微生物發(fā)酵工程的運(yùn)用

【摘要】：微生物發(fā)酵工程是高中生物選修課程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，且十分貼近我們的生活，其中涉及的發(fā)酵技術(shù)也能在我們的生活實(shí)踐中有具體的體現(xiàn)。所以，在進(jìn)行這一部分的學(xué)習(xí)時(shí)，并不會(huì)有太大的難度，只是需要在完成學(xué)習(xí)后，進(jìn)行知識(shí)整理和總結(jié)，以免與其它相似的知識(shí)點(diǎn)有所混淆。

【關(guān)鍵詞】：微生物；發(fā)酵工程；培養(yǎng)基

在這一部分的課程中大體上可以分為兩個(gè)部分，即微生物的類群和微生物的營養(yǎng)、代謝和生長。在學(xué)習(xí)過程中我們發(fā)現(xiàn)，這一部分內(nèi)容繁雜、瑣碎，且記憶點(diǎn)繁多。然而，只要我們認(rèn)真研究本章內(nèi)容，就不難學(xué)習(xí)這一部分的內(nèi)容。這一章的內(nèi)容并非只是紙上談兵，而是非常具有實(shí)驗(yàn)操作性和生產(chǎn)實(shí)踐可行性的。

一、微生物的定義

微生物是對(duì)以肉眼難以看到的生物的統(tǒng)稱，但也有部分特殊的微生物是通過肉眼可以觀察到的，例如，蘑菇和靈芝等。微生物包含了細(xì)菌和真菌，同時(shí)還包含了病毒和部分藻類。其中，病毒是屬于無細(xì)胞生物，它是由核酸和蛋白質(zhì)組成的，然而它卻只有寄生在活細(xì)胞中才能生存。根據(jù)所處環(huán)境的不同，微生物還可以分為空間微生物和海洋微生物等，另外，根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的不同也可以分為原核微生物以及真核微生物。

二、發(fā)酵工程的概念

發(fā)酵是指利用各種生物細(xì)胞，在一定條件下，經(jīng)過一系列的代謝轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)物或菌體的過程。而發(fā)酵工程則是指通過現(xiàn)代工程技術(shù)，以及微生物的某種特定功能，生產(chǎn)出人類所需的用品，或是將微生物直接應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的一種技術(shù)。發(fā)酵工程的內(nèi)容主要包括菌種的選育和培養(yǎng)基的配制，另外，還包括了滅菌和擴(kuò)大培養(yǎng)，以及發(fā)酵和接種等過程。

三、影響微生物生長的環(huán)境因素

1、溫度

微生物生長最繁盛的時(shí)期的溫度稱為最適宜生長溫度。大部分微生物的最適宜生長溫度通常都在25攝氏度至37攝氏度之間，且在此溫度區(qū)間內(nèi)，微生物會(huì)隨著溫度的升高而加速生長，而在超出范圍后，微生物的生長速率就會(huì)迅速降低，這是因?yàn)闇囟鹊淖兓刮⑸锛?xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)以及核酸等物質(zhì)產(chǎn)生了不可逆的破壞。

2、pH值

不同的微生物都有著不同的最適合的pH值，且超出了這個(gè)范圍，就會(huì)影響微生物的酸活性，同時(shí)還會(huì)影響細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，并對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力產(chǎn)生影響。

3、氧

根據(jù)對(duì)氧的需要，可將微生物分為：首先，好氧型微生物，如，大部分細(xì)菌和真菌；其次，厭氧型微生物，如，部分鏈球菌和產(chǎn)甲烷桿菌；最后，兼性厭氧型微生物，如，酵母菌。

四、微生物發(fā)酵工程的應(yīng)用

首先，在醫(yī)藥方面的應(yīng)用：發(fā)酵工程能夠產(chǎn)出人們需要的藥品。比如，通過青霉發(fā)酵能夠制出青霉素。此外，利用發(fā)酵工程還能制出基因藥物。比如，通過將合成的人的胰島素基因移植到大腸桿菌細(xì)胞中可以制出“工程菌”，然后通過“工程菌”就能制出人的胰島素。其次，在食品工業(yè)方面的應(yīng)用：通過發(fā)酵工程的應(yīng)用能夠制出一些傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，例如，果酒、果醋和面包等。另外，發(fā)酵工程還有助于解決人口糧食緊缺的問題。除此之外，發(fā)酵工程還能制出各類食品添加劑，例如，酸味劑和乳酸等。

五、微生物的發(fā)酵過程―以放射菌的發(fā)酵為例

放線菌又稱放射菌是一種與土壤中其它微生物混雜生活在一起的生物，想要從土壤中獲得放射菌的單一菌種，首先，要考慮菌種的分離和鑒別問題。在此過程中，應(yīng)選用的是固體培養(yǎng)基，因?yàn)樵谝后w或是半固體培養(yǎng)基中，細(xì)菌很容易運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致各類細(xì)菌的混雜，不利于進(jìn)行菌種的分離和鑒別。下一步，就是要對(duì)菌種進(jìn)行培養(yǎng)。在培養(yǎng)放射菌前，要充分考慮放射菌所需的營養(yǎng)，其中包括了碳源和氮源，以及生長因子，另外，還有無機(jī)鹽以及水等因素。如果這類放射菌屬于異養(yǎng)需氧型生物，則需在培養(yǎng)基中加入有機(jī)碳源和氮源，如果屬于自養(yǎng)需氧型，則不需要加入碳源和氮源，但是需要通入無菌的二氧化碳?xì)怏w和氮?dú)狻４送猓谂渲七^程中，還要注意各類營養(yǎng)成分的配比和濃度，以及酸堿度。最后，將培養(yǎng)基和所需的設(shè)備進(jìn)行滅菌處理，然后進(jìn)行接種。在經(jīng)過分離和提純后就能得到單一的菌種，之后通過多次的擴(kuò)大培養(yǎng)就能大規(guī)模地發(fā)酵。

結(jié)束語：

綜上所述，在高中微生物發(fā)酵工程這一章節(jié)的學(xué)習(xí)過程中，主要包含了微生物的類群和微生物的營養(yǎng)、代謝和生長這兩大部分。這一章節(jié)雖然內(nèi)容繁瑣，知識(shí)點(diǎn)也比較多，然而卻與我們的生活息息相關(guān)，因此，只要我們掌握了好的學(xué)習(xí)方法，并在課后進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)和整理，就能很好地將其吸收。在這一章節(jié)的學(xué)習(xí)過程中，我們還要注重將知識(shí)點(diǎn)和實(shí)際生活相結(jié)合，通過生活實(shí)踐理解知識(shí)，并運(yùn)用知識(shí)，從而找到微生物學(xué)習(xí)的好辦法。

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