格局以赢得高额垄断利润，不惜扼杀新兴的低成本航空企业，三大航按照他们的意愿促成民航当局和国家行政机关出台飞行员流动、机票价格制定等方面的交易规则，实现寡头垄断的局面。

3.扩展资金短缺

作为低成本航空投资主体的民营资本自身资金有限和融资 渠道 不畅造成低成本航空发展资金短缺，机队扩展速度缓慢，难以在短时期内形成规模效益，因而无法在市场竞争中占有一席之地。

要彻底打破国有航空公司主导的民用航空市场沉闷局面，真正帮助低成本航空公司突破发展瓶颈，笔者认为管理当局和航空公司自身应在以下方面有所作为：

1.政府主管部门尤其是民航当局应当及早制定低成本航空发展的法规和政策，切实出台一系列鼓励、支持低成本航空发展的配套措施，在飞机的自主引进、飞行员的合理流动、空中交通管制、航线的选择等方面有条件、有步骤地向低成本航空公司开放，降低购机和航材的关税，使低成本航空能够发挥在成本控制等方面的长处。

2.逐步开放大城市附近的二、三类机场，学习新加坡、吉隆坡等民航当局为低成本航空发展提供的便捷条件，在大机场附近建立低成本候机楼或在军民合用机场新建低成本候机楼。

3.建立适合我国国情的投资和融资模式，处理好低成本航空公司和国有航空公司的竞争与合作，在民航业内建立完善的市场经济体制，发挥市场对资源配置的基础性作用，利用国有经济在民航业中的主体地位和控股优势，保证低成本航空在正确的发展方向上健康发展。

4.低成本航空公司加强内部建设，通过员工持股和参与，创造了一种“家庭企业”的氛围和 文化 ，培养员工对企业的归属感和认同感，调动员工的积极性和创造性，提高航空服务产品的质量和工作效率。

5.深度挖掘“差异化”服务方式，在市场开发、机上服务和机票销售等方面制定差异化战略，利用国家政策补助开辟边远地区的支线航空，开发有利于增加公司收入的机上服务模式，充分利用现代高科技降低机票销售费用。

6.行业主管部门尽早 总结 和评估广州白云机场、上海浦东机场航班时刻改革方案实施成果，建立航班时刻分配长效改革机制，深入推进国内航班时刻分配模式改革。

低成本航空公司是国内航空业的新生事物，尽管其发展面临诸多不利因素，但已搭上国内民航业迅速发展的列车，低成本航空公司发展所需的管制条件正逐步放松，加上国内巨大的市场拓展空间，低成本航空在国内的发展前景必将十分广阔。

参考文献：

[1]赵巍.低成本航空公司的双核战略模式[J]空运商务，2014(7)：26-32.

[2]春秋航空股份有限公司2015年半年度 报告 摘要，P1-2.

[3]彭君文军.国外低成本航空公司给我们的思考[J]改革与管理，2010(7)：173-177.

[4]李莉.国际低成本航空公司成功模式对我国的启示[J].空运商务，2010(15)：44-48.

浅谈我国航空公司竞争优势评价与分析

摘要：在航空公司竞争优势内涵界定基础上，构建出航空公司竞争优势评价指标体系，采用高级统计学中的主成分分析 方法 ，对国内外航空公司竞争优势进行评价分析，从而根据航空公司竞争优势各维度重要性程度，提出合理化建议。结果表明，航空公司竞争优势的提升的核心关注点是，提升服务质量和客户满意度，提升营销管理和运营管理水平，增强资金应用能力，提高资产获利水平。

关键词：航空公司;竞争优势;主成分分析;评价指标

一、引言

“十二五”期间，在“民航强国”战略支持下，我国航空运输业迈入黄金发展期。2011-2014年，我国民航旅客运输量从亿人大幅增长至亿人，年均复合增长率超过10%。当前，中国民航的总周转量已居全球第二，仅次于美国，但是，同欧美发达国家的航空巨头相比，我国航空公司市场竞争力不强，航班正常率不高，顾客满意度较低，国际航空运输市场份额普遍偏低。近年来，全球一体化进程不断深入，高铁发展和航权开放对航空市场冲击加剧。在愈发激烈的市场竞争环境中，我国航空公司面临着改善经营管理，提升竞争优势的关键问题。

二、文献综述

(一)航空公司竞争优势界定

关于企业竞争优势的概念，迈克尔・波特(1985)中指出，竞争优势有两种基本形式，即成本领先和差异化;戴维・贝赞可(DavBesanko)(1999)认为，当公司的表现超出该行业平均水平，就说它获得了竞争优势;乔.皮尔斯()(1998)指出，竞争优势是指能使一个公司在行业中抓住机遇、克服困难，从而能长期获取超额利润的能力、资源、关系以及决策。然而，就航空公司竞争优势内涵而言，当前学术界对其并未有确切的界定。

本文认为，航空公司作为航空器运营的特殊企业，既有作为企业的一般性，又有特殊服务行业的特性。例如，航空公司具有一般服务性企业的基本特征，它需要依法经营，照章纳税，自负盈亏，也要积极参与市场竞争，不断改善经营管理、加强产品创新和优化航班服务才能赢得市场并获得利润。同时，航空公司与一般服务性企业的不同主要体现在其独特的经济特征(规模经济+范围经济+网络经济)以及独特的安全、完整性、多样性等产品特征。

在“竞争优势”和“卓越绩效”互为充分必要条件的假设前提下，参考“属+种差”的定义方法，同时出于“可衡量”的目的，认为航空公司竞争优势可以界定为：航空公司在一定的竞争市场中，获得的相对于竞争对手所拥有的优越条件和地位，其结果表征于获得高于行业平均获利水平或者高于竞争对手获利水平的持续性。

(二)我国航空公司竞争优势研究综述

阮和兴，宋小芬(2005)提出采用差异化竞争策略可以构建我国航空公司的竞争优势，并提出了实施目标市场、形象、产品差异化策略、参与竞争的具体策略。吴桐水和褚衍昌(2006)对航空公司营销成本进行了分析研究，提出通过代码共享、电子客票、品牌战略、常旅客计划等手段来控制公司的营销成本，进而获得竞争优势;曹美芸(2010)对高铁时代基于顾客价值的航空公司竞争优势进行了分析，并对上海春秋航空公司进行了实证研究。但是，现有的针对我国航空公司竞争优势的研究主要侧重于航空公司竞争优势的某一方面的定性研究，对我国航空公司竞争优势地位进行系统定量评价和分析方面的论述非常缺乏。

三、评价方法

主成分分析法(Principal Component Analysis)是利用降维的思想，将选取的多个变量通过线性变换的方式选出几个较少重要变量的一种多元统计分析方法。主成分分析的一个重要的特征就是减少数据集的维数，同时保持数据集对方差最大的贡献率。航空公司竞争优势的形成是航空公司环境、战略、资源、能力、内部运营相互关联、共同作用的复杂过程。但是，不同的因素对航空公司竞争优势的影响程度是不同的，哪些因素才是影响航空公司竞争优势的关键因素?利用主成分分析，可以通过降维技术把多个变量化为少数几个主成分，进而找到影响我国航空公司竞争优势的关键因素，进而指导我国航空公司竞争优势实践。

四、变量选取及数据来源

(一)评价体系

作为一种持续的市场表现，航空公司竞争优势评价至少要包括结构性指标(企业规模、业务规模)、盈利性指标(盈利能力)、发展性指标(成长能力)等基本维度指标。同时，航空公司属于典型的资本、技术密集型服务行业，其融资能力是获取规模优势和竞争优势的重要保障，优势评价应该包括负债能力指标。此外，作为典型的现代服务业，必须对其服务能力进行定量化测度和关注。综合分析， 文章 构建出包括7个维度一级指标，23项二级指标的综合评价指标体系。

具体而言：企业规模维度包括可用客公里、资产总额、收入总额、员工数量、机队规模5个指标，运营效率维度包括客座率、平均载运率、人机比、飞机日利用率、总资产周转次数5个指标，业务规模维度包括货邮运输量、旅客运输量、人均旅客运输量等3个指标，服务能力维度包括SKYTRAX服务评级、航班正点率2个指标，盈利水平维度包括人均收入、人均利润、总资产利润率、净资产收益率、成本费用利润率等5个指标，负债能力包括流动比率和资产负债率2个指标，此外用近三年主营收入复合增长率指标衡量成长能力维度。

(二)数据来源

出于评价目的及相关指标数据可获性，选择5家国内外上市航空公司作为评价样本。分别是：中国国航、东方航空、南方航空、国泰航空和汉莎集团。样本数据来自年各航空上市公司对外公布的2013年年报和国家民航局公布的2013年运营数据，个别数据经过作者整理而得。数据分析主要使用软件。

五、评价结果分析

(一)主成分分析结果

主成分的确立一般根据各主成分的累计贡献率而定，一般情况下，主成分的累计贡献率要达到85%以上。方差分析可知，提取3个主成分，可满足覆盖原有变量全部信息的要求，所以采用三个新变量来代替原来的23个变量。结合指标的实际意义，可以将F1命名为“内部运营和服务”公因子，F2命名为“航空公司的规模”公因子，F3命名为“净资产收益水平”因子。由于公因子F1对全部原始指标的方差贡献率高达，因此该公因子是提升航空公司综合竞争优势时需要优先考虑的方面。其次，公因子F2对全部原始指标的方差贡献率也高达，因此该公因子是航空公司竞争优势获取的重要考虑方面。   (二)各公司主成分得分

用主成分载荷矩阵中的数据除以主成分相对应的特征值开平方根便得到三个主成分中每个指标所对应的系数。将得到的特征向量与标准化后的数据相乘，然后就可以得出每个主成分表达式：F1、F2、F3。

F1=

F2、F3表达式参照上表同理可得。进一步，以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权重计算主成分综合得分。

(三)评价结果分析

1.综合竞争优势分析。国泰航空和中国国航综合得分排名靠前，处于整个航空公司领域的第一层次。同时，国内各航空公司差异较大，其中国航表现较好，东航表现较差，且国内航空公司都与香港国泰航空有一定差距。

主成分分析。从F1得分来看，得分位居榜首的是国泰航空，其次是国航、南航、汉莎，东方航空排名靠后。由于第一主成分的影响最大，因此我国航空公司要增强竞争优势，尤其需要对第一主成分较高荷载的因素进行分析管理。

3.其他主成分分析。F2主成分得分国航和汉莎航空居前，东航和国泰航空靠后。这一主成分上反映出航空竞争优势的培养和获得还需要关注资产收入规模和运力规模的扩大，以获取较大市场份额。F3主成分说明规模优势较弱的航空公司还可以通过提升净资产收益水平抵御市场领先者带来的竞争压力。

六、结论与启示

航空公司竞争优势各维度重要性不同，各层面影响因素的重要性程度也是不同的，有的需要重点关注，有的只需要一般关注。航空公司竞争优势的提升需要抓住主要影响因素，有针对性的实施改进。根据以上分析，需要重点关注的有三个方面：提高服务能力，提升服务质量和客户满意度;提升营销管理和运营管理水平，提高客座率、平均运载率、飞机日利用率;增强整体资金应用能力，提高资产获利水平。需要一般关注的有两个方面：一是利用合理的资本结构，实现运载能力和资产规模的扩大;二是降低运营成本和费用，构建价格竞争优势。

参考文献：

[1]迈克尔・波特.竞争优势[M].北京：华夏出版社，2005.

[2]阮和兴，宋小芬.以差异化竞争策略构筑我国航空公司的竞争优势[J].江苏商论，2005(03)：71-73.

[3]伊楠，霍国庆.我国航空公司核心竞争力研究[J].管理现代化，2007(6)：21-23.

[4]吴桐水，褚衍昌.航空公司营销成本分析研究[J].工业技术经济，2006(07).

[5]曹美芸.高铁时代基于顾客价值的航空公司竞争优势研究[D].东华大学，2011.

[6]帅家盛.航空公司通过服务营销如何取得竞争优势?[D].对外经济贸易大学，2001.

生物传感器的研究现状及应用摘要：简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用，对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料，与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器，在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展，生物传感器在市场上具有极强的竞争力。 关键词：生物传感器；发酵工业；环境监测。中图分类号： 文献标识码：a 文章编号：1006-883x(2002)10-0001-06一、 引言 从1962年，clark和lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40 年。生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。在最初15年里，生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主，但是由于酶的价格昂贵并不够稳定，因此以酶作为敏感材料的传感器，其应用受到一定的限制。近些年来，微生物固定化技术的不断发展，产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件，与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外，还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而目前，光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术（pcr）的发展，应用pcr的dna生物传感器也越来越多。二、 研究现状及主要应用领域 1、 发酵工业各种生物传感器中，微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质，并且发酵液往往不是清澈透明的，不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰，并且不受发酵液混浊程度的限制。同时，由于发酵工业是大规模的生产，微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。(1). 原材料及代谢产物的测定微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定，代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与氧电极组成，利用微生物的同化作用耗氧，通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量，从而达到测量底物浓度的目的。在各种原材料中葡萄糖的测定对过程控制尤其重要，用荧光假单胞菌（psoudomonas fluorescens）代谢消耗葡萄糖的作用，通过氧电极进行检测，可以估计葡萄糖的浓度。这种微生物电极和葡萄糖酶电极型相比，测定结果是类似的，而微生物电极灵敏度高，重复实用性好，而且不必使用昂贵的葡萄糖酶。当乙酸用作碳源进行微生物培养时，乙酸含量高于某一浓度会抑制微生物的生长，因此需要在线测定。用固定化酵母（trichosporon brassicae），透气膜和氧电极组成的微生物传感器可以测定乙酸的浓度。此外，还有用大肠杆菌（）组合二氧化碳气敏电极，可以构成测定谷氨酸的微生物传感器，将柠檬酸杆菌完整细胞固定化在胶原蛋白膜内，由细菌―胶原蛋白膜反应器和组合式玻璃电极构成的微生物传感器可应用于发酵液中头孢酶素的测定等等。(2). 微生物细胞总数的测定在发酵控制方面，一直需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现在阳极表面，细菌可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统已应用于细胞数目的测定，其结果与传统的菌斑计数法测细胞数是相同的[1]。(3). 代谢试验的鉴定传统的微生物代谢类型的鉴定都是根据微生物在某种培养基上的生长情况进行的。这些实验方法需要较长的培养时间和专门的技术。微生物对底物的同化作用可以通过其呼吸活性进行测定。用氧电极可以直接测量微生物的呼吸活性。因此，可以用微生物传感器来测定微生物的代谢特征。这个系统已用于微生物的简单鉴定、微生物培养基的选择、微生物酶活性的测定、废水中可被生物降解的物质估计、用于废水处理的微生物选择、活性污泥的同化作用试验、生物降解物的确定、微生物的保存方法选择等[2]。2、 环境监测(1). 生化需氧量的测定生化需氧量（biochemical oxygen demand ?bod）的测定是监测水体被有机物污染状况的最常用指标。常规的bod测定需要5天的培养期，操作复杂、重复性差、耗时耗力、干扰性大，不宜现场监测，所以迫切需要一种操作简单、快速准确、自动化程度高、适用广的新方法来测定。目前，有研究人员分离了两种新的酵母菌种spt1和spt2，并将其固定在玻璃碳极上以构成微生物传感器用于测量bod，其重复性在±10%以内。将该传感器用于测量纸浆厂污水中bod的测定，其测量最小值可达2 mg/l，所用时间为5min[3]。还有一种新的微生物传感器，用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料，在高渗透压下可以正常工作。并且其菌株可长期干燥保存，浸泡后即恢复活性，为海水中bod的测定提供了快捷简便的方法[4]。 除了微生物传感器，还有一种光纤生物传感器已经研制出来用于测定河水中较低的bod值。该传感器的反应时间是15min，最适工作条件为30°c，ph=7。这个传感器系统几乎不受氯离子的影响（在1000mg/l范围内），并且不被重金属（fe3+、cu2+、mn2+、cr3+、zn2+）所影响。该传感器已经应用于河水bod的测定，并且获得了较好的结果[4]。现在有一种将bod生物传感器经过光处理（即以tio2作为半导体，用6 w灯照射约4min）后，灵敏度大大提高，很适用于河水中较低bod的测量[5]。同时，一种紧凑的光学生物传感器已经发展出来用于同时测量多重样品的bod值。它使用三对发光二极管和硅光电二极管，假单胞细菌（pseudomonas fluorescens）用光致交联的树脂固定在反应器的底层，该测量方法既迅速又简便，在4℃下可使用六周，已经用于工厂废水处理的过程中[5]。(2). 各种污染物的测定常用的重要污染指标有氨、亚硝酸盐、硫化物、磷酸盐、致癌物质与致变物质、重金属离子、酚类化合物、表面活性剂等物质的浓度。目前已经研制出了多种测量各类污染物的生物传感器并已投入实际应用中了。测量氨和硝酸盐的微生物传感器，多是用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。目前有一种微生物传感器可以在黑暗和有光的条件下测量硝酸盐和亚硝酸盐(nox-)，它在盐环境下的测量使得它可以不受其他种类的氮的氧化物的影响。用它对河口的nox-进行了测量，其效果较好[6]。硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器。在ph=、31℃时一周测量200余次，活性保持不变，两周后活性降低20%。传感器寿命为7天，其设备简单，成本低，操作方便。目前还有用一种光微生物电极测硫化物含量，所用细菌是，与氢电极连接构成[7]。最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌，此种细菌含有荧光基因，在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白，从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内，制成微生物传感器，用于环境监测。现在已经将荧光素酶导入大肠杆菌（）中，用来检测砷的有毒化合物[8]。水体中酚类和表面活性剂的浓度测定已经有了很大的发展。目前，有9种革兰氏阴性细菌从西西伯利亚石油盆地的土壤中分离出来，以酚作为唯一的碳源和能源。这些菌种可以提高生物传感器的感受器部分的灵敏度。它对酚的监测极限为5 ´10-9mol。该传感器工作的最适条件为：ph=、35℃，连续工作时间为30h[9]。还有一种假单胞菌属（pseudomonas rathonis）制成的测量表面活性剂浓度的电流型生物传感器，将微生物细胞固定在凝胶（琼脂、琼脂糖和海藻酸钙盐）和聚乙醇膜上，可以用层析试纸gf/a，或者是谷氨酸醛引起的微生物细胞在凝胶中的交联，长距离的保持它们在高浓度表面活性剂检测中的活性和生长力。该传感器能在测量结束后很快的恢复敏感元件的活性[10]。还有一种电流式生物传感器，用于测定有机磷杀虫剂，使用的是人造酶。利用有机磷杀虫剂水解酶，对硝基酚和二乙基酚的测量极限为100´10-9mol，在40℃只要4min[11]。还有一种新发展起来的磷酸盐生物传感器，使用丙酮酸氧化酶g，与自动系统cl-fia台式电脑结合，可以检测(32~96)´10-9mol的磷酸盐，在25°c下可以使用两周以上，重复性高[12]。最近，有一种新型的微生物传感器，用细菌细胞作为生物组成部分，测定地表水中壬基酚（nonyl-phenol etoxylate --np-80e）的含量。用一个电流型氧电极作传感器，微生物细胞固定在氧电极上的透析膜上，其测量原理是测量毛孢子菌属（trichosporum grablata）细胞的呼吸活性。该生物传感器的反应时间为15~20min，寿命为7~10天（用于连续测定时）。在浓度范围内，电信号与np-80e浓度呈线性关系，很适合于污染的地表水中分子表面活性剂的检测[13]。除此之外，污水中重金属离子浓度的测定也是不容忽视的。目前已经成功设计了一个完整的，基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统。将弧菌属细菌（vibrio fischeri）体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌（alcaligenes eutrophus (ae1239)）中，细菌在铜离子的诱导下发光，发光程度与离子浓度成正比。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中，可以获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。目前，这种微生物传感器可以达到最低测量浓度1´10-9mol[14]。还有一种专门测量铜离子的电流型微生物传感器。它用酒酿酵母（saccharomyces cerevisiae）重组菌株作为生物元件，这些菌株带有酒酿酵母cup1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacz基因的融合体。其工作原理，首先是cup1启动子被cu2+诱导，随后乳糖被用作底物进行测量。如果cu2+存在于溶液中，这些重组体细菌就可以利用乳糖作为碳源，这将导致这些好氧细胞需氧量的改变。该生物传感器可以在浓度范围()´10-3mol范围内测定cuso4溶液。目前已经将各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中，使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的的溶液中出现发光反应。根据它发光的强度可以测定重金属离子的浓度，其测量范围可以从纳摩尔到微摩尔，所需时间为60~100min[15][16]。用于测量污水中锌浓度的生物传感器也已经研制成功，使用嗜碱性细菌alcaligenes cutrophus，并用于对污水中锌的浓度和生物有效性进行测量，其结果令人满意[17]。估测河口出水流污染情况的海藻传感器是由一种螺旋藻属蓝细菌（ cyanobacterium spirlina subsalsa）和一个气敏电极构成的。通过监测光合作用被抑制的程度来估测由于环境污染物的存在而引起水的毒性变化。以标准天然水为介质，对三种主要污染物（重金属、除草剂、氨基甲酸盐杀虫剂）的不同浓度进行了测定，均可监测到它们的有毒反应，重复性和再生性都很高[18]。近来由于聚合酶链式反应技术（pcr）的迅猛发展及其在环境监测方面的广泛应用，不少科学家开始着手于将它与生物传感器技术结合应用。有一种应用pcr技术的dna压电生物传感器，可以测定一种特殊的细菌毒素。将生物素酰化的探针固定在装有链酶抗生素铂金表面的石英晶体上，用1´10-6mol的盐酸可以使循环式测量在同一晶体表面进行。用细菌中提取的dna样品进行同样的杂交反应并由pcr放大，产物为气单胞菌属（aeromonas hydrophila）的一种特殊基因片断。这种压电生物传感器可以鉴别样品中是否含有这种基因，这为从水样中检测是否含带有这种病原的各种气单胞菌提供了可能[19]。还有一种通道生物传感器可以检测浮游植物和水母等生物体产生的腰鞭毛虫神经毒素等毒性物质，目前已经能够测量在一个浮游生物细胞内含有的极微量的psp毒素[20]。dna传感器也在迅速的得到应用，目前有一种小型化dna生物传感器，能将dna识别信号转换为电信号，用于测量水样中隐孢子和其他水源传染体。该传感器着重于改进核酸的识别作用和加强该传感器的特异性和灵敏性，并寻求将杂交信号转化为有用信号的新方法，目前研究工作为识别装置和转换装置的一体化[21]。微藻素是一种从蓝藻细菌引起的水华中产生的细菌肝毒素，一种固定有表面细胞质粒基因组的生物传感器已经制得，用于测量水中微藻素的含量，它直接的测量范围是50~1000 ´10-6g/l[22]。 一种基于酶的抑制性分析的多重生物传感器用于测量毒性物质的设想也已经提出。在这种多重生物传感器中，应用了两种传导器―对ph敏感的电子晶体管和热敏性的薄膜电极，以及三种酶―尿素酶、乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶。该生物传感器的性能已经得到测试，效果较好[23]。除了发酵工业和环境监测，生物传感器还深入的应用于食品工程、临床医学、军事及军事医学等领域，主要用于测量葡萄糖、乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸，以及各种致癌和致变物质。三、 讨论与展望 美国的harold 指出，生物传感器商品化要具备以下几个条件：足够的敏感性和准确性、易操作、价格便宜、易于批量生产、生产过程中进行质量监测。其中，价格便宜决定了传感器在市场上有无竞争力。而在各种生物传感器中，微生物传感器最大的优点就是成本低、操作简便、设备简单，因此其在市场上的前景是十分巨大和诱人的。相比起来，酶生物传感器等的价格就比较昂贵。但微生物传感器也有其自身的缺点，主要的缺点就是选择性不够好，这是由于在微生物细胞中含有多种酶引起的。现已有报道加专门抑制剂以解决微生物电极的选择性问题。除此之外，微生物固定化方法也需要进一步完善，首先要尽可能保证细胞的活性，其次细胞与基础膜结合要牢固，以避免细胞的流失。另外，微生物膜的长期保存问题也待进一步的改进，否则难于实现大规模的商品化。 总之，常用的微生物电极和酶电极在各种应用中各有其优越之处。若容易获得稳定、高活性、低成本的游离酶，则酶电极对使用者来说是最理想的。相反的，若生物催化需经过复杂途径，需要辅酶，或所需酶不宜分离或不稳定时，微生物电极则是更理想的选择。而其他各种形式的生物传感器也在蓬勃发展中，其应用也越来越广泛。随着固定化技术的进一步完善，随着人们对生物体认识的不断深入，生物传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。--------------------------------------------------------------------------------参考文献[1]韩树波，郭光美，李新等.伏安型细菌总数生物传感器的研究与应用[j].华夏医学，2000，63（2）：49-52 [2]蔡豪斌.微生物活细胞检测生物传感器的研究[j]. 华夏医学，2000，13（3）：252-256[3] trosok sp, driscoll bt, luong jht mediated microbial biosensor using a novel yeast strain for wastewater bod measurement[j]. applied micreobiology and biotechnology，2001， 56 (3-4): 550-554 [4] 张悦,王建龙，李花子等.生物传感器快速测定bod在海洋监测中的应用[j].海洋环境科学，2001，20(1)：50-54[5] yoshida n, mcniven sj, yoshida a, compact optical system for multi-determination of biochemical oxygen demand using disposable strips[j]. field analytical chemistry and technology，2001，5 (5): 222-227[6] meyer rl, kjaer t, revsbech np. use of nox- microsensors to estimate the activity of sediment nitrification and nox- consumption along an 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