微生物与发酵工程.doc

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1、微生物与发酵工程13101002朱梦雪发酵工程是生物工程的重要组成部分,也是现代微生物学的核心内容;任何产品的发酵生产都必须通过微生物发酵或细胞扩大培养才能实现。因此,微生物与发酵是紧紧联系在一起的。微生物发酵工程是加快发酵工程研究成果转化为生产力,取得最佳效益的重要手段。微生物科学工作者应不失时机地积极而科学地运用这种手段为社会社会主义市场经济服务。根据文献的调查，微生物的发酵工程主要应用于以下几点：首先是在农业生产上，巴西全国土壤生物研究中心的研究人员发现一种新固氮菌,即固氮醋杆菌(Aeetobaeterdiazotrophyeus)。这是人类发

2、现的第一个有固氮能力的醋杆菌,生活在甘蔗根部,具有很强的抗酸性。由于它的高效固氮能力,可使甘蔗年产量提高2倍(由60吨/公顷提高到180吨/公顷)。在固氮菌的研究方面,我国作物茎瘤固氮根瘤菌的高效固氮活性,以及小麦、玉米、陆生水稻固氮根瘤菌研究取得重要进展;英国诺丁汉大学一个研究小组也获得田著根瘤菌进入小麦、水稻、玉米和油菜等非豆科植物侧根中形成小根瘤,且有固氮作用的类似结果。今年拟在埃及、印度、墨西哥分别进行小麦、水稻、玉米的田间试验。这些非豆科专性共生固氮菌尚处在试验研究阶段。而我国联合固氮微生物早已产业化生产,其产品推广应用于农业生产实践,获得

3、了增产的效果。近又发现一些新的联合固氮菌如产酸克氏杆菌、植皮克氏杆菌(Klebsiellaplantieola)等,为扩大联合固氮菌AIJ新品种的研制做出了新贡献。其次是在生物材料方面。有很多生物材料都是应用微生物发酵来生产的。我了解到的有生物可降塑料、建筑用生物材料和壳聚糖材料。生物可降解塑料:微生物合成塑料物质:加拿大蒙特利尔生物技术研究所以甲醇为原料利用从土壤中选育的嗜甲基细菌生产聚件轻基丁酸(PHB),在我国,武汉大学生物工程研究中心用圆褐固氮菌发酵生产PHB;中国科学院微生物研究所用真养产碱杆菌生产PHB,在培养基中累积的量达细胞干重的63

4、%(W/W);山东大学微生物研究所用该菌生产PHB的研究取得类似结果。建筑用生物材料：某些微生物及其代谢产物如橡胶物质、弹力纤维、高分子多糖等作为混凝土添加剂,制造富有弹性的牢固的生物混凝土材料是有可能的,提供生物建筑材料的另一种可能性是某些微生物—蓝细菌或微型藻类,它们有分泌石灰石(碳酸钙)能力。多用途的壳聚糖材料：壳聚糖又叫脱乙酞基多糖,用途极其广泛,几乎各个行业都用得着它。从微生物发酵生产,如真菌细胞壁含几丁质成分20%一22%,毛霉细胞壁中几丁质含量高达30写一40%,利用黑曲霉或其他真菌来生产壳聚糖是完全可能的。还有就是利用微生物发酵生产两

5、类重要有机酸这里着重介绍两类重要有机酸,都有可能通过微生物发酵途径索取。衣康酸(itaconicac记)进人规模生产:衣康酸又称甲叉丁二酸,系一种不饱和的二梭酸,用途广、需求量大,它是制造合成树脂、合成纤维、塑料、橡胶、表面活性剂、去垢剂、润滑油添加剂等的原料,用它制成的材料填充玻璃纤维即成为高强度的玻璃钢,可代替钢材,用于飞机和造船制造业等方面,由于它的聚合物具有特殊光泽、透明,所以可将其用于制造人造宝石、特殊透镜以及抗化学剂的涂料等等。国内外已用微生物发酵生产这类产品取得重要进展,美国、日本、独联体等生产衣康酸除用土曲霉生产菌外,还有用假丝酵母。

6、我国以蜜糖、淀粉、木屑、稻草为原料,选用土曲霉突变株为生产菌,于37‘C摇瓶培养,衣康酸产量为3.5克/100毫升,糖转化率为35%。还有改用山芋粉为原料生产衣康酸,生产菌突变株于摇瓶试验,产酸量高达90克/升以上,糖转化率稳定在50%一55写,不产杂酸,发酵液残糖很低(仅0.2%左右),结晶回收率为85肠一90%,产品质量可与国际产品相比,所用原料可与葡萄糖、蔗糖比,具有明显的经济效益和竞争力,年产500吨酸的同时亦可产出600吨高蛋白酵母饲料。这表明山芋渣得到充分利用,因此在生产过程中无“三废”的排放。目前,我国选育的土曲霉变异株已进入8.5吨罐

7、的中试,发酵98一In小时,三批平均产酸率为7%一7.5%,转化率50%,平均提取收率为80.25%,产品质量(纯度)达到从日本进口的衣康酸标准。由此可见,我国用自己选育的优良菌株批量生产衣康酸成功,建成的生产线年生产能力仅次于美国、日本和独联体国家。几种人类必需的不饱和脂肪酸:如y一亚麻酸、22碳六烯酸(DHA)、20碳五烯酸(EPA)存在于某些植物和鱼油之中,EPA、DHA在鱼类中特别是冷水海鱼鱼脑和鱼油中含量极为丰富。其重要性在于它们的医用保健价值,具有降低血脂,预防心肌梗塞和血栓症之功效。·γ-亚麻酸:它在马齿觉中的含量是菠菜的10倍,有人把

8、它列入维生素家族成员之一,有所谓维生素F之称。日本用一种被饱霉(Mortierellasp.)大量培养获得菌