微生物与环境的关系精品文稿.ppt

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1、微生物与环境的关系第1 页，本讲稿共33 页 微生物的特点：微生物的特点：1.1.体积微小，结 体积微小，结构简单 构简单 2.2.分布广泛，种类繁多 分布广泛，种类繁多 3.3.繁殖速度快，代谢强度高 繁殖速度快，代谢强度高 4.4.适应能力强，易于培养 适应能力强，易于培养 5.5.易变异 易变异 微生物学的任务：利用有利的一面为人类造福、微生物学的任务：利用有利的一面为人类造福、变有害为有利。变有害为有利。微生物与人类的关系：疾病、物质的霉变、工农 微生物与人类的关系：疾病、物质的霉变、工农业生产、生态。业生产、生态。第2 页，本讲稿共33 页环境问题的出现 第二次世界大战后，世界各国特

2、别是发展中国家纷纷采取传统的 第二次世界大战后，世界各国特别是发展中国家纷纷采取传统的“增长第 增长第一战略 一战略”来发展本国经济，其主要特征是大力推进工业化，以谋求国民生 来发展本国经济，其主要特征是大力推进工业化，以谋求国民生产总值得以迅速增长，传统片面的追求经济增长的战略，虽然使许多国家 产总值得以迅速增长，传统片面的追求经济增长的战略，虽然使许多国家在一定时期内取得了经济上的较快增长，同时产生了包括环境污染在内的 在一定时期内取得了经济上的较快增长，同时产生了包括环境污染在内的一系列严重问题。一系列严重问题。各种新兴工业的产生与迅速发展，使工业废水量急剧增加，石 各种新兴工业的产生与

3、迅速发展，使工业废水量急剧增加，石油炼厂废水、石油化工废水、造纸废水、印染废水、纺织工业废水、油炼厂废水、石油化工废水、造纸废水、印染废水、纺织工业废水、屠宰废水、食品加工废水、发酵工业废水等种类繁多的工业废水都 屠宰废水、食品加工废水、发酵工业废水等种类繁多的工业废水都直接或间接地排入自然水体，造成了严重的水体污染。各种类型的 直接或间接地排入自然水体，造成了严重的水体污染。各种类型的工厂和越来越多的汽车，产生大量的废气派入大气，导致酸雨、温 工厂和越来越多的汽车，产生大量的废气派入大气，导致酸雨、温室效应、臭氧空洞、光化学烟雾的产生 室效应、臭氧空洞、光化学烟雾的产生第3 页，本讲稿共33

4、 页微生物与环境的关系 当今世界，对保护环境，促进社会经济与环境的协调发展，实施可 当今世界，对保护环境，促进社会经济与环境的协调发展，实施可持续发展战略已达成共识，而搞好环境保护是实施可持续发展的关 持续发展战略已达成共识，而搞好环境保护是实施可持续发展的关键。保护环境涉及范围广，主要是消除污染和保护生态环境，微生 键。保护环境涉及范围广，主要是消除污染和保护生态环境，微生物在这两方面都有重要作用。物在这两方面都有重要作用。微生物不仅自然界物质循环过程中担当分解者的重要角色维持生物圈的动态 微生物不仅自然界物质循环过程中担当分解者的重要角色维持生物圈的动态平衡，同时也是去除环境污染物的生力军

5、。平衡，同时也是去除环境污染物的生力军。微生物的作用 微生物的作用 微生物种类和代谢途径的多样性，可以使各种有 微生物种类和代谢途径的多样性，可以使各种有 机物得以降解 机物得以降解 其高效性可以使有机污染物在较短的时间内降解 其高效性可以使有机污染物在较短的时间内降解 其变异性可处理难降解的污染物 其变异性可处理难降解的污染物 基因工程技术的发展：聚合酶链式反应（基因工程技术的发展：聚合酶链式反应（PCR PCR 技术）对常规方法 技术）对常规方法难以克隆的基因进行克隆，对降解联苯和多氯联苯的 难以克隆的基因进行克隆，对降解联苯和多氯联苯的bphC bphC 基因的克 基因的克隆、可治理米糠

6、油事件 隆、可治理米糠油事件第4 页，本讲稿共33 页 生态环境的处理 合成有机物的降解 化学元素的处理 食品安全 人体健康 农业生产 工业生产第5 页，本讲稿共33 页处理污染过程 这里都是生物的方法基本原理利用各种微生物的分解作用，对废水中的污染物进 这里都是生物的方法基本原理利用各种微生物的分解作用，对废水中的污染物进行降解和转化，使之矿化且使水中的重金属适当转化 行降解和转化，使之矿化且使水中的重金属适当转化 废水处理：废水中的病毒的去除（利用生物直接吞食病毒、产生生物热、分 废水处理：废水中的病毒的去除（利用生物直接吞食病毒、产生生物热、分泌抑制病毒存活的物质或影响 泌抑制病毒存活的

7、物质或影响PH PH 值使病毒失活的方法。值使病毒失活的方法。1.1.沉淀 沉淀2.2.过滤、消毒 过滤、消毒、有的在处理之前要通过诱变育种生产所需的微生物或直接吸附）、有的在处理之前要通过诱变育种生产所需的微生物或直接吸附）如：处理含酚的废水（诱变），松花江（活性炭）如：处理含酚的废水（诱变），松花江（活性炭）生 生 活 活 用 用 水 水 的 的 处 处 理 理：水 水 源 源 中 中 常 常 常 常 有 有 致 致 突 突 变 变 污 污 染 染 物 物 方 方 法 法 先 先 利 利 用 用 微 微 生 生 物 物 检 检 验 验出 出 来 来，1.1.利 利 用 用 工 工 程 程

8、菌 菌 形 形 成 成 固 固 定 定 化 化 生 生 物 物 活 活 性 性 炭 炭，消 消 除 除 水 水 中 中 微 微 量 量 有 有 机 机 物 物2.2.微 微 生 生 物 物 生 生产生物絮凝剂，取代无机和有机絮凝剂，进一步提高饮用水的水质。产生物絮凝剂，取代无机和有机絮凝剂，进一步提高饮用水的水质。第6 页，本讲稿共33 页第7 页，本讲稿共33 页第8 页，本讲稿共33 页 2.2.污染空气的处理 污染空气的处理:因为空气中缺乏微生物可直接利用的营养物质，微生 因为空气中缺乏微生物可直接利用的营养物质，微生物不能在空气中生长繁殖、空气中也没有固定的微生物种群 物不能在空气中生

9、长繁殖、空气中也没有固定的微生物种群 利用微生物对污染空气的净化并不普遍，但在可控条件下采用微生物处 利用微生物对污染空气的净化并不普遍，但在可控条件下采用微生物处理法比较高效、普遍 理法比较高效、普遍1.1.城市垃圾中转站的恶臭空气，可向空气中喷洒有效菌群 城市垃圾中转站的恶臭空气，可向空气中喷洒有效菌群的方式，的方式，2.2.在污泥消化过程中产生的气体，也可以通过生物滤塔 在污泥消化过程中产生的气体，也可以通过生物滤塔 3.3.污染土壤的处理 污染土壤的处理:土壤的污染主要是农业生产化肥、农药，工业废水，有害 土壤的污染主要是农业生产化肥、农药，工业废水，有害固体废气物的堆放，有毒有害物质

10、的泄露。被污染的土壤通过对地表水和地下水 固体废气物的堆放，有毒有害物质的泄露。被污染的土壤通过对地表水和地下水形成二次污染和经土壤 形成二次污染和经土壤-植物系统有事物链进入人体，危害人体健康 植物系统有事物链进入人体，危害人体健康、方法、方法:利用土壤微生物或筛选驯化的工程菌来进行土壤修复的生物修复技术 利用土壤微生物或筛选驯化的工程菌来进行土壤修复的生物修复技术第9 页，本讲稿共33 页净化空气的装置 净化空气的装置第10 页，本讲稿共33 页固体废气物的处理装置 固体废气物的处理装置第1 1 页，本讲稿共33 页合成有机物的降解的作用 化学农药：因为有很多农药在土壤中是十分稳定的，如

11、化学农药：因为有很多农药在土壤中是十分稳定的，如:有机氯农药 有机氯农药DDT DDT、狄氏剂等都很难被微生物降解，可在土壤中保持数年，经过大量的积累，、狄氏剂等都很难被微生物降解，可在土壤中保持数年，经过大量的积累，导致环境的严重污染 导致环境的严重污染 许多研究证明，绝大部分农药在环境生物群落的作用下，能够或快或慢的降解，许多研究证明，绝大部分农药在环境生物群落的作用下，能够或快或慢的降解，最主要的降解者是细菌和真菌。最主要的降解者是细菌和真菌。作用类型：去毒、作用类型：去毒、降解 降解（复杂变为简单，或彻底分解为（复杂变为简单，或彻底分解为CO CO2 2、H H2 2O O、NH NH

12、3 3、Cl Cl-等，如果完全被 等，如果完全被分解成无机化合物，即称为农药的矿化）分解成无机化合物，即称为农药的矿化）.活化作用 活化作用（无毒或毒性低的转化为有毒或毒性更强的化合物，如转化为除草剂等对（无毒或毒性低的转化为有毒或毒性更强的化合物，如转化为除草剂等对杂草及昆虫有毒害作用的物质）杂草及昆虫有毒害作用的物质）.失去活化性 失去活化性（一些微生物能将这些化合物转化为其他的无毒化合物，（一些微生物能将这些化合物转化为其他的无毒化合物，使其失去活化性而不再呈现农药的毒性）使其失去活化性而不再呈现农药的毒性）.结合作用 结合作用（微生物的细胞代谢产物与农药结合，形成更为复杂的物质）（微

13、生物的细胞代谢产物与农药结合，形成更为复杂的物质）.改变毒性谱 改变毒性谱（有些农药对一类有机体有毒，当被微生物代谢后，虽然消除了对（有些农药对一类有机体有毒，当被微生物代谢后，虽然消除了对原作用生命体的毒性作用，但其转化产物却能抑制另一类有机体的生命活动）原作用生命体的毒性作用，但其转化产物却能抑制另一类有机体的生命活动）.第12 页，本讲稿共33 页举例 2 2，4-4-二氯苯氧乙酸，简称 二氯苯氧乙酸，简称2 2，4-D 4-D，一种高效低残留的，一种高效低残留的 除草剂，高 除草剂，高中生物我们称之为生长素类似物。方法：降解苯氧乙酸，使其失去 中生物我们称之为生长素类似物。方法：降解苯

14、氧乙酸，使其失去芳香环的结构，使 芳香环的结构，使 分子上的氯以无机氯的形式释放出来。分子上的氯以无机氯的形式释放出来。4 4，4-4-二氯二苯三氯乙烷，即 二氯二苯三氯乙烷，即DDT DDT，非常难以被微生物的降解，在使，非常难以被微生物的降解，在使用十年后，仍有 用十年后，仍有5%10%5%10%残留在土壤中。方法：残留在土壤中。方法：1 1，在厌氧条件下对，在厌氧条件下对DDT DDT发生不同程度的脱氯作用，发生不同程度的脱氯作用，2 2，在好氧条件下，缓慢地脱氯，生成，在好氧条件下，缓慢地脱氯，生成二氯二苯乙烯 二氯二苯乙烯DDE DDE，3 3，单独用一种微生物并不能将，单独用一种微

15、生物并不能将DDT DDT 彻底降解，它的 彻底降解，它的降解矿化，需要不同微生物种群间的联合作用。降解矿化，需要不同微生物种群间的联合作用。有机磷农药，是醇类与磷酸结合的酯类化合物或磷酸与其他有机 有机磷农药，是醇类与磷酸结合的酯类化合物或磷酸与其他有机酸结合成的酸酐类化合物。在环境中有很强的稳定性，剧毒高残 酸结合成的酸酐类化合物。在环境中有很强的稳定性，剧毒高残留。大多数微生物都可参与它的生物降解，过程复杂且此类农药 留。大多数微生物都可参与它的生物降解，过程复杂且此类农药的降解受到生物因素和非生物因素的影响。（微生物种类、群体 的降解受到生物因素和非生物因素的影响。（微生物种类、群体大

16、小、生长速率、温度，大小、生长速率、温度，PH PH、盐度、土壤含水量。）、盐度、土壤含水量。）第13 页，本讲稿共33 页 合成洗涤剂 合成洗涤剂:它不仅在家庭生活中，且在许多工业生产如纤维、纺 它不仅在家庭生活中，且在许多工业生产如纤维、纺织、造纸、食品、皮革、金属洗涤等行业大量使用。其基本成分是 织、造纸、食品、皮革、金属洗涤等行业大量使用。其基本成分是表面活性剂，现在洗涤剂的结构中合成了烷基苯磺酸盐 表面活性剂，现在洗涤剂的结构中合成了烷基苯磺酸盐LAS LAS，提高，提高了它的降解速率。方法：了它的降解速率。方法：LAS LAS 在微生物的作用下，通过烷基氧化、在微生物的作用下，通过

17、烷基氧化、苯环裂解、脱磺酸作用以及微生物的共代谢作用得到降解。苯环裂解、脱磺酸作用以及微生物的共代谢作用得到降解。塑料 塑料:聚氯乙烯合成的高分子化合物，塑料制品中都添加了增 聚氯乙烯合成的高分子化合物，塑料制品中都添加了增塑剂，这正是微生物的主要作用对象。塑料聚合物先经过不 塑剂，这正是微生物的主要作用对象。塑料聚合物先经过不同程度的光解作用后再经生物降解可加快其矿化。同程度的光解作用后再经生物降解可加快其矿化。多氯联苯 多氯联苯PCB:PCB:米糠油事件，作为稳定剂使用广泛如润滑油、油漆等，米糠油事件，作为稳定剂使用广泛如润滑油、油漆等，它是一种致癌因子，主要作用于皮肤、肝脏、神经、骨骼等

18、，方法：先 它是一种致癌因子，主要作用于皮肤、肝脏、神经、骨骼等，方法：先经过厌氧菌作用（对 经过厌氧菌作用（对PCB PCB 起脱氯作用）再由好氧菌接着分解。脱氯菌释 起脱氯作用）再由好氧菌接着分解。脱氯菌释放氢，氢又被氢细菌消耗，使脱氯菌继续脱氯，共代谢作用、降解性质 放氢，氢又被氢细菌消耗，使脱氯菌继续脱氯，共代谢作用、降解性质粒以及微生物之间的互生关系，使其降解、矿化。粒以及微生物之间的互生关系，使其降解、矿化。第14 页，本讲稿共33 页化学元素的处理 一 一.Mn.Mn 的转化 的转化 锰转化造成的危害 锰转化造成的危害 在给排水管道内常有氧化锰和铁的细菌，会产生大量锰和铁的化合物

19、，与大量 在给排水管道内常有氧化锰和铁的细菌，会产生大量锰和铁的化合物，与大量增生的菌体黏合在一起，造成管道堵塞，使管道输水能力显著下降。增生的菌体黏合在一起，造成管道堵塞，使管道输水能力显著下降。可处理四日事件中的 可处理四日事件中的.Mn.Mn 生盘纤发菌 生盘纤发菌:一种具有很强氧化锰能力的丝状细菌，其鞘上具有催化锰氧化的物质，一种具有很强氧化锰能力的丝状细菌，其鞘上具有催化锰氧化的物质，并能分泌大量黏液，使鞘沉积大量锰 并能分泌大量黏液，使鞘沉积大量锰.生丝微菌属的细菌在细胞末端生有小柄，在土壤中能氧化锰 生丝微菌属的细菌在细胞末端生有小柄，在土壤中能氧化锰,Mn,Mn2+2+化为 化

20、为Mn Mn4+4+反应是在这 反应是在这类菌柄的表面部位发生的并在柄表形成一层衣鞘当处于 类菌柄的表面部位发生的并在柄表形成一层衣鞘当处于PH PH 值中性条件是，会 值中性条件是，会发生锰的的氧化，这类菌附着于管表，柄部拖在水中，好像海绵一样在吸收水 发生锰的的氧化，这类菌附着于管表，柄部拖在水中，好像海绵一样在吸收水中的 中的Mn Mn2+.2+.不少真菌具有氧化锰的能力，且在酸性环境中，锰的氧化以真菌为主 不少真菌具有氧化锰的能力，且在酸性环境中，锰的氧化以真菌为主 饮用水的处理，用加石灰形成 饮用水的处理，用加石灰形成Mn(OH)Mn(OH)2 2沉淀的方法去除 沉淀的方法去除第15

21、 页，本讲稿共33 页 水俣病，汞，广泛存在于自然界中但含量极低，主要以 水俣病，汞，广泛存在于自然界中但含量极低，主要以元素 元素Hg,Hg,和 和HgS HgS 形式存在。含无机汞的废水排入水俣湾后，形式存在。含无机汞的废水排入水俣湾后，在海底沉积，经细菌作用，转化为甲基汞，它毒性更强，在海底沉积，经细菌作用，转化为甲基汞，它毒性更强，易溶于脂肪，更为迅速地渗入生物体内，经过生物富集作 易溶于脂肪，更为迅速地渗入生物体内，经过生物富集作用和食物链的放大作用，导致水俣病的发生。方法：日本 用和食物链的放大作用，导致水俣病的发生。方法：日本正在研究利用已分离出的一种假单胞菌和大肠杆菌将离子 正

22、在研究利用已分离出的一种假单胞菌和大肠杆菌将离子汞转化为元素汞的能力，处理含汞污水。汞转化为元素汞的能力，处理含汞污水。第16 页，本讲稿共33 页食品与微生物 作用的两面性 作用的两面性 欧盟要求进口水产品和动物产品的生产、加工企业必须获得欧盟的注册、备 欧盟要求进口水产品和动物产品的生产、加工企业必须获得欧盟的注册、备案，对进口花生及其制品实行 案，对进口花生及其制品实行“自动报警 自动报警”制度，即任何一个欧盟成员国发 制度，即任何一个欧盟成员国发现进口花生中黄曲酶素（黄曲酶素能引起肝癌，是目前发现最强的致癌物）现进口花生中黄曲酶素（黄曲酶素能引起肝癌，是目前发现最强的致癌物）超标，其它

23、成员国相应自动关闭花生进口市场。欧盟从 超标，其它成员国相应自动关闭花生进口市场。欧盟从1999 1999 年开始对蜂蜜 年开始对蜂蜜产品进行链霉素残留限量检验，产品进行链霉素残留限量检验，2000 2000 年开始实施茶叶进口新标准，部 年开始实施茶叶进口新标准，部分农药残留限量的检验标准比以前提高了 分农药残留限量的检验标准比以前提高了100 100 200 200 倍。倍。黄曲霉毒素（强致癌物质）来源于黄曲霉菌污染，黄曲霉素广泛存在于霉变 黄曲霉毒素（强致癌物质）来源于黄曲霉菌污染，黄曲霉素广泛存在于霉变的花生、玉米、大米、豆类食品中，可以诱发肝癌及肾、肺、胃、皮下组织 的花生、玉米、大

24、米、豆类食品中，可以诱发肝癌及肾、肺、胃、皮下组织的肿瘤。的肿瘤。钟南山指出，广州近年来肝癌、大肠癌的发病率都在上升，与食品中亚硝酸 钟南山指出，广州近年来肝癌、大肠癌的发病率都在上升，与食品中亚硝酸铵、黄曲酶素超标有关。铵、黄曲酶素超标有关。第17 页，本讲稿共33 页 高产微生物油脂菌种的选育及应用食品安全 高产微生物油脂菌种的选育及应用食品安全 该项目选育出国内油脂含量高达 该项目选育出国内油脂含量高达55%55%以上的菌种，采用液体发酵和固体 以上的菌种，采用液体发酵和固体发酵 发酵 两种工艺技术，培养条件粗放，提取采用自溶、酸水解和有机溶 两种工艺技术，培养条件粗放，提取采用自溶、酸

25、水解和有机溶剂萃取综合工艺，因此，油脂提取率高达 剂萃取综合工艺，因此，油脂提取率高达48%48%，微生物油脂种的不饱和，微生物油脂种的不饱和脂肪酸的含量为 脂肪酸的含量为56%56%以上。该项目 以上。该项目 开创了食用和工业用油脂来源的新途 开创了食用和工业用油脂来源的新途径。微生物油脂不仅是人类理想的保健食品，也是良好的饲料添加剂。径。微生物油脂不仅是人类理想的保健食品，也是良好的饲料添加剂。该项目不论是菌种的含油率，还是油脂的提取率均高于国外技术指标。该项目不论是菌种的含油率，还是油脂的提取率均高于国外技术指标。该项目填补了国内微生物油脂的空白，居国内领先水平。该项目研制的 该项目填补

26、了国内微生物油脂的空白，居国内领先水平。该项目研制的对虾蛋鸡的饲料填加剂和脑黄金酱油等新产品，经初步应用已获得了明 对虾蛋鸡的饲料填加剂和脑黄金酱油等新产品，经初步应用已获得了明显的经济效益和社会效益，应用前景非常好。显的经济效益和社会效益，应用前景非常好。多不饱和脂肪酸具有促进大脑发育、防治儿童智力低下、老年痴呆；防治心血管 多不饱和脂肪酸具有促进大脑发育、防治儿童智力低下、老年痴呆；防治心血管疾病、肿瘤和糖尿病，延缓衰老，提高中、老年人的性欲等方面，均具有特殊的 疾病、肿瘤和糖尿病，延缓衰老，提高中、老年人的性欲等方面，均具有特殊的疗效。同时，粗制品做为微生物饲料添加剂加入饲料中，可明显提

27、高畜禽的消化 疗效。同时，粗制品做为微生物饲料添加剂加入饲料中，可明显提高畜禽的消化吸收率，防病治病，改善肉类和蛋的品质等。因此，该产品在 吸收率，防病治病，改善肉类和蛋的品质等。因此，该产品在 生化药物、保健品 生化药物、保健品和饲料方面需求量 和饲料方面需求量 是很大的。是很大的。第18 页，本讲稿共33 页农业应用 目前，中国农业面临农作物病害制约农作物增产增质以及化学农药引起严重环境污染 目前，中国农业面临农作物病害制约农作物增产增质以及化学农药引起严重环境污染和生态破坏的问题，本产品符合农民需要，市场广阔。和生态破坏的问题，本产品符合农民需要，市场广阔。高效牛蒡叶生物活性物质无公害农

28、药 高效牛蒡叶生物活性物质无公害农药 高效牛蒡叶生物活性物质无公害农药是以牛蒡叶提取物中的生物活性物 高效牛蒡叶生物活性物质无公害农药是以牛蒡叶提取物中的生物活性物质为主要成分配以微生物抗菌孢子及其他抗病诱导物质等成分研制而成的 质为主要成分配以微生物抗菌孢子及其他抗病诱导物质等成分研制而成的生物技术产品。本项目的研究得到了山东省科委和江苏省科技厅等的资助，生物技术产品。本项目的研究得到了山东省科委和江苏省科技厅等的资助，已经较长时间的严格科学实验 已经较长时间的严格科学实验/试验，生产工艺成熟 试验，生产工艺成熟(主要包括：牛蒡叶生物活 主要包括：牛蒡叶生物活性物质的提取分离、抗菌孢子的培养

29、、制剂的配制及分装 性物质的提取分离、抗菌孢子的培养、制剂的配制及分装)，操作简单、方便，操作简单、方便，成本低，效果明显，好于目前市场同类产品，无公害。产品主要具有以下生理功能：成本低，效果明显，好于目前市场同类产品，无公害。产品主要具有以下生理功能：促进农作物生长健壮，增强 促进农作物生长健壮，增强 农作物的光合效能 农作物的光合效能 和干物质的定向运输与积累，提 和干物质的定向运输与积累，提高根冠比，提高 高根冠比，提高 作物抗性，促进作物早熟，显著提高作物产量与品质 作物抗性，促进作物早熟，显著提高作物产量与品质 等。该 等。该产品适用于保护地及非保护地瓜果、蔬菜、马铃薯、甘薯、花卉、

30、果树和粮食作物等，产品适用于保护地及非保护地瓜果、蔬菜、马铃薯、甘薯、花卉、果树和粮食作物等，使用方法多样，可浸种、灌根、喷施。使用方法多样，可浸种、灌根、喷施。第19 页，本讲稿共33 页 利用遗传工程方法改变瓜果上市时间和花卉开花时间创造经济效益 利用遗传工程方法改变瓜果上市时间和花卉开花时间创造经济效益 花是植物的观赏器官和种子果实的孕育器官，一直是生物学家所关注 花是植物的观赏器官和种子果实的孕育器官，一直是生物学家所关注的重要对象。对植物如何从营养生长向生殖发育转化的研究，对农业蔬菜 的重要对象。对植物如何从营养生长向生殖发育转化的研究，对农业蔬菜果实花卉植物具有指导意义。例如如果能

31、人为控制植物开花时间使其果实 果实花卉植物具有指导意义。例如如果能人为控制植物开花时间使其果实延迟或提前成熟而错开上市高峰时间，使得其畅销并以若干倍的高峰售价 延迟或提前成熟而错开上市高峰时间，使得其畅销并以若干倍的高峰售价销售，必将获得重大的经济效益。同时，如果能改变花卉植物的开花时间，销售，必将获得重大的经济效益。同时，如果能改变花卉植物的开花时间，人民能在不同季节欣赏不同花卉，栽培销售此种花卉也将获得巨大经济回 人民能在不同季节欣赏不同花卉，栽培销售此种花卉也将获得巨大经济回报。报。在植物开花调控领域进行了多年的研究，成功地分离鉴定了科技人 在植物开花调控领域进行了多年的研究，成功地分离

32、鉴定了科技人员开发的具有知识产权的开花调控基因。通过遗传工程方法，目前已 员开发的具有知识产权的开花调控基因。通过遗传工程方法，目前已将其应用于若干植物中，成功地使得植物开花结实时间改变。因此，将其应用于若干植物中，成功地使得植物开花结实时间改变。因此，此技术可广泛地应用于各种水果花卉，开发应用获得经济效益。此技术可广泛地应用于各种水果花卉，开发应用获得经济效益。第20 页，本讲稿共33 页 普鲁兰的生产与应用 普鲁兰的生产与应用 普鲁兰是出芽茁霉 普鲁兰是出芽茁霉(Aureobasidium pullulans)(Aureobasidium pullulans)分泌的一类高分子多糖，分子量

33、分泌的一类高分子多糖，分子量可达 可达200 200 万元以上。在日本，此产品用来作为水处理絮凝剂和血浆代用 万元以上。在日本，此产品用来作为水处理絮凝剂和血浆代用品，国内目前的开发以医药品为主。华中科技大学经过近十年的研究与 品，国内目前的开发以医药品为主。华中科技大学经过近十年的研究与开发，已形成中试规模生产技术并将产品应用于高浊度水净化处理、城 开发，已形成中试规模生产技术并将产品应用于高浊度水净化处理、城市污水一级强化处理及味精生产中废水的处理，形成了完整的工艺与技 市污水一级强化处理及味精生产中废水的处理，形成了完整的工艺与技术。其生产附产物作为生猪促长剂可增重 术。其生产附产物作为

34、生猪促长剂可增重10%10%。普鲁兰的生产以农副产品。普鲁兰的生产以农副产品为原料，原料易得，成本低廉，产品用途广，凡具有生物发酵能力的工厂均 为原料，原料易得，成本低廉，产品用途广，凡具有生物发酵能力的工厂均可经适当调整后投入生产。可经适当调整后投入生产。本项目采用生物工程技术 本项目采用生物工程技术/高科技生产工艺，利用微生物代谢产物，产 高科技生产工艺，利用微生物代谢产物，产品无毒无害，不污染环境，易生物降解，通过发酵 品无毒无害，不污染环境，易生物降解，通过发酵 分离获得，可利用现行 分离获得，可利用现行生物发酵工厂部分厂房与设备及技术。生物发酵工厂部分厂房与设备及技术。本项目已形成

35、本项目已形成4 t/d 4 t/d 生产能力的全套工艺技术与条件；生产原料广，成本低；生产能力的全套工艺技术与条件；生产原料广，成本低；生产不污染环境；生产规模弹性大。生产不污染环境；生产规模弹性大。本项目应用领域：本项目应用领域：(1)(1)污染治理领域：产品作为絮凝剂，即新型生物絮凝 污染治理领域：产品作为絮凝剂，即新型生物絮凝剂；剂；(2)(2)饲料领域：产品可作为肥猪育肥促长剂，用量少，成本低，使用方便，饲料领域：产品可作为肥猪育肥促长剂，用量少，成本低，使用方便，见效快。见效快。第21 页，本讲稿共33 页人体健康 L-L-谷氨酰胺发酵生产 谷氨酰胺发酵生产 谷氨酰胺是近 谷氨酰胺是

36、近50 50 年来营养学领域发现的最重要的营养物质。近年来的 年来营养学领域发现的最重要的营养物质。近年来的医学发现表明，谷氨酰胺缺乏将引发多种疾病，谷氨酰胺的补充则对机 医学发现表明，谷氨酰胺缺乏将引发多种疾病，谷氨酰胺的补充则对机体各种机能都有广泛而重要的影响。体各种机能都有广泛而重要的影响。谷氨酰胺临床主要应用于：治疗胃溃疡、缓解腹泻、炎性肠道疾病和短 谷氨酰胺临床主要应用于：治疗胃溃疡、缓解腹泻、炎性肠道疾病和短肠综合症，减轻癌症病人化疗或放疗的副作用；治疗精神分裂症，改善 肠综合症，减轻癌症病人化疗或放疗的副作用；治疗精神分裂症，改善衰老和智力发育迟钝，防止癫痫病发作，治疗帕金森综合

37、症，减轻肩周 衰老和智力发育迟钝，防止癫痫病发作，治疗帕金森综合症，减轻肩周炎和颈椎病的痛苦，帮助提高孩子学习能力和增强记忆力，治疗神经衰 炎和颈椎病的痛苦，帮助提高孩子学习能力和增强记忆力，治疗神经衰弱，改善脑出血后遗症的记忆障碍；阻止肌肉细胞分解，大幅度缩短病 弱，改善脑出血后遗症的记忆障碍；阻止肌肉细胞分解，大幅度缩短病人、超负荷运动者或重体力劳动者恢复期；调节血糖和胰岛素水平，控 人、超负荷运动者或重体力劳动者恢复期；调节血糖和胰岛素水平，控制高血压、心脏病及糖尿病的发展；重建免疫系统 制高血压、心脏病及糖尿病的发展；重建免疫系统(烧伤、爱滋病、关节 烧伤、爱滋病、关节炎 炎)，治疗和

38、支持肝脏功能，治疗酒精中毒等。，治疗和支持肝脏功能，治疗酒精中毒等。该项目从菌种选育、发酵工艺控制、产品分离纯化等三方面进行了系统的研究 该项目从菌种选育、发酵工艺控制、产品分离纯化等三方面进行了系统的研究。采用特殊工艺控制菌体代谢由生长向谷氨酰胺合成的转向，通过一系列专利技术 采用特殊工艺控制菌体代谢由生长向谷氨酰胺合成的转向，通过一系列专利技术控制过程状态，并通过流加和后期生长因子适时添加，最终实现了谷氨酰胺的高 控制过程状态，并通过流加和后期生长因子适时添加，最终实现了谷氨酰胺的高产。提取工艺主要采用了该实验室的相关专利，极大地提高了产品提取收率。产。提取工艺主要采用了该实验室的相关专利

39、，极大地提高了产品提取收率。第22 页，本讲稿共33 页 利用基因工程技术提高烟草烟叶品质 利用基因工程技术提高烟草烟叶品质 烟草烟叶的品质极大程度地与烟叶中的钾含量高低相关，提高钾 烟草烟叶的品质极大程度地与烟叶中的钾含量高低相关，提高钾含量可在抽烟时降低焦油量等。而我国烟草钾含量大大低于美国，致 含量可在抽烟时降低焦油量等。而我国烟草钾含量大大低于美国，致使我国烟叶的品质不高，严重地限制了我国烟草业的发展。使我国烟叶的品质不高，严重地限制了我国烟草业的发展。通过遗传工程办法能显著地提高烟叶的钾含量，目前的结果表明 通过遗传工程办法能显著地提高烟叶的钾含量，目前的结果表明钾含量可从对照烟叶

40、钾含量可从对照烟叶2.8%2.8%左右提高到改良烟叶的 左右提高到改良烟叶的4.0%4.0%左右。其方法为：左右。其方法为：首先用可能刺激钾离子通道而提高钾含量的基因构建基因表达构件，使 首先用可能刺激钾离子通道而提高钾含量的基因构建基因表达构件，使欲表达的基因能在烟叶中表达；将此构件导入细菌并经进一步的分子生 欲表达的基因能在烟叶中表达；将此构件导入细菌并经进一步的分子生物学方法包括限制性酶分析、物学方法包括限制性酶分析、DNA DNA 序列分析等鉴定；分离表达构件 序列分析等鉴定；分离表达构件DNA DNA 并 并导入农杆菌；转化烟草品种获得烟草；进一步筛选高钾含量烟草并产 导入农杆菌；转

41、化烟草品种获得烟草；进一步筛选高钾含量烟草并产业化。通过上述方法，能提高烟叶的钾含量。如扩大筛选规模，应可 业化。通过上述方法，能提高烟叶的钾含量。如扩大筛选规模，应可获得含钾量更高的烟叶。如果将此技术应用于烟草业，将可为提高我 获得含钾量更高的烟叶。如果将此技术应用于烟草业，将可为提高我国烟草业的竞争力，生产高质量香烟作出贡献。国烟草业的竞争力，生产高质量香烟作出贡献。第23 页，本讲稿共33 页工业应用 生物塑料 生物塑料PHA PHA 生产技术 生产技术 PHA PHA 是聚 是聚-羟基丁酸 羟基丁酸PHB(Poly-droxybutric acid)PHB(Poly-droxybutr

42、ic acid)和聚 和聚-羟基戊酸 羟基戊酸PHB(Poly-droxyvaleric acid)PHB(Poly-droxyvaleric acid)的共聚物，是以颗粒状态存在于微生物细胞内的一种高分子聚合物，可用化工方法从细胞内 的共聚物，是以颗粒状态存在于微生物细胞内的一种高分子聚合物，可用化工方法从细胞内提取得到。提取得到。PHA PHA 是一种热塑性塑料，具有良好的使用与加工性能，可进行拉丝、模压、热注塑加工成型，是一种热塑性塑料，具有良好的使用与加工性能，可进行拉丝、模压、热注塑加工成型，其基本理化性能与聚丙烯相似。其基本理化性能与聚丙烯相似。PHA PHA 具有可完全生物降解的

43、特性，埋土 具有可完全生物降解的特性，埋土100 100 天左右完全降解 天左右完全降解成水和二氧化碳。成水和二氧化碳。PHA PHA 还有可贵的生物相容性和压电性能。还有可贵的生物相容性和压电性能。中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室承担国家 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室承担国家“八五 八五”攻关 攻关PHB PHB 及九五 及九五“八六三 八六三”研究新材料 研究新材料PHA PHA 任务，用中国农业大学构建的基因工程菌大肠杆菌，以葡萄糖、丙酸等为原 任务，用中国农业大学构建的基因工程菌大肠杆菌，以葡萄糖、丙酸等为原料，利用高效的气升式反应器发酵培养，二段碱液提

44、取取得了成功，全生产过程技术成熟。料，利用高效的气升式反应器发酵培养，二段碱液提取取得了成功，全生产过程技术成熟。PHA PHA 材料的应用领域：材料的应用领域：农业：用作长效缓释化肥、除莠剂、抗真菌剂、杀虫剂等。农业：用作长效缓释化肥、除莠剂、抗真菌剂、杀虫剂等。环保：用于制作食品包装材料及地膜。环保：用于制作食品包装材料及地膜。生物化工材料：制成高性能的滤膜。生物化工材料：制成高性能的滤膜。微电材料：用于热封闭元件的压力传感器中。微电材料：用于热封闭元件的压力传感器中。医药：在医学上利用 医药：在医学上利用PHA PHA 的生物相容性在机体内容易被吸收的特性做成缓 的生物相容性在机体内容易

45、被吸收的特性做成缓 释长效药物载体，分 释长效药物载体，分别用于静脉注射液、口服、皮下埋植延长药效，使药物达到难以到达的施药部位。别用于静脉注射液、口服、皮下埋植延长药效，使药物达到难以到达的施药部位。医用材料：医用材料：PHA PHA 可做成外科缝合线、肘钉、伤口敷料、血管替代品、骨骼替代品、骨板、医药用 可做成外科缝合线、肘钉、伤口敷料、血管替代品、骨骼替代品、骨板、医药用棉、伤病员服、骨骼愈合支持架及人体整形时的填充材料等。棉、伤病员服、骨骼愈合支持架及人体整形时的填充材料等。第24 页，本讲稿共33 页 用食物残渣生产环保塑料 用食物残渣生产环保塑料(夏威夷 夏威夷)华裔生化工程师余健

46、与夏威夷天然能源学会研究人员，利用食物馊水残 华裔生化工程师余健与夏威夷天然能源学会研究人员，利用食物馊水残渣成功研发出生物可分解性环保塑料。渣成功研发出生物可分解性环保塑料。余健与研究人员向一家餐厅收集食物残渣后，将它们与水混合成浓 余健与研究人员向一家餐厅收集食物残渣后，将它们与水混合成浓稠的糊状物，然后将其置于温暖密封的容器中数周后，厌氧性细菌便会 稠的糊状物，然后将其置于温暖密封的容器中数周后，厌氧性细菌便会繁衍并分解食物的有机分子。其他细菌会把上述过程释出的酸转化为生 繁衍并分解食物的有机分子。其他细菌会把上述过程释出的酸转化为生物可分解性环保塑料。物可分解性环保塑料。采用食物残渣制

47、造这种塑料，成本可降低 采用食物残渣制造这种塑料，成本可降低40%40%。研究人员指出，食物。研究人员指出，食物残渣中，有机物比率很高，很容易被微生物分解，合成高分子聚合物。残渣中，有机物比率很高，很容易被微生物分解，合成高分子聚合物。除节省成本外，和一般塑料相比，这种塑料的制造过程也更符合环保原 除节省成本外，和一般塑料相比，这种塑料的制造过程也更符合环保原则，其可由环境中的细菌分解，可用于制造一次性的免洗瓶罐、胶膜甚 则，其可由环境中的细菌分解，可用于制造一次性的免洗瓶罐、胶膜甚至手术用具。至手术用具。第25 页，本讲稿共33 页 具有延展性的降解塑料开发成功 具有延展性的降解塑料开发成功

48、(日本 日本)日本东京工业大学的科学家最近开发出了一种能够大大增强塑料延展 日本东京工业大学的科学家最近开发出了一种能够大大增强塑料延展性的降解塑料。性的降解塑料。研究人员以淀粉和脂肪酸为原料，给大肠杆菌提供醋酸或葡萄糖等养分，并调节培 研究人员以淀粉和脂肪酸为原料，给大肠杆菌提供醋酸或葡萄糖等养分，并调节培养温度和反应液的酸度，使之发生共聚反应，以生成聚酯类可降解塑料。养温度和反应液的酸度，使之发生共聚反应，以生成聚酯类可降解塑料。由于其分子结构排列整齐，因而这种降解塑料的延展性大大提高，质量更加 由于其分子结构排列整齐，因而这种降解塑料的延展性大大提高，质量更加均匀，克服了普通降解塑料硬而

49、脆的弱点。这种塑料用途广泛，不仅可以用 均匀，克服了普通降解塑料硬而脆的弱点。这种塑料用途广泛，不仅可以用于生产包装材料和日用器皿，而且能够用作橡胶的辅助材料 于生产包装材料和日用器皿，而且能够用作橡胶的辅助材料1.1.日本北海道大学最近研制出一种新型低温磁性塑料。日本北海道大学最近研制出一种新型低温磁性塑料。这种材料是将乙炔衍生物溶于乙醇中，用铑催化剂催化反应 这种材料是将乙炔衍生物溶于乙醇中，用铑催化剂催化反应24 h 24 h，生成一，生成一种黄色的沉淀物质，将其加热到 种黄色的沉淀物质，将其加热到200 200 制成的。用于制造新型磁传感器 制成的。用于制造新型磁传感器2.2.法国开发

50、出一种适于超市用的冷冻食品保温袋，从而解决了超市冷冻食品的化冻问题，保持了食品的原有风味。袋分两层，外 法国开发出一种适于超市用的冷冻食品保温袋，从而解决了超市冷冻食品的化冻问题，保持了食品的原有风味。袋分两层，外层是一般塑料或厚纸，内侧是由尼龙纤维制成绝缘层，袋上方封口严 层是一般塑料或厚纸，内侧是由尼龙纤维制成绝缘层，袋上方封口严 3.3.美国伊士曼化工公司特种塑料部近期推出两个共聚聚酯新品，用于生产化妆品和个人卫生用品包装瓶。特点为比其他聚 美国伊士曼化工公司特种塑料部近期推出两个共聚聚酯新品，用于生产化妆品和个人卫生用品包装瓶。特点为比其他聚酯产品透明度高、韧性好，光透过率达 酯产品透