第六讲-环境生物技术在可持续发展中的应用.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六讲 环境生物技术在可连续发展中应用,环境生物技术,Environmental biotechnology,1/105,微生物清洁生产技术,环境友好材料,微生物废物资源化,微生物废物能源化,环境微生物污染预防技术,主要内容,2/105,微生物清洁生产技术,3/105,微生物冶金技术,据预计，我国铜只能再用,13,年，铅,6.5,年，锌,8.1,年，锑,4.3,年，钼,12.7,年，金,8,年。我国矿产资源利用率仅为美国,26.9,%,，日本,1/7,。对于有限矿产资源，传统技术资源利用率很低，经济可采率还不到,30%,，等于另有,70%,资源假如要想得到充分利用，就必须需要依靠新技术来完成。,4/105,指利用一些微生物或其代谢产物对一些矿物（主要为硫化矿物）和元素所含有氧化、还原、溶解、吸收（吸附）等作用，从矿石中浸出金属或从水中回收（脱除）有价（有害）金属,微生物冶金已经有近百年历史，但真正快速发展始于,20,世纪,50,年代,1958,年，美国用细菌浸出铜矿中金属铜,1966,年加拿大用细菌浸出铀研究成功,什么是微生物冶金？,5/105,直接作用,细菌对矿石有直接氧化能力,含有直接浸提作用,间接作用,细菌生命活动中生成代谢物作用于矿物，如细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后经过二者作为浸溶剂浸出矿石中目标金属,联合作用,细菌直接作用和化学氧化间接作用共同存在,微生物冶金原理,6/105,对于低品位金属矿、矿冶废料等处理，使用传统开采方法，投入产出比较低，而微生物冶金可把传统方法不能提取出来金属浸提出来,湿法冶金工艺条件易于控制，设备需要简单，成本比较低廉。如低品位铀矿中回收铀，成本仅为其它方法二分之一,微生物冶金特点,7/105,嗜温型细菌,氧化亚铁硫杆菌,(,T.ferrooxidans,),、氧化硫硫杆菌,(,Thiobacillus thiooxidans,),、硫化裂片菌,(,Sulfoobus theoacidophium,),嗜热型微生物,中等嗜热细菌：磺杆菌属,嗜热细菌：叶硫球菌属、双向酸酐菌属、硫球菌属,用于冶金微生物,8/105,槽浸,：将细菌酸性高铁浸出剂与矿石在反应槽中混合，机械搅拌通气，然后从浸出液中回收金属。,需要搅拌、加热、冷却和通气设备等，当细菌氧化矿物中金属价值较高时，可采取该法，如金、银、锑及有珍贵金属伴生铜矿等,微生物冶金方式,9/105,堆浸,：在倾斜地面上，用水泥沥青等砌成不渗漏基础盘床，把含量低矿石堆积在其上，从上部不停喷洒细菌酸性硫酸高铁浸出剂，从流出浸出液中回收金属。,不需要破碎，不需要翻动。投资低，运行费用低，可露天进行，是应用最多微生物冶金方法。,10/105,原位浸,：利用自然或认为爆破形成地面裂缝，将能氧化矿物酸性水注入矿床中，使目标金属溶解在液体中，然后从液体中回收金属,完全在野外进行，不需要人工管理，但效率教低，易受环境条件影响,11/105,冶金微生物,生理状态、繁殖速度、活性,矿石特征,堆矿渗透性、矿石粒度、矿浆浓度、矿石化学成份、矿物电化学性质,浸矿环境条件,通气情况、,pH,、温度,影响原因,12/105,高效冶金微生物筛选、驯化及应用,难浸金属微生物处理,冶金过程中影响原因调控,冶金提取液处理,微生物冶金设备研制,存在问题,13/105,项目针对我国有色金属矿产资源品位低、复杂、难处理特点，围绕,硫化矿浸矿微生物生态规律、遗传及代谢调控机制；,微生物矿物溶液复杂界面作用与电子传递规律；,微生物冶金过程多原因强关联,年国家重点基础研究发展规划（,973,）项目,14/105,浸矿微生物分离、纯化、种群生态规律、氧化生理、分子遗传标识,浸矿微生物,Fe,、,S,氧化酶结构与功效关系、催化机理、代谢调控,浸矿微生物功效基因克隆,浸矿微生物、矿物结构、表面润湿性、电性、吸附等界面作用,微生物,-,矿物,-,溶液界面电子传递规律,15/105,环境友好材料,16/105,在原料采集、产品制造、使用或者再生循环利用以及废料处理等步骤中对地球环境负荷最小和对人类身体健康无害材料，含有资源和能源消耗少、对生态和环境污染小、再生利用率高特点,用于污染物控制、对环境有害已经有材料替换品，能够降低环境污染,作用于环境、有利于环境质量控制和改进、其本身不会产生污染物质,17/105,微生物絮凝剂,城镇用水及工业污水净化和处理,絮凝沉降是一个简便、经济提升水质处理效率方法，在环境领域尤其水体环境中应用非常多,18/105,无机小分子：,Al,2,(SO,4,),3,、,FeCl,3,、,FeSO,4,无机高分子：聚合,Fe,、,Al,盐（,30%-60%,）,复合型无机高分子,天然高分子：,改性淀粉,、壳聚糖、明胶,合成高分子：,聚丙烯酸胺,、聚二甲基二烯丙基氯化铵、季胺盐,絮凝剂,无机,有机,：铝盐、铁盐和硅酸盐,复合型有机、无机高分子,国外：聚合铝铁、铝硅、硅铝、硅铁以及聚合铝,/,铁与活性致混物质等复合絮凝剂,国内：聚合氯化铁铝、聚合硅酸硫酸铁、聚合硅酸硫酸铝、聚合硅酸铝化铁、聚合氯硫酸铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铁、聚合硅酸铝铁、聚合磷酸铝铁、硅钙复合型聚合氯化铁,19/105,使用无机絮凝剂时会给处理水体带来很多离子，需增加脱盐、去离子程序，,Al,会影响人体健康,铁盐类絮凝剂腐蚀性强，限制了使用设备，同时铁离子颜色也会影响水质。当处理含硫化物工业废水时，轻易形成胶体状,FeS,和,Fe,2,S,3,混合物，失去絮凝作用,有机絮凝剂聚丙烯酰胺非常难降解，轻易造成二次污染,尽管天然高分子絮凝剂无毒又轻易降解，但其产量有限，活性较低限制了其广泛应用,传统絮凝剂不足,20/105,是一类由微生物产生代谢产物，是利用微生物技术，经过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得到、含有生物分解性和安全性新型、高效、无毒、无二次污染水处理剂,何为微生物絮凝剂,？,21/105,多聚糖,蛋白质（或多肽）,脂类,DNA,分子量多在,10,5,以上,成份,22/105,微生物,絮凝性微生物达,30,各种，主要包含细菌、放线菌、霉菌、酵母菌、藻类等,细菌和真菌居多，藻类最少（蓝藻类环圈项圈蓝细菌、席藻属,),经典絮凝剂产生菌：,酱油曲霉,(,Aspergilus sojae,),、拟青霉属,(,Paecilomyces,sp.),、,红平红球菌,(,Rhodococcus erythropolis,),23/105,NOC-1,：,糖蛋白类（多糖和脂质），由,红平红球菌,产生，是当前最好微生物絮凝剂,PF101,：,粘多糖类（,85%,半乳糖胺、,2.3%,乙酰基、,5.7%,甲酰基氮化半乳糖胺），由,拟青霉属,产生,AJ7002,：,蛋白质类（半乳糖、葡萄糖胺、,2-,酮葡萄糖酸及多肽成份），由,酱油曲霉,产生,24/105,利用微生物细胞壁提取物絮凝剂,利用微生物细胞代谢产物絮凝剂,直接利用微生物细胞絮凝剂和克隆转基因技术所取得絮凝剂,微生物,絮凝剂起源,25/105,微生物,絮凝剂絮凝机理,“,桥联作用”机理,吸附架桥作用,借助离子键、氢键、范德华力，同时吸附多个胶体粒子，在颗粒间产生架桥现象，从而形成一个网状三维结构沉淀下来,卷扫作用,小颗粒絮凝体在重力作用下发生沉降，在沉降过程中，众多小颗粒絮凝体象张滤网一样把水中胶粒一扫而净,26/105,电中和作用,溶液中电荷多价电解质能够与颗粒表面带相反电荷发生中和，从而降低弱颗粒间彼此相互排斥力，促进颗粒沉淀，为絮凝剂架桥提供有利条件,27/105,“,类外源,絮凝聚素,”机理,可解释,酵母菌,絮凝机理。絮凝酵母细胞壁上特定表面蛋白与别酵母细胞表面甘露糖残基之间可专一性结合，引发絮凝。,絮凝效果与细胞表面蛋白、甘露糖结构与形态、,pH,、阳离子等相关,28/105,“,菌丝体外纤维丝”机理,可解释,纤维素类絮凝剂,。主要是因为一些微生物产生絮凝物并没有进入菌体培养液中，而是作为菌体细胞某一组分或紧附着在细胞表面，形成一个类似细菌“荚膜”一样结构，该结构在絮凝过程中起了主动作用。,29/105,絮凝效果影响原因,底物种类,广谱性和窄谱性,絮凝剂分子、浓度,分子量越大，絮凝活性越高,环境条件,30/105,pH,：,影响絮凝剂大分子与胶体颗粒表面电荷，影响它们之间靠近和吸附行为,温度,：,影响高分子空间结构,无机及金属离子,：,一些金属离子是絮凝剂桥联或中和作用加强剂，甚至是必须离子，如,Ca,2+,、,Mn,2+,、,Mg,2+,、,Al,3+,等,。但,浓度不宜过高，不然因为大量离子占据了絮凝剂分子活性位置，并把絮凝剂分子与悬浮颗粒隔开而抑制絮凝,31/105,微生物,絮凝剂应用,废水悬浮物处理（畜产废水、鞣革工业废水）,废水脱色处理,乳浊液油水分离,污泥处理,发酵和食品行业（菌体去除）,32/105,微生物,絮凝剂研究趋势,高效新型絮凝剂产生菌筛选,优化发酵条件，提升絮凝剂生产产量，降低生产成本,深入研究微生物絮凝剂分子结构及其产生与絮凝机理,深入开拓微生物絮凝剂应用领域,33/105,可生物降解塑料,可降解塑料,生物可降解塑料,光降解塑料,光,-,生物,-,化学协同可降解塑料,化学可降解塑料,34/105,生物可降解塑料,完全可降解塑料,部分可降解塑料,发酵成份,自然成份,发酵,-,合成成份：,化学合成：,变性淀粉产品,淀粉、,PVA,淀粉、,PCL,壳聚糖、纤维素,PHAs,细菌、纤维素,聚乳酸,脂族聚酯,普通塑料、,PCL,PE,、淀粉,聚乙烯醇,聚己内烯,聚乙烯,35/105,聚,-,羟基烷酸,（,PHA,），,又称微生物聚酯，是一个胞内碳源和能源储存物，因为,PHAs,含有低溶解度和高分子量，它在细胞内积累不会引发渗透压增加，所以，是一类理想胞内储备物，比糖原、多聚磷酸或脂肪更普遍地存在于微生物中,PHA,？,100-30000,O,R,-,O,-,CH,-,(CH,2,),n,-,C,36/105,R,为甲基时，单体为,-,羟基丁酸（,HB,）,R,为乙基时，单体为,-,羟基戊酸（,HV,）,R,为丙基时，单体为,-,羟基己酸（,HC,）,R,为丁基时，单体为,-,羟基庚酸（,HH,）,R,为戊基时，单体为,-,羟基辛酸（,HO,）,R,为己基时，单体为,-,羟基壬酸（,HN,）,R,为庚基时，单体为,-,羟基癸酸（,HD,）,R,为辛基时，单体为,-,羟基十一酸（,HUD,）,R,为壬基时，单体为,-,羟基十二酸（,HDD,）,37/105,最早于,1925,年由法国,Lemoigne,首次从巨大芽孢杆菌（,Bacillus megatherium,）中提取,是一个生物可降解热塑性塑料，与聚丙烯、聚乙烯物理和化学结构基本相同，能拉丝、压膜、注塑等,在,90,各种细菌中发觉,PHAs,，已经有超出,125,种单体,PHA,被发觉,38/105,当增加碳氮比后，细菌体内,PHB,含量就会增加；当细菌缺乏足够营养供给而不能分裂和生长时也积累,PHB,PHB,有良好生物降解性，其分解产物可全部为生物利用，对环境无任何污染，其熔融温度为,175180,，摩尔质量、软化点、结晶度、拉伸强度等与聚丙烯,(PP),PHB,（聚,-,羟基丁酸）,39/105,65,个属近,300,种微生物,巨大芽孢杆菌（,Bacillus megaterium,）,产碱杆菌属（,Alcaligenes,sp.,）,假单胞菌属（,Pseudonomas,sp.,）,甲基营养菌（,Methylotrophs,sp.,）,固氮菌属（,Azotobacter,sp.,）,合成,PHA,微生物,40/105,红螺菌属（,Rhodospirilum,sp.,）,棒杆菌属（,Corynebacterium,sp.,）,诺卡氏菌属（,Nocardia,sp.,）,红球菌属（,Rhodococcus,sp.,）,动胶菌（,Zoogloea,）,41/105,对廉价碳源利用能力强弱,生长速度快慢,对底物转化率高低,胞内聚合物含量高低,聚合物分子量大小,工业化菌株考虑原因,42/105,用于合成,PHAs,碳源,微生物,碳源,PHA,类型,产碱杆菌,葡萄糖、果糖、木糖、丁酸、丙酸、乳酸、延胡羧酸、琥珀酸钠、衣康酸、甘油、,CO,2,+H,2,+O,2,、葡萄糖,+,丙酸或戊酸、戊酸,+,丁酸,PHB,、,P,（,HB-co-HV,）,甲基杆菌,甲醇、琥珀酸、,甲酸,+,链烷酸,PHB,P(HB-co-HV),假单胞菌,甲醇、,n-,辛烷,PHB,P(HB-co-HH),光能细菌,CO+H,2,P(HB-co-HV),重组,E.coli,葡萄糖,PHB,43/105,影响,PHAs,降解原因,环境类型,微生物种群,活力,水分,温度,PHAs,塑料制品厚度等,44/105,环境条件,1mm,厚膜消失所需要时间,/d,50um,厚膜消失所需要时间,/d,厌氧活性污泥,42,3.5,河口沉积物,280,35,好氧活性污泥,420,49,土壤,(25,度,),525,70,海水,(15,度,),2450,350,不一样环境条件下,PHAs,制品生物降解,45/105,微生物菌种改良。包含用分子生物学伎俩，有目标地提升菌种对各种原料利用能力和转化率、改变细胞特征以利于提取,发酵生产技术研究。如采取流加发酵控制技术、高密度细胞培养技术提升生产强度,新型反应器研制。如研制各种新型生物反应器或改进已经有反应器，以提升传氧效率、降低能耗,产品提取工艺开发,PHAs,研究现实状况,46/105,企业,生产时间,产量,PHA,种类,奥地利,btf AG,1980-1995,100t/a,PHB,德国,Biomers,1000t/a,PHB,英国,ICI,1991-1998,350t/a,PHBV,美国,ADM,1980-,至今,P,（,3HB-4HB,）,美国,P&G,50000t/a,P,（,3HB-4HB,）,日本,Kaneka,5000t/a,PHBHHx,天津北方食品企业,1985-,至今,100t/a,PHB,江门生物技术中心,1996-,10t/a,PHB,广东联亿生物企业,1998-,10t/a,PHB,、,PHBHHx,宁波天安生物材料,-,至今,5t/a,PHB,、,PHBHHx,江苏南天集团,-,至今,1000t/a,PHBV,天津国韵生物科技,公,1998-,至今,10t/a,PHB,深圳奥贝尔科技公,-,至今,10t/a,P,（,3HB-4HB,）,47/105,生物表面活性剂（,biosurfactant,）,表面活性剂素有“工业味精”之称，是一类在低浓度时能显著降低液体表面张力物质，通常有非极性疏水基团和极性亲水基团组成，疏水基团通常是碳氢化合物，亲水基团则是带正电、负电或两性基团,全球表面活性剂年产量已超出,3,10,6,t,，家用洗涤剂占总量,54%,，用于工业占,32%,48/105,微生物在一定生长条件下，代谢过程中分泌产生含有一定表面,/,界面活性代谢产物，能有效乳化、润湿、分散、溶解疏水性物质，降低体系表,/,界面张力。微生物产生生物表面活性剂大多为阴离子或非离子型,生物表面活性剂,植物,动物,微生物,49/105,按微生物源不一样可分为,糖脂,脂肽,多糖,-,蛋白质复合物,磷脂和脂肪酸或中性脂,生物表面活性剂性质,50/105,生物表面活性剂含有特定结构,亲水基团,普通是氨基酸或多肽、阴离子或阳离子、寡糖、二糖或多糖,亲脂基团,普通是一个或几个脂肪酸烃链，它能够是饱和或不饱和，脂肪酸经过一个糖脂键或酞胺键与亲水基团相连,大多数生物表面活性剂是中性或带负电，带负电是因为羟基原因,51/105,脂肽类,脂肽分子由亲水肽键和亲油脂肪烃链两部分组成,1968,年，,Arima,等首次发觉枯草芽孢杆菌（,Bacillus subtilis,）产生，商品名为表面活性素（,Surfactin,）,Surfactin,表面活性最强，是迄今报道效果最好生物表面活性剂之一,52/105,Surfactin,应用于化装品，能够改进化装品水洗性能，增加皮肤光润和滑嫩性。,Surfactin,在医药上应用，含有抗菌、抗真菌，抑制血纤维素凝集，诱导脂双层膜离子通道形成，抑制,c AMP,抗病毒和抗肿瘤以及抗支原体活性。,Surfactin,在农业中应用。土壤改良，加紧土壤中有机质生物降解；农药助剂,Surfactin,在食品工业中应用。其优良乳化性可在食品原料形成一定浓度、质地和分散相中发挥主要作用,53/105,微生物,完全以烷烃为碳源，如,Corynebacterium,sp.,和,Arthrobacter,sp.,仅以水溶性底物为碳源，如,Bacillus,sp.,以烷烃和水溶性底物为碳源，如,Pseudomonas,sp.,54/105,生物表面活性剂,合成菌种,鼠李糖脂,Pseudomonas aerginasa,Pseudomonas,spp.,海藻糖脂,Arthrobacter paraffineus,、,Corynebacterium,spp.,槐糖脂,Candida,spp.,、,Torulopsis bombicola,磷脂,Acinetobacter,spp,.,、,Corynebacteriu alkanolyticum,葡萄糖脂、果糖脂、蔗糖脂,Arthrobacter,spp.,、,Corynebacterium,spp.,纤维二糖脂,Ustilago maydis,多羟基脂,Rhodotorula glutinus,、,Rhodotorula graminus,脂多糖,Acinetobacter calcoaceticus,、,Pseudomonas,spp.,脂肽和脂蛋白,Arthrpbacter,spp.,、,Bacillus brevis,、,Bacillus licheniformis,、,Bacillus pumilis,、,Bacillus subtilis,鸟氨酸肽、赖氨酸肽,Gluconobacter cerinus,、,Streptomyces sioyaensis,脂肪酸,Arthrobacter parafineus,、,Corynebacterium lepus,、,Penicillium spiculisporum,、,Rhodococcus erythropolis,磺酰基脂,Capnocytophaga,spp.,糖基甘油脂,Lactobacillus fermentii,55/105,土壤污染修复,重金属,与土壤液相中游离金属离子络合；,经过降低界面张力使土壤中重金属离子与表面活性剂直接接触,生物表面活性剂应用,56/105,莎凡婷和鼠李糖脂去除有机态铜比较有效,鼠李糖脂在去除与无定形氧化铁结合铅比较有效，去除水溶态、可交换态和碳酸盐结合态铅也有一定潜能,槐糖脂去除氧化态锌效果很好,pH,值、温度、离子强度、氧化还原作用等也会对生物表面活性剂与重金属离子络合产生影响,57/105,改变降解微生物菌体与土壤介质间相互作用，增强了细胞在土壤介质中迁移作用,经过改变降解微生物细胞表面性质，调整细胞在污染物表面吸附情况，促进它们之间相互作用,经过作用于细胞膜，生物表面活性剂可能改变其结构和性质，并促成了污染物摄取模式改变,有机污染物,58/105,解吸附作用有利于有机物从堆肥颗粒上脱除进入堆肥间隙液相中，缩短了堆肥时间,降低堆肥颗粒间隙液相表面张力，有利于有机物和菌体传输，使堆肥各个层面有机物与菌体充分接触，提升堆肥效率,促进水分在堆肥颗粒中传输和分散,在堆肥中应用,59/105,乳化、分散和脱附，增大其与降解菌细胞接触面积及可利用性，提升其生物可降解性,调整微生物细胞表面、污染物及环境介质之间界面作用,增大微生物细胞表面疏水性，提升与疏水性有机物之间亲和力，有利于微生物吸收转化污染物,改变吸附界面特征，调整细胞与界面之间亲和力，有利于微生物细胞吸附和生长,水体污染治理,60/105,提升采油率,降低油,/,水体系界面张力，降低黏度，使重油乳化，增强油驱动性，起到驱油采油作用,61/105,医疗领域,食品工业,化装品工业,62/105,选育能以廉价碳源如葡萄糖、淀粉为底物菌种或构建基因工程菌,设计高生产力发酵工艺和经济有效回收方法,利用生物表面活性剂特殊性，开发出它二次产品，用于化装品、食品、制药等行业，抵消生物表面活性剂高成本,发展方向,63/105,微生物废物资源化技术,64/105,废物生产单细胞蛋白,（,SCP,）,单细胞蛋白：,在各种基质上经过大规模培养细菌、酵母菌、霉菌、藻类和担子菌取得微生物蛋白,最早由美国麻省理工学院,Carroll Wilson,教授于,1966,年提出,1967,年在麻省理工学院召开了第一界世界单细胞蛋白会议，并将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白,65/105,营养丰富,原料广，可就地取材,生产速率高,生产不受季节气候制约，易于人工控制，而且在大型发酵罐中可立体培养，占地面积少,单细胞生物易诱变，比动植物品种易改良,SCP,特点,细菌、酵母倍增时间为,20-120min,，真菌和绿藻类为,2-6h,，植物,1-2,周，牛,1-2,月，猪,4-6,周。据测算，,1,头,500 kg,牛天天生产蛋白质,48kg,，而,500kg,酵母天天最少生产蛋白质,500kg,66/105,大豆：蛋白质含量,35%40%,67/105,利用碳水化合物为原料生产,SCP,，如酿酒酵母、假丝酵母、木霉、青霉等,利用碳氢化合物为原料生产,SCP,，如假丝酵母等,利用甲醇为原料生产,SCP,，如甲烷单胞菌、假单胞菌等,利用乙醇为原料生产,SCP,，如假丝酵母等,生产,SCP,微生物,68/105,利用甲烷为原料生产,SCP,，如甲烷假单胞菌等,利用,CO,2,为碳源、氢为能源生产,SCP,，如氢单胞菌,利用光能生产,SCP,，如小球藻、螺旋藻及光合细菌,69/105,生产,SCP,原料,固体废物，如农业秸杆、城市有机垃圾、工业有机固体废料等,烃类及其氧化生物，如石油烃、天然气、甲醇、乙醇及乙酸等,工业高浓度有机废水，如乳品业废水、制糖业废水、酿造业废水等,气体，如,CO,2,、甲烷等,70/105,利用农业废弃物生产,SCP,SCP,研究现实状况,预处理,-,酶解,-,发酵,酸解,-,发酵,利用有机废水生产,SCP,利用工业固体废物生产,SCP,利用石油烃类生产,SCP,71/105,SCP,中核酸含量高，核酸代谢会产生大量尿酸，人体内又没有尿酸酶，所以，可能造成肾结石或痛风,可能有毒性物质，如重金属、微生物代谢毒素等,SCP,生产价格与来自鱼粉、大豆蛋白质价格较高,SCP,存在问题,72/105,微生物饲料,利用微生物作用提升粗饲料营养价值，主要经过微生物代谢活动对有机废物和秸杆等粗物质进行分解与转化，使饲料中不易被牲畜和家禽利用大分子物质转变为易消化小分子物质。同时，微生物本身蛋白也提升了饲料蛋白质含量,73/105,主要以天然发酵为主，主要利用植物茎叶表面附着部分微生物,乳酸细菌,，如胚芽乳杆菌、弯曲乳杆菌、棒状乳杆菌、纤维二糖乳杆菌、短乳杆菌等,酵母菌,乳酸菌和酵母菌不破坏植物细胞组织，产生乳酸又抑制了杂菌生长，所以，不但保留了饲料，而且还提升了饲料适口性，增加了饲料中蛋白质和微生物含量,青贮饲料,74/105,微生物蛋白饲料,75/105,微生物废物能源化技术,76/105,生物质能是太阳经过光合作用以生物形态储存能量，包含农、林、牧及水生作物资源等含有能量,作为能源利用物质有林产品下脚料、薪柴、农作物秸杆、皮壳、水生作物及沼气资源人畜粪便、城市生活垃圾、生产废弃物等,经典生物质能利用有微生物利用废物生产酒精、甲烷、氢气等,77/105,微生物生产乙醇技术,上千年时间,粮食作物,国内木薯、红薯干、甘蔗,国外甘蔗,78/105,淀粉和谷物,纤维素类,糖类,其它,玉米,木材,蔗糖,菜花,高粱,木屑,转化糖,葡萄干,小麦,废纸,甜高粱,香蕉,大麦,森林残留物,糖蜜,压榨产品,农业残留物,糖甜菜,面粉饲料,固体废物,饲料甜菜,碎玉米饲料,产品废物,糖蔗,淀粉,乳浆,木薯,葡萄糖,马铃薯,79/105,生产工艺,木质纤维素,初级纤维，即从植物中获取纤维类物质如棉花、木材和干草等,农业废弃物，指农作物经加工后剩下植物材料，如稻草、秸杆、稻壳、动物粪便等,日常生活中废弃纤维产品，如废纸等,80/105,生产乙醇微生物均不能直接利用木质纤维作为发酵过程中所需糖类物质,酸碱处理和生物酶法,木质素水解需要葡聚糖内切酶、纤维二糖水解酶和,-,葡萄糖酶三种酶协同作用，能产生这三种酶微生物多为真菌，如正青霉菌,(,Enpenicilum jaoanicum,),、木霉,(,Trichoderma,),、疣孢青霉,(,Penicillum verrubsum,),等,81/105,复合微生物来发酵木质素生产乙醇。如热纤梭菌（,Clostridun thermocellum,）能分解纤维素，但乙醇产量低，而热硫化氢梭菌（,Clostrium thermohydrosulopaircum,）不能利用纤维素但乙醇产量高,82/105,淀粉原料发酵法是我国生产乙醇主要方法,当前可生产乙醇菌株均不能直接利用淀粉发酵乙醇,在进行发酵之前需先进行原料粉碎，以破坏细胞组织，使淀粉游离,再加入淀粉酶，使淀粉糊化、液化，再经过糖化酶后才可被微生物利用发酵乙醇,水解淀粉酶主要有,-,淀粉酶、葡糖糖化酶和葡糖糖异构酶,淀粉,83/105,微生物制氢,蓝细菌和绿藻,蓝细菌在光照条件下产氢，主要是固氮酶功效，固氮酶在缺乏其生理性基质,N,2,或产物,NH,4,+,时，能还原质子放出,H,2,绿藻光裂解水产生氢气,H,2,+O,2,84/105,厌氧光合细菌,光合细菌氢代谢主要与三种酶相关，即固氮酶、氢酶和可逆氢酶。光产氢与固氮酶相关，暗产氢与可逆氢酶相关，吸氢现象与氢酶相关。光合产氢是这,3,种酶共同作用结果,85/105,非光合生物,降解大分子有机物产氢,固体废料、废水,86/105,微生物环境污染预防技术,87/105,一、微生物农药,微生物农药是指由微生物产生用于防治农作物病、虫、草害或促进植物生长农用抗生素类或毒素类生物制剂。主要包含农用抗生素和活体微生物,88/105,农用抗生素是由抗生菌发酵产生、含有农药功效代谢产物，比如：井冈霉素、春雷霉素,活体微生物农药是有害生物病原微生物活体，即用了这些活微生物能够使有害生物本身得病而丧失为害能力。如白僵菌、绿僵菌、苏云金杆菌,89/105,对人畜安全,对生态环境影响较小,能够抑制害虫流行病,可利用农副产品生产加工,生产设备通用性很好,生物农药特点,90/105,种类,微生物杀虫剂,细菌、真菌、病毒杀虫剂,微生物杀菌剂,微生物除草剂,91/105,微生物杀虫剂,细菌杀虫剂（,100,各种）,芽孢杆菌科、假单孢菌科、肠杆菌科、乳杆菌科和微球菌科等,经过营养体、芽孢在虫体内繁殖以及经过产生生物活性蛋白毒素等路径来致死目标昆虫,苏云金芽孢杆菌,（,Bacillus Thuringiensis,）,、日本金龟子芽孢杆菌,是当前商业开发较成功微生物杀虫剂。,92/105,细菌生长到一定阶段后，菌体一端形成一个伴孢晶体，其内含蛋白类,-,内毒素，菌体破裂后，释放出孢子和伴孢晶体,晶体或孢子进入幼虫体，被碱性肠液活化，在蛋白酶作用下转化为有杀虫活性,-,内毒素，破坏幼虫肠壁上皮细胞，使幼虫停顿取食，从而中毒死亡,（芽孢能在昆虫肠道中大量增殖，并穿透肠壁进入血液中，造成昆虫败血死亡,）,93/105,病毒杀虫剂（,1200,种）,已开发有核型多角体病毒（,NPV,）和颗粒体病毒（,GV,）,以包涵体形式存在，碰到昆虫碱性肠液（,pH9.0-10.5,），释放出病毒颗粒。幼虫死亡后释放出大量包涵体进而侵染更多幼虫或在土壤中累积起来,94/105,在国外已登记杀虫剂病毒有：,梨豆夜蛾核多角体病毒（巴西）,苜蓿夜蛾丫纹蛾核多角病毒（美国）,谷实夜蛾核多角体病毒（美国）,烟芽夜蛾核多角体病毒（法国）,赤松毛虫细胞质多角体病毒（日本）,小菜粉蝶颗粒体病毒（俄罗斯）,松红头卷叶角叶鲜多角体病毒（加拿大）,95/105,真菌杀虫剂（,400-500,种）,仅次于细菌杀虫剂，,400500,种真菌含有不一样程度杀虫能力，半知菌有,250,种,白僵菌、绿僵菌可在鳞翅目、鞘翅目、直翅目、半翅目、双翅目标,700,各种幼虫体内寄生,96/105,放线菌杀虫剂,主要用于防螨类,97/105,微生物,除草剂,链霉菌产生,茴香霉素,是一个商品化微生物代谢产物，能强烈抑制杂草。,缺点：不能非选择性除去各种杂草，没有化学除草剂速效,98/105,生物农药稳定性差,生物农药防治效果迟缓,生产工艺落后，技术和研发力量等条件不具备,生产成本过高是限制农用抗生素大规模生产和在农药市场上竞争主要原因之一,选育效价高稳定性好优良菌株是降低生产成本增强农用抗生素在市场上竞争能力最基础性工作,存在问题,99/105,二、微生物肥料,微生物肥料是指含有活微生物特定制品，应用于植物生产起到特定肥料效果，这种效应产生过程中，制品中活微生物生命活动起关键作用，因为这些生命活动，增加了作物营养元素供给量。,100/105,微生物肥料种类,微生物氮肥,以固氮微生物为主，如根瘤菌肥料、固氮菌肥料、固氮蓝细菌肥料和氟兰克氏肥料,微生物磷肥,以能分解难溶性磷和有机磷微生物为主，最受重视是解磷巨大芽孢杆菌和解磷假单胞菌。,如无机解磷肥料、菌根菌肥等,101/105,微生物钾肥,利用微生物分解土壤中难溶性钾，提升土壤中钾含量,该类微生物大多为胶质芽孢杆菌、胶样芽孢杆菌,K,细菌（硅酸盐细菌）能分解长石、云母等硅酸盐类矿物,102/105,抗病与刺激作物生长生物肥料,指利用一些微生物发代谢产物对作物生长含有刺激作用生物肥料。,如“,5046”,菌肥、“,G4”,放线菌制剂,有机肥,103/105,作用机理,（,1,）提升土壤中养分利用效率,（,2,）分泌生物活性物质刺激植物生长,（,3,）抑制病害微生物生长,（,4,）增强植物抗逆能力,作用机理,104/105,（,1,）研发力度不足，技术人员水平有待提升,（,2,）生产工艺落后，产品质量不稳,（,3,）菌株目标效能不稳定，配伍不尽合理、抗逆性差,（,4,）微生物肥产品质量标准有待深入完善,存在问题,105/105,