【摘要】如今,微生物在各个行业都有其发展,本文简单介绍其在以下四个行业中的部分应
用。 【关键词】微生物 工业 应用 随着人类文明的发展,资源短缺,环境污染等各种各样的问题开始出现。在经济发展的过程中,各种科学与技术应用到人类的生产之中,给地球上原有的这个生态系统带来不同的影响。为了人类文明的可持续发展,人们开始寻找合适的方法,既可促进人类文明的发展,又能最大限度地保护原生态不受严重破坏,于是,在人类的各种生产之中生物科学与技术的应用便应运而生。
生物科学与技术相比传统的化学方法更接近于自然,自然界的一切都是由各种各样的反应构成,人类生产生活所进行的所有反应在自然界几乎都能找到类似的反应来代替。这些反应中,现在研究得最为透彻的莫过于对微生物的利用。 如今,微生物已广泛应用于各行业,食品工业、制药、石油工业、冶金工业等不同行业都有了微生物的参与。 微生物在食品工业中的应用
自古以来,人类就在食品加工中应用微生物,只是不知其中的原理,如酿酒、制醋、及各种需要发酵的传统食物,如今,微生物在食品工业中的应用主要有以下一些: 一、益生菌,是指通过改善肠道菌群微生态平衡而对宿主动物的健康产生有益作用的活体微生物。益生菌具有可以控制肠道感染,减缓乳糖不耐症,抗腹泻降低血浆胆固醇的含量,增强免疫力,防癌抑癌等功效。目前应用于人体的益生菌有双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、蜡样芽胞杆菌、地衣芽胞杆菌、酵母菌等。在这些益生菌当中研究最多的要属乳酸杆菌属和双岐杆菌属等。对于芽孢杆菌属的研究相对较少。有研究表明芽孢杆菌属有着很强的营养特性,并且具有耐高温、耐酸碱的良好稳定性和优良的产酸、产酶、产维生素等性能,能保持较高活菌数,并且能够较好地发挥生理生化作用。
二、微生物风味剂,酵母抽提物被誉为第三代调味剂,是以新鲜的酵母为原料,采用生物酶解技术,将酵母细胞内的蛋白质、核酸等进行生物降解精制而成的复合型天然调味料。其富含多种氨基酸、肽类物质、维生素等营养成分,已被广泛地应 用于食品工业。国内在酵母抽提物方面的研究尚处于起步阶段,由于其口感好,鲜度高,营养丰富等多方面的优点,将具有广阔的前景。
三、微生物防腐剂,防腐剂是食品工业生产中最重要的添加剂之一,添加剂的安全性始终是一亟待解决的问题。随着对微生物研究的不断深入,各种天然防腐剂相继发现,这类防腐剂不仅安全无毒甚至对人体有保健作用。随着人们健康意识的提高,用微生物防腐剂代替化学防腐剂已成为食品保藏技术的发展趋势,对各种微生物防腐剂抑菌物质的鉴定,抗菌谱的确立, 食品毒理学分析等将成为研究的重点。另外,通过生物工程技术对抑菌物质的遗传调控进行研究,不仅具有理论意义而且有广泛的应用前景。在应用微生物防腐剂时可以同时使用几种或与来自动植物的防腐剂配合使用,利用他们之间的协同效应增强效果。 微生物在制药工业中的应用
微生物制药是生物制药的一个重要的方面,微生物制药主要应用于以下方面:
一、抗生素,目前已发现的天然抗生素约2/ 3 来源于链霉菌。利用链霉菌产抗生素能力与链霉素抗性基因之间的对应关系定向筛选正向突变株是目前农用抗生素科研领域的研究热点紫外诱变是菌种选育过程中最常用的诱变方法之一但该法导致的菌种突变是随机的正突变株的出现频率很低需要进行大量的筛选工作。通过将链霉素抗性筛选法与传统紫外诱变
法结合可快速、有效的获得理想的抗生素高产突变株。
二、甾体激素,甾体激素药物是仅次于抗生素的第二类药物由于其结构极其复杂目前利用全合成的方法比较困难通常以具有甾体母核结构的天然产物为原料采用半合成的方法改造后制得。以前生产甾体激素类药物以薯蓣皂素为起始原料,但自20世纪70年代以来薯蓣资源日渐枯竭皂素价格不断上涨促使国内外一些公司寻找和开发新的甾体激素药物的原料。植物甾醇的结构特点决定了它可以作为甾体激素药物半合成的原料。微生物选择性降解甾体侧链技术的发展使这些廉价易得的甾醇充分利用成为可能。 三、微生物发酵制药,微生物有着非常强大的分解转化物质的能力并能产生丰富的次生代谢产物通过微生物的生长代谢和生命活动来炮制中药可以比一般的物理或化学的炮制手段更大幅度地改变药性提高疗效降低毒副作用扩大适应症。中药发酵制药技术是在继承中药炮制学发酵法的基础上吸取了微生态学研究成果结合现代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药新技术是从中药天然药物 制药方面寻找药物的新疗效。
四、酶抑制剂,酪氨酸酶广泛存在于自然界中其化学本质是含铜蛋白是黑色素生物合成的关键酶和限速酶。酪氨酸酶的活性与色素沉着性疾病、食品褐变等均有密切关系。抑制酪氨酸酶活性对人类皮肤色素疾病的治疗、食品保鲜及农业抗虫领域具有重要意义。 微生物在石油工业中的应用 一、微生物勘探技术,为了提高勘探的准确性, 在传统勘探方法的基础上, 引入了微生物勘探石油的新技术,也叫油气微生物勘探(MPOG) ,是一种依靠地表微生物进行油气勘探的技术。人们发现油区底土中的重烃含量与季节变化有很大的联系,而季节变化的起因与微生物活密切相关。在底土中存在着能利用气态烃为碳源的微生物,这些微生物在土壤中的含量和在底土中的烃浓度存在某种对应的关系,因此可用这些微生物作为勘探地下油气田的 指标菌。20 世纪90年代人们在微生物勘探领域做了大量研究,有着许多成功的案例。我国也在东北、华北地区的一些油田进行微生物勘探实践。随着微生物培养技术和测定方法的不断改进,微生物勘探石油技术得到迅速发展,准确率不断提高,在实践中得到很好应用。目前它已成为石油勘探中一项重要的技术。 二、微生物采油技术,微生物采油技术是指将筛选的微生物或微生物代谢产物注入油藏,经微生物的生命活动或代谢产物的某些特性作用于原油,改变原油的某些物化特性,从而提高原油采收率的技术。微生物采油:20 世纪 40 年代美国最早开始研究,70 年代许多国家进行采矿应用试验,年代许多国家大规模采用微生物采油技术,90 发展成三次采油的一项新技术。其主要特点是成本低、适应性强、施工方便、不伤害地层、不污染环境。特别对于枯竭 或近枯竭的油藏更显示其强大的生命力。现在有的微生物采油工艺有微生物处理油井、微生物油井吞吐、微生物区块驱油和微生物调剖等。总的来说分为两类:日常维护和提高原油采收率(MEOR) 。
三、微生物在炼油工业中应用,原油硫含量的持续上升和环保法规的日益严格推动了石油生物脱硫的研究,为提高油品质量,微生物在炼油工业中应用也越来越多。主要技术有:微生物脱硫、微生物脱氮、微生物脱重金属等。 其中以微生物脱硫发展得最为迅速。 具体原理是采用微生物体内的酶来催化氧化油品中的有机硫,使之转化为水溶性硫化物加以除去,从而实现生物催化脱硫。目前研究最为广泛的生物脱硫微生物是光合细菌和无色硫细菌两类。光合细菌脱硫,由于条件苛刻,研究进展不大,仍处于批式试验或实验室小试阶段,且主要以处理气体硫化物为主;无色硫细菌脱硫,近年来很活跃,并取得一些进展,已进行了中试和生产性试验,效果很好。 四、微生物催化生产石化产品,微生物催化生产石化产品用微生物催化生产石化产品,具有产品纯度高、无二次污染等优点。 例如生物法生产丙烯酰胺,将丙烯晴、原料水和固定生物催化剂就可得到丙烯酰胺产品。 其特点是:在常温下反应,设备简单,操作安全,单
程转化率高。法国 SNF Floerger 公司就是世界领先的聚丙烯酰胺生产商。
五、微生物与环保,在石油生产、储运、炼制加工过程中石油及石油制品的泄露及溢出是不可避免的。这将对水源和土壤造成严重的污染。(1)处理采油污水(2)处理石油污染的土壤。 微生物在冶金工业中的应用 一、微生物冶金技术,又称生物浸出技术,通常指矿石的细菌氧化或生物氧化,由自然界存在的微生物进行。这些微生物被称作适温细菌,大约有0.5-2.0微米长、 0.5微米宽,只能在显微镜下看到,靠无机物生存,对生命无害。这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。适温细菌和其他细菌通常生活在因硫氧化而产生的酸性环境中,如温泉、火山附近地区和富含硫的地区。由澳大利亚一家公司培养的适温细菌最早是在西澳的一矿山中发现的,在含硫的酸性环境中,在高温条件下对可溶性金属有很好的聚积作用。适温细菌和其他“靠吃矿石为生”的细菌如何氧化酸性金属的机理不得而知。化学和生物作用将酸性金属氧化变成可溶性的硫酸盐,不可溶解的贵金属留在残留物中,铁、砷和其他贱金属,如铜、镍和锌进入溶液。溶液可与残留物分离,在溶液中和之前,采取传统的加工方式,如溶剂萃取,来回收贱金属,如铜。残留物中可能存在的贵金属,经细菌氧化后,通过氰化物提取。 二、微生物冶金的特点,常规冶金技术在品位低的矿物加工过程中,成本高,污染大,使用生物冶金技术,通俗的讲就是用含细菌的菌液进行浸泡,这些微生物大多是一些化能自养菌,它们以矿石为食,通过氧化获取能量,这些矿石由于被氧化,从不溶于水变成可溶,人们就能够从溶液中提取出矿物。生物冶金具有成本低,污染小,可重复利用的特点,是未来冶金行业发展的理想方向之一。 随着科学与技术的发展,以及人类可持续发展的需要,符合自然生态规律的生物方法,在各行业中的应用会越来越广,地位也会越来越重要,微生物应用的广大应用前景还需要我们很多人的努力去实现。 【参考文献】
[1]王慧楠. 浅谈微生物在制药工程中的应用. 中国中医药咨讯,2011年第6期 [2]邓紫筠. 微生物在食品工业中的应用.农 业与技术,2006年4月第26卷第2期 [3]J·A·布里尔利. 微生物在冶金工艺中的作用(王荣生译). 国外金属矿选矿,2001.11 [4]杜鑫等. 微生物驱油效果分析. 石油化工应用,2011年第02期
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