工业微生物的发展 及其应用前景
——生技102第五小组
★ 酶制剂 ★污水处理
★能源开发
★有机酸发酵 ★单细胞蛋白（SCP)
单细胞蛋白
又叫微生物蛋白或菌体 蛋白，它是用许多工农 业废料及石油废料人工 培养的微生物菌体。因 而，单细胞蛋白不是一 种纯蛋白质，而是由蛋 白质、脂肪、碳水化合 物、核酸及不是蛋白质 的含氮化合物、维生素 和无机化合物等混合物 组成的细胞质团。
污水处理中重要的微生物种群
丝状细菌 生物除磷的重要细菌 硝化细菌 （氨氧化茵 亚硝酸氧化茵 ） 反硝化细菌
常见农药的降解微生物
微生物与能源开发
——微生物与石油开采 ——微生物与氢气制造 ——微生物与沼气发酵
——微生物与乙醇发酵
微生物酶制剂
酶制剂是指从生物中 提取的具有酶特性的 一类物质，主要作用 是催化食品加工过程 中各种化学反应，改 进食品加工方法。
一是天然细菌 二是人工培植的工程细菌一是利用微生物产品 如生物聚合物和生物表面活性剂作为油田化学剂进行驱油， 称为微生物地上发酵提高采收率工艺，即生物工艺法;另一 类是利用微生物地下发酵和代谢产物提高采收率，主要是 利用微生物地下发酵和利用油层中固有微生物的活动，成 为微生物地下发酵提高采收率的方法。
有机酸发酵工业是生物工程领域中的一个至要且 较为成熟的分支，在世界经济发展中，占有一定 的地位。有机酸在传统发酵食品小早已得到广泛 应用。以微生物发酵法生产且达工业生产规模的 产品已达十几种。 用微生物发酵法生产有机酸，以代替从水果和蔬 菜等植物中提取有机酸，是近年来由于社会及市 场的需要而开发出的方法。由于食品、医药、化 学合成等工业的发展，有机酸需求骤增，发酵生 产有机酸逐渐发展成为近代重要的工业领域。
柠檬酸发酵历史
柠檬酸是由瑞典化学家scheere于1784年从柠檬酸果汁中提取 制成，并获得结晶。 1891年德国微生物学家Wehmer发现青霉菌能生产柠檬酸，其 中以黑曲霉产酸最高。 1923年美国弗滋公司研制成功以废糖蜜为原料浅盘法发酵生 产柠檬酸，并建立了世界上第一个柠檬酸工厂，从此柠檬 酸进入了工业生产新时期。 1952年美国迈尔斯公司首先采用深层发酵法大规模生产柠檬 酸，此后深层发酵生产工艺得到迅速发展。 近年来美国迈尔斯公司采用玉米淀粉为原料，经双曲法水解 淀粉为液体葡萄糖进行浓酸深层发酵，发酵液中产酸浓度 达22％一23％。
单细胞蛋白具有以下优点： 单细胞蛋白所含的营养物质极为丰富。 生产效率高，比动植物高成千上万倍 。 生产原料来源广 可以工业化生产 任何一种新型食品原料的问世，都会产生可接受性、安全性 等问题。单细胞蛋白也不例外。例如，单细胞蛋白的核酸 含量在4%～18%，食用过多的核酸可能会引起痛风等疾病。
微生物在污水处理中的应用 利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动, 将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的.微生物 能从污水中摄取糖，蛋白质，脂肪，淀粉及其它低分子化 合物。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此, 净化方法分为好氧净化和厌氧净化.
在细菌对抗生素耐药性的发展和蔓延，是一个普遍威胁到人 类和动物，一般是无法预防的，但是仍然可以控制，它必 须在尽可能最有效的方式解决。这些方法包括使用抗菌疫 苗，噬菌体疗法，免疫增强剂，佐剂，antivirulence疗法， 益生菌及其组合5
应器体积）。阴极微生物群落为主，Sphingobacterium，鲍曼不动，并Acidovorax SP，根据16S rRNA基因的 关键词： 生物电化学系统，污水处理，可再生能源，生物燃料电池，醋酸
微生物燃料电池
（MFCs）的潜力，以饱满的效率相结合的废水处理效率。MFC实现的主 要障碍之一是阴极室的运作，因为它采用对环境不友好的催化剂，如 铂。正如最近表明，细菌可以促进硝酸盐和氧阴极催化可持续发展和 成本效益。在这里，我们描述了碳负极向空气开放，其中所附细菌催 化氧还原。在场的细菌能够减少氧作为最终电子受体，采用固相阴极 提供的电子。获得了高达2.2 预计 一 米-2阴极表面的电流密度 （0.303±0.017女男 -2，15 女男 -3总反应器体积）。阴极微生物群落为 主，Sphingobacterium，鲍曼不动，并Acidovorax SP，根据16S rRNA基 因的克隆库分析。Sphingobacterium藻株。不动杆菌 。获得了使用H 2 / O 2的混合物。从阴极获得纯培养隔离，有的表现为增加输出功率高 达三倍，比非接种控制，即从0.015±0.001 0.049±0.025 女男 -2阴极表 面预测。在激活损失显着下降表明，细菌作为真正的催化剂对氧还原 的功能。由于非催化还原电位高，氧气只在有限范围内朝，即阴极电 子供体的竞争力。进一步研究完善运行参数，并通过修改在电极表面， 并阐明了细菌的代谢，增加电流密度是必要的。 关键词： 生物电化学系统，污水处理，可再生能源，生物燃料电池，醋酸
有机酸应用 1. 在食品和饮料中的应用
酸味剂: 汽水、硬糖、冰淇淋水果罐头、果冻、果酱保色用
抑制腐败微生物生长 2. 在医药工业中的应用 柠檬酸及钠盐是很好的抗凝血剂葡萄糖酸钙补钙 3. 在化学工业中的应用 洗涤剂（脱锈）:无毒、无污染 无毒电镀: 柠檬酸盐镀锌溶液代替氰化物
化妆品、香皂沐浴液:
防止氧化和除臭制革工业等
4. 其它工业 卷烟(乳酸或乳酸钠): 防干燥、防霉变、增香 处理纤维(乳酸): 柔软、光泽 显影剂(酒石酸) 乳酸钙是重要的医药和饲料添加剂
主讲人： 幻灯片制作： 前ቲ ባይዱ观赏!
生化法是依靠微生物或酶的作用，对生物质能进行生物转化， 生产出如乙醇、氢、甲烷等液体或气体燃料。主要针对农 业生产和加工过程产生的生物质，如农作物秸秆、畜禽粪 便、生活污水、工业有机废水和其他农业废弃物等。 酯 化是指将植物油与甲醇或乙醇在催化剂和230～250℃温度 下进行酯化反应，生成生物柴油，并获得副产品——甘油。 生物柴油可单独使用以替代柴油，又可以一定比例(2％～ 30％)与柴油混合使用。除了为公共交通车、卡车等柴油机 车提供替代燃料外，又可为海洋运输业、采矿业、发电厂 等具有非移动式内燃机行业提供燃料。
由微生物发酵产生的有机酸有60多种 柠檬酸 Aspergillus niger（黑曲霉） 葡萄糖酸 Aspergillus niger（黑曲霉） 醋酸 Acetobacter aceti（醋化醋杆 菌） 乳酸 Lactobacilus delbrackii（德氏乳 杆菌） -酮戊二酸 Candida sp. （一种假丝酵母） 衣康酸等 Aspergillus terreus（土曲霉） 水杨酸 Pseudomonas aeruginosa（铜绿假单胞菌） 丙酸 Propioni bacterium shermanii(谢氏丙酸杆菌)
生物质能源
利用微生物发酵生产等直接从纤维素的植物生物量燃料和化学品，可以 绕开昂贵的生化处理
随着技术的进步和社会需求的增加，近年来工业微生物的产 品种类不断增多，应用领域更迅速波及食品、制药、酶制 剂等诸多工业领域，是国民经济众多行业和生产部门进行 生产活动的重要基础。基于可持续发展的必然需求，生命 科学与高新技术的发展，已经使得现代生物技术从医药领 域、农业领域逐步向工业领域扩展，工业生物技术发展的 新浪潮正在形成。当前，有近160种微生物的基因组测序 工作已经完成，工业微生物的功能基因与代谢规律研究以 及相关知识产权的争夺已成为国际工业生物领域的热点。 尤其工业微生物涉及轻化工、制药，食品工业甚至重工业， 能源工业等等，其在国民经济的发展中占有重要的地位。
用于反应堆类型的示意图。（一）设置在此期间，当阳极污 水用于补充阴极液。进水进入阳极再循环回路，并在阳极 氧化醋酸。质子的一部分，通过阳离子交换膜（CEM）的 阴极，氧气在阴极表面的细菌生长减少迁移。部分的 recirculatory流体阴极，由顶部的箭头表示。在底部的虚线 箭头表示阴极污水也可用于循环阳极（Freguia 等人，2007 年a ， 2007年b ）。（二 ）反应堆的顶视图用来测试菌株 作为阴极的催化剂。六阴极车厢被连接到共阳极作为电子 供应。每个阴极阳极被连接到一个单独的电阻器，但没有 液体的传递，在这种情况下，阳极和阴极之间。（1）阳 离子交换膜（2）阴极电极（3）空气阴极入口。在一个完 整的循环概念，阴极和阳极的液体，可用于再循环结合， 由虚线表示。