微生物工程综述

微生物工程的广泛运用

毛志鹏1503100020 摘要：现今，微生物工程技术越来越多的运用到我们的生产生活中，极大的提高了人们的生产生活水平。微生物以无处不在的方式存在于我们生存的环境之中，并且其自身具有表面积大、体积小、繁殖力极强等特点，可用于水环境治理、大气环境治理等方面。另外也可以用于食品的开发利用等方面。

关键词：微生物工程水环境治理大气环境治理食品

一、微生物对水环境的治理

微生物以无处不在的方式存在于我们生存的环境之中，并且其自身具有表面积大、体积小、繁殖力极强等特点，能够快速适应周遭环境，并在短时间内完整物质交换。

可以说，污水同时具备微生物的生长条件与繁殖条件，所以微生物可以在污水中获取到自身所需的养分，并降解及利用污水中的有害物质，从而净化污水[1]。由此可见，微生物能够在污水的净化及治理方面得到非常广泛的应用，造福于人类。本文便论述了微生物的性质，以及对于不同污水物质的分解作用，希望借本文内容，能够促使微生物污水处理技术的应用前景更为广阔

生活污水中所含有氮的物质主要是以尿素或者氨离子的形式存在的[2]。除此之外，在所有含有氮的物质中，有10%左右的是更为复杂的有机化合物，其中包含有氨基酸以及蛋白质。本文便就尿素的分解进行了简单的分析：尿素的分解过程其实很简单，先由尿素酶将尿素全部水解成碳酸铵，然而后者较不稳定，所以较易分解为二氧化碳、氨以及水。引起尿素水解的细菌被称之为尿素细菌，尿素细菌则可以划分为杆状菌和球状菌两大类。通常而言，尿素细菌都是好氧型的，但对于氧的需求量较小，并且在存在多种菌种或无氧条件下也可以持续生长[3]。

微生物由于其自身的代谢特点，几乎能够降解或者转化环境中所存在的各种各样的天然物质，针对有机物质来说，更是具有非常良好的效果[4]。当前，微生物处理技术在污水处理工作中的应用极为广泛，无论是工业生产污水的处理还是城市污水的处理，都能够见到该种技术的“身影”。并且，污水同时具备微生物的生长条件与繁殖条件，所以微生物可以在污水中获取到自身所需的养分，并降解及利用污水中的有害物质，从而净化污水。由此可见，微生物污水处理技术在我国拥有着非常广阔的发展前景[5]。

二、微生物对大气环境的治理

废气的微生物处理是利用微生物的生物化学作用，使污染分解，转化为无害或少害的物质。目前，微生物处理大气污染主要用来净化有机污染物。同传统的大气污染治理技术相比，微生物法具有处理效果好、投资及运用费用低、易于管理等优点，逐渐应用于大气污染治理中。

1.微生物净化NOx废气

NOx是无机气体，其构成中不含碳元素，因此，适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下，利用NOx作为氮源，将NOx 还原成最基本的无害的N2，而脱氮菌本身获得生长繁殖的过程[6]。其中NO2先溶于水中形成NO3-及NO2-再被生物还原为N2，而NO则是被吸附在微生物表面后直接被生物还原为 N2。

2. 微生物净化SO2废气

烟气中的SO2一方面以物理吸附、化学反应的形式转变为H2SO4，另一方面在微生物的作用下促使上述反应加快。吸收液中的微生物使Fe2+和Fe3+相互转化，使反应迅速发生。Fe3+是较强的氧化剂，其浓度越高，脱硫的度就越快。同时反应生成的Fe2+

又可作为营养源被微生物利用生成 Fe3+，再次加快SO2的吸收[7]。

3. 微生物净化臭气

废气首先经过预处理，包括去除颗粒物和调温调湿，然后经过气体分布器进入生物过滤器[8]。生物过滤器中填充有生物活性的介质，一般为天然有机材料[9]，如堆肥，有时候也混用活性炭和聚苯乙烯颗粒。填料均含有一定的水分，填料表面生长着各种微生物。当废气进入滤床时，废气中的污染物从气相主体扩散到介质外层的水膜而被介质吸收，同时氧气也由气相进入水膜，最终介质表面所附的微生物消耗氧气而把污染物分解/转化为二氧化碳、水和无机盐类。微生物所需的营养物质则由介质自身供给或外加[10]。

三、微生物在食品加工中的应用

微生物工程包括微生物细胞的培养、遗传形状的改变以及微生物细胞的直接利用等。根据微生物生长速度比较快、生物条件简单以及代谢过程特殊等特征，在恰当的环境下，利用现代化工程技术手段，由微生物的某些特定性能生产出人们所需要的产品就是微生物工程，也被称之为发酵工程。目前，以微生物菌体为原料生产人们需要的食品成为了我国社会各界关注的焦点。

1.在蛋白食品中的应用

人类身体的内部结构不具备直接吸收和利用纤维素的能力，根据分解纤维素和木质素的微生物所具有的酶作用，能够把纤维素和木质素合理地分解成为糖，再对大量的农副产品秸秆木屑等进行加工，就能够生产出人们需要的微生物活性蛋白[11]。例如：运用相关的手段对甘蔗渣进行热解和对纤维小杆菌进行液体发酵，在两天以后就可以获取蔗渣重量50％的菌体蛋白；把木霉、青霉以及曲霉接种在秸秆类物质上，在进行合理地固体培养就能够形成大量的菌丝体。目前已经被人们广泛地应用于草料混合纤维蛋白饲料的生产中，为人们带来了更多的动物性蛋白来源。单细胞微生物形成的细胞蛋白被称之为单细胞蛋白（SCP），具有和动植物蛋白共存的特点，但是和动植物蛋白相互进行比较，单细胞蛋白又具有显著的优点，具体表现为微生物的生长速度比动植物的生长速度快很多。因此，可以投入到一些大规模的企业进行生产，生产的条件也十分简单，不需要投入大量的人力，也不需要占用太多的土地，而且整个生产过程不会受到气候变化所影响[12]。

2. 在保健饮料中的应用

许多食用菌都包含了氨基酸、维生素以及多种药用成分，所以满足人们对保健食品的需求。而且它自身所具备的多糖体、有机锗对人们的身体有许多好处，具体表现为降低胆固醇、预防肝炎以及动脉硬化等。把菌丝体所形成的培养液用于生产保健饮料能够体现出更好的效果，比如：通过水培法所生产的金菇露，不仅拥有独特的风味，还拥有比较高的营养价值。在这里值得一提的是，近些年来在相关人士不断努力地探索和研究下，挖掘出了以聚氨脂泡沫作为载体，麦鼓浸出汁作为培养液，再合理地运用固液两相法，就能够在短短7天时间内获取大量锗吸收率达到49％左右的金针菇菌丝体的方法，这也为生物法富集锗、晒防癌以及抗癌元素保健药物食品开辟了一条合理的途径。从相关调查中得知，目前人们利用担子菌生产的保健饮料有猴头菇、银耳、木耳等，这些保健饮料都具备自身独特的风味且香味十分浓厚，逐渐受到了人们的认可和支持。而且用农副产品形成的培养液合理地运用液体发酵手段来培养担子菌，从而得来的担子菌保健饮料不会受到气候的制约，还具有生产成本低和生产周期短等优点。另一方面，在我国对微生物蛋白饮料的研发投入了大量的人力和物力的形势下，逐渐取得了较为不错的成果[13]。微生物蛋白和动物蛋白存在许多相似的部分，不管是从数量上，还是从质量上讲，微生物蛋白都是一种十分重要的蛋白资源。因此，不仅仅是我国在研究，世界上许多国家都在这方面进行了广泛的研