微生物工程综述.docx

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 究，并且已经研发出了许多微生物蛋白饮料。比如：合理地 运用高温酸法、碱法、酶法以及溶剂法，生产而来的酵母、 细菌、霉菌高蛋白饮料，和酸奶、酸酪的风味相似，但是所 具有的营养价值比牛奶的营养价值还要高，这类保健饮 料比较适用于幼儿或者病人饮用。
3. 在代谢产物食品中的应用
我国在微生物代谢产物生产人们需求的酿造食品这 方面也取得了较为不错的成果，比如：酒类、酱油、食醋等 深受人们的喜爱。微生物存在着许多种代谢产物，具体有 糖、氨基酸、脂肪酸等，人们把一些价格较低的农副产品或 者是野生植物淀粉作为原料，再对微生物菌体的酶进行酶 解，就能够获取一些营养价值较高的保健食品，比如：用红 薯、水果、菊芋等原料进行酿酒，得来的酒不仅质量很好， 而且还具有独特的风味；用糠糟、高粱糠淀粉渣等原料生 产的食醋，质量也是上乘。此外，在社会不断发展的形势 下，一些全新的发酵食品被人们研发出来，并且在经过政府有关部门的认可以后，投入了实际生产中，比如：我国各 个地区生产的啤酒具有独特的风味，不仅在国内十分畅 销，还受到东南亚当地居民的喜爱。随着生物工程技术快 速的发展，金灵锗和富含赖氨酸的各种糕点被人们研发出 来，这些保健食品特别适合于老人和儿童食用，具有非常 好的保健开胃效果。
三、 结语
总而言之，大自然中蕴含了十分丰富的天然微生物资源，把这些微生物资源通过相关手段生产成为人们需求的工具，不管是对环境的治理，还是生产上的利用都具有十 分重要的作用和意义。因此，政府应该加强微生物工程开发。
参考文献
[1] 聂发辉，李田 . 粘土矿物在污水处理中的应用及展望 [J]. 华东交 通大学学报，2006（08）.
[2] 赵娜，樊畅，吕瑞滨 . 聚合氯化铝在污水处理中的应用 [J]. 中国 资源综合利用，2011（09）.
[3] 刘明宇 . 一体氧化沟在污水处理中的应用 [J]. 南方建筑，2006 （07）.
[4]张翠英.低温微生物在污水处理中的应用与展望[J].科技信息（科 学教研），2007（09）. [5] 李冬黎 . 特种电源技术及其在污水处理中的应用 [D]. 浙江大学， 2003（12）.
[6]毕列锋，李旭东.微生物法净化含NOx废气[J].环境工程，1998，16 （3）：37-39.
[7]魏在山，孙佩石，黄岩华.生化法净化工业有机废气的研究[J].环 境科学动态，2001，1:21-23.
[8]耿绍宇，李红霞.臭气污染的有效控制[J].山西建筑，2004，30（1） : 126-127. [9]Webster T S,Devinny J S,Torres E M. Microbial Ecosystems in Compost and Granular Activated Carbon Biofilters. Biotechnology and Bioen gineering，1997，53（3）：296-303.
[10]马文漪，杨柳燕. 环境微生物工程[M]. 南京大学出版社，1998.
[11］聚焦新资源食品及新技术在食品工业中的应用第三届食品科技 北京论坛［J］ .食品工业科技，2011，（10）：24-26.
[12］孙宝国，曹雁平，李健，等.食品科学研究前沿动态［J］ .食品科学技 术学报，2014，（2）：1-11.
[13］伍国明，温海祥，曾荣,等.食品微生物学优质课程建设的探索与实 践［J］ .微生物学通报，2013，（3）：522-526.
[14] 微生物工程在保健食品开发中的应用 周文涛 （武汉东湖学院，湖北 武汉 430299）
[15] Metabolic Engineering for Microbial Production and Applications of Polyhydroxyalkanoates George Guo Abstracts of the Third International Symposium on Engineering Plastics