1、第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸 一、檸檬酸的生產(chǎn) 檸檬酸(Citricacid)分子式為C6H807，又名枸櫞酸，外觀為白色顆粒或白色結(jié)晶粉末，無臭，具有令人愉快的強(qiáng)烈的酸味，相對密度為1.6550。檸檬酸易溶于水和酒精，不溶于醚、酯、氯仿等有機(jī)溶劑。檸檬酸是生物體主要代謝產(chǎn)物之一。早期的檸檬酸生產(chǎn)是以檸檬、柑桔等天然果實(shí)為原料加工而成的。1784年，瑞典化學(xué)家Scheel最早從檸檬汁中提取出檸檬酸。Wehmer于1891年和1897年先后發(fā)現(xiàn)橘青霉和淡黃青霉及梨形毛霉有檸檬酸生產(chǎn)能力。1913年，Zahorski利用黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸。1917年，Currie通過深入研究，奠定了黑曲霉發(fā)酵法生產(chǎn)

2、檸檬酸的科學(xué)基礎(chǔ)，此后在很多國家用該菌表面培養(yǎng)法大規(guī)模生產(chǎn)檸檬酸。1952年，美國Miles公司首先用深層發(fā)酵法大規(guī)模生產(chǎn)檸檬酸。第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸 （一）檸檬酸產(chǎn)生菌 檸檬酸發(fā)酵是好氣性發(fā)酵。通過采用不同碳源和不同發(fā)酵方式(固態(tài)或液態(tài))，來選育檸檬酸產(chǎn)生菌。很多微生物都能產(chǎn)生檸檬酸，如黑曲霉、溫氏曲霉、淡黃青霉、魯氏橘霉等。酵母菌和細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的研究始于60年代。工業(yè)上有價(jià)值的是酵母菌的正烷烴發(fā)酵，用于正烷烴(C920)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的優(yōu)良菌種是解脂假絲酵母、熱帶假絲酵母等各種假絲酵母。目前生產(chǎn)上常用產(chǎn)酸能力強(qiáng)的黑曲霉作為生產(chǎn)菌。在固體培養(yǎng)基上，菌落由白色逐漸變至棕色。孢子區(qū)

3、域?yàn)楹谏?，菌落呈絨毛狀，邊緣不整齊。菌絲有隔膜和分枝，是多細(xì)胞的菌絲體，無色或有色，有足細(xì)胞，頂囊生成一層或兩層小梗，小梗頂端產(chǎn)生一串串分生孢子。 第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸 （二）檸檬酸發(fā)酵機(jī)理 關(guān)于檸檬酸發(fā)酵的機(jī)制雖有多種理論，但目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為它與三羧酸循環(huán)有密切的關(guān)系。糖經(jīng)糖酵解途徑(EMP途徑)，形成丙酮酸，丙酮酸羧化形成C4化合物，丙酮酸脫羧形成C2化合物，兩者縮合形成檸檬酸。 （三）檸檬酸發(fā)酵工藝 工業(yè)上發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法有三種：表面發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)深層發(fā)酵。前兩種方法是利用氣相中的氧，后者利用溶解氧。目前用的最多的方法是液態(tài)深層發(fā)酵。第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸 液態(tài)

4、深層發(fā)酵工藝自美國Miles公司首先在工業(yè)上使用以來，就在檸檬酸工業(yè)中占主導(dǎo)地位。優(yōu)點(diǎn)是發(fā)酵體系為均一的液體，傳熱傳質(zhì)良好；設(shè)備占地小，規(guī)模大；發(fā)酵速度快，時(shí)間短；產(chǎn)酸高，原料消耗低等。國內(nèi)液體發(fā)酵罐一般為5080m3，可發(fā)酵蔗糖、淀粉水解糖、糖蜜、薯干粉及精淀粉，工藝流程見圖10-1。 一、微生物殺蟲劑 微生物殺蟲劑是以殺蟲微生物為生產(chǎn)菌制備的微生物接種劑。微生物殺蟲劑既能直接殺死危害農(nóng)作物和森林的害蟲，又不傷害能控制害蟲的天敵，也不像化學(xué)殺蟲劑那樣污染環(huán)境，因而在農(nóng)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展中起著重要的作用。其生產(chǎn)規(guī)模與應(yīng)用范圍逐年遞增，已形成為一個(gè)新的微生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)。微生物殺蟲劑主要包括細(xì)菌殺蟲劑

5、、病毒殺蟲劑和真菌殺蟲劑等3種類型。第一節(jié) 微生物農(nóng)藥 1細(xì)菌殺蟲劑 蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑，簡稱Bt殺蟲劑，是當(dāng)今使用最廣泛和產(chǎn)量最大的細(xì)菌殺蟲劑。它是由昆蟲病原細(xì)菌蘇云金桿菌的發(fā)酵產(chǎn)物加工而成，能防治直翅目、鞘翅目、雙翅目、膜翅目等上百種害蟲，如稻縱卷葉螟、棉鈴蟲、茶毛蟲、玉米螟等。蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑之所以成為目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣、深受歡迎的農(nóng)藥，除其殺蟲效果好外，更重要的是對人、畜無傷害；對植物不產(chǎn)生藥害，不影響農(nóng)作物的色、香、味；也不傷害害蟲的天敵和有益的生物，能保持使用環(huán)境的生態(tài)平衡；對土壤、水源、空氣環(huán)境不造成污染，有利于社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。第一節(jié) 微生物農(nóng)藥 蘇云金芽孢桿菌能在

6、細(xì)胞內(nèi)形成殺蟲的伴胞晶體和水溶性的外毒素（蘇云金素）。伴胞晶體被敏感性昆蟲的幼蟲吞食后，在其堿性的中腸溶解成原毒素，并進(jìn)而在昆蟲腸道被蛋白酶水解激活，產(chǎn)生毒素核心片段（內(nèi)毒素）。它與中腸上皮細(xì)胞膜上的特異受體結(jié)合，能快速并不可逆地插入細(xì)胞膜，形成孔洞，從而破壞細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)與滲透吸收特性，使中腸上皮細(xì)胞裂解崩潰，最終導(dǎo)致昆蟲的死亡。第一節(jié) 微生物農(nóng)藥 2真菌殺蟲劑 典型的代表是白僵菌殺蟲劑。白僵菌是一種廣譜寄生的真菌，廣泛地使昆蟲致病，由該菌引起的病占昆蟲真菌病的21%左右，能侵染鱗翅目、鞘翅目、直翅目、膜翅目、同翅目的眾多昆蟲及螨類。白僵菌接觸蟲體感染，適宜條件下其分生孢子萌發(fā)長出芽管，并能分

7、泌出幾丁質(zhì)酶溶解昆蟲表皮，使菌絲侵入體內(nèi)生長繁殖，并產(chǎn)生毒素（白僵菌素）和草酸鈣結(jié)晶，從而使昆蟲細(xì)胞組織破壞和代謝機(jī)能紊亂，最后蟲體上生出白色的棉絮狀菌絲和分生孢子梗及孢子堆，整個(gè)蟲體水分被菌吸收變成白色僵尸，白僵菌因此而得名。 第一節(jié) 微生物農(nóng)藥 白僵菌在以黃豆餅粉或玉米粉為主的固體發(fā)酵培養(yǎng)基上生長良好，營養(yǎng)生長期的最適溫度為2226，孢子形成期（4d以后）為28。發(fā)酵完成后的物料經(jīng)氣流干燥粉碎，即可包裝出廠，成品制劑的活孢子數(shù)應(yīng)達(dá)510911010個(gè)/g。也可采用深層液體好氧培養(yǎng)法進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)。其生產(chǎn)原料和工藝都與蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑大同小異，但產(chǎn)品以抗逆性較低的芽生孢子為主。該殺蟲劑對

8、防治松毛蟲、玉米螟、大豆食心蟲、高梁條螟、甘薯象鼻蟲、馬鈴薯甲蟲、果樹紅蜘蛛、棗粘蟲、茶葉毒蛾、稻葉蟬等害蟲的效果較顯著。 綠僵菌也是一種真菌殺蟲劑，其殺蟲譜、致病機(jī)制和生產(chǎn)方式均與白僵菌相似，對斜紋夜蛾、棉鈴蟲、地老虎和金龜子等害蟲的防治效果較好。第一節(jié) 微生物農(nóng)藥 3病毒殺蟲劑 昆蟲病毒之所以被用來防治害蟲，主要原因是因?yàn)槔ハx病毒具有高度特異性的宿主范圍，也就是說，一種昆蟲病毒只對一種或幾種特定的昆蟲有致命性。這樣一來，就不會對人、畜和作物造成危害。而且，昆蟲病毒可以在土壤中保存，并隨著風(fēng)等自然因素?cái)U(kuò)散，而造成病毒流行，可以有效擴(kuò)大殺蟲的范圍。此外，和傳統(tǒng)的化學(xué)殺蟲劑相比，昆蟲病毒殺蟲劑可

9、以避免傳統(tǒng)的化學(xué)殺蟲劑對自然環(huán)境的破壞。當(dāng)然，昆蟲病毒殺蟲劑也有其局限性，如殺蟲范圍窄，一種殺蟲劑僅針對一種或少數(shù)幾種害蟲有效；殺蟲慢，需幾天或十多天才見效；容易受環(huán)境溫度、陽光、氣候的影響，毒力較低等。第一節(jié) 微生物農(nóng)藥 二、微生物殺菌劑 近二十年來，人們發(fā)現(xiàn)了許多可以通過拮抗作用抑制植物病原菌生長的細(xì)菌和放線菌，它們都能產(chǎn)生抗生素，可制備成微生物殺菌劑。這類抗生素大部分具有內(nèi)吸性能、高效、選擇性強(qiáng)、有治療和保護(hù)作用、生物降解快、無公害、對人畜安全等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是藥效不穩(wěn)定、成本高、持效期短(易被土壤微生物及紫外線分解)、易出現(xiàn)抗藥性菌株 (高度選擇性所致)等。在農(nóng)業(yè)上作為殺菌劑應(yīng)用的抗生素

10、主要有滅瘟素、井岡霉素、春雷霉素、多氧霉素、慶豐霉素和放線菌酮等。其產(chǎn)生菌和防治范圍見表11-1。 第一節(jié) 微生物農(nóng)藥 第一節(jié) 微生物農(nóng)藥 三、微生物除草劑 雜草的病原微生物主要包括真菌、病毒等，最常見的真菌病原如銹菌、鐮刀菌、炭疽病菌等。近年來利用微生物防治雜草等有害生物的成就使廣大植保工作者及產(chǎn)業(yè)界都意識到將其作為生物防治的資源，具有巨大的潛力。微生物除草劑對選擇性高的目標(biāo)雜草以外的植物影響小，環(huán)境污染小，安全性高，符合可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。為此已受到全世界許多國家的重視，并相繼開展了大量的研究工作，涉及的微生物有80多種。 第一節(jié) 微生物農(nóng)藥 第二節(jié) 微生物肥料 一、微生物肥料的定義 微

11、生物肥料又稱細(xì)菌肥料、生物肥料或接種劑。狹義的微生物肥料是指通過其中所含微生物的生命活動，增加了植物元素營養(yǎng)的供應(yīng)量，導(dǎo)致植物營養(yǎng)狀況的改善，進(jìn)而產(chǎn)量增加，這一類微生物肥料的代表品種是根瘤菌肥料(接種劑)。廣義的微生物肥料是指其制劑雖然也是通過其中所含的微生物生命活動的關(guān)鍵作用導(dǎo)致作物增產(chǎn)，但它不僅僅限于提高植物營養(yǎng)元素的供應(yīng)水平，還包括了它們所產(chǎn)生的植物生長刺激素對植物的刺激作用，促進(jìn)植物對營養(yǎng)元素的吸收作用，或者能夠拮抗某些病原微生物的致病作用，減輕作物病蟲害而導(dǎo)致產(chǎn)量的增加。如目前正處于研究與探索的促進(jìn)植物生長的根圈(際)細(xì)菌即屬于這一類。第二節(jié) 微生物肥料 二、微生物肥料的作用 微生物

12、肥料的功效主要與營養(yǎng)元素的來源和有效性有關(guān)，或與作物吸收營養(yǎng)、水分和抗?。ㄏx）有關(guān)，概括起來有以下幾個(gè)方面： 1增加土壤肥力 這是微生物肥料的主要功效之一。如各種自生、聯(lián)合或共生的固氮微生物肥料，可以增加土壤中的氮素來源；多種解磷、解鉀的一些微生物，如一些芽胞桿菌、假單胞菌的應(yīng)用，可以將土壤中難溶的磷、鉀分解出來，轉(zhuǎn)變?yōu)樽魑锬芪绽玫牧?、鉀化合物。第一?jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸 二、蘋果酸的生產(chǎn) L-蘋果酸廣泛存在于生物體中，是生物體三羧酸循環(huán)的成員。許多微生物都能產(chǎn)生蘋果酸，但能在培養(yǎng)液中積累蘋果酸并適合于工業(yè)生產(chǎn)的，目前僅限于少數(shù)幾種，大致有：用于一步發(fā)酵法的黃

13、曲霉、米曲霉、寄生曲霉；用于兩步發(fā)酵法的華根霉、無根根霉、短乳桿菌；用于酶轉(zhuǎn)化法的短乳桿菌、大腸桿菌、產(chǎn)氨短桿菌、黃色短桿菌。第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸 （一）一步發(fā)酵法 以糖類為發(fā)酵原料，用霉菌直接發(fā)酵生產(chǎn)L-蘋果酸的方法稱為一步發(fā)酵法。 1菌種 一步發(fā)酵法采用黃曲霉A-114生產(chǎn)蘋果酸。 2. 種子培養(yǎng)基組成(%) C6H12O63，豆餅粉1，F(xiàn)eSO4 0.05，K2HPO40.02，NaCl0.001，MgSO40.01，CaCO3 6(單獨(dú)滅菌)。第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸 3. 種子培養(yǎng) 將保存在麥芽汁瓊脂斜面上的黃曲霉孢子用無菌水洗下并移接到裝有100mL種子培養(yǎng)基的500m

14、L三角瓶中，在33下靜置培養(yǎng)24d，待長出大量孢子后，將其轉(zhuǎn)入到種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)，接種量為5%。種子罐的培養(yǎng)基與三角瓶培養(yǎng)基的組成相同，只是另外添加0.4%(體積分?jǐn)?shù))泡敵。種子罐的裝液量為70%，罐壓0.1MPa，培養(yǎng)溫度3334，通風(fēng)量0.150.3m3/m3min，培養(yǎng)時(shí)間1820h。 第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸 4.發(fā)酵培養(yǎng)基組成 C6H12O67%8%，其余成分的組成及用量與種子罐培養(yǎng)基相同。 5.發(fā)酵 發(fā)酵罐的裝液量為70%，接種量10%，罐壓0.1MPa，培養(yǎng)溫度3334，通風(fēng)量0.7m3/（m3.min），攪拌轉(zhuǎn)速180r/min，發(fā)酵時(shí)間40h左右。發(fā)酵過程中由自動系統(tǒng)控制滴

15、加泡敵，防止泡沫產(chǎn)生過多。當(dāng)殘?zhí)窃?%以下時(shí)，終止發(fā)酵，產(chǎn)蘋果酸7%。第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸 （二）兩步發(fā)酵法 兩步發(fā)酵法是以糖類為原料，先由根霉菌發(fā)酵生成富馬酸(延胡索酸)和蘋果酸的混合物，然后接入酵母或細(xì)菌，將混合物中的富馬酸轉(zhuǎn)化為蘋果酸。前一步稱富馬酸發(fā)酵，后一步稱轉(zhuǎn)換發(fā)酵。當(dāng)華根霉6508發(fā)酵45天后，培養(yǎng)基中再接入10%膜睽畢赤酵母3130培養(yǎng)5天，蘋果酸對糖的產(chǎn)率可達(dá)62.5%。 第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸 （三）酶轉(zhuǎn)化法 酶轉(zhuǎn)化法是國外用來生產(chǎn)L-蘋果酸的主要方法。酶轉(zhuǎn)化法是以富馬酸鹽為原料，利用微生物的富馬酸酶轉(zhuǎn)化成蘋果酸(鹽)。酶轉(zhuǎn)化法可分為游離細(xì)胞酶法、固定化細(xì)胞酶

16、法。 1游離細(xì)胞酶轉(zhuǎn)化法 酶轉(zhuǎn)化方法在pH7.5含18%富馬酸的溶液中接入2%濕菌體，于35、150r/min條件下轉(zhuǎn)化2436h。轉(zhuǎn)化率達(dá)90%以上。 2固定化細(xì)胞酶轉(zhuǎn)化法 目前，研究得最多的是以產(chǎn)氨短桿菌或黃色短桿菌為菌種，將化學(xué)法合成的富馬酸鈉作為底物，進(jìn)行固定化細(xì)胞生產(chǎn)蘋果酸。使用固定化細(xì)胞易于生成與蘋果酸難以分離的琥珀酸。因此，細(xì)胞被固定以后必須經(jīng)化學(xué)試劑處理，以防止這種副反應(yīng)的發(fā)生。采用固定化技術(shù)必須注意以下幾個(gè)問題：a.細(xì)胞被固定前富馬酸酶活力要高。當(dāng)富馬酸酶活力較高時(shí)，即使固定化細(xì)胞的酶活力有所下降，仍可以保證有較高的轉(zhuǎn)化力；b.使用的固定化方法對酶的損害應(yīng)較小，細(xì)胞被固定后能

17、保持較高的酶活力；c.細(xì)胞被固定后不應(yīng)引起副反應(yīng)的發(fā)生；d.固定化細(xì)胞應(yīng)有高度的操作穩(wěn)定性。第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn)第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) 直接發(fā)酵法是采用廉價(jià)的氮和碳源基質(zhì)，利用已解除了反饋調(diào)節(jié)的各種突變菌株，或控制野生菌株的胞膜滲透性，通過直接發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸。 加前體法是為了繞過或回避終產(chǎn)物對合成途徑中某一關(guān)鍵酶的反饋調(diào)節(jié)作用，在微生物的培養(yǎng)中加入前體(即氨基酸生物合成代謝的中間體)發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸。 酶轉(zhuǎn)化法是采用微生物的酶(提取出或不提取出)催化某種底物，省去了發(fā)酵過程中的一些酶合成的阻遏和終產(chǎn)物的反饋抑制作用，即將底物直接酶促反應(yīng)生產(chǎn)氨基酸。特別是固定化酶和固定化

18、細(xì)胞技術(shù)的采用，大大促進(jìn)了酶轉(zhuǎn)化法在生產(chǎn)氨基酸方面的應(yīng)用。第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) 這三種生產(chǎn)方法都是利用微生物的代謝調(diào)控原理，使所需要生產(chǎn)的氨基酸大量積累，它們不總是截然分開的，有的氨基酸同一生產(chǎn)中采用二種甚至三種方法，也有分別采用二種或三種方法生產(chǎn)的。三種方法都要大規(guī)模培養(yǎng)微生物，幾乎全部是采用好氧深層液體發(fā)酵工藝。發(fā)酵罐的容量有的達(dá)1000m3，溫度一般為2830，pH68，溶解氧、營養(yǎng)濃度、表面活性劑或前體的加入等，都要嚴(yán)格控制達(dá)最適條件，才可得到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的氨基酸產(chǎn)品。第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) 一、谷氨酸的生產(chǎn) （一）谷氨酸生產(chǎn)菌 谷氨酸生產(chǎn)菌主要有谷氨酸棒桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌、黃色短桿菌。我

19、國使用的生產(chǎn)菌株是北京棒桿菌AS1.299、北京棒桿菌D110、鈍齒棒桿菌AS1.542、棒桿菌S-914和黃色短桿菌T613等。 在已報(bào)道的谷氨酸產(chǎn)生菌中，除芽孢桿菌外，雖然它們在分類學(xué)上屬于不同的屬種，但都有一些共同的特點(diǎn)，如菌體為球形、短桿至棒狀、無鞭毛、不運(yùn)動、不形成芽孢、呈革蘭氏陽性、需要生物素、在通氣條件下培養(yǎng)產(chǎn)生谷氨酸。 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) （二）生產(chǎn)原料 發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的原料有淀粉質(zhì)原料：玉米、小麥、甘薯、大米等。其中甘薯和淀粉最為常用。 糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜。 氮源料：尿素或氨水。 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) （三）工藝流程 味精生產(chǎn)過程可分為五個(gè)部分：淀粉水解糖的制??；

20、谷氨酸生產(chǎn)菌種子的擴(kuò)大培養(yǎng)；谷氨酸發(fā)酵；谷氨酸的提取與分離；由谷氨酸制成味精。 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) （四）發(fā)酵生產(chǎn)工藝 1. 培養(yǎng)基 （1）斜面培養(yǎng)基 葡萄糖0.1% 牛肉膏1.0% 蛋白胨1.0% 氯化鈉0.5% 瓊脂2.0%pH7.07.2 121滅菌30min(傳代和保藏斜面不加葡萄糖) 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) （2）一級種子、二級種子及發(fā)酵培養(yǎng)基 一級種子: 葡萄糖2.5% 尿素0.6% KH2PO40.1% MgSO47H2O0.04% 玉米漿2.33.0mLpH7.0 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) 二級種子: 水解糖3.0% 尿素0.6% 玉米漿0.50.6mL K2HPO40.10.2%

21、 MgSO4.7H2O0.04%pH7.0 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) 發(fā)酵培養(yǎng)基: 水解糖1214% 尿素0.50.8% MgSO4.7H2O0.06% KCl0.05% 玉米漿0.6mL Na2HPO40.17% pH7.0 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) 2發(fā)酵條件的控制 （1）溫度 谷氨酸發(fā)酵前期(012h)是菌體大量繁殖階段，在此階段菌體利用培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)來合成核酸、蛋白質(zhì)等，供菌體繁殖用，而控制這些合成反應(yīng)的最適溫度均在3032。在發(fā)酵中、后期，是谷氨酸大量積累的階段，而催化谷氨酸合成的谷氨酸脫氫酶的最適溫度在3236，故發(fā)酵中、后期適當(dāng)提高罐溫對積累谷氨酸有利。 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) （2）

22、 pH 發(fā)酵液的pH影響微生物的生長和代謝途徑。發(fā)酵前期如果pH偏低，則菌體生長旺盛，長菌而不產(chǎn)酸；如果pH偏高，則菌體生長緩慢，發(fā)酵時(shí)間拉長。在發(fā)酵前期將pH值控制在7.58.0左右較為合適，而在發(fā)酵中、后期將pH值控制在7.07.6左右對提高谷氨酸產(chǎn)量有利。 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) （3）通風(fēng) 在谷氨酸發(fā)酵過程中，發(fā)酵前期以低通風(fēng)量為宜；發(fā)酵中、后期以高通風(fēng)量為宜。實(shí)際生產(chǎn)上，以氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)來檢查通氣量，即以每分鐘單位體積的通氣量表示通風(fēng)強(qiáng)度。另外發(fā)酵罐大小不同，所需攪拌轉(zhuǎn)速與通風(fēng)量也不同。 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) （4）泡沫的控制 在發(fā)酵過程中由于強(qiáng)烈的通風(fēng)和菌體代謝產(chǎn)生的CO2，使培養(yǎng)液

23、產(chǎn)生大量的泡沫，不僅使氧在發(fā)酵液中的擴(kuò)散受阻，影響菌體的呼吸和代謝。給發(fā)酵帶來危害，必須加以消泡。消泡的方法有機(jī)械消泡(耙式、離心式、刮板式、蝶式消泡器)和化學(xué)消泡(天然油脂、聚酯類、醇類、硅酮等化學(xué)消泡劑)兩種方法。 （5） 發(fā)酵時(shí)間 不同的谷氨酸產(chǎn)生菌對糖的濃度要求也不一樣，其發(fā)酵時(shí)間也有所差異。一般低糖(10%12%)發(fā)酵，其發(fā)酵時(shí)間為3638h，中糖(14%)發(fā)酵，其發(fā)酵時(shí)間為45h。第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) 二、賴氨酸的生產(chǎn) L-賴氨酸是人體及動物體自身不能合成的一種必需氨基酸，廣泛應(yīng)用于食品、飼料和醫(yī)藥工業(yè)。90%以上的賴氨酸產(chǎn)品用于飼料添加劑。由于在谷類植物蛋白質(zhì)中，必需氨基酸的組成

24、與人體及動物對氨基酸的需求不一致，含量最低的是賴氨酸，而這種配比不足會導(dǎo)致人和動物對蛋白質(zhì)的利用率低，因此，在食物和飼料中添加適量賴氨酸可提高蛋白質(zhì)的利用率，從而提高其營養(yǎng)價(jià)值。 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) 大量工業(yè)應(yīng)用證明，添加賴氨酸、蛋氨酸的配合飼料，對家畜、家禽的生長發(fā)育有顯著的促進(jìn)作用，畜、禽的日增重量明顯提高，料肉比下降，不僅可節(jié)約飼料量，而且家禽的瘦肉率、產(chǎn)卵率上升，有很大的經(jīng)濟(jì)效益。 賴氨酸的生產(chǎn)方法有提取法、化學(xué)合成法與酶法、發(fā)酵法，目前使用最多的是發(fā)酵法。第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) 1.賴氨酸的生產(chǎn)菌株 賴氨酸生產(chǎn)菌大多是以谷氨酸生產(chǎn)菌為出發(fā)菌株，通過選育高絲氨酸缺陷型、抗賴氨酸結(jié)構(gòu)類似

25、物、抗蘇氨酸結(jié)構(gòu)類似物的突變株，以解除自身的代謝調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的（見第五章微生物代謝調(diào)節(jié)在工業(yè)中的應(yīng)用）。 第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn) 2.賴氨酸發(fā)酵的工藝條件 前期溫度為32，中后期34。pH6.57.0，發(fā)酵過程中，通過添加尿素或氨水來控制pH，此外尿素和氨水還能為賴氨酸的生物合成提供氮源。種齡和種量要求以對數(shù)生長期的種子為好。當(dāng)采用二級種子擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)，種量約2%，種齡一般為812h；當(dāng)采用三級種子擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)，種量約10%，種齡一般為68h。賴氨酸發(fā)酵要求供氧充足。 第三節(jié) 核苷酸的生產(chǎn) 一、核苷酸發(fā)酵微生物 核苷酸的主要用途是作為藥物中間體、保健品和食品添加劑。其中5-AMP（腺苷酸）可用于制造A

26、TP、環(huán)AMP、S-腺苷甲硫氨酸等生化藥物產(chǎn)品；5-GMP（鳥苷酸）的鈉鹽具有香菇風(fēng)味，可用于制造特鮮味精和各種調(diào)味品；5-CMP（胞苷酸）可用于制造胞二磷膽堿、CTP（胞苷三磷酸）、阿糖胞苷、聚肌胞等生化藥物；5-UMP（尿苷酸）參與肝臟解毒物質(zhì)葡萄糖醛酸苷的生化合成，具有重要生理作用，它還可制造UTP（尿苷三磷酸）、聚腺尿、UDP-葡萄糖等藥物。 第三節(jié) 核苷酸的生產(chǎn) 解除反饋抑制有用硫酸二乙脂、亞硝基胍對野生菌株進(jìn)行處理的化學(xué)誘變法和用紫外光、快中子進(jìn)行處理的物理誘變法。例如，由產(chǎn)氨短桿菌ATCC6872誘變出來的各種突變株，經(jīng)直接發(fā)酵或前體轉(zhuǎn)化，提高了肌苷酸（IMP）、腺苷酸(AMP)

27、、鳥苷酸（GMP）、黃苷酸(XMP)以及肌苷(IR)和6-氮雜尿嘧啶核苷等的產(chǎn)量。第三節(jié) 核苷酸的生產(chǎn) 1. 肌苷及肌苷酸發(fā)酵微生物 枯草桿菌、短小芽孢桿菌、產(chǎn)氨短桿菌的很多腺嘌呤缺陷型突變株都是優(yōu)良的肌苷生產(chǎn)菌。腺嘌呤的濃度是肌苷發(fā)酵的關(guān)鍵，一般在培養(yǎng)基中需維持低水平的腺嘌呤才能保證肌苷的產(chǎn)生。不溶性的磷酸鹽對肌苷的產(chǎn)生有促進(jìn)作用?？莶輻U菌NO.102經(jīng)紫外光誘變和 DNA轉(zhuǎn)化法,得到的腺嘌呤、黃嘌呤雙缺陷型并對8氮雜鳥嘌呤有抗性的變異株，可發(fā)酵糖質(zhì)原料生成肌苷22.3g/L,如向培養(yǎng)基添加黃嘌呤,肌苷產(chǎn)率可達(dá)33.1 g/L。一株產(chǎn)肌苷能力最強(qiáng)的菌株是由產(chǎn)氨短桿菌經(jīng)亞硝基胍誘變得到的抗6-

28、巰基鳥嘌呤的變異株，蓄積肌苷的能力高達(dá)52.4 g/L。第三節(jié) 核苷酸的生產(chǎn) 2. 鳥苷酸發(fā)酵微生物 鳥苷酸的助鮮作用比肌苷酸更強(qiáng)。直接發(fā)酵糖質(zhì)原料或利用鳥嘌呤作前體都能得到鳥苷酸。發(fā)酵生成鳥苷酸的微生物有谷氨酸棒桿菌、產(chǎn)氨短桿菌的多種變異株。但因直接發(fā)酵糖質(zhì)原料生產(chǎn) GMP的產(chǎn)量只有2 g/L左右,還不能用于工業(yè)生產(chǎn),產(chǎn)氨短桿菌ATCC6872雖然在前體鳥嘌呤添加時(shí),可生成15.3 g/L GMP，也因前體物昂貴尚無法工業(yè)化生產(chǎn)。第三節(jié) 核苷酸的生產(chǎn) 3. 其他核苷酸生產(chǎn)菌 環(huán)腺苷酸(cAMP)能抑制癌細(xì)胞的增生,并對冠心病、牛皮癬有緩解作用。1944年發(fā)現(xiàn)液化短桿菌和大腸桿菌的培養(yǎng)液內(nèi)有c

29、AMP，后來又分離到一株棒桿菌和一株小球菌，將它們在含有腺嘌呤、次黃嘌呤的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，cAMP的生成量比液化短桿菌和大腸桿菌高出34倍。生產(chǎn)cAMP的碳源可以是葡萄糖、果糖、麥芽糖、甘露糖，也可以是正烷烴。在C12和C14的烷烴中培養(yǎng)玫瑰色石蠟節(jié)桿菌和溶蠟小球菌時(shí)，cAMP的生成量分別為1.4 g/L和3 g/L。此外，還可以用藤黃八疊球菌發(fā)酵生產(chǎn)黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)；用產(chǎn)氨短桿菌、芽孢桿菌、小球菌生產(chǎn)輔酶A；用谷氨酸棒桿菌和產(chǎn)氨短桿菌發(fā)酵生產(chǎn)乳清酸和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)輔酶I等。第三節(jié) 核苷酸的生產(chǎn) 二、鳥苷酸的生產(chǎn) 鳥苷酸（GMP）工業(yè)生產(chǎn)多用發(fā)酵法先制成鳥苷，然后通過

30、微生物或化學(xué)磷酸化作用轉(zhuǎn)變?yōu)?GMP。生產(chǎn)鳥苷采用的菌種有枯草桿菌、短小芽孢桿菌、產(chǎn)氨短桿菌的多種變異株，它們的特點(diǎn)是生成必需嘌呤堿基并對嘌呤結(jié)構(gòu)類似物具有抗性，各菌株的鳥苷生成量達(dá)10 g/L左右。第三節(jié) 核苷酸的生產(chǎn) 生產(chǎn)GMP的另一種方法,是首先發(fā)酵糖質(zhì)原料生成黃苷酸，然后再用另一種菌將黃苷酸轉(zhuǎn)化為GMP,也可將兩種菌混合培養(yǎng)制成 GMP。谷氨酸小球菌和產(chǎn)氨短桿菌的變異株都可積累黃苷酸。把黃苷酸轉(zhuǎn)化為 GMP的菌株多采用產(chǎn)氨短桿菌的變異株。如果將黃苷酸產(chǎn)生菌和把黃苷酸轉(zhuǎn)化為GMP的菌混合培養(yǎng)時(shí),前者與后者恰當(dāng)?shù)谋壤秊?0:1，GMP生成量達(dá)9.67 g/L。 生產(chǎn)GMP的第三種方法是:先

31、以發(fā)酵法生產(chǎn)5-氨基-4-甲酰胺咪唑-核糖（AICAR），再以AICAR為原料,化學(xué)合成為GMP。第四節(jié) 清潔能源的生產(chǎn) 一、甲烷發(fā)酵 （一）甲烷發(fā)酵微生物 甲烷產(chǎn)生菌的主要種類有甲烷桿菌屬、甲烷八疊菌、甲烷球菌屬等。 （二）甲烷發(fā)酵機(jī)制 甲烷產(chǎn)生菌的作用機(jī)理是沼氣發(fā)酵過程。該過程的第一階段是復(fù)雜有機(jī)物如纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪等在微生物作用下降解至其基本結(jié)構(gòu)單位物質(zhì)的液化階段。 第二階段是將第一階段中產(chǎn)生的簡單有機(jī)物經(jīng)微生物作用轉(zhuǎn)化生成乙酸； 第三階段是在甲烷產(chǎn)生菌的作用下將乙酸轉(zhuǎn)化為甲烷。第四節(jié) 清潔能源的生產(chǎn) （三）甲烷發(fā)酵工藝 甲烷產(chǎn)生菌所產(chǎn)生的能源是當(dāng)前已獲大量實(shí)際應(yīng)用的一種微生物能源。

32、我國現(xiàn)在正用人畜糞便、農(nóng)副產(chǎn)品下腳料、酒糟廢液和其他工業(yè)生產(chǎn)中的廢液等生產(chǎn)甲烷，用于照明、燃燒等，其使用價(jià)值是相當(dāng)可觀的。 第四節(jié) 清潔能源的生產(chǎn) 按照工藝的特點(diǎn)來分，目前采用的沼氣發(fā)酵工藝有兩種，一為常規(guī)工藝，二為高效工藝。其中常規(guī)工藝制造簡單便于操作，但發(fā)酵速率低，消化不徹底，發(fā)酵時(shí)間較長，一般在中溫條件下需7d以上，而在常溫條件下少則需15d，多則需1月以上?！吧狭魇絽捬跷勰啻病保║ASB）和“厭氧過濾器”（AF）組合成的工藝，是目前高效工藝的典型代表，其中又以后者在各地能環(huán)衛(wèi)工程中應(yīng)用較多。與常規(guī)工藝比起來，高效工藝具有較高的科技含量，因此也具有對有機(jī)物消化徹底、沼氣產(chǎn)量大、效率高（消

33、化罐體積小、占地少）等優(yōu)點(diǎn)。 第四節(jié) 清潔能源的生產(chǎn) 二、微生物制氫 微生物制氫技術(shù)一直受到人們的關(guān)注。利用微生物在常溫常壓下進(jìn)行酶催化反應(yīng)可制得氫氣。根據(jù)微生物生長所需能源來源，能夠產(chǎn)生氫氣的微生物，大體上可分為兩大類： 一類是光合菌，利用有機(jī)酸通過光產(chǎn)生H2和CO2。利用光合菌從有機(jī)酸制氫的研究在七、八十年代就相當(dāng)成熟。但由于其原料來源于有機(jī)酸，限制了這種技術(shù)的工業(yè)化大規(guī)模使用。第四節(jié) 清潔能源的生產(chǎn) 另一類是厭氧菌，利用碳水化合物、蛋白質(zhì)等，產(chǎn)生H2、CO2和有機(jī)酸。目前，利用厭氧進(jìn)行微生物制氫的研究大體上可分為三種類型。一是采用純菌種和固定技術(shù)進(jìn)行微生物制氫，但因其發(fā)酵條件要求嚴(yán)格，目

34、前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。二是利用厭氧活性污泥進(jìn)行有機(jī)廢水發(fā)酵法生物制氫；三是利用連續(xù)非固定化高效產(chǎn)氫細(xì)菌使含有碳水化合物、蛋白質(zhì)等的物質(zhì)分解產(chǎn)氫，其氫氣轉(zhuǎn)化率可達(dá)30%左右。第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 一、微生物采油 石油和天然氣深藏于地下，其中天然氣又沿著地層縫隙向地表擴(kuò)散。有的微生物在土中能以氣態(tài)烴為唯一碳源和能源，其生長繁殖的數(shù)量與烴含量有相關(guān)性，因此可以利用這類微生物作為石油和天然氣儲藏在地下的指示菌。用各種方法檢測土樣、水樣、巖芯等樣品中的這類微生物的數(shù)量，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，預(yù)測石油和天然氣的儲藏分布地點(diǎn)和數(shù)量，此被稱為微生物石油勘探。 包括我國在內(nèi)的許多國家采用微生物石油勘探的

35、結(jié)果表明，它對于鉆井結(jié)果的準(zhǔn)確率為55%左右，是一種省錢、省力、簡便易行的石油勘探法。以氣態(tài)烴為唯一碳原和能源的微生物主要是甲烷、乙烷氧化菌，它們通常為甲基單胞菌屬、甲基細(xì)菌屬和分枝桿菌屬的菌種。第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 微生物能提高采油率，目前已大規(guī)模用于石油工業(yè)的是將生物聚合物或生物表面活性劑等微生物產(chǎn)物注入油層。最具代表性的是注入黃原膠，一種典型的水溶性膠體多糖，它是由甘露糖、葡萄糖和葡糖酸(比例為2:2:1)構(gòu)成的雜多糖。此多糖一般由黃單胞菌屬的菌種用玉米淀粉等農(nóng)副產(chǎn)品的碳水化合物為原料，深層液體好氧發(fā)酵生產(chǎn)。 第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 黃原膠具有增粘、穩(wěn)定和互溶等

36、優(yōu)良特性，將它稠化水，即作為注水增稠劑，注入油層驅(qū)油，可改善油水的流度比，擴(kuò)大掃油面積，使石油的最終采收率提高9%29%。黃原膠也可作為鉆井粘滑劑，很有利于石油開采，也被石油工業(yè)廣泛應(yīng)用。黃原膠的優(yōu)良特性除作為增稠、增粘劑外，還可作為乳化、成型、懸浮劑，廣泛用于食品、醫(yī)藥、化工、輕工、中藥等20多個(gè)行業(yè)的100多種產(chǎn)品中，它也是微生物生產(chǎn)胞外多糖的典型產(chǎn)品，生產(chǎn)量最多，用途最廣，為發(fā)酵工業(yè)后起之秀。第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 微生物提高采油率的另一種辦法是把油層作為巨大的生物反應(yīng)器，將有益于石油采取的微生物注入油層，或通過加入營養(yǎng)物活化油層內(nèi)原有的菌類，促進(jìn)這些微生物的代謝活動，提高石

37、油采取率。還有采用殺滅注水采油中的有害微生物，加入有益微生物或增稠劑、表面活性劑等綜合工藝，提高采油也很有效。如我國科技人員，用微生物發(fā)酵生產(chǎn)出鼠李糖脂一類的生物表面活性劑，用于三次采油工業(yè)試驗(yàn)，在天然巖芯進(jìn)行驅(qū)油試驗(yàn)時(shí)，石油的平均采收比提高了20%以上。微生物采油是將地面分離培養(yǎng)的微生物菌液和營養(yǎng)液注入油層，或單獨(dú)注入營養(yǎng)液激活油層內(nèi)微生物，使其在油層內(nèi)生長繁殖，產(chǎn)生有利于提高采收率的代謝產(chǎn)物，以提高油田采收率的方法。 第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 （一）微生物采油機(jī)理 微生物采油是技術(shù)含量較高的一種提高采收率技術(shù)，不但包括微生物在油層中的生長、繁殖和代謝等生物化學(xué)過程，而且包括微生物

38、菌體、微生物營養(yǎng)液、微生物代謝產(chǎn)物在油層中的運(yùn)移，以及與巖石、油、氣、水的相互作用引起的巖石、油、氣、水物性的改變，因此微生物采油是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程。第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 1. 改變原油的組成，使其變成低粘度的原油 微生物以石油中正構(gòu)烷烴作為碳源而生長繁殖，從而改變原油的碳鏈組成。微生物不斷老化，改變了石蠟基原油的物理性質(zhì)，影響了原油液或固相的平衡，降低了石蠟基原油的臨界溫度和壓力。微生物的增加能大大減少儲層、井眼和設(shè)備表面的原油結(jié)蠟的溫度和壓力。微生物生長時(shí)釋放出的生物酶，可降解原油，使原油碳鏈斷裂，高碳鏈原油變?yōu)榈吞兼溤?，使重組分減少，輕質(zhì)組分增加，凝固點(diǎn)和粘度均可降低，

39、不僅改善原油在油層中的流動性，而且會使原油品質(zhì)得到改善。第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 2產(chǎn)生酸及有機(jī)溶劑提高采收率 微生物產(chǎn)生的酸主要是相對低分子質(zhì)量的有機(jī)酸（甲酸，丙酸），也有部分無機(jī)酸（即硫酸），它們能溶解碳酸鹽，一方面增加孔隙度，提高滲透率，另一方面，釋放二氧化碳，提高油層壓力，降低原油粘度，提高原油流動能力。產(chǎn)生的醇、有機(jī)酯等有機(jī)溶劑，可以改變巖石表面性質(zhì)和原油物理性質(zhì)，使吸附在孔隙巖石表面的原油被釋放出來，并易于采出地面。微生物在發(fā)酵原油過程中的代謝產(chǎn)物，如：乙酸、丙酸、醇類及其他短鏈有機(jī)酸，均有利于改善原油粘度，類似輕度酸化，增加巖石孔隙度，從而提高原油量。 3. 微生物的直

40、接作用 通過在巖石表面上的生長占據(jù)孔隙空間，用物理的方法驅(qū)出石油，改變碳?xì)浠衔锏酿s分。微生物能粘附到巖石表面，在油膜下生長，最后把油膜推開，使油釋放出來第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 （二）微生物采油工藝 目前，國內(nèi)外微生物采油方式大致有兩種。一類是地面法，在地面建立發(fā)酵反應(yīng)罐，為微生物提供必須的營養(yǎng)物質(zhì)，通過微生物代謝作用產(chǎn)生生物產(chǎn)物（主要是生物表面活性劑和生物聚合物），將生物產(chǎn)物注入地層從而達(dá)到提高采收率的目的。這種工藝特點(diǎn)是發(fā)酵在地面進(jìn)行，所以微生物生長和代謝不受地層的影響。另一類是地下法（油層法），指直接將微生物注入到油層，使其在油層中產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物，只要供給微生物足夠的營養(yǎng)物

41、質(zhì)，代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)速度就會大于被微生物降解的速度。此種工藝特點(diǎn)是驅(qū)油持續(xù)時(shí)間長且施工成本低。第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 二、微生物制漿 高速發(fā)展的生物技術(shù)已被引入到制漿造紙工業(yè)中，其中最具吸引力和挑戰(zhàn)性的是生物制漿與生物漂白。因?yàn)樵旒埞I(yè)廢水主要由蒸煮黑液和漂白廢液組成，采用生物制漿與生物漂白可以有效減少這些廢液的產(chǎn)生。 第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 制漿造紙工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，但也是森林、能源、化學(xué)品等資源消耗和環(huán)境污染的源頭之一。在用植物材料進(jìn)行化學(xué)制漿與化學(xué)漂白過程中，含有大量木質(zhì)素、半纖維素和有害物質(zhì)的廢液被排放到江河湖泊中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。多

42、年來，人們不懈地努力，試圖開拓出無污染的高效率的制漿造紙新工藝，以減少污染，保護(hù)環(huán)境。為了保護(hù)環(huán)境，發(fā)達(dá)國家投入大量資金對制漿造紙工藝進(jìn)行改造，利用微生物制漿，有下面兩種方式。 第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 利用木素降解菌處理纖維原料，來降低機(jī)械法制漿的能耗，代替或部分代替污染嚴(yán)重的化學(xué)法制漿。 先利用微生物發(fā)酵獲得木聚糖酶制劑，然后將其作為紙漿漂白助劑，既可減少漂白廢液污染，又可減少漂白劑用量，降低生產(chǎn)成本，效益顯著，且易于工業(yè)化。第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 微生物制漿法已在歐洲和北美的大型紙廠得到廣泛應(yīng)用，成為微生物技術(shù)在造紙工業(yè)應(yīng)用最成功的一例。目前，加拿大已有約10的硫酸

43、鹽法紙漿廠采用了微生物酶法助漂新工藝。丹麥和美國等多家微生物酶制劑廠商，紛紛推出了專門用于紙漿處理的木聚糖酶和纖維素酶新產(chǎn)品。 三、細(xì)菌冶金 所謂細(xì)菌冶金，就是利用某些自養(yǎng)型細(xì)菌在浸出劑中的作用，從貧礦中富集某些金屬元素的過程。 第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 生物濕法冶金工業(yè)用的菌種主要有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、鐵氧化鉤端螺菌和嗜酸熱硫化葉菌等。這類自氧微生物能氧化各種硫化礦獲得能量，并產(chǎn)生硫酸和酸性硫酸高鐵Fe2(SO4)3，這兩種化合物是很好的礦石浸出溶劑，作用于黃銅礦(CuFeS2)、赤銅礦(CuO2)、輝銅礦(Cu2S)、銅藍(lán)(CuS)等多種金屬礦，把礦中的銅以硫酸銅的形式

44、溶解出來，再用鐵置換出銅，生成的硫酸亞鐵又可被細(xì)菌作為營養(yǎng)物氧化成酸性硫酸高鐵，再次作為礦石浸出溶劑。如此循環(huán)往復(fù)，可溶的目的金屬能從溶液中獲取，例如銅，不溶的目的金屬能從礦渣中得到，例如金。這就是微生物冶金的基本原理。 第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 微生物冶金還用于研究開發(fā)菌體直接吸附金等貴重和稀有金屬，如曲霉從膠狀溶液中吸附金的能力是活性炭的1113倍，有的藻類每克干細(xì)胞可吸附400mg的金。采用微生物對煤脫硫，有的菌對煤中無機(jī)硫的脫除率可達(dá)96%。非金屬礦的微生物脫除金屬，例如生產(chǎn)陶瓷的主要原料高嶺土，用黑曲霉脫除其中的鐵，此高嶺土制成的新陶瓷材料，在電子、軍事工業(yè)中有廣泛的特殊用途。第五節(jié) 微生物與替代工藝和替代產(chǎn)品 四、微生物脫硫 煤炭是我國最主要的一次性能源，約占我國能源消耗量的70。煤炭中通常含有0.25%7%的硫，在燃燒過程中生成的S02隨煙道氣排入大氣，造成酸雨。在冶金、石油化工、化學(xué)制品生產(chǎn)過程中常產(chǎn)生大量工業(yè)廢氣，其中H2S是一種毒性氣體，人體吸入后會引起不良反應(yīng)，嚴(yán)重者會有