微生物對人類生活健康等的影響第一頁，共八十六頁，2022年，8月28日2微生物在工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)酵工業(yè)：利用微生物生產(chǎn)甲醇，乙醇，有機酸等。皮革脫毛、棉布脫漿：利用微生物產(chǎn)生的蛋白酶、淀粉酶?；ぴ希何⑸锏拇x產(chǎn)物，如乳酸，醋酸，甘油，1，3丙二醇，2，3丁二醇等。生物能源：燃料乙醇，生物柴油，沼氣，生物電池第二頁，共八十六頁，2022年，8月28日微生物在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用固氮作用：固氮細菌將大氣中的氮氣轉(zhuǎn)變?yōu)楹衔?，供植物吸收有機堆肥幫助植物生長：真菌和植物根部共生形成菌根。病蟲害防治作物改良第三頁，共八十六頁，2022年，8月28日3微生物在醫(yī)藥學(xué)中的應(yīng)用抗生素青霉素疫苗利用病原體制造疫苗天然藥物和營養(yǎng)品冬蟲夏草、靈芝基因工程利用微生物制造大量藥劑基因治療第四頁，共八十六頁，2022年，8月28日4微生物在食品工業(yè)上的利用一.從纖維素到奶、肉反芻動物的胃由幾部分組成，第一部分也是最大部分為瘤胃瘤胃微生物是共生在反芻動物瘤胃中的細菌和原生動物等微生物的總稱，數(shù)量極多，主要包括細菌、原蟲、真菌和噬菌體。細菌的品種多、數(shù)量大，已從瘤胃中分離出細菌達200多種。第五頁，共八十六頁，2022年，8月28日消化與吸收1.瘤胃微生物生存條件：

瘤胃內(nèi)高度厭氧、營養(yǎng)豐富，有利于厭氧微生物生存。（5）內(nèi)容物高度乏氧（CO2，NH3，少量氮、氫、氧）

（4）pH在之間（唾液緩沖，VFA吸收）（3）溫度高達39-41°C（2）滲透壓接近血液（1）保證營養(yǎng)物質(zhì)和水分供應(yīng)

第六頁，共八十六頁，2022年，8月28日2.瘤胃微生物及其作用：（1）纖毛蟲（全毛蟲、貧毛蟲）貧毛蟲除分解淀粉外，發(fā)酵果膠、半纖維素和纖維素全毛蟲分解淀粉產(chǎn)生乳酸含糖、蛋白質(zhì)和纖維素分解酶類與細菌共生—“微型反芻動物”水解脂類、氧化不飽和脂肪酸、降解蛋白質(zhì)，吞噬細菌第七頁，共八十六頁，2022年，8月28日消化與吸收

微生物與微生物之間、微生物與宿主之間信息交流，相互制約，協(xié)同作用——共生（2）細菌：種類繁多。發(fā)酵糖類、分解乳酸的細菌；分解纖維素的細菌（占活菌1/4）；分解蛋白質(zhì)的細菌；蛋白質(zhì)合成、維生素合成的細菌。（3）真菌：分解纖維素、糖等（占瘤胃微生物總量8%）含纖維素酶、木聚糖酶、糖苷酶、蛋白酶等2.瘤胃微生物及其作用：第八頁，共八十六頁，2022年，8月28日二.從牛奶到奶制品牛奶中含有豐富的營養(yǎng)成分：脂肪酸、蛋白質(zhì)，乳糖、維生素等，是微生物理想的培養(yǎng)基。從乳牛身上獲得牛奶時，其中已含有多種細菌。將新鮮牛奶置于室溫下，由于其中乳酸菌的作用，牛奶發(fā)生自然發(fā)酵的產(chǎn)酸過程，由乳糖發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，乳酸使蛋白質(zhì)凝固?？扇苄岳业鞍祝樗幔}離子不溶性蛋白凝乳乳糖＋水乳酸乳酸菌第九頁，共八十六頁，2022年，8月28日不同奶制品的風(fēng)味和特征，主要是由于在發(fā)酵和加工過程中采用不同的微生物的緣故。生產(chǎn)高質(zhì)量的奶制品，必須將雜菌去除，然后根據(jù)不同的目的加入純培養(yǎng)的菌種。酸奶產(chǎn)業(yè)中常用的細菌：保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌，乳鏈菌。嗜熱鏈球菌第十頁，共八十六頁，2022年，8月28日2黃油、乳酪的制作黃油（butter)也叫牛油或白脫牛奶巴氏消毒曲引發(fā)酵黃油層去除多余液體沖洗，加鹽曲引：乳脂鏈球菌、乳鏈球菌二丁酮新亞種、乳鏈球菌乳酪（Cheese),皮薩餅中常用。凝乳的形成：其中需要加入凝乳酶（牛胃中細菌中得到）處理：去除水分催熟：依賴微生物的活性第十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日三.從蔬菜到泡菜、腌菜蔬菜制泡菜、腌菜的作用機理和奶制品相同，也是乳酸菌的作用。不同之處在于牛奶中的糖類可以被直接利用，蔬菜中的糖需要從組織中釋放并水解后利用。泡菜中的不同風(fēng)味是由于發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酸、酯和二丁酮的種類及含量不同造成的。泡菜中加鹽的目的是抑制雜菌生長（滲透壓滅菌）和吸取蔬菜汁。發(fā)酵利用的菌群都是蔬菜的正常菌群，最重要的是腸膜明串珠菌。發(fā)酵過程中，隨著酸度的提高腸膜明串珠菌逐漸被乳酸菌取代。第十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日3中國泡菜、韓國泡菜和日本泡菜中國泡菜，歷史最長，主要以蘿卜和白菜（酸菜）為主，中國是泡菜的故鄉(xiāng)。韓國泡菜的獨特之處在于引入了辣椒，發(fā)酵出來的有乳酸味道的泡菜是世界其他地方?jīng)]有的，其中這要歸功于辣椒的主成分“Capsaicin（辣椒素）”，它能預(yù)防泡菜的酸敗，起保持美味的作用，目前世界知名度最高。日本泡菜（新香）基本沒有自然發(fā)酵的過程。Capsaicin(辣椒素）第十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日四.微生物食品－單細胞蛋白細菌和其它微生物含有和牛排一樣多的蛋白質(zhì)。釀酒酵母的副產(chǎn)品－酵母菌菌體作為飼料添加劑，已經(jīng)有100多年的歷史。1966年，在麻省理工學(xué)院的會議上，第一次提出了單細胞蛋白的概念，單細胞蛋白理論上包括了所有微生物的食品。用酵母來解決人類的饑餓問題的嘗試，在東非、印度和印尼都遭到了失敗，主要原因是心理作用作用和傳統(tǒng)思想的影響。第十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日4單細胞蛋白的優(yōu)點：生長快，酵母菌繁殖速度為3小時一代，一天內(nèi)一個細胞可以增殖到28個。達到相同的細胞量，豆類需要3周，禽類需要3個月，牛需要3年。蛋白含量高，微生物蛋白含量占細胞干重的30~70%，豆類占25％，小麥占12%,大米8%。維生素含量高，酵母菌含有豐富的維生素。營養(yǎng)需求簡單，可以為工業(yè)廢物或副產(chǎn)品。不受地域限制，可以在世界各地培養(yǎng)，不受氣候、土壤影響。易改良，通過基因工程，可以達到人類期望的特征。第十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日單細胞蛋白應(yīng)用的前景一些單細胞蛋白食品已經(jīng)應(yīng)用廣泛，酵母發(fā)酵的饅頭、面包、黃醬等。日本單細胞蛋白已經(jīng)加入許多食品中，如冰淇淋、面包和糕點。心理因素、安全性原因制約發(fā)展。核酸含量高，酵母菌6～11％，細菌10～18％，消化后形成尿酸，易引起痛風(fēng)癥或風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。某些單細胞蛋白對動物體有害，如一些細菌蛋白。氨基酸供應(yīng)不平衡。第十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日五.微生物食品和藥品－大型真菌食用蘑菇是理想的天然食品或多功能食品，學(xué)名雙孢蘑菇中國曾在世界上首次馴化并人工栽培成功了香菇，木耳、金耳、銀耳、金針菇、猴頭菇、竹蓀等。野生的如牛肝菌、羊肝菌、正紅菇等也可以大量采集。第十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日6食藥兩用真菌中國藥用包括試驗有效的大型真菌約500余種。主要有茯苓、靈芝、冬蟲夏草、云芝、蜜環(huán)菌等。藥用部分主要是子實體，但有一些是通過現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)大量繁殖的菌絲體加工制藥的。國內(nèi)外研究表明天然的藥用真菌藥效要好的多。第十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日冬蟲夏草冬蟲夏草是一種學(xué)名為麥角菌科冬蟲夏草菌寄生于一種學(xué)名為鱗翅目蝙蝠科昆蟲草蝙蝠幼蟲上的子座或蝙蝠科其它種別昆蟲幼蟲上的子座及幼蟲尸體的復(fù)合體冬蟲夏草出產(chǎn)地為青海省、西藏自治區(qū)、四川省、甘肅省、云南省等地。第十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日蝙蝠科許多種別的蝙蝠蛾為繁衍后代，產(chǎn)卵于土壤中，卵之后轉(zhuǎn)變成幼蟲，在此時的前后，不同種別的冬蟲夏草菌中的一種在特殊條件下，侵入蟄居于土壤中的一部分蝙蝠科幼蟲體內(nèi)，之后，冬蟲夏草菌吸收幼蟲體內(nèi)的物質(zhì)作為生存的營養(yǎng)條件，并在幼蟲體內(nèi)不斷繁殖,致使幼蟲體內(nèi)充滿菌絲而死。目前,在自然界,蝙蝠蛾自產(chǎn)卵到幼蟲期感染冬蟲夏草菌至轉(zhuǎn)變成真正的冬蟲夏草,前后大概需要時間6年以上。通過人工發(fā)酵培養(yǎng)得到的冬蟲夏草菌絲體實際上是一種新的物品，而不是真正的冬蟲夏草。目前，真正意義上的冬蟲夏草只有天然野生的。冬蟲夏草的生長第二十頁，共八十六頁，2022年，8月28日

保護呼吸系統(tǒng)－平喘改善老年人和體質(zhì)虛弱者改善睡眠質(zhì)量調(diào)節(jié)荷爾蒙及新陳代謝提升體內(nèi)超氧化物歧化酶（super-oxidedismutase）的活性，減少體內(nèi)氧化反應(yīng)，降低自由基的產(chǎn)生－抗氧化作用。7冬蟲夏草的功能第二十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日8紅曲紅曲（又名丹曲）是傳統(tǒng)的藥、食兩用品，在中國已有上千年使用歷史。藥學(xué)巨著《本草綱目》谷部第二十五卷記載：紅曲甘、溫、無毒，主治消食活血，健脾燥胃，治赤白痢下水谷。釀酒、破血生藥勢。紅曲紅色素和紅曲粉是目前國際上唯一利用微生物大規(guī)模生產(chǎn)的食用天然色素。紅曲米采用優(yōu)質(zhì)早稻米，通過獨具紅曲霉發(fā)酵制得。第二十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日接入紅曲霉

優(yōu)質(zhì)成熟的稻米

PremiumGrownRice第一次滅菌1stSterilization接菌

Inoculation固體發(fā)酵

SolidStateFermentation第二次滅菌

2ndSterilization干燥

Drying研磨

Grinding紅曲米的制作流程第二十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日紅曲和心血管疾病防治

上世紀七十年代末，日本學(xué)者遠藤章教授等人從紅曲中分離出一種能降低人體血液中膽固醇的有效物質(zhì)，并且命名為Monacolin-k,從此給功能性紅曲有調(diào)節(jié)血脂作用提供了科學(xué)的依據(jù)。根據(jù)一項研究發(fā)現(xiàn)，讓1000多位高血脂病患，膽固醇下降約11.2至32.3%，而且無副作用；醫(yī)師表示，有25%的高血壓患者不適合用藥物、營養(yǎng)補充及運動治療，這些患者只要搭配使用紅曲清醇膠囊使用，就可有效控制膽固醇。第二十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日六微生物與酒類釀造人類利用酵母菌釀菌已有幾千年歷史。4000多年前，中國利用酵母菌釀酒。1856年巴斯德證明酒精是微生物產(chǎn)生的

當(dāng)時普遍認為是糖的化學(xué)裂解。1897年布希納發(fā)現(xiàn)酒精發(fā)酵是“酒化酶”的作用。第二十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日釀酒的原理以淀粉為原料釀酒，需經(jīng)過兩個主要過程，一是淀粉糖化過程，另外還要經(jīng)過酒精發(fā)酵過程淀粉吸水膨脹，加熱糊化，形成結(jié)構(gòu)疏松的α—淀粉在淀粉酶的作用下分解為低分子的單糖二是釀酒酵母發(fā)酵過程，單糖在脫羧酶、脫氫酶的催化下分解，逐漸分解形成二氧化碳和酒精。(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6（葡萄糖）(C6H12O6）CH3CH2OH+2CO2+能量（乙醇）第二十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日主要酒類釀造中涉及到的微生物白酒（燒酒）參與的微生物：酵母菌、霉菌和細菌微生物來源：大曲、空氣、發(fā)酵窖中窖泥香味來源：微生物生成的酯原料：大米、玉米、高粱、大麥第二十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日啤酒參與的微生物：酵母菌、細菌原料：大麥，酒花苦味來源：酒花發(fā)酵第二十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日又稱忽布（hop），《本草綱目》上稱為蛇麻花，是一種多年生草本蔓性植物，古人取為藥材。1079年，德國人首先在釀制啤酒時添加了酒花，從而使啤酒具有了清爽的苦味和芬芳的香味。從此后，酒花被譽為“啤酒的靈魂”，成為啤酒釀造不可缺少的原料之一。在啤酒釀造中，酒花具有不可替代的作用：

1、使啤酒具有清爽的芳香氣、苦味和防腐力。

2、形成啤酒優(yōu)良的泡沫。啤酒泡沫是酒花中的異律草酮和來自麥芽的起泡蛋白的復(fù)合體。

3、有利于麥汁的澄清。近年來，我國新疆產(chǎn)的酒花異軍突起，成為世界優(yōu)良酒花之一。

酒花第二十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日葡萄酒參與的微生物：酵母菌、細菌細菌主要有好氧性醋酸菌和厭氧性乳酸菌原料：葡萄汁酒精濃度可以達到14％。第三十頁，共八十六頁，2022年，8月28日為什么要適量飲用紅葡萄酒腫瘤疾病的化學(xué)預(yù)防劑，對降低血小板聚集，預(yù)防。治療動脈粥樣硬化，心腦血管疾病的化學(xué)預(yù)防劑。

含有有效成分白藜蘆醇，在葡萄仔中存在?；⒄痰戎兴幹泻扛摺５谌豁?，共八十六頁，2022年，8月28日七.微生物與調(diào)味品釀造醬油：參與微生物：米曲霉，酵母和細菌米曲霉：分泌蛋白酶和淀粉酶，分解蛋白為氨基酸，同時將淀粉水解為糖。酵母：能產(chǎn)生特殊的香氣。細菌：醬香的來源。食醋：參與微生物：黑曲霉，米曲霉，酵母，醋酸菌黑曲霉和米曲霉：分解蛋白，產(chǎn)色素酵母：一般使用釀酒酵母醋酸菌：主要產(chǎn)醋酸微生物，直接影響質(zhì)量。第三十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日微生物在其它工業(yè)上的利用微生物與氨基酸1957年日本人木下祝郎發(fā)現(xiàn)谷氨酸棒桿菌可以生產(chǎn)出氨基酸，后由協(xié)和發(fā)酵投產(chǎn)，奠定了微生物發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸的新型發(fā)酵工業(yè)的基礎(chǔ)。谷氨酸鈉即味精，世界年產(chǎn)量約80萬噸，產(chǎn)值9億美元。微生物發(fā)酵法，２公斤玉米淀粉可生產(chǎn)１公斤味精。第三十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日微生物發(fā)酵法生產(chǎn)賴氨酸我們?nèi)粘５闹饕澄铮任镒魑铮琇-賴氨酸不足，只有添加L-賴氨酸才能將谷物作物轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶馐澄?，從而提高其利用價值。L-賴氨酸是非常重要的營養(yǎng)強化劑。工業(yè)上用于生產(chǎn)L-賴氨酸的微生物，主要是一種經(jīng)過遺傳改造的谷氨酸棒桿菌。目前世界L-賴氨酸的年產(chǎn)量在30萬噸以上，年產(chǎn)值６億美元。第三十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日其它微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的重要氨基酸L-苯丙氨酸L-天冬氨酸L-異亮氨酸L-色氨酸L-蘇氨酸L-亮氨酸年產(chǎn)量在數(shù)千噸到數(shù)萬噸，年產(chǎn)值在數(shù)千萬美元到上億美元第三十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日微生物與有機酸檸檬酸檸檬酸用于香料或作為飲料的酸化劑，在食品和醫(yī)學(xué)上用作多價螯合劑，也是化學(xué)中間體工業(yè)上利用黑曲霉將玉米粉或其它淀粉質(zhì)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物。世界檸檬酸年產(chǎn)量達90萬噸，銷售額在30億美元左右。我國已經(jīng)稱為檸檬酸的主要生產(chǎn)國之一。第三十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日乳酸乳酸主要應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。世界消費量10萬噸左右，部分發(fā)酵法生產(chǎn)，部分由化學(xué)法生產(chǎn)。酸奶中的乳酸是由細菌產(chǎn)生的，主要是右旋乳酸。近年來米根霉等霉菌產(chǎn)生的左旋乳酸（可降解高分子聚合物），正處于快速發(fā)展的時期，估計20年內(nèi)，年產(chǎn)量會超過100萬噸，取代檸檬酸成為產(chǎn)量最大的有機酸。第三十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日1，3-丙二醇的生產(chǎn)方法比較化學(xué)法：1）以丙烯為原料2）以乙烯為原料特點：高溫、高壓、催化劑、選擇性低、副產(chǎn)物多生物法：1）以甘油為底物2）以葡萄糖為底物特點：常溫、常壓、選擇性高、副產(chǎn)物易于分離生物法生產(chǎn)1，3-丙二醇是一種利用可再生資源、清潔環(huán)保、符合循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展要求的新方法。第三十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日自然分離菌種：克雷伯氏肺炎桿菌

弗氏檸檬酸菌布氏乳桿菌丁酸梭菌巴氏梭狀芽孢桿菌絮凝腸細桿菌基因工程菌甘油代謝生產(chǎn)1,3－PD的研究甘油代謝的菌種第三十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日

維生素B12維生素B12又叫鈷胺素。自然界中的維生素B12都是微生物合成的，高等動植物不能制造維生素B12。維生素B12是需要一種腸道分泌物(內(nèi)源因子)幫助才能被吸收的惟一的一種維生素。有的人由于腸胃異常，缺乏這種內(nèi)源因子，即使膳食中來源充足也會患惡性貧血。植物性食物中基本上沒有維生素B12。它在腸道內(nèi)停留時間長，大約需要三小時（大多數(shù)水溶性維生素只需要幾秒鐘）才能被吸收。微生物與維生素第四十頁，共八十六頁，2022年，8月28日

(1)、促進紅細胞的發(fā)育和成熟，使肌體造血機能處于正常狀態(tài)，預(yù)防惡性貧血；

(2)、以輔酶的形式存在，可以增加葉酸的利用率，促進碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)的代謝；

(3)、具有活化氨基酸的作用和促進核酸的生物合成，可促進蛋白質(zhì)的合成，它對嬰幼兒的生長發(fā)育有重要作用。

(4)、是神經(jīng)系統(tǒng)功能健全不可缺少的維生素，參與神經(jīng)組織中一種脂蛋白的形成，

維生素B12的主要生理功能第四十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日維生素B12的生產(chǎn)維生素B12主要來源于動物性食品和微生物，一般不存在于植物性食物中，牛肝、牛腎、豬肝、豬腎、豬心、牛肉、青魚、蝦、雞蛋含量較多。維生素B12雖然可以用化學(xué)合成的方法，但難度很大。工業(yè)上主要利用謝氏丙酸桿菌、脫氮假單孢菌等微生物通過發(fā)酵生產(chǎn)。維生素B12價格昂貴，雖然國際市場年銷售量只有3噸，但銷售額超過7千萬美元。中國是維生素B12的最大生產(chǎn)國，主要生產(chǎn)廠家有華北制藥等。第四十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日維生素B2又名核黃素。它是構(gòu)成核黃酶的輔基成分，參與體內(nèi)生物氧化酶體系。若體內(nèi)核黃素不足，則導(dǎo)致物質(zhì)代謝紊亂。人類缺乏核黃素可以出現(xiàn)多種臨床癥狀，常見的有：口角炎、唇炎、舌炎、陰囊炎、脂溢性皮炎以及臉緣炎、角膜血管增生等癥狀。

維生素B2

第四十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日利尿消腫：由于它對細胞的粘膜具有營養(yǎng)作用，故對腎臟及心臟病引起的水腫均有一定的利尿消腫功效。防治腫瘤：動物試驗結(jié)果顯示核黃素有明顯的抑制癌細胞作用。近年進一步研究證明，核黃素有抑制化學(xué)物質(zhì)偶氮苯類（簡稱DAB）物質(zhì)的致癌作用。降低心腦血管病的發(fā)生：在動物試驗中，發(fā)現(xiàn)它對急性心肌梗塞動物模型有顯著抗血小板聚集和保護缺血心肌的作用。臨床觀察到核黃素與常用的抗血小板聚集藥阿司匹林相比，防治心腦血管病效果相似，但核黃素?zé)o明顯副作用，而優(yōu)于小劑量阿司匹林。維生素B2能改善心肌缺血和縮小梗塞范圍，改善心臟功能。生產(chǎn)目前主要采用阿氏假囊酵母發(fā)酵，全球產(chǎn)量2000噸。第四十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日維生素C又稱為抗壞血酸，是最早發(fā)現(xiàn)人體缺乏的維生素之一。幾乎所有動物都可以在體內(nèi)合成維生素C，而人、猴子和豚鼠卻不行，必須從食物中攝取。1740年，英國海軍上將帶領(lǐng)6艘船和近2000名海員作環(huán)球航行中，近1000名船員廣泛出血，死亡。當(dāng)時以為是瘟疫，命名為壞血病。癥狀為出現(xiàn)皮膚瘀斑，牙齦腫脹出血，機體抵抗力下降，傷口愈合遲緩，關(guān)節(jié)疼痛并伴有輕度貧血等，嚴重者可致死亡。維生素C第四十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日維生素C的生產(chǎn)最早采用“萊氏法”醋桿菌D-山梨醇L-山梨糖2-酮基-L-古龍酸三步化學(xué)合成維生素C轉(zhuǎn)化兩步發(fā)酵法：（北京微生物研究所的研究員尹光琳發(fā)明）醋桿菌D-山梨醇L-山梨糖2-酮基-L-古龍酸假單孢菌1985年該技術(shù)轉(zhuǎn)讓瑞士Roche公司，為當(dāng)時最大一宗技術(shù)出口。目前我國維生素C的產(chǎn)量已經(jīng)達到世界產(chǎn)量的近70%。主要生產(chǎn)廠家：河北維生藥業(yè)，華北制藥，東北制藥等第四十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日微生物轉(zhuǎn)化獲得稀有人參皂苷人參皂苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)稀有皂苷高含量皂苷藥理活性強藥理活性弱第四十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日主要利用微生物產(chǎn)生的糖苷酶進行專一性水解反應(yīng)獲得。發(fā)現(xiàn)的微生物主要是真菌主要的微生物有：

Trichodermaviride（木霉）

FusariumproliferatumECU2042（鐮孢霉屬）

Caulobacterleidyia（柄桿菌屬）

Microbacteriumsp.GS514（細桿菌）……目前也嘗試使用從提取土壤DNA，在E.coli中表達糖苷酶，專一水解人參皂苷第四十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日1GAMG的甜度約為蔗糖甜度的941倍，是甘草酸甜度的5倍多。且其具有較強的持續(xù)性甜味，甜感的出現(xiàn)滯后于蔗糖。32單葡萄糖醛酸甘草次酸（GAMG）的應(yīng)用GAMG和甘草酸具有相類似的藥理作用，其生物利用度優(yōu)于甘草酸類藥物及甘草次酸類藥物，具有顯著的新藥開發(fā)價值。GAMG可使油性香水或荷爾蒙增溶，用于透明化妝品中，不會產(chǎn)生泡沫。亦可用于面霜或乳液中，配制成穩(wěn)定的水包油乳液。微生物及酶法生產(chǎn)單葡萄糖醛酸甘草次酸第四十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日甘草酸GL單葡萄糖醛酸甘草次酸GAMG甘草次酸GA關(guān)鍵問題：篩選微生物（酶），高效專一地進行水解反應(yīng)微生物及酶法生產(chǎn)單葡萄糖醛酸甘草次酸第五十頁，共八十六頁，2022年，8月28日要獲得產(chǎn)生某種酶的菌種可以從富含該酶作用底物的場所去采集含菌樣品：

甘草根際的土壤樣品中，因為甘草根際的土壤中含有少量甘草酸，有一部分微生物可能會利用這些甘草酸中的葡萄糖醛酸基作為碳源，這些微生物就有可能產(chǎn)葡萄糖醛酸苷酶；

哺乳動物的腸道微生物菌群中可能分離出產(chǎn)葡萄糖醛酸苷酶的菌，由于在哺乳動物的代謝途徑中含有一些帶葡萄糖醛酸基團的有毒物質(zhì)，因此需要葡萄糖醛酸苷酶將這些有毒物質(zhì)水解為葡萄糖醛酸排出體外而進行解毒，該酶主要存在于動物細胞的細胞器和腸道微生物中。微生物及酶法生產(chǎn)單葡萄糖醛酸甘草次酸第五十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日甘草酸甘草次酸單葡萄糖醛酸甘草次酸利用試驗菌最佳產(chǎn)酶條件所產(chǎn)的酶水解甘草酸,獲得產(chǎn)物的產(chǎn)率為23.7%。在液體發(fā)酵法中,產(chǎn)物的產(chǎn)率約為10%。1-甘草酸2-甘草次酸3-黑曲霉UV-48酶解液

4-米曲霉39酶解液甘草皂苷酶解液的薄層色譜圖微生物及酶法生產(chǎn)單葡萄糖醛酸甘草次酸第五十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日甘草皂苷及甘草提取物的HPLC圖譜a，甘草酸對照品；b，甘草次酸對照品；c，發(fā)酵后甘草酸轉(zhuǎn)化產(chǎn)物；d，未加甘草酸底物的發(fā)酵液（陰性對照）從土壤中分離得到一株綠色木霉，能高效轉(zhuǎn)化甘草酸生成GAMG，轉(zhuǎn)化率約為90%。微生物及酶法生產(chǎn)單葡萄糖醛酸甘草次酸第五十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日

以定向生物合成β-D-單葡萄糖醛酸基甘草次酸為目的，從新疆主要甘草種植區(qū)分離到可以利用甘草酸為唯一碳源進行生長的微生物65株，從中篩選到一株青霉屬真菌Penicilliumsp.Li-3，經(jīng)甘草酸誘導(dǎo)后，所表達的β-D-葡萄糖醛酸苷酶具有較高的反應(yīng)特異性，并屬于胞內(nèi)酶，能定向水解甘草酸生成GAMG，其摩爾轉(zhuǎn)化率可達到88.45%。對Penicilliumsp.Li-3菌株的產(chǎn)酶特性研究表明，該菌株細胞生長與產(chǎn)酶過程為非偶聯(lián)型；菌株在表達β-D-葡萄糖醛酸苷酶時存在著碳代謝阻遏現(xiàn)象，甘草酸是最佳碳源及誘導(dǎo)劑；最佳氮源為硝酸銨；在接種量10%、培養(yǎng)基初始pH5.0、培養(yǎng)溫度32℃、添加0.12%的Tween80及培養(yǎng)36小時后補加0.04%的甘草酸能顯著提高酶活，培養(yǎng)72小時為最佳產(chǎn)酶時間。在上述條件下，最高酶活可達176.64U·mL-1。微生物及酶法生產(chǎn)單葡萄糖醛酸甘草次酸第五十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日。微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)薯蕷皂素薯蕷皂素的藥用價值：合成甾體激素和甾體避孕藥較理想的前體；治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、心腦血管疾病等；具有抗腫瘤作用；去脂、延緩衰老和治療某些皮膚炎癥的功效薯蕷皂素（薯蕷皂甙元）第五十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日薯蕷皂素世界年產(chǎn)量約為3000t

我國年產(chǎn)量約為1500t

世界年需求量約6000t供需差額：6000-3000=3000t!薯蕷皂素的藥用價值及其發(fā)展前景第五十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日盾葉薯蕷，別名黃姜、火頭根，是薯蕷科植物盾葉薯蕷Dioscoreazingiberensis的根莖。是目前世界上甾體皂苷含量最高的薯蕷屬植物之一*。*甾體藥物源植物薯蕷屬植物中薯蕷皂甙元的研究及生產(chǎn)狀況。宋發(fā)軍。天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2001，14（3）：89-93薯蕷皂苷元的生產(chǎn)原料主要為盾葉薯蕷和穿山龍等，其中以盾葉薯蕷最多第五十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日直接酸水解法：環(huán)境污染嚴重伴有副反應(yīng)的發(fā)生；水解不徹底，提取收率低；不利于藥材中其它成分綜合利用；腐蝕設(shè)備；薯蕷根莖硫酸/鹽酸水解水解物水洗至中性干燥至含水7~12%汽油提取薯蕷皂苷元第五十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日薯蕷皂苷元的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的主要污染特點：廢水產(chǎn)量大，每生產(chǎn)1噸薯蕷皂苷元產(chǎn)生318噸一次廢水和200噸二次廢水。一次廢水的COD值為130,000mg/mL,兩次廢水混合后，COD值超過50,000mg/mL。生物降解性能低,BOD/COD為0.27,生物處理后COD依然在500mg/mL以上。廢水pH值低，中和后產(chǎn)生大量的離子沉積嚴重，一次廢水中和后Cl-的值為20,000mg/mL。固體廢棄物也產(chǎn)生一定的污染。Y.Wangetal.JournalofCleanerProduction(2007)1-5第五十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日微生物轉(zhuǎn)化的方法和優(yōu)點盾葉薯蕷粉末微生物發(fā)酵有機溶劑提取薯蕷皂素優(yōu)點：淀粉等成分得到綜合利用不使用酸水解，環(huán)境危害低薯蕷皂苷提取收率高第六十頁，共八十六頁，2022年，8月28日盾葉薯蕷主要皂苷成分的確定和標準品制備薯蕷皂苷元-葡萄糖三糖苷盾葉新苷三角葉皂苷薯蕷皂苷元－葡萄糖二糖苷新化合物延齡草次苷第六十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)化體系分析條件的確立HPLC-UV-ELSD法（準確定量）TLC分析方法（分析速度快、處理樣品量大）HPLC-UV-ELSD法標準曲線R2線性范圍（ng）標準曲線R2線性范圍（ng）盾葉新苷y=293860x-8139.10.9999261.5-8222.7葡萄糖二糖苷y=300925x-181240.9995250.9-8000.0三角葉皂苷y=275315x-264.860.9997114.9－7602.4延齡草次苷y=290016x-4797.80.999992.2-3001.0葡萄糖三糖苷y=260658x-9510.20.9999126.0－7803.0薯蕷皂苷元y=295430x+7380.60.9999256.7-8201.3UVdetectorELSDdetector標準曲線R2標準曲線R2盾葉新苷Y=1.3333X+13.3030.9980葡萄糖二糖苷Y=1.2636X+13.1380.9959三角葉皂苷Y=1.3636X+13.2760.9975延齡草次苷Y=1.2637X+13.3770.9986葡萄糖三糖苷Y=1.2640X+13.0430.9982薯蕷皂苷元Y=1.7613X+11.0970.9954第六十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日微生物DL3012(Trichoderma.sp)的對盾葉薯蕷皂苷成分的轉(zhuǎn)化作用DL3012的顯微照片542,316AB盾葉新苷三角葉皂苷三糖苷二糖苷延齡草次苷薯蕷皂苷元DL3012轉(zhuǎn)化后123456123456ABA:轉(zhuǎn)化前；

B:轉(zhuǎn)化后第六十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日微生物轉(zhuǎn)化大豆皂苷不連糖的母核：大豆甾醇B連糖部分：大豆皂苷IIIV大豆甾醇B,豆腥味越弱,生理活性越高大豆皂苷，豆腥味重，生理活性低。第六十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日Neocosmosporavasinfectavar.vasinfecta（侵脈新赤殼菌）分離特異水解的糖苷酶糖苷酶序列測定，確定是新酶糖苷酶序列測定，確定是新酶糖苷酶序列測定，確定是新酶Trichodermaviride（綠色木霉）高效表達分離得到的酶液進行大豆皂苷的轉(zhuǎn)化具有很高的轉(zhuǎn)化專一性第六十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日微生物與生物能源2008年我國GDP已經(jīng)達到30萬億元，但伴隨著對能源需求的增加。全世界面臨著嚴重的能源危機。石油的價格最高已經(jīng)達到了147美元/桶。人類需要尋找可再生能源，以減少對化石能源的依賴。國家發(fā)改委于2007年9月公布《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》。第六十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日燃料乙醇的優(yōu)點及其開發(fā)意義燃料乙醇是一種良好的增氧劑,它可以增加汽油的含氧量,使其充分燃燒。目前用的甲基叔丁基醚（MTNBE)會對地下水造成嚴重的污染,而且其生產(chǎn)難度比較大燃料乙醇的辛烷值高,調(diào)和辛烷值一般可以達到120左右,可以有效提高汽油的抗爆指數(shù)。有利于環(huán)境的改善。使用車用乙醇汽油,可以使汽車尾氣的污染水平均降低30%以上。其中一氧化碳排放下降30.8%,揮發(fā)性烴類化合物排放下降13.4%,二氧化碳的排放量降低27%纖維素和淀粉是地球上最豐富的有機資源之一,它是一種可以再生的資源,第六十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)

1.以淀粉類和糖蜜類物質(zhì)為原料的生產(chǎn)技術(shù)

以玉米為例,其生產(chǎn)過程包括:玉米預(yù)處理(粉碎)、脫胚制漿、液化、糖化、發(fā)酵、蒸餾、脫水和變性等燃料乙醇生產(chǎn)工藝第六十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日

2.以纖維素類物質(zhì)為原料的生產(chǎn)技術(shù)

以纖維素為原料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇,首先將纖維素進行酸解和堿解或酶解預(yù)處理,釋放出的葡萄糖可進入乙醇發(fā)酵途徑以纖維素類物質(zhì)為原料的生產(chǎn)工藝第六十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日燃料乙醇發(fā)展過程中存在的問題目前燃料乙醇生產(chǎn)中存在的最大問題是降低成本。據(jù)報道,以玉米為原料生產(chǎn)燃料乙醇,其綜合成本是3897元/t,其中原料費用是3047元/t,即原料的成本占綜合成本的78.19%。美國乙醇的生產(chǎn)成本只有2770元/t,而國內(nèi)乙醇的生產(chǎn)成本為3671元/t,相差901元/t。在以纖維素為原料生產(chǎn)燃料乙醇的過程中,最大的問題是原料的預(yù)處理。纖維素水解為單糖，需要纖維素酶，該酶的成本相當(dāng)高，需要技術(shù)的突破。第七十頁，共八十六頁，2022年，8月28日微生物與生物柴油生物柴油是清潔的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油脂、廢餐飲油等為原料制成的液體燃料，是優(yōu)質(zhì)的石油柴油代用品。生物柴油的概念第七十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日生物柴油的意義1）能源安全的戰(zhàn)略意義。到2020年前后，石油進口量有可能超過3億噸

2）環(huán)境保護意義。低CO2，低毒性3）農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的經(jīng)濟意義。有效利用荒地，農(nóng)民增收4）優(yōu)良的使用特性。安全，低能耗，兼容性第七十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日現(xiàn)狀：各國的生產(chǎn)狀況（2003年）

第七十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日我國生物柴油的發(fā)展2001年9月海南正和能源公司使用食用費油生產(chǎn)生物柴油，年產(chǎn)1萬噸。2007年底，我國投產(chǎn)和在建的裝置總產(chǎn)能估計100萬噸。2011年前還約有40家不同規(guī)模的生物柴油企業(yè)投產(chǎn)，產(chǎn)能約600萬噸。生物柴油的原料目前是制約其發(fā)展的主要因素。我國生物柴油原料植物的主要品種：文冠果，蓖麻（東北耐寒植物），歐李，沙棘（西北耐旱灌木及草本），黃連木（華北）和麻風(fēng)樹（西南亞熱帶植物），我國是世界第二大產(chǎn)棉國，利用不宜食用的棉籽油作為生物柴油的原料也是一個可行的方法。我國現(xiàn)有油料能源樹種約300萬公頃，大多分布在交通不便山區(qū)，適當(dāng)養(yǎng)護后每公頃果實可超過0.6噸，可生產(chǎn)生物柴油60萬噸。需要有意識利用荒地種植油料作物，中石化投資23.5億元在攀枝花地區(qū)建立50萬畝麻風(fēng)樹種植基地等。第七十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日藻類是低等放氧自養(yǎng)型微生物，在水中生長繁殖，不會引起與農(nóng)業(yè)和牧業(yè)用地的競爭矛盾。地球上的生物每年通過光合作用生產(chǎn)的生物質(zhì)，其中40％應(yīng)歸功于藻類的光合作用。大多數(shù)藻類產(chǎn)于海洋或陸地水中，其中鹽藻是一種營養(yǎng)豐富的單細胞藻類，含有豐富的油脂、β-胡蘿卜素、蛋白質(zhì)、多糖等。鹽藻主要分布在近海水域，有很大的鹽度適用范圍，在0～38℃接近淡水（<0.1mol/LNaCl）環(huán)境和飽和鹽水（5Mol/LNaCl）環(huán)境中均能生存。我國有1.8萬公里的海岸線，在西北還有很多大大小小的鹽湖，這都為鹽藻的養(yǎng)殖和開發(fā)提供了條件。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、植物研究所、水生生物研究所，清華大學(xué)、青島海洋大學(xué)等單位在培育產(chǎn)油菌種，獲得高脂含量藻細胞，用基因工程開發(fā)高產(chǎn)的油藻品種等方面，已取得許多科研成果和海水及淡水藻類物質(zhì)的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗。發(fā)展富含油質(zhì)的微藻或“工程微藻”是拓展生物柴油原料來源的一個發(fā)展趨勢。工程微藻是未來生物柴油的發(fā)展的趨勢第七十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日微生物與沼氣沼氣是微生物在缺氧時，通過發(fā)酵將作物秸桿、雜草、人畜糞便等有機物分解而產(chǎn)生的一種可燃性氣體。沼氣是多種氣體的混合氣，有甲烷、二氧化碳、氫氣、氧氣、硫化氫等。第七十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日

一.多種細菌分泌的酶，將復(fù)雜的有機物質(zhì)分解為一些低分子量的簡單有機物及二氧化碳、氫氣、硫化氫等無機物。稱為酸發(fā)酵。參與的微生物有纖維素分解細菌、蛋白質(zhì)分解細菌、果膠分解細菌、丁酸細菌、醋酸細菌等。二.有甲烷細菌分泌酶，將簡單有機物分解為甲烷和二氧化碳；這一階段稱為氣體發(fā)酵階段。參與的細菌種類很多，有桿菌、球菌、螺旋菌等。分布廣泛。沼氣的發(fā)酵過程：第七十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日沼氣是一種優(yōu)良的生物能源，是解決能源問題的有效途徑之一。產(chǎn)生的甲烷還能