微生物工程论文
浅谈微生物工程的应用
浅谈微生物工程的应用摘要：随着社会科技水平的不断提升，微生物工程应运而生，为生产生活及社会发展带来了极大的便利。
基于此，本文首先概述了微生物工程，其次着重探讨了微生物工程在社会各领域的具体应用。
关键词：微生物工程;日常生活;应用;分析在自然环境当中，存在大量的微生物。
微生物工程的用途是非常广泛的，当前我国借助微生物工程实现了对氨基酸以及维生素等物质的合成。
现代科学技术快速发展的背景下，微生物工程引发了更加强烈的关注。
一、微生物工程概述微生物工程起源于20世纪70年代，开始发展于生物领域，在基因工程逐渐成熟的同时，微生物工程实现了快速发展，在某些领域，也将微生物工程称之为发酵工程。
微生物作为微生物工程的重要组成部分，在细胞融合技术和基因重组技术的支撑下，形成了大量的工程菌，在工程菌的帮助下，微生物产生了一些自身所无法产生的物质，为接下来的生物发酵提供了巨大帮助，进一步促进了微生物工程的发展。
微生物工程发展至今，对于社会经济发展带来了巨大的促进作用，世界各个国家对于微生物工程的研发也也越来越深入。
微生物工程的应用领域是非常广阔的，能够有效合成包括氨基酸以及抗生素等多种复杂产品，并且生产成本较低，并不会造成严重污染，所需要消耗的能源也是非常小的。
和西方发达国家相比较而言，发达国家对于微生物工程有着更加深入、全面的研究，并且设置出了一些大型生产装置。
而当前我国对于微生物工程的研究仍处于初级阶段，存在一定的滞后性，但是却也实现了在多领域的广泛应用，为各领域的发展产生了巨大的帮助。
二、微生物工程在社会各领域的具体应用探讨（一）微生物对水污染的治理在微生物自身特点的影响下，能够实现对各种物质的降解及转换。
尤其是在在污水处理当中，微生物处理技术的应用起到了巨大在帮助，无论是工业污水还是生活污水，借助微生物处理技术均能够实现有效处理。
微生物在污水当中能够获取到自身所需要的一些营养物质，然后对其中的有害物质进行降解，最终实现对污水的净化。
微生物发酵工程中的生物过程优化研究
微生物发酵工程中的生物过程优化研究摘要：微生物发酵工程一直是生物技术领域中备受瞩目的研究方向之一。
随着科学技术的不断发展，人们对微生物发酵过程进行了深入的研究，以提高产物质量、产量和可持续性。
本论文旨在探讨微生物发酵工程中的生物过程优化研究，着重介绍优化方法、相关技术和其在不同应用领域的应用。
通过生物过程优化，可以提高发酵工程的效率，降低成本，减少环境影响，并为新药物、生物燃料、食品工业等领域的发展提供支持。
关键词：微生物发酵；生物优化；研究引言微生物发酵是一种生物技术领域的重要过程，涉及微生物生长、代谢产物的生产和回收等方面。
随着对新型产物需求的增加，以及对可持续生产的重视，微生物发酵工程的研究变得更加重要。
为了实现高效的发酵生产，研究人员一直在寻求不断改进和优化微生物发酵过程的方法。
本文将介绍微生物发酵工程中的生物过程优化的关键方面，包括方法、技术和应用领域。
一、生物过程优化方法微生物发酵工程中的生物过程优化通常包括以下方法：发酵条件优化：包括温度、pH值、氧气供应等参数的调整，以提高微生物生长和代谢产物生产的效率。
这需要细致的实验设计和数据分析。
代谢工程：通过改变微生物的遗传信息，如基因工程和重组DNA技术，来增强目标产物的生产能力。
培养基优化：确定最适合特定微生物的培养基成分，以获得更高的产量和更高的产物质量。
监测和控制系统：使用高级传感器和自动化控制系统，对微生物发酵过程进行实时监测和调整。
二、生物过程优化的关键技术微生物发酵工程的生物过程优化离不开一些关键技术的支持，这些技术包括：基因组学和蛋白质组学：通过对微生物基因组和蛋白质组的研究，可以更好地了解微生物的代谢途径和生长机制，为代谢工程提供更多信息。
生物传感器：生物传感器能够实时监测微生物发酵过程中的关键参数，如氧气浓度、酸碱度等，以便进行及时的调整。
计算模拟：借助计算模拟和数值模型，可以更好地预测微生物发酵过程的表现，并进行虚拟实验以寻找最佳条件。
浅谈微生物工程的应用
水处理中得到极为广泛的应用，无论是工 微生物的代谢作用，吸收金属离子并运输
[2]
业污水的处理还是城镇生活污水的处理， Biblioteka 细胞内部累积起来，以达到去污效果 。
都能见到微生物技术的应用。并且污水具
3 微生物在食品生产发酵中的应用
备微生物的生长条件，所以微生物可以在
在生活中，我们随处可见市场上销售
污水中获得其自身所需要的营养物质，并 的面包、酸奶、泡菜、豆腐乳、酒以及一些
者的关注。
离子形成离子键或共价键来达到吸附金属
1 微生物对水污染的治理
的目的，此外金属也可通过沉淀或晶体化
微生物由于其自身的代谢特点，几乎 作用沉积于细胞表面，某些难溶金属液可
能够转换或降解环境中所存在的各种各 被胞外分泌物或胞壁空洞捕获而沉积。另
样的物质。迄今为止微生物处理技术在污 一种是生物积累法，生物积累法主要利用
石油烃等。（2）共代谢。是指微生物能分解 用来发酵啤酒。在制作面包时，酵母菌的
有机物基质，但是却不能够利用这种基 主要作用是使面包变得松软，面包的口感
质，将其作为能源和组成元素。这类微生 变得更好，味道甜，易于肠道吸收，在食品
物有卡诺氏菌属、芽孢杆菌属等。（3）去 中比较受欢迎。酒从古代就成为人们欢迎
微生物技术论文2400字_微生物技术毕业论文范文模板
微生物技术论文2400字_微生物技术毕业论文范文模板微生物技术论文2400字(一)：固定化微生物技术在水环境治理中的实践探析论文摘要：随着我国可持续发展理念的深入贯彻，环保理念在我国逐渐广泛推进深入发展。
水资源是人类赖以生存的重要资源，随着水源污染问题的加重，人们开始重视对水源的治理。
笔者从固定化微生物技术的角度出发，阐述固定化微生物技术、分析固定化微生物技术的应用方式，在文章的最后，重点分析了固定化微生物技术在水环境治理中的作用。
关键词：固定化微生物；水污染；水治理；应用在水污染现象加剧的情况下人们对环境治理提出新要求，为保证水环境的健康，为保证用水安全人们创新了污水处理技术，开始将固定化微生物技术运用在水环境治理中，充分利用固定化微生物技术来治理水污染。
从固定化微生物技术的运用来看，该技术属于新兴技术，被积极推广运用之后在具体的运用中采用物化方式，将微生物固定在载体上限定在区域之内，高度富集来处理废水。
1.固定化微生物技术在水环境治理中运用的技术原理从污水处理技术发展的角度来说固定化微生物技术作为新兴技术，被积极推广运用有很高的价值。
在具体的实践运用中采取物化的方式将微生物固定在载体上，限定在特定的空间区域内富集，之后对污水进行处理。
运用这种技术生产出不易溶解的固定化小球，依赖微生物密集程度高和活性强的特征，连续使用净化污水。
在经过固定化处理之后的微生物对环境有很强的适应能力，即使是酸碱度比较高的环境。
在污水处理的时候能够实现固液分离，微生物还有比较强抵抗能力。
从技术分类来看污水处理的过程中常用的固定化生物技术手段比较多，比如吸附法。
在固定化微生物技术的研究中共价结合法是研究中的重点内容，该技术的运用对固定化载体材料造成的影响比较大，需要在使用的时候有很好的把控能力。
2.水污染治理现状2.1人口密集污染水源较多我国多数城市，人口集中，对水源的需求比较大，同样也是水污染严重的区域。
人们生活环境存在污染的同时、生活场所也被严重污染。
生物工程中的微生物工程技术研究
生物工程中的微生物工程技术研究随着科技的进步和生物学的发展，微生物工程技术在生物工程领域日益重要。
微生物工程技术的研究和应用对于人类的健康、环境保护和产业发展都具有重要的意义。
本文将探讨生物工程中的微生物工程技术的研究和应用。
一、细菌工程细菌工程是微生物工程技术中的一个重要分支，它主要研究如何利用基因工程技术改造细菌，使其能够产生特定的物质或完成特定的功能。
通过改变细菌的遗传物质，科学家们可以让细菌具有新的性状，例如产生药物、合成化学物质或降解环境污染物等。
细菌工程技术在制药、生物燃料、环境保护等领域都得到了广泛应用。
以制药工业为例，细菌工程技术已经被应用于药物的生产过程中。
通过将目标基因导入细菌中，科学家们利用细菌的代谢途径合成药物。
这种方法不仅提高了药物的产量和纯度，还降低了药物的生产成本，使得药物更加可及。
二、酶工程酶工程是指利用微生物工程技术改造酶的性质和功能。
酶作为生物催化剂，在各个领域具有广泛的应用前景。
通过对酶的基因进行改造，可以获得具有更高活性、更适应苛刻条件或更具特殊功能的酶。
酶工程技术在食品加工、制药、生物燃料等产业中都发挥着重要作用。
以食品加工为例，酶工程技术可以改良食品的质地、口感和保鲜性能。
例如，利用蛋白酶对面筋进行水解，可以制备出筋度更佳的面粉，提高食品的质量。
三、微生物群落分析微生物群落分析是指研究微生物在特定环境中的组成和功能的方法。
通过对微生物群落的研究，科学家们可以了解微生物在不同环境中的分布规律、相互作用以及对环境的影响。
微生物群落分析在环境保护、农业和医学等领域具有重要的应用价值。
例如，在环境保护方面，科学家可以通过对土壤、水体或空气中微生物群落的分析，评估环境的污染程度。
这种方法可以帮助人们及早发现环境问题，采取相应的措施进行修复和保护。
总结微生物工程技术在生物工程领域中扮演着重要的角色。
细菌工程、酶工程和微生物群落分析是其中的重要研究方向。
这些技术的应用不仅可以提高产业的效益和环境的可持续性，还可以为制药、农业等领域带来更多的机遇和挑战。
浅谈微生物工程的应用
浅谈微生物工程的应用微生物工程是一门利用微生物进行工业生产、环境保护和医学应用的学科。
随着科学技术的不断发展，微生物工程已经在许多领域发挥了重要作用。
本文将从食品工业、环境保护和医学应用三个方面来谈一下微生物工程的应用。
首先是在食品工业中的应用。
微生物工程可以用于食品的生产和加工。
酵母是一种重要的微生物，在面包、啤酒、酸奶等食品的制作过程中起着重要的作用。
通过微生物工程的手段，可以对酵母等微生物进行改良，使得它们具有更好的发酵性能和更高的产量。
微生物工程还可以用于食品添加剂的生产，如醋酸纤维素、酵素等，这些添加剂可以改善食品的口感、延长食品的保质期等。
其次是在环境保护方面的应用。
微生物可以降解有机废水和有机废气，净化环境。
微生物工程可以利用微生物的代谢特性，设计生物反应器，降解各种有机废气和废水中的有机物污染物。
微生物工程还可以利用微生物的吸附能力，吸附重金属离子等环境污染物，从而净化环境。
通过微生物工程的手段，可以利用微生物合成聚合物，生产可生物降解的塑料，减少对环境的污染。
最后是在医学应用方面的应用。
微生物工程在医学领域有着广泛的应用。
利用微生物制备生物药品，如重组蛋白、抗生素等。
这些生物药品具有较高的效力和较低的副作用，可以有效地治疗多种疾病。
微生物工程还可以利用微生物的代谢特性，生产有益的代谢产物，如维生素、氨基酸等。
这些产品在医学上有着重要的应用价值，可以满足人体对营养物质的需求。
微生物工程在食品工业、环境保护和医学应用等领域发挥着重要的作用。
随着科学技术的不断发展，相信微生物工程的应用领域还会不断扩大，为人类的生产生活和健康福祉提供更多的帮助。
我们有理由相信微生物工程会成为未来的发展方向之一，对人类社会产生积极影响。
现代微生物工程与我们的健康
养生圈营养【摘要】有关微生物方面的技术，人类已经有几千年的历史，而今，微生物工程被广泛应用于食品工业中，且发展方向上更加趋向于纯天然，如N-乙酰神经氨酸的生产。
【关键词】微生物发酵技术；氨基酸；N-乙酰神经氨酸现代微生物工程与我们的健康长期以来，有关微生物方面的技术和工程与我们人类的生活和成长息息相关。
比如我们日常蒸馒头发酵以及消化吸收的过程，就是关乎生命的微生物工程。
现在，这些活动早已成为历史的存在，根深蒂固的存在于我们的认知中。
现代科技的发展，使我们可以更多更好的利用微生物技术，深入广泛的造福人类。
微生物工程就是指发酵工程，即采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。
这种技术人类已经有几千年的历史，并且用来制酒、醋、酱等。
微生物工程是大规模发酵生产工艺的总称，发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配置、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。
1957年，日本用微生物生产谷氨酸成功，如今20种氨基酸都可以用发酵法生产，代谢控制发酵技术已经可以生产核甘酸、有机酸和部分抗生素产品。
微生物工程有着生产操作条件温和、原材料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境污染小和容易处理等特点。
在医药工业、食品工业、农业、冶金、工业、环境保护等许多领域得到广泛应用，逐步形成了庞大的微生物工业体系。
在一些发达国家，微生物工业的总产值占国民生产总值的5%左右。
微生物工程广泛应用于食品工业中：1.用于生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、面包等，可以使产品的质量得到保障，产量明显提高；2.生产食品添加剂，如苹果酸、柠檬酸、谷氨酸、红曲树、高果糖浆等；3.广泛应用于单细胞蛋白的生产。
近年来，由于人类对转基因食品化工产品的抵制，微生物发酵技术被提高到绿色生活层面上，且发展方向上更加趋向于纯天然。
下面我们结合具体实例，对其天然性作一个简单的介绍。
微生物工程利用微生物生产药物与化学品
微生物工程利用微生物生产药物与化学品微生物工程是一门利用微生物进行工业生产的领域，它通过利用微生物的生物合成能力，使得生产药物与化学品变得更加高效和可持续。
在过去的几十年中，微生物工程已经取得了显著的进展，为医药和化工行业带来了很多新的可能性和机遇。
1. 微生物工程在药物生产中的应用药物生产一直是微生物工程领域的重要应用之一。
传统上，很多药物都是通过化学合成的方式进行生产，这种方式通常耗时费力且产出较低。
而微生物工程则能够利用微生物的代谢能力和生物反应器的优势来生产药物。
首先，微生物可以作为生产药物活性物质的“工厂”。
通过对微生物基因组的编辑和改造，人们可以使其表达特定的酶或蛋白质，从而生产出需要的活性成分。
例如，利用大肠杆菌表达技术，可以大规模生产重组胰岛素等药物。
其次，微生物工程也可用于发酵生产抗生素等药物。
微生物在适当的营养条件下，能够产生和分泌大量的次级代谢产物，其中包括许多具有抗菌活性的物质。
通过筛选和改良微生物菌株，使其能够高效产生药物，可以大大提高药物的产量和质量。
2. 微生物工程在化学品生产中的应用除了药物生产，微生物工程也在化学品生产中发挥着重要作用。
传统的化学合成方法往往依赖于昂贵的原料和高能耗的反应条件，而微生物工程则能够通过利用微生物的代谢能力来实现更加可持续的化学品生产。
例如，微生物工程可用于生产生物塑料。
传统的塑料通常基于石油，而生物塑料可以由微生物通过发酵过程合成。
通过改良微生物菌株，使其能够高效产生具有合适性质的生物塑料，可以降低对有限资源的依赖，并且更环保可持续。
此外，微生物工程还可以用于生产生物柴油和生物乙醇等可再生能源。
通过利用微生物的代谢能力和产氢酶的活性，可以将生物废料等可再生物质转化为有用的燃料。
这种方法不仅减少了对化石燃料的需求，还减少了温室气体的排放，具有重要的环境保护意义。
3. 微生物工程的挑战和前景尽管微生物工程在药物和化学品生产中有很大的潜力，但也面临一些挑战。
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引用文章或文献：1.《发酵工程讲稿》.来自百度文库;2.李彬,现代发酵工程展望.商洛师范专科学校学报,2003,V ol.17,No.4;3.孙毅,发酵工程研究的新进展,ＳＣＩ-ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ,2006,V ol.16,No.7;4.杨静玲, 生物工程的现状及发展,（北方民族大学生命科学与工程学院);5.曹军卫,微生物工程[M].科学出版社,2002;6.敖宗华,陶文沂.生物工程技术对现代制药业的影响[J].世界科技研究与发展,1999,5.51~55;7.沈萍.微生物学[M].高等教育出版社,2000;8.HUANG Yin-jiu ,Application of Gene Engineering and Fermentation Engineering in Plant Pesticide and Microbial Pesticide,Journal of AnHui Agriculture Science，2007（19）：75第一部分：微生物工程面临的挑战[1]1. 微生物工程与合成化学工业的竞争微生物工程,合成化学工业与农业生物工程在过去几十年中各自经历了巨大变化,以前,农业一直为微生物工程和化学工业提供原料,包括淀粉,蛋白质,油脂等.微生物工程完全依赖于农业原料,生产乙醇,酒精,丙酮丁酸,氨基酸,有机酸等小分子化学品,以及复杂的次级代谢产物(抗生素).小分子发酵产物为化工制药提供原料,复杂代谢产物又为农业提供安全,无污染农药.化学工业自20世纪50年代以来,采用石化原料合成多种合成纤维,塑料,人造橡胶,有机溶剂等,特别是有机溶剂的化学合成极大威胁微生物工业的生产.如20世纪50年代以后,丙酮丁酸发酵工业在石油化工发达的国家消失,我国丙酮丁酸发酵一直坚持到90年代,当时受国内石化工业的压力和进口产品涌入的双重竞争,使丙酮丁酸和乙醇大规模发酵工业基本消失.但是,时代在前进,科技在进步,生物技术也在发展.从国际上来看,当前的微生物工程已开始对合成工业进行强烈竞争,由于育种技术，基因工程等多方面的运用,两项大产品柠檬酸和味精,估计年产量均已接近百万吨,单价也接近中等规模合成化学品;用作燃料的乙醇已达13亿吨,而合成不到1亿吨;另一例子是发酵乳酸,已完全替代合成乳酸.从工业用酶,如半合成青霉素,头孢菌素和淀粉糖化产业的发展,可以看到微生物技术的实力.2.农业生物工程对微生物工程与合成化学工业的冲击植物分子生物学的进展,促进农业生物技术突起,首先成功的是转基因作物,至今已有几十种转基因作物,如抗虫棉花,玉米,马铃薯,大豆,抗软化的番茄等,在许多国家大面积种植.除了提高抗性外,还进一步提高产品质量(如含硫氨基酸,赖氨酸等).另外,多种微生物的酶可以在植物中表达,如植酸酶,菊粉合成酶,海藻糖合成酶,(PHB(V)),其中植酸酶可作为饲料添加剂,植酸酶转基因油菜种子,不经分离,用作饲料添加剂,效果显著. 再者,转基因植物可生产多种抗体,包括霍乱毒素(CT-B,LT-B亚基)抗体,病毒外壳蛋白抗体,表面抗原抗体,狂犬病毒抗体,在马铃薯,烟草,菠菜中表达成为口服疫苗.在转基因植物中生产这些分子药物具有成本低于传统微生物发酵技术等的特点,所以,分子农业(molecular farming)对微生物技术有冲击.第二部分：微生物工程的发展方向[2]目前,微生物工程技术已深人到生产的各个行业,如工业、农业、矿业、化工、医药、食品、能源和环境保护等.微生物工程技术已作为一种新兴的工业体系发展起来,在各个行业的知识和技术创新中起着越来越重要的作用.一、医药工业新技术主要应用于三个方面:工艺改进、新药研制和菌种改造.工艺改进主要依赖于计算机理论及技术的发展.新药研制则得益于医学研究中对疾病机理的深人了解.菌种改造主要利用基因工程原理及技术.正是由于采用其它学科的理论和新技术成果,使得微生物工程成为一种高新技术.这反应出当今各学科之间相互渗透、相互支持,促进科学技术加速发展的趋势.传统的制药工业有两种:一是化学合成药物,其工艺复杂、条件苛刻、污染严重、毒副作用大; 二是生化药物,从动植物中提取或由微生物发酵而获得.但其受资源限制,代价昂贵,无法满足生产需求.所以采用生物工程技术,通过发酵工程技术为人们寻求新药带来了很大希望,如有关基因工程菌生产人胰岛素、乙肝疫苗、干扰素等.下面就以抗生素、维生素类常用药物为例。
抗生素科学家们采用基因工程和细胞融合技术,对抗生素产生菌进行了改造和重新设计,不仅制造出许多高效低毒的新型抗生素,并且通过改革工艺使抗生素产量成倍地增长.我国新构建的生产丁胺卡那霉素的“工程菌” ,就是把酞化酶基因克隆到卡那霉素产生菌中获得的.另外,为了对付细菌的抗药性,科学家们利用基因工程对原有的抗生素生产菌进行改造也取得了成功.维生素科学家们经过研究通过“代谢途径工程”把棒状杆菌的2 , 5一D KG 还原酶(2 , 5一二酮基一D 一葡萄糖酸还原酶)的基因克隆到草生欧文氏菌中,结果构建成的“工程菌”一步发酵直接催化生成维生素C . 这是生物工程技术发展的一次飞跃,也为合成已知或未知的新药物开辟了新的途径。
二、食品工业随着全世界人口总数的不断增加,可耕地面积日益减少,粮食及其它食品的需求问题日益严峻.而微生物工程正是为人类提供食品、改善营养的重要途径之一微生物蛋白微生物发酵生产的蛋白质,有的可直接供人食用,有的可做家畜、家禽饲料,增加市场的肉食供应.科学家们设计了分泌蛋白质的微生物,由“工程菌”(大肠杆菌和酵母菌)发酵生产高营养强化蛋氨酸的大豆球肮和鸡卵清蛋白,不再受动植物来源限制和季节气候的影响,单靠微生物就能高效快速地生产出动植物的纯蛋白氨基酸氨基酸生产过去都采用动植物蛋白提取和化学合成法生产,而采用基因工程和细胞融合技术生成的“工程菌”进行发酵,其生产成下降、污染减少,产量可成倍增加.新糖原微生物发酵生产的新型强力甜味剂甜度高、热量低,能够满足肥胖症、肝肾疾患以及糖尿病人的低糖食品要求.如天冬精(门冬酞苯丙酸甲酷)甜味是砂糖的2 4 0 倍,糖精的1 2倍.饮料酒类我国一直沿用混合菌株传统酿造发酵技术(霉菌、酵母菌、细菌多菌株自然接种混合发酵),产品具有特殊香型风味一酒香、酱香、醋香.近年来已分离出己酸菌和甲烷菌,并发现它们在酿酒香型风味中的作用.利用现代发酵工程技术改革旧工艺,也已取得明显效果,例如在传统酿酒工艺过程中,构建由己酸菌和甲烷菌组成的“人工老窖” ,大大提高了产品的产量和成品味感;啤酒生产中在生物反应器中把酵母吸附于不动载体上,缓缓流人麦芽汁,啤酒的发酵时间缩短到1天,甚至9 0 分钟,而生物反应器中的酵母菌连续发酵3个月活力不降低,为制造“生物啤酒” ,开创了新途径.其他食品添加剂微生物发酵生产的柠檬酸、乳酸、苹果酸等多种有机酸,是饮料中不可缺少的酸味剂.近年来，国内外发现一种不饱和脂肪酸一丫一亚麻酸,具有防癌、防病毒感染、防皮肤老化等功效,是理想的保健品、化妆品添加剂.亚麻酸过去从月见草种子中榨取, 现代发酵工程由毛霉等真菌发酵生产,成本降低,市场价格只是原来的1/50，另外,发酵工程生产的天然色素、天然新型香味剂,正在逐步取代人工合成的色素和香精,这也是现今食品添加剂研究的一个方向。
三、能源工业能源紧张,是当今世界各国都面临的一大难题,石油危机之后,人们更加认识到地球上的石油、煤碳、天然气等石化燃料终将枯竭,而利用微生物工程则能开发再生性能源和新能源.1.、绿色能源的再生人类对太阳能的利用是微乎其微的地球上贮存太阳能的只有绿色植物和光合微生物,但它们贮存的能量也只是照射到地球上的太阳能量的0 . 0 5 % .如能将这些能量利用,能源紧张问题也就大大缓解了.通过微生物发酵的技术,可将绿色植物秸杆、木屑、工农业生产中的纤维素、半纤维素、木质素等废弃物转化为液体和气体燃料(酒精和沼气)2 采油微生物运用向油层注人细菌或其产物(生物聚合物、表面活性剂等),可以增大油层压力,降低原油粘度,将残留在岩石空隙间的深层粘滞性原油从“枯竭”的油田中采出,提高产量的2 0 % 一3 0 % .现各国均在大规模现场试验,已取得满意结果.3微生物电池利用微生物的代谢产物(氢气、甲酸或氨等)作为电极活性物质,通过阳极、阴极电子流动从而获取电能的装置,叫做微生物电池.其中日本科学家设计的生化燃料电池最为理想.他们把氢气产生菌(丁基梭菌)固定在阳极,阴极为炭极(由蚁酸氧化空气中的氧),这样就构成了氢一氧(空气)型微生物电池。
四、化学工业传统的化工生产需要耐热、耐压和耐腐蚀的材料,而微生物技术的发展,不仅可制造其他方法难以生产或价值高的稀有产品,而且有可能改革化学工业面貌,创建省能源,少污染的新工艺.1、解决世界公害“塑料降解”自然环境下普通塑料制品降解需2 0 0 —30 0 年已成为世界公害之一，科学家们经过选育和基因重组构建了“工程菌”,已获得积累聚酷塑料占菌体量70 % 一8 0 % 的菌株.目前已建厂并有商品问市的主要生物塑料是聚经基丁酸醋(简称P HB )和合成生物降解塑料(商品名B ioD ).对人畜无害的P l l B 塑料制品埋在土中6 周可完全降解,B ioD 可以裂解成碎片碎屑,最终分解为无毒的二氧化碳和水,完全降解只需 2 一 3 年.随着现代发酵工程技术的不断发展,可以预见化学塑料完全可以用生物降解塑料替代.2 开发新型化工原料微生物发酵生产的化工原料除乙醇、丙酮、丁醇等传统产品外,利用某些微生物合成乙烯,以乙烯或丙烯为原料,通过固相酶的技术,把乙烯氧化成环氧乙烷,丙烯氧化成环氧丙烷,再由它们制造的确良、双氧树脂、合成洗涤剂.用这种方法生产的投资是化学合成法的一半,具有巨大的市场吸引力.3 其他产品生物表面活性剂;生物凝集剂等.五、冶金工业地球上的矿藏蕴量丰富,但大多数矿床品位太低,随着现代工业的发展,高品位富矿也不断耗尽.面对数以万吨计的废矿渣、贫矿、尾矿、废矿,采用细菌冶金给冶金工业带来了新的希望.细菌冶金是指利用微生物及其代谢产物作为浸矿剂,喷淋在堆放的矿石上,浸矿剂溶解矿石中的有效成分,最后从收集的浸取液中分离、浓缩和提纯有用的金属.堆浸的矿石不要求粉碎,只需提供一个简陋的堆放矿石的浸取池,故又称为湿法冶金技术.可浸提包括金、银、铜、铀、锰、铝、锌、钻、镍、钡、杭等1 0 余种贵重和稀有金属,特别是黄金、铜、铀的开采.六、农业在人口剧增、耕地面积日益缩小的今天,要解决人类面临的粮食问题,现代发酵工程技术是重要的途径之一。
1 生物肥料生物固氮技术能够满足作物生长和增产需要的大量氮肥,因为氮素必须与氢、碳或氧等元素固定或结合成氨、尿素、硝酸盐后,才能被植物吸收和利用.有机肥料、化肥、微生物菌肥是作物的主要肥料,但有机肥料迟效,生产化肥能耗大、价格高、污染重,只占全世界氮肥供应量的2 0% ,剩下绝大部分都是由微生物提供的.自然界中独立生活的自生固氮菌和专门与豆科植物共生的根瘤菌,都能将大气中的氮还原为植物可用的氨.其中尤以根瘤菌肥料为人们推广最早,效果最为显著.据统计,每亩豆科植物的根瘤菌能固氮10公斤,相当于5 0公斤硫酸按.经过各国科学家的努力,在实现农作物自身固氮的宏伟目标上迈进了一大步.例如,中国大豆根瘤菌生长速度是美国的3倍,属快生型根瘤菌,这种快速生长性状转人美国大豆根瘤菌内,构建的“工程菌”生长快,在大豆生产上,仅根瘤菌每年就提供了1 0 亿美元的氮肥我国在固氮微生物研究上也取得不少成果.为使禾本科农作物结瘤,采用2 , 4 一D 植物激素诱导小麦幼根,或采用纤维素酶和聚乙烯醇处理水稻、油菜幼苗的根尖细胞,与此同时接种根瘤菌,结果小麦、水稻、油菜结出与豆科植物十分相似的根瘤,培育出形成根瘤、并有固氮能力的小麦、水稻但这种结瘤性状不能遗传每年幼苗栽培前需再作处理,然而却为根瘤菌促进非豆科植物结瘤方面,探索了一条可行的途径.2、工程杀虫菌生物农药具有对人、畜、作物安全无害,害虫不易产生抗药性的优点,在病虫害防治中能够发挥巨大作用.能使昆虫染病、致死的微生物有细菌、真菌、病毒、原生动物等.目前大量生产、广泛应用的细菌杀虫剂是苏芸金杆菌杀虫毒素(简称B t ) 最近报道又获得一株芽袍杆菌毒素( 简称Bm ),它的一个有趣特性是对鳞翅目昆虫无毒,却对家蝇、青蝇、苍蝇幼虫蛆有显著毒效.能使昆虫和蜡类感染的病毒近灾旧种,病毒杀虫剂杀虫效力高,对象专一,是极有前途的微生物杀虫剂.3 、微生物饲料随着畜牧业的发展,蛋白饲料要求十分迫切.微生物菌体中蛋白质占干重的45 % 一5 5 % ,以微生物方法生产的单细胞蛋白(简称SC P ) 是食品和饲料的重要来源.传统的产品有:纤维蛋白、石油蛋白和光合蛋白.其中尤以选用纤维废物为原料生产的SCP 为最好的资源.藻类是自然界分布极广的一大群自养微生物资源,许多国家已把它用作人类保健食品和饲料.培养螺旋藻,按干重计算每公顷可收获6 0 吨,而种植大豆每公顷才可获4吨,从蛋白产率看,螺旋藻是大豆的 2 8 倍;培养珊瑚藻,从蛋白产率计算,每公顷珊瑚藻所得蛋白是小麦的2 0一3 5 倍.因此,开发微生物饲料,是发展畜牧业的一项关键措施.七、环境保护随着现代农业和石油、化工等现代工业的发展,开发了一大批天然及合成有机高分子化合物.农业上使用的各种农药和各种石油化工产品、炸药、塑料、染料等工业废水,排放环境,都会带来严重污染.已发现有致癌作用的污染物约为1100种,我国某些灌区土壤和污水中芳烃化合物的污染也相当严重,此外,工业中每天还排放大量C0 2、CO、硫化物等有害气体,它们是造成温室效应和形成酸雨的重要因素,严重威胁人类健康环境污染已是当今社会的一大公害.但是微生物却对污染物有着惊人的降解能力,成为污染控制研究中最活跃的领域.1、净化有毒物质和高分子化合物过去一直公认难被生物降解的10 0 多种人工合成污染物,也可被微生物降解和转化.例如,某些假单胞菌、无色杆菌有清除氰剧毒化合的功能;某些产碱杆菌、无色杆菌、短芽抱杆菌有对联苯类致癌化合物的降解能力.塑料中的聚酞胺类、聚乙烯醇、聚乙二醇,甚至废轮胎、辐射污染过的橡胶制品,均己分离到降解它们的微生物.不少污染物的微生物降解能力,已达到工业化生产水平环境中排放的污染物往往是混杂的,因此,研究工作已发展到采用基因重组技术构建具有多种特殊功能高效降解力的“工程菌”上构建后的“工程菌”可将致癌作用强的三种卤素化合物DDT、P CB 和甲基氯苯分解为CO :和水,虽然“工程菌”在污染降解方面的研究仍处于实验室阶段,但也让我们看到了美好的应用前景2 海上浮油的降解某些微生物制剂能吃掉水上的浮油,在净化海洋石油污染方面,显出惊人效果.据美国报道,使用细菌制剂,处理1 8 0 0 加仑污染石油的水面,2 4 小时后9 0% 的石油被细菌分解掉.法国生产的清除石油的“降解剂” ,3 0 天内6 0 一8 0% 的石油烃被降解,2 一9 个月后浮油完全消失.美国科学家采用连续杂交的方法,将降解石油不同组分的几个质粒,转移到一株降解脂肪烃的假单胞菌中,新构建的菌株就有了降解原油多种组分的功能.在自然生态环境中喷淋这种“超级微生物”菌剂,能在几小时内把原油中 6 0% 烃消耗掉,且只有现在净化方法价格的1/ l 0 .3 有毒气体和恶臭物质的清除主要工作集中在CO和硫磺类恶臭物质的清除上.在煤矿开采中使用高效甲烷菌制剂,可以清除瓦斯(将甲烷氧化分解)利用CO氧化菌发酵丁酸或生产单细胞蛋白,不仅消除或降低了有毒气体,还从菌体中开发了有价值的产品.4 有机废水、废渣的综合利用工业三废、生活垃圾及废水,农业废弃物等,虽然大多数没有毒性,但是都会严重污染环境.许多国家将这些有机废物进行微生物转化或发酵生产有价值的产品.例如,造纸废水生产幽类激素,制造尼龙废水生产塑料原料,甘薯废渣生产四环素,味精废液生产单细胞蛋白等不胜枚举.这样既能保护环境,又能获得新产品.5 危险废弃物处理一些重金属如铬、锅、铅、汞、硒等和核废弃物中的放射性物质,能使人中毒、染病、甚至死亡.对付危险废弃物多采用物理或化学方法,这种办法成本高且容易造成二次污染.近年来,各国都发现了一些解毒的微生物.它们将重金属吸附在自身细胞表面或吸人细胞体内,细胞凝集沉淀排出水休,细菌把有毒的重金属还原成无毒的金属化合物有些细菌能把废水中核废弃物内的放射性铀、钵等还原成固体排出水体,有的霉菌固定化细胞能吸附核废料中的铀这样,不仅有可能用来处理含有核废料的垃圾,还可防止河流、湖泊或地下水中核废弃物的污染蔓延.事实证明:微生物是人类净化大气、消除污染、保护环境最得力的助手.。