浅谈微生物的应用及发展

摘要：随着有关学科的发展和生产工艺的改进，人们对微生物的利用本领越来越高。以微生物为原料进行生产的新产品如雨后春笋，层出不穷。本文主要介绍现代微生物的应用方向及发展前景，向读者呈现一个广阔的微生物世界。

关键词：微生物；应用方向；发展前景

微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。它们都是一些个体微小、结构简单的低等生物，包括属于原核类的细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体[1]。作为生物技术最根本的一门学科，微生物学给人类带来了巨大的利益，并对其他生物技术产生了重要影响，一直处于生物技术的领先地位，随着微生物技术快速发展，微生物技术已经走出了曾给其带来里程碑转折发展的发酵罐时期，广泛用于发酵罐以外形式的环境保护、细菌冶金、细菌勘探和能源开发等领域，特别是基因工程菌的大量产生和使用。

1、微生物的应用

微生物在基因工程、细胞工程、蛋白质工程等现代生物技术的支持下，可以产生众多新的产品，应用的范围进一步扩大，已经深入到工农业生产、医疗保健、环境保护、甚至微电子领域，促进了传统产业的技术改造和新兴产业的产生，对人类社会生活将产生深远的影响，同时也具有巨大的经济效益潜力。

1.1微生物在农业中的应用

微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策。积极开展某些植物致病微生物的基因组研究，认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。

植物固氮根瘤菌的全序列也已测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案，可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类，除了杀虫剂能阻断其生活周期以外，只能通过遗传学研究找到毒力相关因子，寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。

1.2 微生物在基因产品开发中的应用

微生物以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿，而微生物基因组，研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制，发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗，开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物，将对有效地控制新老传染病的流行，促进医疗健康事业的迅速发展和壮大。从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。

1.3 微生物在环境保护中的应用[2]

随着工农业的发展，人口的快速增长，人类生活需要的增长，各行业和生活产生的废水、废气、废渣对江河湖海、大气和我们的生活环境造成了不同程度的污染，全球环境正在恶化。过去人们通常采用焚烧和化学处理法来处理废弃物。但这些方法成本很高，并且会产生新的污染。20世纪60年代中期，人们发现一些土壤微生物可以降解非生物源物质，如除草剂、杀虫剂、制冷剂等。他们大多数属于假单胞菌属，可分解100多种有毒废弃物。经研究发现，与有毒废弃物降解有关的酶有多种，编码这些酶的基因大多数存在于微生物细胞内的质粒上，也有的存在于染色体上，有的同时存在于质粒和染色体上。于是发明了厌气发酵法和好奇发酵法等有毒废弃物的微生物处理技术。

1.4 微生物在环境检测中的应用[3]

经典的微生物应用于环境监测主要有以下几种方法：用细菌总数及粪便污染指示菌(大肠埃希氏菌、克雷伯氏菌等) 监测水质；由于现行的以大肠菌群为饮用水中致病菌的指示菌有缺陷，以噬菌体代替它作为病毒污染指示生物：通过检验经环氧树脂玻璃纤维器或滤膜等各种方法浓缩后水中的病毒以鉴定水质；用鼠伤寒沙门氏菌检验物质致突变性与致癌性；用发光细菌快速检测环境毒物．由于其发光能力的强弱与毒物的毒性大小和浓度呈一定比例关系，通过灵敏的光电测定装置，检查在毒物作用下发光菌的光强度变化，可以评价待测物的毒性。

1.5 微生物在选矿中的应用[4]

微生物冶金技术已有广泛的应用。目前生物冶金的研究对象主要是利用铁、硫氧化细菌进行铜、铀、金、锰、铅、镍、铬、钴、铋、钒、镉、镓、铁、砷、锌、铝、银、锗、铜、钪等几乎所有硫化矿的浸出。国内外生物冶金技术不断成熟．应用范围不断扩大．主要应用领域包括以下几个方面：次生硫化铜矿(辉铜矿、铜蓝、斑铜矿等)生物堆浸；原生硫化铜矿

黄铜矿)生物堆浸及精矿生物搅拌浸出；硫化镍、钴、锌矿的生物浸出；煤炭脱硫，铝土脱硅、红土镍矿等生物冶金；难处理金矿生物预氧化。我国在江西德兴铜矿、紫金山铜矿、陕西地勘局、新疆喀拉通克、云南墨江等地已对微生物氧化提取铜、金、镍实现了工业化。目前，微生物就地浸出低品位金属硫化矿的应用已经工业化，利用微生物去除化工和矿业废水中重金属离子的应用也已接近工业化。而微生物作为选矿药剂的应用研究相对较少，国外近1O年才开始进行了广泛而创造性的研究工作。

1.6 微生物在食品中的应用[5]

微生物在大量繁殖后会留下许多代谢产物，如蛋白质、氨基酸、有机酸、维生素等，这些代谢产物不但增加了食品的营养，同时也增加了食品的风味物质。其次，豆腐乳、酱油、酱类就是利用微生物所产生的酶制剂所制成的产品。微生物酶制剂在食品工业中的应用也日益广泛。

进入21世纪，生物工程的应用改造了许多微生物菌种，使其更好的发挥有益作用，为人类提供更多更好的食品，这是食品微生物学研究的首要任务。

2、微生物的发展[1]

英国哲学家和教育学家斯宾塞在其名著《教育论》中早就提出过“人体健康是一切幸福的要素”这个精辟的论点。在现代科学中，对人类健康关系最大、贡献最为突出的应该算是微生物学了。微生物学从建立之初就与人类和动物传染病的防治产生了不解之缘，接着与酿造学、植物病理学、土壤学、药物学和环境科学等密切结合，建立了一个又一个应用分支学科，为人类社会的进步和发展作出了自己的贡献。

通过医疗保健战线上的“六大战役”，即外科消毒手术的建立，寻找人畜重大传染病的病原菌，免疫防治法的发明和广泛应用，磺胺等化学治疗剂的普及，抗生素的大规模生产和推广，以及近年来利用工程菌生产多肽类生化药物等，使原先猖獗的细菌传染病得到了较好的控制，天花等烈性传染病已经彻底绝迹，人类的健康水平大幅提高。

在微生物与工业发展的关系上，通过食品灌藏防腐、酿造技术的改造、纯种厌氧发酵的建立、液体深层通气搅拌大规模培养技术的创建以及代谢调控发酵技术的发明，使得古老的酿造技术迅速发展成工业发酵新技术；接着，又在遗传工程等高新技术的推动下，进一步发生质的飞跃，发展为发酵工程。

微生物在现代农业生产中具有十分显著的作用。新世纪的农业是知识经济的一个重要组成部分，它以高科技为依托，做可持续发展的道路，搞大农业、生态农业、和工厂化的农业，因而是高科技、高产量、高效益、低投入和无废弃物的农业，它兼有高经济效益、高社会效益和高生态效益的特点。其中，微生物的作用及其重要却最容易被忽略，例如，以菌治害虫和以菌治植病的生物防治技术等。

参考文献

[1] 微生物学教程 周德庆 高等教育出版社 1-3

[2] 微生物工程 曹军卫，马辉文 化学工业出版社

[3] 姜琪 微生物在环境保护中的应用及前景 农业网络信息[J] 2011年第7期 120-121

[4] 廖祥秦,晋刘,清成.微生物技术在选矿中的应用 科技向导[J] 2011年第21期 50

[5] 食品微生物学及实验技术 陈红霞，李翠华.化学工业出版社