時間：2022-03-26 04:34:27
序論：在您撰寫工業微生物論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
摘要：谷氨酰胺轉移酶能促進蛋白質分子間的交聯作用，催化蛋白質之間異肽鍵的形成，對蛋白質溶解度、乳化能力、發泡性能和凝膠化作用等功能產生積極影響。眾多食品工業加工過程中如奶酪生產、乳制品加工、肉類加工、焙烤制品及可食性膜的生產過程等都應用了這種酶的交聯特性。微生物源性的谷氨酰胺轉胺酶在生物技術生產中所需成本低，目前已經應用于幾乎所有的工業領域。本文總體概述了谷氨酰胺轉胺酶的特點及其在食品工業中的應用。
關鍵詞：谷氨酰胺轉移酶；蛋白質；交聯作用；微生物；食品工業
谷氨酰胺轉移酶可以催化谷氨酰胺殘基中γ-甲酰胺基團(供體)與不同化合物的ε-胺類基團(酰胺殘基的受體)之間異肽鍵的形成并誘導蛋白質之間的交聯[1]。酶的這種催化作用會導致蛋白質理化性質的顯著改變，如粘度、熱穩定性、彈性和韌性等。研究證明，谷氨酰胺轉移酶參與到許多生理過程中：血液凝結過程、抗菌免疫反應及光合作用等[2]?？茖W家們已經成功地從動植物體及微生物中分離出了谷氨酰胺轉移酶。微生物來源的谷氨酰胺轉移酶分子量較低，是一種單肽鏈酶，它由331個氨基酸組成，等電點為pH8.9，分子量約為38kDa。谷氨酰胺轉移酶的最適催化溫度為45℃，pH5.5[3]，該酶在50℃下30min就失去50%的酶活力，碳水化合物，如麥芽糊精、蔗糖、甘露糖、海藻糖和還原型谷胱甘肽(GSH)等，可以顯著提高酶的熱穩定性[4]。與動物源性的谷氨酰胺轉移酶相比，微生物來源的谷氨酰胺轉移酶不需要鈣離子的激活作用，在實際利用酶制劑的過程中，這是一個非常令人滿意的特征。另外，微生物源的谷氨酰胺轉移酶在很大pH范圍（4.5~8.0）內可以保持酶活力，可以簡化某些加工過程，進而節省能源消耗，提高經濟效益。另外得益于轉基因技術的出現，利用基因的異位表達可以大大提高谷氨酰胺轉移酶的產量，并且它對食物中的蛋白質具有不同的反應特性，這樣的特點使得該酶成為改善食品中蛋白功能的有力工具。
1谷氨酰胺轉移酶的生物合成
1.1微生物谷氨酰胺轉移酶
起初，谷氨酰胺轉移酶大多來自豚鼠的肝臟，然而有限的來源和其相對昂貴的提取和純化過程限制了谷氨酰胺轉移酶在工業中的廣泛使用。近期，有很多文章討論了使用農業廢料，以微生物合成方式作為合成谷氨酰胺轉移酶的碳源來源的可能性。從已發表的文獻中可知，發酵培養基可以占據微生物生產成本的近30%[5]，如果可以從廉價的原材料如高粱秸稈等獲得半纖維素水解物，那么以此來培養微生物獲得微生物來源的谷氨酰胺酶的合成途徑將會引起人們更大的興趣。
1.2谷氨酰胺轉移酶微生物發酵
在含有高粱秸稈水解物的培養基中，經過72h的培養時間，生物合成的谷氨酰胺轉移酶的活性為0.34U/mL[6]；當使用馬鈴薯酶解物作為培養基，另外添加酵母提取物、玉米浸出液和酪蛋白等成分培養后，酶活力可達1.12UA/mL[5]；利用S.ladakanum合成谷氨酰胺轉移酶時，甘蔗糖蜜和甘油的同時存在會產生協同效應[7]；此外，當使用甘蔗糖蜜與甘油作為混合碳源時，測定的谷氨酰胺轉移酶活力為0.72U/mL[8]；Ryszka[9]研究了一種利用S.mobaraense菌株生物合成谷氨酰胺轉移酶的最適培養基，以aminobac、玉米漿、酵母提取物作為氮源，以葡萄糖、蔗糖、淀粉和糊精作為源碳，pH范圍為6.5~7.0，培養30h后測定谷氨酰胺轉移酶活性為2.0U/mL。蛋白胨、酵母提取物、酪蛋白和尿素是合成谷氨酰胺轉移酶的常用氮源。另外有文獻報告了使用植物原料如大豆、大米、玉米和小麥面粉、玉米漿、小麥麥麩或麥芽提取物作為氮源的可能性[10]。Zhu[11]和Tramper對培養基成分進行了優化設計，發現在含有蛋白胨的培養基中添加額外的含氮化合物，如適當的氨基酸，會顯著提高S.mobaraense中谷氨酰胺轉移酶的產量。然而，為了實現經濟性，工業生產中需要更便宜的原料作為底物。此外，培養基的配方也是至關重要的，因為組成成分會影響產物的濃度、產率和單位體積生產效率。
1.3谷氨酰胺轉移酶基因重組表達
谷氨酰胺轉移酶能夠改變蛋白質的理化性質，具有重要的實用價值。因此，開發能夠用于食品行業的有效的谷氨酰胺轉移酶合成系統是很必要的。由Itaya[12]和Kikuchi進行的調查結果表明，目前的谷氨酰胺轉移酶大都是利用大腸桿菌菌株生產的。谷氨酰胺轉移酶是以酶原的形式存在的，然后通過切除N-端前導肽可以直接生成具有活力的谷氨酰胺轉移酶[13]。許多研究表明前導肽是在大腸桿菌中過表達谷氨酰胺轉移酶的關鍵因素[14]，首先把酶的編碼基因克隆到大腸桿菌中，然后經過培養后利用層析的方法純化重組蛋白。利用這種重組大腸桿菌生產的谷氨酰胺轉移酶的活力可達到22U/mg[15]。但是同時也應該注意與蛋白質翻譯后修飾相關的問題，探究開發更便宜、更有效的生物合成系統，從而降低運輸、保存、提取、純化等有關成本。
1.4谷氨酰胺轉移酶制劑
谷氨酰胺轉移酶制劑可以成為解決很多與酶應用效率、食物質地等相關難題的解決途徑。市場上有不同的微生物酶制劑，它們含有利用微生物合成的谷氨酰胺轉移酶，這些酶可以中和由于冷凍而引起的肉類質地的變化[16]；也可以使香腸等肉類產品更快地加工成熟，并且具有良好的口感；它們可以改善肉的質地，使加熱和配給過程的損失最小化。Poland公司的酶制劑可以作為發酵乳制品生產過程中的輔助劑，可以提高加工過程中蛋白質的熱激能力，并改善成品的風味。利用這種酶制劑已經獲得了更高穩定性的奶油、冷凝效果更好的干奶酪。在食品行業使用谷氨酰胺轉移酶已成為一種自然的技術方法，并且利用酶法改變食物成分比化學方法更容易被食品行業所接受。
2谷氨酰胺轉移酶的應用
含有谷氨酰胺轉移酶的制劑可以用于食品中蛋白質的交聯反應，因此引起了人們的研究興趣。研究結果表明，交聯后的β-酪蛋白比未交聯化的酪蛋白對胃蛋白酶的消化作用抵抗性更強，利用這種特性可以開發具有更強的結構特性的食品[17]。在烘焙行業中，谷氨酰胺轉移酶主要用于醇溶谷蛋白鏈之間的交聯反應。谷氨酰胺轉移酶對面團的穩定性和體積有積極影響，還可以提高利用較差面粉制作的面包的質量，提高其質地[18]。研究發現谷氨酰胺轉移酶可以改善面團的流變性，可以保證烘焙后面包內適當的孔隙大小和彈性,與傳統方法制作的面包糕點相比，體積增大了14%[19]。此外，還可以改善面團的吸水性和韌性，用來提高面包的風味、質地和體積[20]。谷氨酰胺轉移酶也廣泛用于肉類產業。谷氨酰胺轉移酶可以促進肉塊的強勁凝聚力，改善用豬肉、牛肉或禽肉制作的結構單一化香腸的質地，而不需要熱處理或添加食鹽或磷酸鹽。谷氨酰胺轉移酶處理過的鈉酪蛋白可以取代以往的動物脂肪[21]，制作具有更低的脂肪含量、更高營養價值的肉制品。谷氨酰胺轉移酶的應用為生產高質量的粗碎香腸、維也納香腸和熏肉創造了新的技術。在乳品行業，為了防止酸奶的脫水收縮作用或使其質地更平滑、穩定性更好，常常在生產過程中使用谷氨酰胺轉移酶。用谷氨酰胺轉移酶改造后的酪蛋白可以作為生產面霜、冷凍甜點、冰淇淋、牛奶飲料和調料的原料[22]。同時，利用谷氨酰胺轉移酶進行牛奶蛋白的聚合反應可以生產蛋白膜，改善奶制品的功能特性[23]。谷氨酰胺轉移酶也用于奶酪的生產過程，并且可以提高凝乳的產率。目前常用于生產天然奶酪的酶有凝乳酶和谷氨酰胺轉移酶。Cozzolino[24]等對提高奶酪產率和特性的因素進行了調查，結果表明在添加凝乳酶之前就添加谷氨酰胺轉移酶可以防止牛奶凝固；而同時添加這兩種酶可以明顯降低奶酪的抗性和硬度，同時減少乳清中蛋白質和脂肪的含量。目前，谷氨酰胺轉移酶越來越頻繁地在多個行業中被用作蛋白質修飾酶。例如乳清蛋白經谷氨酰胺轉移酶作用后可以用于生產蛋白質膜，這種可食用的蛋白質膜可以涂在新鮮蔬菜和水果表面上，用來延長食品的保質期和新鮮度[25]；有觀點稱，利用谷氨酰胺轉移酶這種酶來消除大豆蛋白可能的過敏效應和抗水解性[26]；也有人建議也許在將來谷氨酰胺轉移酶可以用來在醇溶谷蛋白中重建肽鍵，阻止T細胞對多肽鏈的識別作用，從而避免脂瀉病的產生[27]。
3總結
谷氨酰胺轉移酶可以誘導蛋白質之間的交聯作用，被廣泛地用于食品工業中，其廉價來源——即微生物合成方法的發現，為這種酶的實際應用提供了更多的機會。微生物來源的谷氨酰胺轉移酶的廣闊適用性也引起了人們對菌株篩選的興趣，以期利用最廉價的底物獲得高活力的酶制劑。為了獲得更低成本的酶制劑而進行的微生物研究，也許可以促進易得的產品的開發以及其更大范圍的使用。
作者：王美玲 單位：青島科技大學
1、微生物酶運用于制漿
1．1 漆酶在制漿中的應用
造紙廠的蒸煮制漿過程就是用化學藥品溶出、脫除木素的過程，一般的化學制漿，不但成本高、能耗大，而且對環境污染也較為嚴重。而使用由白腐菌生產的漆酶將原料的木素降解成低分子木素，增加了木素的溶出和被抽提的能力，從而實現木素與纖維素、半纖維素的分離。用漆酶和介體HBT在蒸煮前對麥草進行預處理，可降低紙漿的Kappa值，提高紙漿的白度和強度。Jujop的研究表明，在20％～90％，pH值2～10條件下用漆酶進行預處理，可以對原料中的木素進行改性，磨漿能耗明顯降低，每噸漿能耗由1300kW?h降至850kW?h，節省動力約30％，且機械漿的物理性能得到改善，紙漿質量達到化學熱磨機械漿的水平。
1．2 纖維素酶在制漿中的應用
在機械制漿前加化學預處理，除去或改變一部分木素結構，可以改善紙漿的強度，但降低了紙漿的得率，損害了紙漿的光學特性，廢水的排放量和污染負荷也相應增加，而經由木霉所產出的纖維素和半纖維素酶處理則結合了機械法制漿和化學機械法制漿的優點，克服其缺點，除了可以增加紙漿的強度性能之外，還能顯著降低機械磨漿時的能量消耗。
2、微生物酶用于紙漿漂白
傳統的含氯漂白產生大量有毒和強致癌性物質對環境和人類造成極大危害，已逐漸被無氯漂白所取代，而以某些真菌產生的漆酶不僅能氧化非酚結構，而且能使硫酸鹽漿脫木素和脫甲氧基。佐治亞大學的研究者發現一株漆酶產菌———朱紅密孔菌（Pycnoporus cinnabarlnus），以產生自己的氧化還原中介物3－羥基鄰氨基苯甲酸（3－hydroxyanthranilic acid，3－HAA）。漆酶加3－HAA系統不僅能氧化非酚模式化合物，而且能降解合成的木素。通過篩選或誘變培育出假單胞菌（Pseudoznonas sp．）G6－2，枯草桿菌（Bacillussp．）A－30等木聚糖酶高產菌株進行了分離純化的酶學研究，其所產木聚糖酶運用于生物漂白技術，其結果表明木聚糖酶在多種漿種的不同漂白工藝中都有明顯的助漂作用。用于樺木漿CEH三段漂和ECF漂白，在保持白度，得率，強度基本不變的情況下，可減少近50％氯或二氧化氯用量，漂白漿的白度穩定性也有所提高。
3 微生物酶用于造紙廢水處理
在制漿和造紙生產過程中，造紙廢水可分為黑液、中段廢水和紙機白水。黑液是整個造紙過程中污染最為嚴重的廢水，木素是造成造紙工業排放黑液COD和色度形成的主要原因。白腐菌具有能降解木素和變性木素的酶活系統，能將漂白廢水中的有機氯化物轉變成無機氯和CO2，并破壞發色基團組織和結構，降低漂白廢水中的TOCl、BOD、COD和色度。范偉平等利用微電解－白腐菌生物降解－絮凝沉降聯合處理系統對活性染料生產廢水進行處理，在最佳pH和溫度及接觸停留時間下，其COD去除率達90％以上，色度去除率在95％以上。另有研究表明，使用堅強芽孢桿菌產生的絮凝劑處理印染廢水和酵母廢水，可取得良好的絮凝效果，由李云鵬等從剩余污泥中制得微生物絮凝劑LBF經實驗相比于PAC效果更好，其COD、SS、色度去除率都高于PAC處理的廢水樣。
4 微生物酶用于造紙工業中的其他用途
與常規堿法脫墨漿相比，微生物酶法脫墨漿有更高的游離度，且濾水性好、物理性能優、白度高和殘余油墨量低，還可縮短脫墨時間。利用纖維素酶處理回收的廢紙，既可脫除油墨和化學處理難以去除的調色劑，又可改善二次纖維的抄造和使用性能。顧琪萍等研究表明，在優化條件下，廢報紙經脂肪酶脫墨后，白度比原漿提高4．3％SBD，裂斷長、耐破指數和撕裂指數可分別提高11．4％，19．8％和17．5％。由于傳統造紙工業是耗能和環境污染大戶，隨著生物技術的發展，微生物酶應用于造紙工業的技術越來越受到廣大研究者的重視，其規模也在不斷提高。通過使用微生物技術或酶技術，不但能使資源充分利用，降低能耗與環境污染，而且能帶來良好的經濟效益，對造紙工業與環境保護都具有非常重要的現實意義。
作者：軼媛 單位：湖北輕工職業技術學院
1材料與方法
1.1微生物發酵
以醬糟(30%)、木薯渣(10%)、玉米黃漿(30%)和玉米噴漿纖維(30%)食品工業廢渣為發酵底物，添加乳酸菌、枯草芽孢桿菌和酵母菌進行固態發酵。接種用乳酸菌冰干粉為西南民族大學生命科學與技術學院動物科學實驗室從牦牛消化道中分離篩選的優良菌株———嗜酸乳桿菌LAg12－7，該菌株已送中國典型培養物保藏中心———武漢大學保藏中心保藏，其保藏編號為CCTCCM2012305;枯草芽孢桿菌和酵母菌干菌粉購于北京華辰興業科技有限公司。將乳酸菌、枯草芽孢桿菌和酵母菌的凍干粉按40.0%、30.0%和30.0%的比例制成混合發酵菌劑。取復合發酵菌劑1.0份，加紅糖5.0、維生素C0.4、尿素3.1、磷酸二氫鉀0.5和清潔水90.0份，30℃活化72h，制成混合發酵菌液。在發酵底物中按3%的比例加入活化后的混合發酵菌液。參考閆征等、王秋菊等和劉新星等方法，在30℃培養箱發酵5d。發酵期間適當補水，水分含量控制在30%左右，每24h翻動1次。發酵前1d和發酵后(第5天)的物料各取100g裝于自封口塑料袋中，立即置于－20℃冰箱中保藏。以上微生物發酵飼料試驗重復進行3次，即得3個批次的發酵飼料。
1.2樣品處理
取適量發酵前和發酵后飼料鮮樣－4℃保藏，用于活菌計數和pH測定。將發酵前和發酵后飼料樣品置于90℃烘箱中烘30min以滅酶活，而后65℃烘6h，室溫自然放置6h得到風干樣品。將風干樣品分2份粉碎，并過20目篩(用于纖維測定)和40目篩(用于粗蛋白和小肽測定)。
1.3指標測定
1.3.1活菌數的測定
乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢桿菌分別梯度培養計數，培養基的配制參考楊雪峰等和劉惠知等的方法，計數方法依照GB/T13093－2006。
1.3.2pH的測定
pH的測定方法參照王旭明并有所改進，對樣品10倍稀釋混勻后采用Beckman離心機8000r/min離心，取上清液測定。
1.3.3常規營養成分的測定
中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)采用VELP纖維素測定儀;粗蛋白(CP)采用FOSS蛋白測定儀。測定方法參照張麗英飼料中常規成分分析一章。
1.3.4蛋白酶和纖維素酶活性的測定
以40目風干樣品為原料測定酶活力，蛋白酶活力的測定參考張寒俊等方法，纖維素酶活力的測定采用二硝基水楊酸法(DNS)法。
1.3.5小肽含量的測定
小肽含量的測定參照郭玉東等方法，并對其進行聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS－PAGE)，定性說明小肽含量變化。
1.4統計分析
對3批次發酵飼料分別采樣并測定相應指標，試驗結果用平均值±標準差表示，發酵前后的差異性采用SPSS18.0統計軟件中的t檢驗。
2結果與方法
2.1活菌數及pH
發酵后食品工業廢渣中3種有益菌活菌數均極顯著提高(P＜0.01)，乳酸菌和酵母菌達到108數量級。與發酵前相比，乳酸菌數增加454.90%，枯草桿菌數增加282.35%，酵母菌數增加403.70%。發酵5d后，由于微生物尤其是乳酸菌的新陳代謝，導致食品工業廢渣的pH明顯下降，由5.80降至3.91，降幅達32.59%，P為0.0041。
2.2常規營養成分
發酵后食品工業廢渣CP含量極顯著增加(P＜0.01)，增幅達21.68%;NDF和ADF含量均顯著下降(P＜0.05)，其中NDF下降10.61%，ADF下降9.23%。
2.3活性成分
發酵過程中由于微生物不斷分泌代謝產物，使得食品工業廢渣的蛋白酶和纖維素酶活力均提高2倍以上，蛋白酶活力增幅達138.45%，纖維素酶活力增幅達143.20%。小肽含量顯著提高，由0.87%增至3.20%，增幅達267.81%。發酵5d時，66200～97400的肽段含量較之發酵前1d時降低，而66200以下肽段含量增加，說明食品工業廢渣經過發酵，部分大分子蛋白得以降解，并轉化為低分子肽。
3討論
3.1微生物發酵對活菌數和pH的影響
發酵過程中，益生菌和發酵底物中原有微生物利用飼料中的糖分等營養物質逐漸大量增殖，發酵后乳酸菌和酵母菌枯草桿菌活菌數分別達到2.83、1.36和0.65億CFU/g。王旭明等用玉米－豆粕型日糧添加益生菌發酵，4d后乳酸桿菌數量達到最大值9.5億CFU/g，2d后酵母菌數達到最大值4.1萬/g，同時大腸菌群和腐敗菌被抑制。魏愛彬等利用干酪乳桿菌和植物乳桿菌發酵全價飼料，2種菌的單一發酵組和組合發酵組的乳酸菌數量分別在發酵6、4和6d達到最大，分別為994、983和984億CFU/g，而酵母菌在發酵過程中數量逐漸降低，發酵10d時2種菌的單一發酵組和復合菌種發酵組中的酵母菌活菌數分別為374、365和372億CFU/g。任佐華利用枯草桿菌、黑曲霉和產朊假絲酵母發酵水稻秸稈，最佳條件下總活菌數可達118億CFU/g。試驗乳酸桿菌活菌數變化趨勢與王旭明等相符，魏愛彬等和佐華活菌數較高可能因為發酵底物、發酵時間和菌種組合不同所致。微生物尤其是乳酸菌增殖過程中分泌酸性物質，降低了發酵飼料的pH，發酵后pH降至3.91，可提高發酵飼料的適口性，而酸性環境又可抑制許多有害菌的繁殖，從而可以延長發酵飼料的保藏時間。吳天祥對芭蕉芋酒糟接種嗜酸乳桿菌發酵，7d后pH降至3.8。王旭明等對玉米－豆粕型日糧添加微生物原液固態發酵，pH第4天即降至4以下。試驗pH變化趨勢與以上試驗相符。
3.2常規營養成分的變化
通過益生菌的發酵作用，可使發酵底物中的粗纖維和粗淀粉降解，產生菌體蛋白，提高CP的含量，從而改善食品工業廢渣的利用效率。試驗中，發酵后CP含量由14.16%增至17.23%。張鑫利用釀酒酵母、白地霉、熱帶假絲酵母和植物乳桿菌混菌固態發酵馬鈴薯渣，根據響應面數據得出在最適條件下CP含量可達到36.96%，比發酵前提高了10.22%。試驗CP變化趨勢與其相符。發酵后，NDF和ADF含量分別降至46.83%和33.62%。NDF是植物細胞壁的成分，反映飼料容積，可用來衡量動物的飽腹度，與家畜采食量呈負相關。日糧中NDF高時，瘤胃容積限制干物質采食量;ADF的木質素比例較高，木質素為不可消化纖維，故ADF適于作為反芻動物飼料消化率指標，與家畜消化率呈負相關。故NDF含量的下降意味著動物采食量的增加，ADF含量的下降則可說明動物消化率的提高。院江等利用乳酸菌和酵母菌等組成的復合菌發酵棉籽殼，10d后測得NDF和ADF含量分別降至(63.10±4.55)%和(49.09±5.26)%。付敏等采用枯草芽孢桿菌、黑曲霉和白地霉對菜籽餅混合固態發酵，5d后測得NDF含量下降了38.70%，ADF含量下降了27.88%。試驗NDF和ADF變化趨勢與以上試驗相近，院江等和付敏等試驗結果降幅較大可能因為試驗條件差別所致。
3.3活性成分的變化
動物自身分泌的消化酶很難消化植物性細胞壁及細胞壁內的營養物質。飼料工業中一般都會應用粉碎技術來破壞植物細胞壁，但很難將植物細胞壁完全破壞。纖維素酶可協同降解細胞壁，釋放單糖等易被畜禽吸收利用的物質，從而明顯改善飼料的營養價值。發酵過程中，在混合益生菌的作用下，飼料中纖維素酶活力增至411.8U/g，可有效降解發酵底物中的纖維素成分;經過發酵，蛋白酶活力增至172.4U/g，酶活力的提高可改善發酵飼料的營養價值。任雅萍用益生菌28℃下發酵蘋果渣和馬鈴薯渣72h，自然發酵時:對于蘋果渣，在酵母菌和黑曲霉組合，并添加氮素和油渣的條件下，蛋白酶活性最高可達168.50U/g，發酵增率為380.1%;纖維素酶活性最高達3829.63U/g，發酵增率為949.6%;對于馬鈴薯渣，在米曲霉單菌，并添加氮素和油渣的條件下，蛋白酶活性最高可達478.08U/g，發酵增率為657.0%;纖維素酶活性最高可達564.90U/g，發酵增率為794.5%。試驗與以上試驗酶活力均增加明顯，變化趨勢相近，增幅差異可能由于發酵條件不同所致。利用乳酸菌和芽孢桿菌等能分泌蛋白酶的菌種，可在合適微環境下酶解蛋白質底物產生小肽蛋白。同時，也能較大程度地降低植物蛋白中的抗營養成分，如胰蛋白酶抑制劑、脲酶和血凝素等，可有效消除大分子蛋白的抗原性，有利于動物的生長發育和腸道對肽類蛋白的吸收利用。小肽可提高機體蛋白質合成、消除游離氨基酸吸收競爭、增加動物生產性能并能增強礦物元素的吸收利用，對動物營養產業具有重要意義。試驗發酵后，小肽含量增幅達267.81%，這可提升微生態飼料的附加值，并可改善動物的生產性能。馬文強等利用枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌和乳酸菌發酵豆粕，結果表明:發酵后低分子蛋白質含量提高2.25倍。試驗小肽含量變化趨勢與以上試驗相符。
4結論
食品工業廢渣經乳酸菌、酵母菌和芽孢桿菌混合發酵5d后，其營養品質得以改善，為食品工業廢渣的優化利用提供了參考。
作者：劉華南 高慶軍 魯登位 徐琴 夏天嬋 郭春華 饒開晴 彭忠利 單位：西南民族大學生命科學與技術學院 四川省飼料工作總站
隨著能源與環境問題的日益突出，人們迫切的尋找新型的清潔可再生能源，生物柴油憑借其獨特的優點進入了人們的視野。生物柴油可采用天然油脂為原料。從目前的生產技術來看，動植物油是主要的生產原料。但生產成本較高，由此造成了生物柴油產業化發展的瓶頸。根據微生物的生長特點利用廉價的工業廢水，不僅降低了生產成本，同時減小了對環境的污染，因此該項研究具有廣闊的應用前景。
一、產油微生物及微生物油脂生產特點
微生物油脂是產油微生物在一定條件下將碳水化合物、碳氫化合物和普通油脂等碳源轉化為菌體內大量儲存的油脂，一般占菌體干重的20%以上[1]。
（一）產油微生物種類自然界中的酵母菌、霉菌、細菌、藻類等許多微生物都可以產生油脂。酵母菌中的粘紅酵母的油脂含量最高可達72%。紅冬孢酵母、斯式酵母的最大油脂含量可達60%~67%。霉菌中的深黃被孢霉油脂含量可達86%，絨毛棒質霉達75%，卷枝毛霉達65%。微藻中的叢粒藻、鹽生杜藻、粉粒小球藻的油脂含量都在40%以上。細菌中的節桿菌油脂含量在40%以上。
（二）微生物油脂生產特點與動植物油生產相比，微生物油脂具有生產周期短、生長迅速、可規?；芾?、不受季節、氣候變化等優點。此外，能夠供給產油微生物生長的原料來源也很廣泛，工農業廢棄物或工業生產過程中產生的廢水、廢氣等都可以作為產油微生物的培養原料。產油微生物可以利用多種碳源，如葡萄糖、果糖、甘油等作為發酵底物，方真等[2]發現斯達油脂酵母在經過脫毒處理的木屑水解液中可以正常生長，油脂的積累率可達葡萄糖碳源的60%以上，為該種酵母利用廢棄甘油和木質纖維素水解液作為發酵底物生產生物柴油提供有力支持。
二、工業廢水的營養特點
適合微生物生長積累油脂的工業廢水含有可作為碳源的豐富有機物、糖類，如淀粉廢水、味精廢水、啤酒廢水等。這類廢水屬高濃度有機廢水，COD、BOD濃度高，主要含有碳水化合物、蛋白質、油脂、纖維素等有機物，極易造成水體富營養化污染環境。
三、利用工業廢水發酵生產微生物油脂的研究現狀
工業廢水尤其是食品工業廢水中含有大量的還原性糖，可以被微生物利用作為碳源積累油脂。由于微生物的生長代謝分解利用了廢水中的有機物，降低了廢水的污染程度實現了資源合理化應用。
（一）利用淀粉廢水發酵鐘娜等[3]利用淀粉廢水對高產油粘紅酵母進行了馴化和篩選，使其對淀粉廢水COD的耐受程度達到了75000mg/L，400L發酵罐實驗表明，經33h的培養后，生物量達25.3g/L,菌體油脂含量為29.5%，COD降解率為92.5%。杜娟[4]等利用甘薯淀粉廢水，采用添加營養因子的方法研究了產油菌株FR的生長、產油及COD去除，發現經淀粉酶液化處理后的產油率可達45.3%，淀粉酶和糖化酶先后處理后的COD去除率可達66.3%。
（二）利用味精廢水發酵邢旭[5]等研究了粘紅酵母RH8在味精廢水中的生長、產油及COD去除率，發現調節廢水pH至5.5后，添加廢葡萄糖母液、酵母粉、KH2PO4、MgSO4、MnSO4均能夠促進茵體的生長、產油和COD去除。生物量最高可達15.6g／L，干茵體中油脂質量分數達到29.61％，COD去除率達到45.1％。
（三）利用啤酒廢水發酵郭淑賢等[6]用斯達油脂酵母發酵啤酒生產廢水，發酵條件經優化后菌體生物量、油脂產量、油脂含量、COD降解率和油脂不飽和脂肪酸指數分別達到13.83g/L、5.25g/L、37.92%、79.08%和65.46%，較優化前分別提高了12.62%,19.32%,5.92%,57.15%和2.36%，優化效果顯著。
四、存在問題及展望
目前微生物發酵廢水生產油脂還處于實驗階段，要實現工業化發展還有亟待解決的幾個問題：工業廢水成分復雜，如味精廢水和啤酒廢水，由于廢水中含有生產菌株產生的代謝廢物和各工序產生的其他廢水，有可能含有影響產油微生物正常生長的微量元素，但其組成較復雜難于分析；在微生物發酵前需對廢水進行稀釋調pH值等前處理，增加了生產成本和工序；以廢水為培養基培養的微生物，其生物量、油脂積累量仍然較低，目前尚不能滿足工業化需求。
結合國內外研究現狀，可以從以下幾方面展開相關研究：深入研究產油微生物在發酵中油脂的合成代謝途徑；加強產油微生物對原料的適應性，通過基因重組、定向進化等手段篩選、馴化，獲得具有更強適應性和更高產油能力的菌株；進一步優化發酵條件，減少發酵前處理工序、獲得成本低、產油高的發酵模式。
作者：于雅瀟 薛偉 何南思 單位：承德石油高等?？茖W校 化學工程系 承德石油高等?？茖W校 計算機系
隨著能源與環境問題的日益突出，人們迫切的尋找新型的清潔可再生能源，生物柴油憑借其獨特的優點進入了人們的視野。生物柴油可采用天然油脂為原料。從目前的生產技術來看，動植物油是主要的生產原料。但生產成本較高，由此造成了生物柴油產業化發展的瓶頸。根據微生物的生長特點利用廉價的工業廢水，不僅降低了生產成本，同時減小了對環境的污染，因此該項研究具有廣闊的應用前景。
一、產油微生物及微生物油脂生產特點
微生物油脂是產油微生物在一定條件下將碳水化合物、碳氫化合物和普通油脂等碳源轉化為菌體內大量儲存的油脂，一般占菌體干重的20%以上[1]。
（一）產油微生物種類自然界中的酵母菌、霉菌、細菌、藻類等許多微生物都可以產生油脂。酵母菌中的粘紅酵母的油脂含量最高可達72%。紅冬孢酵母、斯式酵母的最大油脂含量可達60%~67%。霉菌中的深黃被孢霉油脂含量可達86%，絨毛棒質霉達75%，卷枝毛霉達65%。微藻中的叢粒藻、鹽生杜藻、粉粒小球藻的油脂含量都在40%以上。細菌中的節桿菌油脂含量在40%以上。
（二）微生物油脂生產特點與動植物油生產相比，微生物油脂具有生產周期短、生長迅速、可規模化管理、不受季節、氣候變化等優點。此外，能夠供給產油微生物生長的原料來源也很廣泛，工農業廢棄物或工業生產過程中產生的廢水、廢氣等都可以作為產油微生物的培養原料。產油微生物可以利用多種碳源，如葡萄糖、果糖、甘油等作為發酵底物，方真等[2]發現斯達油脂酵母在經過脫毒處理的木屑水解液中可以正常生長，油脂的積累率可達葡萄糖碳源的60%以上，為該種酵母利用廢棄甘油和木質纖維素水解液作為發酵底物生產生物柴油提供有力支持。
二、工業廢水的營養特點
適合微生物生長積累油脂的工業廢水含有可作為碳源的豐富有機物、糖類，如淀粉廢水、味精廢水、啤酒廢水等。這類廢水屬高濃度有機廢水，COD、BOD濃度高，主要含有碳水化合物、蛋白質、油脂、纖維素等有機物，極易造成水體富營養化污染環境。
三、利用工業廢水發酵生產微生物油脂的研究現狀
工業廢水尤其是食品工業廢水中含有大量的還原性糖，可以被微生物利用作為碳源積累油脂。由于微生物的生長代謝分解利用了廢水中的有機物，降低了廢水的污染程度實現了資源合理化應用。
（一）利用淀粉廢水發酵鐘娜等[3]利用淀粉廢水對高產油粘紅酵母進行了馴化和篩選，使其對淀粉廢水COD的耐受程度達到了75000mg/L，400L發酵罐實驗表明，經33h的培養后，生物量達25.3g/L,菌體油脂含量為29.5%，COD降解率為92.5%。杜娟[4]等利用甘薯淀粉廢水，采用添加營養因子的方法研究了產油菌株FR的生長、產油及COD去除，發現經淀粉酶液化處理后的產油率可達45.3%，淀粉酶和糖化酶先后處理后的COD去除率可達66.3%。
（二）利用味精廢水發酵邢旭[5]等研究了粘紅酵母RH8在味精廢水中的生長、產油及COD去除率，發現調節廢水pH至5.5后，添加廢葡萄糖母液、酵母粉、KH2PO4、MgSO4、MnSO4均能夠促進茵體的生長、產油和COD去除。生物量最高可達15.6g／L，干茵體中油脂質量分數達到29.61％，COD去除率達到45.1％。
（三）利用啤酒廢水發酵郭淑賢等[6]用斯達油脂酵母發酵啤酒生產廢水，發酵條件經優化后菌體生物量、油脂產量、油脂含量、COD降解率和油脂不飽和脂肪酸指數分別達到13.83g/L、5.25g/L、37.92%、79.08%和65.46%，較優化前分別提高了12.62%,19.32%,5.92%,57.15%和2.36%，優化效果顯著。
四、存在問題及展望
目前微生物發酵廢水生產油脂還處于實驗階段，要實現工業化發展還有亟待解決的幾個問題：工業廢水成分復雜，如味精廢水和啤酒廢水，由于廢水中含有生產菌株產生的代謝廢物和各工序產生的其他廢水，有可能含有影響產油微生物正常生長的微量元素，但其組成較復雜難于分析；在微生物發酵前需對廢水進行稀釋調pH值等前處理，增加了生產成本和工序；以廢水為培養基培養的微生物，其生物量、油脂積累量仍然較低，目前尚不能滿足工業化需求。
結合國內外研究現狀，可以從以下幾方面展開相關研究：深入研究產油微生物在發酵中油脂的合成代謝途徑；加強產油微生物對原料的適應性，通過基因重組、定向進化等手段篩選、馴化，獲得具有更強適應性和更高產油能力的菌株；進一步優化發酵條件，減少發酵前處理工序、獲得成本低、產油高的發酵模式。
作者：于雅瀟 薛偉 何南思 單位：承德石油高等?？茖W校 化學工程系 承德石油高等?？茖W校 計算機系
一、工業廢水的營養特點
適合微生物生長積累油脂的工業廢水含有可作為碳源的豐富有機物、糖類，如淀粉廢水、味精廢水、啤酒廢水等。這類廢水屬高濃度有機廢水，COD、BOD濃度高，主要含有碳水化合物、蛋白質、油脂、纖維素等有機物，極易造成水體富營養化污染環境。
二、利用工業廢水發酵生產微生物油脂的研究現狀
工業廢水尤其是食品工業廢水中含有大量的還原性糖，可以被微生物利用作為碳源積累油脂。由于微生物的生長代謝分解利用了廢水中的有機物，降低了廢水的污染程度實現了資源合理化應用。
（一）利用淀粉廢水發酵鐘娜等[3]利用淀粉廢水對高產油粘紅酵母進行了馴化和篩選，使其對淀粉廢水COD的耐受程度達到了75000mg/L，400L發酵罐實驗表明，經33h的培養后，生物量達25.3g/L,菌體油脂含量為29.5%，COD降解率為92.5%。杜娟[4]等利用甘薯淀粉廢水，采用添加營養因子的方法研究了產油菌株FR的生長、產油及COD去除，發現經淀粉酶液化處理后的產油率可達45.3%，淀粉酶和糖化酶先后處理后的COD去除率可達66.3%。
（二）利用味精廢水發酵邢旭[5]等研究了粘紅酵母RH8在味精廢水中的生長、產油及COD去除率，發現調節廢水pH至5.5后，添加廢葡萄糖母液、酵母粉、KH2PO4、MgSO4、MnSO4均能夠促進茵體的生長、產油和COD去除。生物量最高可達15.6g／L，干茵體中油脂質量分數達到29.61％，COD去除率達到45.1％。
（三）利用啤酒廢水發酵郭淑賢等[6]用斯達油脂酵母發酵啤酒生產廢水，發酵條件經優化后菌體生物量、油脂產量、油脂含量、COD降解率和油脂不飽和脂肪酸指數分別達到13.83g/L、5.25g/L、37.92%、79.08%和65.46%，較優化前分別提高了12.62%,19.32%,5.92%,57.15%和2.36%，優化效果顯著。
三、存在問題及展望
目前微生物發酵廢水生產油脂還處于實驗階段，要實現工業化發展還有亟待解決的幾個問題：工業廢水成分復雜，如味精廢水和啤酒廢水，由于廢水中含有生產菌株產生的代謝廢物和各工序產生的其他廢水，有可能含有影響產油微生物正常生長的微量元素，但其組成較復雜難于分析；在微生物發酵前需對廢水進行稀釋調pH值等前處理，增加了生產成本和工序；以廢水為培養基培養的微生物，其生物量、油脂積累量仍然較低，目前尚不能滿足工業化需求。
結合國內外研究現狀，可以從以下幾方面展開相關研究：深入研究產油微生物在發酵中油脂的合成代謝途徑；加強產油微生物對原料的適應性，通過基因重組、定向進化等手段篩選、馴化，獲得具有更強適應性和更高產油能力的菌株；進一步優化發酵條件，減少發酵前處理工序、獲得成本低、產油高的發酵模式。
作者：于雅瀟 薛偉 何南思 單位：承德石油高等?？茖W校 化學工程系 承德石油高等專科學校 計算機系
[摘 要]近年來，微生物發酵在相關工程技術領域的應用越來越V泛，該工藝包括培養基組分中碳源、無機鹽、氮源、微量元素等的作用，并控制pH值、溫度、溶氧等對發酵的影響，從而將微生物發酵工藝進行了優化，以推進生產效率的提高和產業的應用發展。
[關鍵詞]工業微生物；發酵培養
生物發酵工程是與人們生活息息相關的一種技術體系，包括工業生產菌株選育、生化反應器設計、最佳發酵條件的選擇及控制等過程。根據對目前國內外微生物發酵工藝的研究，相關研究團隊進行了綜合的分析和研究。通過對微生物發酵工藝中影響發酵的各種因素的分析，總結出了相應的技術經驗并且制定了工藝的優化方法。近年來，微生物發酵在相關工程技術領域的應用越來越廣泛，該工藝包括培養基組分中碳源、無機鹽、氮源、微量元素等的作用，并控制pH值、溫度、溶氧等對發酵的影響，從而將微生物發酵工藝進行了優化，以推進生產效率的提高和產業的應用發展。
1 發酵工程外界因素的影響
1.1 補料對發酵的影響
菌類的生長發酵所必須的因素都達標的同時，補料的及時準確的供給也是直接影響著菌類的發酵。補料的作用是及時的補充菌類生長發酵所需要的能源。例如在酵母菌的培養過程中，適當的補充營養物質會抑制乙醇的生成，從而避免了菌類的生長周期變長，產率下降等問題。在培養過程中準確的添加補料量可以有效的調節菌類的呼吸防止中間出現氧氣的限制。這樣做的辦法很大程度上減少了酵母菌的發芽問題，同時促進酵母菌細胞的快速成熟，從而直接提高了酵母菌的產物的產量。在不斷的利用先進設備進行檢測的同時更好的了解菌類發酵過程中的動態信息從而更好的了解發酵過程中原料的需求情況。根據需求以及菌類種類的不同可以適當選擇添加物的物理特征。例如添加液態物質，固態物質。
1.2 二氧化碳對菌類生長的影響
二氧化碳作為新陳代謝的最終產物直接影響到菌類的生存情況。當溶解在發酵液中的二氧化碳的濃度超過一定范圍以后直接會對氨基酸、抗生素等出現抑制或者刺激現象。當菌類代謝產生的二氧化碳的濃度超過4%的時候，直接會影響菌類的糖代謝和呼吸速率。就算營養液中的氧氣達到標準由于二氧化碳的濃度超過一定的范圍也會直接影響到氨基酸的發酵問題。因此，在更快的提高發酵產率的同時也要考慮到產物二氧化碳的排放問題。在生產過程中，要考慮到二氧化碳隨著液體深度壓力變化的情況。為了更好的滿足生產的需求常常采取減少通氣量以及提高罐的壓力來減少逃液，但是根據二氧化碳的性質這樣做的在很大程度上增加了二氧化碳的含量從而直接影響菌類的生長。所以，在考慮到菌類生長發酵的同時也要考慮到二氧化碳濃度以及排泄的因素。
2 微生物發酵工藝優化的方法
2.1 正交試驗設計法
正交試驗設計法是一種數理統計方法，主要是通過正交表來進行多因素問題的分析，在研究得出結論以后可以通過直觀分析或者是直接對比來確定微生物發酵的主要影響因素。該設計法在使用中具有工作量小、方法簡單、效果好、效率高等特點，因此正交試驗設計法是微生物發酵工藝優化的最常用方法。正交試驗設計法在工業和農業生產中應用廣泛，并且在其他科研領域也取得了顯著的效果。該設計法曾被多名生物學家進行實際的優化應用，例如利用正交設計法對枯草芽孢桿菌的液體發酵進行優化，從而使發酵后桿菌的產量大大提高。
2.2 Plackett-Burman設計法
Plackett-Burman法主要針對因子數較多且未確定眾因子相對于響應變量的顯著影響，采用的試驗設計方法。能夠及時有效地篩選出對試驗結果具有顯著影響的關鍵因素。在通常情況下，使用Plackett-Burman設計法開展的N次試驗最多能夠研究（N-1）個因素，對每個因素取兩個水平，通常是設低水平為原始培養條件，高水平為低水平的1.25倍，通過對各個因素兩水平的差異與整體的差異進行對比分析來對因素顯著性進行確定。需要加以注意的是，如果因素水平選取得不合適有可能導致Plackett-Burman試驗結果無效，從而需要重新選取因素來進行再一次的試驗；如果Plackett-Burman試驗的模型有效，那么則可以確定對試驗具有顯著影響的因素，然后下一步可以通過開展響應面設計等方法來篩選出最優的條件。袁輝林等利用Plackett-Burman設計方法獲得了預期結果。
2.3 響應面設計法
響應面設計法是一種統計方法，主要結合數學建模、統計分析、實驗技術等方法經過試驗設計進行數據的分析，并且通過多元二次回歸方程進行函數關系的擬合，從而將工藝參數進行優化。該方法對于變量因素較多的微生物發酵有很好的參數優化效果，能夠將各方面所需材料、發酵因素等進行準確的定量，從而保證微生物催化的順利進行。響應面設計法的適用面較廣，目前除了微生物發酵領域以外還遍布于生物學、醫學、制藥等多個方面，成為使用最廣的微生物發酵優化工藝。
3 溶氧量對工程菌的影響
生物的生存發展都離不開氧氣。氧氣對于微生物來說也是一個關鍵因素。就拿葡萄糖的氧化分解來說，1mol的氧化糖徹底分解需要6mol的氧氣。當菌類合成代謝產物是也需要消耗一定的氧氣。根據計算，1mol的葡萄糖大概需要1.9mol的氧氣。所以根據不同種類的細菌需要氧氣的情況也各不相同，對于好樣細菌來說生成產物所需要的氧氣也就隨之增加。但是由于菌類所需要的氧氣并不是直接吸收大氣中的氧氣，而是吸收營養液中的溶解氧。但是大氣中的氧氣卻很難溶解到水中。在外界壓力為101.32kpa溫度為25度的時候，氧氣在水中的溶解度為0.26mol/L。在這個溫度下氧氣在發酵液中的溶解度確是0.20mmol/L，但隨著菌類的新陳代謝的活動以及各種因素的影響，溫度也會隨之增加。隨著溫度的增加，溶解液中的氧氣含量隨之降低。因此為了更好的滿足營養液中氧氣的含量，必須及時的掌握培養液中的氧氣含量的問題。通過不斷補充氧氣來彌補溫度的增加營養液中氧氣的降低。同樣也可以采取一定的措施來控制液體的溫度，把溫度調整到酶的最適宜溫度從而更大效率的提高產率。
4 結論
隨著科技的發展工程細菌的不斷研究的深入，如何才會更好的實現菌類的最大效益的發酵也是每個企業所關心的話題。微生物發酵工藝對生物技術的發展有良好的推動作用，該技術在工業和農業方面都得到了廣泛的應用，通過微生物發酵能夠解決很多正常生產無法解決的問題。合理的運用微生物發酵并且不斷進行工藝的優化能夠提高生產的效率，推動發酵工程技術的不斷前進和發展。在技術純熟以后還可以廣泛運用于醫藥、衛生、工業等多個領域，為這些領域的發展開辟一個新的紀元。
摘要：指出了混合發酵是2種或2種以上微生物在同一培養基中進行的發酵，在某種特定情況下,混合培養在發酵過程中有利于微生物間的相互協調,提高產物的生產效率或降低培養基的要求等,比純培養更快、更有效。對于工業微生物或者具有工業生產潛力的微生物混合發酵生產維生素、沼氣等產品進行了探討,闡明了工業微生物混合發酵的現狀和發展趨勢。
關鍵詞：工業微生物；混合發酵；協同作用
1引言
人類對微生物的利用經歷了天然混合培養到純種培養2個階段。過去的多數發酵食品都來源于混合發酵,由于多菌發酵是一個完整的或接近完整的生物體系,體系中的微生物之間大多數具有生長代謝協調作用。自從純種分離技術被廣泛應用以來,人們研究的重點、焦點似乎都在單一的菌種上,忽略了天然發酵的模式,那就是生存環境的完整性和協調性。利用混合菌種發酵生產飲料正是利用幾千年以來各菌種之間的共生性。純培養技術使得研究者擺脫了多種微生物共存的復雜局面,能夠不受干擾地對單一目的菌株進行研究,從而豐富了我們對微生物形態結構,生理和遺傳特性的認識。但是,在長期的實驗和生產實踐中,人們不斷地發現很多重要生化過程是單株微生物不能完成或只能微弱地進行的,必須依靠兩種或多種微生物共同培養完成。微生物混合培養或混合發酵已越來越被人們所重視。
2混合發酵生產功能性飲料
目前混合發酵在功能性飲料的開發和生產方面有廣泛的應用。根據國際飲料行業協會的新規定,功能性飲料是指具有保健功能的軟飲料。目前市場上的功能性飲料主要分為3類,即運動飲料、能量飲料和其他飲料,其大多含有氨基酸、礦物質,以及各種維生素等人體所需物質。這些飲料的開發多數采用了混合發酵技術,也有部分是采用直接從生物體提取和單菌發酵方法的。隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高,飲料消費迅速增加。據有關資料顯示,1980年我國飲料產量僅28萬t,1995年則猛增到1 000萬t,2005年達到2 000萬t,25年間平均以26.7%的速度增長。如此巨大的飲料市場,發酵功能性飲料必須占有一席之地。據國家統計局、中國飲料工業協會、中國食品工業協會、中國海關、中國經濟信息中心、中國競爭情報網、中國食品商務網、全國及海外500多種相關報紙雜志的基礎信息等公布和提供的大量資料顯示,中國飲料市場成為中國食品行業中發展最快的市場之一。2003年中國飲料產量2373萬t,比2002年增長16.84%。實現工業總產值（當年價）813.87億元,銷售收入774.42億元,分別比上年增長40.12%和40.41%。以“紅?！薄懊}動”等新一代品牌為代表的功能性飲料已被廣大消費者所接受,并在健康潮中掀起一股功能性飲料的熱潮。就我國目前的飲料市場來看,功能性飲料正處于黃金發展時期,具有極大的開發空間［1］。
3微生物混合培養生產藥品
3.1維生素的混合發酵生產
維生素C二步發酵是混合發酵的典型實例。這種方法是由中科學院微生物所和北京鑭藥廠合作,于20世紀70年代初發明的。其第2步發酵由氧化葡萄糖酸桿菌和巨大芽孢桿菌等伴生菌混合發酵完成,其中小菌為合成維生素C前體2-酮基-L-古龍酸（2KGA）的菌株,但很難單獨培養,且單獨培養產酸能力很低；大菌單獨培養容易,但不產生2-KGA,與小菌混合培養時不僅可促進小菌生長,而且能大大增強小菌的產酸能力［2］。能與小菌混合培養合成2-KGA的伴生大菌有很多,除巨大芽孢桿菌外,還有蠟樣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌地衣芽孢桿菌,蘇云金芽孢桿菌等,某些酵母亦有該作用。有關研究表明,大菌為小菌提供某種生長因子促進其生長,并且提供某些生物活性物質協助小茵合成2-KGA,二菌混合培養呈互生關系［3］。通過調節二菌比例、pH值、溫度及溶氧量等因素,可使混合菌達到較適的生態狀態,發揮較高的生產效能。二者間的關系和作用機制正在進一步深入研究中。此外維生素B12可利用謝氏丙酸桿菌和馬鈴薯芽孢桿菌或大腸桿菌的混合培養生成。
3.2抗菌肽的生產
乳酸菌素是一種由乳酸菌屬菌株產生的抗菌肽類,可抑制多種革藍氏陽性菌的生長,已被50余個國家用作食品保鮮劑［3］。1999年Shimizu等［4］報道,以Lactococcus lactis和Kluyveromyces marxianus混合培養可有效地生成乳酸菌素,這主要是由于Kluyveromyces marxianus可通過消耗前者產生的乳酸控制發酵體系的pH值,從而使乳酸菌素的產率維持高水平。
3.3甾體轉化
多種甾體類藥物的轉化也是利用混合菌培養實現的。諾卡氏菌和節桿菌培養用于5α-Δ9（11）-16β-甲基-3β,17α,21-羥基-孕甾烯-3β,21-雙醋酸酯-20酮和5α,17α-甲基-17β羥基-雄甾-3酮的1,4位上的脫氫轉化［4］簡單節桿菌和玫瑰產色桿菌的混合培養也可用于甾體轉化。
4微生物混合培養用于生物降解
蛋白質是配合飼料中的主要營養成分,一般占20%左右。隨著畜牧業的迅猛發展,對飼料蛋白的需求量日益增加。因此尋求新的飼料蛋白來源便顯得十分重要。我國薯類作物產量很高,但因其本身蛋白含量很低,直接用作飼料其生物效價不高通過微生物轉化技術可由豐富的薯類資源得到菌體菌蛋白飼料,從而可在一定程度上緩解日益突出的飼料蛋白短缺問題。對淀粉質原料而言,通常采用的工藝是原料先經酸法或酶法糖化等預處理,將淀粉降解為可發酵性糖,然后再接種相應的高蛋白產生菌合成微生物菌體蛋白。為簡化生產工藝,直接采用具有淀粉分解能力的菌種發酵生產蛋白飼料已日益受到重視。
我國是蛋白質飼料資源短缺的國家,目前蛋白質飼料年缺口約為1 500萬t。據預測2010年到2020年我國蛋白質飼料資源需求分別為6 000萬t和7 200萬t［5］。目前我國發酵工業的廢菌渣和糟渣類農副產品下腳料以及廢棄物大多沒有充分利用,這不僅造成資源浪費,而且造成環境污染［6～13］?，F在生產主要是以食用菌生產過程中的廢菌渣為主要基質,篩選適合分解利用廢菌渣的多種大型食用真菌和酵母菌,采用單獨培養和混菌共同發酵工藝來生產飼料蛋白,以實現廢棄物質資源化和物資的循環再生,減少環境污染。
4.1對原油的降解
生物修復是治理土壤石油污染的重要方法,主要原理是微生物利用石油作為碳源進行同化降解,使其轉變為無害的無機物質。據文獻報道,單菌株所能代謝的石油組分有限,大多數石油降解菌株只能代謝一種或幾種石油烴。但經過混合菌對原油的降解及其降解性能的研究,發現經馴化后的烷烴降解菌GS3C、菲降解菌GY2B、芘降解菌GP3A和GP3B對原油都具有一定的降解效果。GS3C能基本去除原油中的直鏈烷烴化合物,GP3A對C
4.2對生活垃圾的降解
世界每年產生大量生活垃圾,處理方法主要是堆埋和焚燒,占用土地和浪費能源,既污染環境又帶來一定危害。生活垃圾在經過發酵后可作為有機肥料,但在一般條件下,其發酵時間長且肥效低,影響了其實際應用［15］。
有研究表明纖維素分解菌可混合培養,自生固氮菌利用纖維素分解菌分解纖維產生的葡萄糖作為碳源,纖維素分解菌利用固氮菌固定的氮作為氮源,兩者相互利用、相互依存,進行生長和繁殖。兩者混合培養的菌數和發酵液總含氮量明顯高于各自單獨培養。自生固氮菌與纖維素分解菌的混合菌液作用于生活垃圾,可大大提高生活垃圾的降解速度,同時其降解物的含氮量也有明顯的提高。用這種方法處理生活垃圾既可以提高生活垃圾的降解速度又使其含氮量增加,提高了肥力,同時其降解物中含有大量的有生物活性的固氮菌及纖維素分解菌,所以是一種優良的生物活性肥料。將其施用于土壤中,既增加土壤的肥力,又增加土壤中固氮菌及纖維素分解菌的數量,有利于土壤中有機質的分解及土壤自生固氮,進一步增加土壤肥力,改良土壤,減少化肥的施用,有利于環境保護［16］。
4.3氨基多糖生物降解氨基多糖
氨基多糖主要以幾丁質和脫乙酰幾丁質的形式存在于節肢動物外骨骼和真菌細胞壁中,在自然界中的含量僅次于纖維素。利用微生物對氨基多糖進行降解和轉化,有可能生成具有生物功能的活性糖蛋白。王士奎以Beauveria Bassiana LB90為氨基多糖降解菌,以Candida sp.LB50作為氨基糖轉化菌,建立了氨基多糖混合菌生物降解和轉化模型。與純培養比較,粘度下降比率提高23.0%,可溶性糖含量增加167.7g/mL,兩菌呈互生關系［17］。
5混合發酵開發清潔新能源
5.1沼氣發酵中的作用
沼氣發酵是由多種產甲烷菌和非產甲烷菌混合共同發酵完成的。我國是農業大國,每年產農作物秸稈7億t以上,禽畜糞便大約1.4億t。隨著農村經濟發展和農業結構調整,牲畜養殖已經由過去的農戶分散養殖過渡為集中養殖,并且大多集中在大城市附近,這必將造成農村戶用沼氣池發酵原料的短缺。因此,尋求新的發酵原料將是亟待解決的問題。然而單一以秸稈作為發酵原料,由于其碳氮比高、速效養分含量低、纖維木質素含量高,表面有一層蠟質,不利于微生物的附著,且降解率低、厭氧消化時間長、易出現漂浮分層,一直不能被廣大農民所接受。將糞便和秸稈混合發酵,可以有效彌補秸稈作為發酵原料的弊端［18～19］。
5.2乙醇發酵
作為可更新可持續的生物能源,生物酒精是經濟高速發展過程中替代傳統石油燃料能源的最佳選擇之一。把纖維素作為可更新資源通過微生物降解轉化生成糖類,然后糖類進一步發酵轉化成液體燃料具有廣闊的應用前景［20～23］。然而,纖維素酒精的規模工業化生產還面臨很多嚴峻的實際問題,其主要問題之一就是微生物對纖維素的降解效率以及糖類發酵轉化成酒精的效率太低［20,21］。研究表明,熱纖維梭菌（Clostridium thermocellum）是一種高效的纖維素降解細菌,但其酒精生產效率較低［22,23］；嗜熱厭氧乙醇菌（Thermoanaerobacterethanolicus）不能降解纖維素,但其能夠有效的發酵糖類而轉化為酒精。因此對兩者進行混合培養,可以利用熱纖維梭菌高效降解纖維素轉化成糖類,然后糖類可以作為嗜熱厭氧乙醇菌的底物通過發酵轉化成酒精,這樣一個穩定的混合培養體系可以作為纖維素酒精工業化生產微生物群落較好的選擇。本研究主要以熱纖維梭菌和嗜熱厭氧乙醇菌為對象,以Solka Floc為底物纖維素,系統分析了熱纖維梭菌純培養以及熱纖維梭菌和嗜熱厭氧乙醇菌混合培養對纖維素酒精生產能力、纖維素降解能力及終產物分布的影響,以期為纖維素酒精工業化生產提供理論依據。
6結語
雖然微生物混合發酵技術的部分成果已成功應用于部分工業生產,但在大多數混合菌體系中,菌間相互作用機制和發酵產物對于各種混合菌之間的影響的研究還很少。同時對于菌株混合時的安全性還沒有系統的評估和研究?；旌习l酵關鍵是摸索pH、溫度、混合比例、菌株混合時間等多菌種的共同培養條件,從而確定菌株發揮最大協同作用的結合點。為了使混合發酵能夠更好地應用于工業發酵生產,使其最終具有良好的大規模生產的工業應用前景。針對目前混合發酵的隨機組合和盲目的發酵實驗,需要深入研究并且建立快速有效的混合菌發酵模型是非常必要的。因此,如果從生理、代謝和遺傳角度對混合菌間關系和協同作用機制進行深入研究,對混合菌培養的理論和應用都將有巨大的突破。所以未來的研究重點可能集中在多菌組合模式、篩選適合菌株,并且優化混合培養的條件?；旌习l酵有廣闊的發展空間,在工業發酵中如果得以合理的運用,就必定可以提高生產效率與產品質量,為實現綠色無污染生產提供了新的發酵模式。
摘要：《工業微生物育種技術》課程以崗位需求為依據確定課程目標，以育種工作流程為主線設計教學項目，以學生為主體完成項目實施，以過程性評價為手段增強技能培養，為培養學生的崗位職業能力、動手能力和實踐創新能力提供了較好的教育平臺。
關鍵詞：微生物育種；項目化教學；高等職業教育
早在4000多年前，我國勞動人民就會利用微生物來生產酒和釀造食品。如今，利用工業微生物育種技術對微生物進行改造，可以提高目的產物的產量、質量或獲得新的目的產物，并符合工廠化生產的要求，從而使抗生素、酶制劑、氨基酸、維生素、核苷酸、生物堿、激素等微生物產品產量成倍甚至成千倍增長，同時產品質量也不斷提高，各類微生物產品已深入到人類生活的各個方面。工業微生物育種技術是高等院校生物技術類專業的專業課程。在傳統的教學過程中，教學內容往往太過理論化，理論知識與實際操作未能結合，學生學習難度大，感覺枯燥乏味；而且，教學實驗安排大多是孤立的，在技術上不具有連貫性和系統性，不能將技能訓練與生產過程有機結合，學生學完之后不知如何運用，解決實際問題的能力提高不明顯。顯然，傳統的教學方式已不能滿足現今高技能生物技術專門人才培養的要求。如今，許多高職院校正在積極探索新的教學方法，項目化教學就是其中常用的一種。它依照教學目標將課程內容設計成若干個操作性較強的項目，以工作任務為中心，以典型產品（或服務）為載體，開展課程教學，將理論知識、實踐操作與素質培養融為一體，學生在完成項目工作任務過程中，既收獲了知識，又鍛煉了技能。與傳統教學法相比，項目化教學強調行動導向、項目載體、任務驅動、素質滲透、學生主體以及理論實踐一體化，主要解決“怎么做”和“怎么做得更好”這兩個問題，是培養技能型人才的主要途徑[1]。2007年，湖北生物科技職業學院生物工程系開設了《工業微生物育種技術》這門課程，它是生物技術及應用專業和生物制藥技術專業的必修課。自2010年引入項目化教學方法以來，經過多年的探索和實踐，該課程取得了良好的教學效果。
一、以崗位需求為依據確定課程目標
按照工業微生物育種技術在生物技術及應用專業人才培養方案中的定位，依據職業崗位的需求，確定本課程的教學目標，即能根據微生物育種原理和基本操作流程，制定育種的實施方案，并按照實施方案應用微生物育種技術獲得高產突變株，同時能對實施過程和原有方案進行評價和改進。課程教學目標，包括知識目標、技能目標和素質目標三個方面。（1）知識目標：熟悉工業微生物的特征，了解工業微生物育種技術的方法種類；掌握基因突變及基因重組的機制；掌握工業微生物誘變育種的原理與方法；熟悉其他常用的工業微生物育種方法。（2）技能目標：能夠根據微生物的來源與特性，選擇合適的分離純化方法，并進行分離純化操作；能夠根據微生物的類型，選擇合適的誘變育種方法；會進行生產菌種的保藏及復壯技能；能正確使用微生物的培養設備，并進行維護。（3）素質目標：具有較強的責任心和嚴謹的工作作風；具有較強的人際溝通能力；具有較強的團隊組織協調能力；具有良好的安全、環保和節能意識。
二、以育種工作流程為主線設計教學項目
項目化教學的關鍵，在于教學項目的設計。我們一般應根據課程教學目標，以職業活動的工作過程為依據，結合職業崗位的典型工作任務，按照學生的認知規律來設計項目。項目設計要打破傳統學科體系的章節編排，不應以知識的邏輯順序為依據來安排教學。每個項目都有其相應的知識、技能和素質要求，讓學生在“做中學、學中做”。工業微生物育種技術的教學項目設計具有以下特色。
（一）課程設計思路
大多數項目化教學課程的設計思路，是將課程內容設計成基礎項目、主導項目和自主項目。根據工業微生物育種課程內容、操作流程和職業活動的特點，筆者將該課程設計成一個綜合性大項目，即果膠酶高產突變株的篩選。筆者將原先孤立、分散的單個實訓項目綜合為一個由9個子項目組成的前后連貫的大項目，其連貫性、整體性的特點更為突出（表1）。兩個子項目互為依托，前一子項目的結果是后一子項目實驗材料的來源。
（二）相關專業課程銜接
該課程項目產品為篩選出的果膠酶高產突變株，可作為后續課程發酵工程、酶工程、生物分離與純化、生物制品技術的項目化教學的材料。比如，可對果膠酶高產突變株的發酵條件進行摸索，或對其發酵工藝進行優化，或從高產突變株中分離純化果膠酶，或對提純的果膠酶進行性質分析。從而完善了專業課程體系建設的連貫性、整體性及層次性，實現了專業課程之間的有機銜接。
三、以學生為主體完成項目實施
在具體子項目實施之前，筆者安排有項目概述環節，內容主要包括：①課程簡介：告知學生本課程的教學目標、項目設計情況、教學組織方法和考核方案等。②行業企業概況：介紹工業微生物的應用狀況、工業微生物的概念及特點和工業微生物技術種類等。③后續課程任務的布置：要求學生查閱相關資料，指導學生制定子項目實施方案。以微生物育種工作流程為主線，開展子項目的實施，每個子項目有各自的知識、技能目標。在子項目的完成過程中，教師只起組織、引導、指導和評價的作用，學生才是學習的主體。每個子項目的實施步驟如下。
1.項目導入。首先，教師通過案例或者問題導入學習項目，提出問題、給出提示，導入本次課程的內容，組織學生展開討論。
2.方案制定。學生通過圖書館或者網絡查閱資料，以小組為團隊討論并制定實施的初步方案。筆者通常安排學生利用課余時間完成該步驟。
3.方案確定。首先，每個小組以ppt形式向全班匯報制定的初步方案，分析實施可行性，并說明資料來源。然后，教師和其他小組對匯報組進行提問或評價。筆者通過交互式討論，引入相關知識，最后由教師對各小組初步方案進行點評，同時提出修改建議，鼓勵實施方案的多樣性。
4.方案實施。學生按照確定的方案，合理分工，團結協作，共同完成項目。在實施過程中，教師隨時檢查學生實施的情況，進行現場指導，解答學生的疑問，參與學生的討論，糾正學生的錯誤，全面掌控學生的實施效果及學習質量。
5.總結評估?？偨Y以各小組向全班展示實訓結果的形式進行。評估采取小組互評、教師點評等方式進行。每一個項目均制定了技能考核方案及評分標準，結合學生提交的實訓報告進行過程性評價。
四、以過程性評價為手段增強技能培養
成績考核是教學過程中的重要環節，好的考核方式對學生職業技能的養成會起到促進作用。傳統的單一筆試考核方式很難反映學生在學習過程中的素質和能力，與強調以素質為基礎、以能力為本位的現代高職教育理念不相符。本課程的考核以結果性評價為輔，重在過程性的評價，以靜態知識考核為輔，重在動態能力的考核，學生綜合成績的評定以過程評價、技能考核和理論考核相結合的方式進行。每個子項目的實施都要求進行過程評價，評價內容涉及子項目實施的每個步驟，以子項目5誘變劑量的選擇為例，子項目技能量化考核表如下（見表2）。
學生、組長和教師為評價主體的三方，依據量化考核標準分別給出過程評價成績，然后按照一定比例折合成學生的過程評價終成績。理論考核和技能考核通常在學期末進行。課程總評成績的組成詳見表3。
現代職業教育，應該是一種以服務為宗旨、以就業為導向、以職業能力培養為核心的教育，重心應在于培養學生的動手能力和實踐創新能力，特別是畢業后從事某種職業的謀生能力[2]。項目化教學，充分體現了學生是學習的主體的特點，學生的學習主動性和積極性被有效調動了；和傳統的教學模式相比，其教學效果得到明顯改善。當然，以就業為導向，堅持走產、學、研相結合的路線，以崗位技能促進學生就業，在高職高專院校進行課程項目化教學改革是一個漫長的過程，需要學校和教師從多方面進行改革，比如教學觀念、管理、內容設置、教學模式及結果評定等。
摘 要：隨著現代科學技術不斷發展，越來越多的化學制品在日常生活中得以使用。而在于現代醫藥工業使用之中，許多企業使用酶轉化或者微生物轉化技術加以產品的制作，而微生物轉化技術在現代醫藥工業的具體應用之中，占有極為明顯的優勢，尤其是在一些手性藥物的制備之中。因此本文主要對于微生物的轉化使用所表現出來的積極作用進行了闡述，詳細分析微生物轉化技術在現代醫藥工業中的具體應用。
關鍵詞：微生物；轉化技術；現代醫藥工業；具體應用
過去三十年間，微生物轉化技術在化學領域內不斷地進行常識性試驗，并且得到了全面的發展，而在實際的使用方面，也得到了極為長足的發展?，F在社會中，大量的運用化學制品，而許多化學制品都是制作工藝十分復雜的產品，例如藥品、食品添加劑、化妝品等日常生活中極為常見的生活必需品。而在這些產品的具體合成過程之中，許多重要性的反應已經可以使用微生物轉化技術加以代替。因此，本文主要針對這一技術在現代社會中的具體應用加以分析。
1 微生物轉化的簡要概況
所為的微生物轉化就是使用微生物將一種物質轉化為另一種物質的這樣一個過程，這一個過程主要是建立在微生物產生一種特殊的細胞內部的酶作為生物催化劑展開的化學反應。簡單來說，是使用一種以微生物為基礎進行合成的技術。這些酶對于微生物來說，是生命過程中的必需品，而在具體微生物的轉換過程中，這些酶僅僅是作為一種催化劑而存在的。另外，在使用微生物進行處理過程之中，不僅僅是需要利用相似的產品，并且在相似產品中增加的底物也存在著同樣的催化作用，所以我們可以將微生物轉化技術看做有機化學的一個特殊的分支。
之所以微生物能夠將某種物質轉化成為另一種物質，主要是因為酶的作用。我們不需要對酶進行解釋，只需要了解酶的轉化和微生物的轉化之間存在著細小的差別，酶是一種單一的化學反應，后者則是提供了一種合成酶的場所和反應。所以，從這一個方面來看，微生物轉化是一種真正的生物轉化。另外，因為生物轉化過程中所使用的酶多數來自微生物，我們也可以從動植物中找到所需要的酶。因此再具體的微生物轉化過程中，究竟是選擇使用酶還是微生物進行轉化，需要綜合考慮多種因素，比如成本、例如環境以及生產機構的設備質量等方面。
同時，在研究微生物的具體轉化過程中，需要充分考慮多個方面的問題，例如如何選擇要轉換的物質，所選擇微生物的具體應用那個能力，轉化的方式以及具體轉化反應的選擇等。這其中最關鍵的一點在于選擇轉化過程中的合適的微生物，以及如何提高這種微生物的轉化能力，也就是酶的活力應該如何的提高。另外，一旦發現一種新的酶或者一種新的反應就要設計一種新的轉化過程。要想尋找十分合適的微生物，除了要十分了解酶的反應，更加有效方法是通過篩選的方式來選擇酶。
篩選的方式選擇酶，所要涉及的范圍必須盡可能的寬廣，因為截止到現在已經出現了將近3000多種的酶，這些酶中有些酶的催化效果明顯好過化學催化劑。另外，微生物呈現出多樣性，從而能夠幫助我們找到我們在預先設計中所想要得到的一種反應。
2 具體藥物開發過程中的使用
現在越來越多的專家研究發現，作為藥物使用的一種混合物有著不容忽視的弊端，而在最近一段時期美國FDA公布的一些藥物使用原則加快了轉換技術從已經開發出來的藥物中開發出單一藥物的腳步。
而制作手性藥物的關鍵之處在于不能對稱的一張合成型技術，并且長久以來，許多化學專家都開發使用化學藥品來展開不對稱合成技術的研究和發展。然而在最近的20年間，越來越多的化學專家將研究的目光頭像到如何將微生物轉化更好地運用到有機合成之中產生了興趣。應用微生物進行催化的技術要比使用化學合成以及不對稱合成的方式具有更加明顯的優勢，主要在于這樣幾點：（1）轉化物質具有更強的轉移性，也就是不需要專門的基因保護；（2）使用微生物進行轉化條件更加優越，有著極高的轉化率；（3）而在生物轉化過程中對于外界的影響更小，尤其是對環境的污染方面。特別是近年來DNA重組技術的應用和新的轉化系統的開發應用，使愈來愈多的原來使用化學方法進行不對稱合成的化合物有可能被生物催化轉化的方法來替代。
利用生物轉化技術進行手性藥物的開發主要進行兩個方面的工作：一是進行藥物關鍵中間體的制備，因為利用生物催化轉化方法制備對映體純化合物具有很大的吸引力，但試圖利用這種方法來完成所期望的復雜的有機合成往往是困難的，甚至是不可能的，而利用這種方法獲得某一關鍵中間體是切實可行的；另外，盡管用化學的方法能夠在實驗室條件下獲得所需要的手性藥物，但往往是由于成本和技術問題難以實現產業化。因此用化學一生物一化學的制備路線具有獨特的優越性，即所謂的“綠色合成工藝”；二是進行消旋化合物的生物拆分或轉化，得到單一構型的藥物分子。
3 組合生物催化與新藥發現
組合生物轉化/催化，是指利用一種以上的具有特殊轉化功能的微生物或酶，對同一個母體化合物進行組臺轉化，以得到化學結構的多樣性，它是從已知化合物中尋找新型衍生物以及從簡單化臺物制備復雜化合物的有效手段。從某種角度講，它比化學合成的方法更為簡單和有效。這是一個新的研究領域。
天然產物的多樣性和其結構的復雜性，是存在于生物體內大量酶的作用結果。生物體內負責一系列重要生命活動的酶，在體外同樣具有相同的催化能力。因此，只要體外的催化環境與體內相仿，則能夠實現一系列復雜的，特別是用傳統化學合成方法難以實現的化學反應。利用生物催化劑或化學合.成一酶催化相結合的方法，能夠大大地增加衍生物的多樣性，以及能夠有效地對復雜天然產物的結果修飾和從簡單的分子構建新的化合物庫，在這過程中，往往能夠發現新的生理活性物質。生物催化劑為擴大組合化學提供了各種合成的可能性。
利用生物催化發現先導化合物的優越性在于：（1）可能進行反應的范圍廣；（2）能夠定向進行區域選擇性和立體選擇性；（3）不需基團保護和脫保護，一步實現所需的反應；（4）在溫和和均一的條件下可容易地實現自動化和一步反應的重現性；（5）溫和的反應條件保證了復雜易變的分子結構的穩定性；（6）高的催化活性可以降低催化劑的用量；（7）酶的固定化可以使催化劑反復和循環使用；（8）生物催化劑可在環境中完全被降解。
結束語
綜上所述，微生物轉化技術在現代醫藥工業中起到十分重要的作用，并且對于藥物等日常生活用品的生產方面也起到十分突出的作用。這就要求我們做好這一方面的具體工作，并且詳細考慮在合適的場所選擇合適的酶或者生物轉化技術來進行生產和轉化，從而確保生產產品的優異質量。
摘要：主要論述了微生物絮凝劑的種類和特點，微生物絮凝劑產生菌，微生物絮凝的機理，影響絮凝活性的因素及在食品工業廢水處理、乳化液的油水分離、發酵液的固液分離等處理中的應用，并展望了今后微生物絮凝劑領域的研究重點。
關鍵詞：微生物絮凝劑；食品工業；水處理；應用
目前微生物絮凝劑的研究和應用越來越受到重視。微生物絮凝劑是一類由微生物菌體所分泌的一些分泌物或其產生的代謝產物，它是利用微生物技術，通過細菌、真菌等微生物發酵、提取、精制而得的。微生物絮凝劑作為一種新型微生物產品，具有絮凝范圍廣泛，效率高，運行方式靈活，無毒，可消除二次污染，使液體中不易降解的固體懸浮顆粒、菌體細胞及膠體粒子等凝集、沉淀。微生物絮凝劑多數相對分子質量較大，達到104～106。分離純化的微生物絮凝劑主要有多聚糖、糖蛋白、糖脂、脂蛋白、DNA、RNA、纖維素等，其中以多聚糖和糖蛋白類物質占絕大多數。
一、微生物絮凝劑產生菌
至今發現的具有絮凝性的微生物達32個種［1］，其中細菌18種，真菌9種，放線菌5種，由它們生產的絮凝劑中，最具代表性的為以下三種：1976年Nakamura J.用醬油曲霉生產的絮凝劑AJ7002；1985年，H.Takagi用擬青霉屬生產的絮凝劑PF101，對啤酒酵母、血紅細胞、活性污泥、纖維素粉、活性炭、硅藻土和氧化鋁等有良好的絮凝效果；1986年R.Kurane等人利用紅平紅球菌研制成功微生物絮凝劑NOC-1，對大腸桿菌、酵母菌、泥漿水、河水、粉煤灰水等均有極好的絮凝和脫色效果，是目前發現的絮凝效果最好的微生物絮凝劑。
二、微生物絮凝劑的分類
1.直接利用微生物細胞的絮凝劑，如某些細菌、霉菌、放線菌和酵母菌，它們大量存在于土壤、活性污泥和沉積物中。
2.利用微生物細胞提取物的絮凝劑，如酵母菌細胞壁的葡聚菌、甘露聚糖、蛋白質和N-乙酸葡萄糖膠等成分均可以作為絮凝劑。
3.利用微生物細胞代謝產物的絮凝劑，微生物細胞分泌到細胞外的代謝產物，主要有細菌的莢膜（菌膠團）和粘液質，除水分外，其余主要成分為多糖及少量的多肽、蛋白質、脂類及復合物，其中多糖在某種程度上可作為絮凝劑。
三、微生物絮凝劑的絮凝機理［2］
1.“橋聯作用”機理
“橋聯作用”機理認為微生物絮凝劑是一種具有長鏈線狀的結構的生物大分子物質，其借助靜電引力、范德華力或者氫鍵的作用吸附多個不同的膠體顆粒，并在顆粒間產生“架橋”現象，生成粗大的絮團而沉淀下來。研究顯示細菌細胞之間有胞外聚合物搭橋相連，正是這些橋使細胞喪失了原有膠體的穩定性而緊密聚合并在液體中沉淀下來。
2.“電性中和”機理
膠體顆粒的絮凝過程中，電中和效應也是不容忽視的。溶液中帶有多個電荷的多價電解質能夠與顆粒表面帶相反電荷發生中和，從而減弱顆粒間彼此的相互排斥力，促進顆粒的絮凝沉降。
3.“卷掃作用”機理
該機理認為當微生物絮凝劑投加到一定量時可形成小粒聚體，在重力作用下迅速網捕，卷掃水中膠粒而產生沉淀分離，稱為“卷掃作用”或“網捕作用”。
此外還有莢膜學說、病毒假說等多種理論可以解釋絮凝機理。微生物絮凝劑作為帶電荷的生物大分子，作用機理尚處于探討和完善階段。對于微生物絮凝劑的絮凝機理，其中的架橋機理是被廣泛接受并認同的。
四、影響絮凝活性的因素
1.微生物絮凝劑本身特性的影響
（1）分子量。微生物絮凝劑的主要成分中含有親水的活性基團，如氨基、羥基、羧基等，故其絮凝機理與有機高分子絮凝劑（利用其線性分子的特點起到一種粘接架橋作用而使顆粒絮凝）相同。絮凝劑分子量的大小對其絮凝效果有一定的影響，分子量越大的，絮凝活性越高；當絮凝劑的分子量減小，絮凝活性會明顯下降。
（2）膠體顆粒表面電荷的影響。膠體顆粒表面電荷對絮凝有重要影響。相反電荷的聚合電解質能減少顆粒表面電荷密度，以至顆?？梢员舜顺浞志o密接近，使吸引力變得有效。
一般無分支結構的絮凝劑，絮凝效果較好；產生菌培養后期形成的絮凝劑絮凝效果較好。
2.反應條件
微生物絮凝劑的絮凝效果受加劑量、pH值、金屬離子、溫度、攪拌速度、水質等多種反應條件的影響。
（1）絮凝劑的投加劑量。每一種絮凝劑都有最佳投加劑量，過多或過少，絮凝效果均會下降。據分析，投加劑量的最佳值約是固體顆粒表面吸附大分子化合物達到飽和一半時的吸附量，此時大分子在固體顆粒上架橋幾率最大。
（2）pH值。不同的絮凝劑對pH值變化所表現的效果也不一樣，同種絮凝劑對不同的被絮凝物具有不同的pH初始值要求。故每一種絮凝劑都有其最適的pH值范圍，大于或小于某一pH值都會影響微生物絮凝劑及其被絮凝物表面電荷、帶電狀態及中和電荷的能力。在最適的pH值范圍內，微生物絮凝劑表現出良好的絮凝活性。
（3）溫度。適當改變溫度可提高絮凝效率。由于絮凝物質結構上含有蛋白質或肽鏈的絮凝劑一般都是熱不穩定的，高溫可使這些高分子物質空間結構改變，導致變性，從而使絮凝活性下降。而由糖類構成的絮凝劑則是熱穩定的，它們對溫度不敏感，絮凝劑活性不隨溫度的改變而改變，或者改變較少。例如R.erythropolis產生的絮凝劑在100℃的水中加熱15min后，其絮凝活性下降50%。
（4）金屬離子的種類和濃度。微生物絮凝劑受金屬離子的種類和濃度影響較大。不同的絮凝劑，其適合的離子種類有所差異，目前研究較多的有二價離子中的Ca2+、Mg2+、Mn2+等，以及三價離子中的Al3+、Fe3+等；不同的金屬離子在適當的濃度下與懸浮顆粒以離子鍵相結合，從而提高絮凝活性，這對于提高微生物絮凝劑的絮凝活性有重要意義。若金屬離子的濃度過高，由于大量離子占據了絮凝劑分子的活性部位，把絮凝劑分子與懸浮顆粒隔開而抑制絮凝活性。
五、微生物絮凝劑在食品工業水處理中的應用
1.食品工業廢水
由于微生物絮凝劑具有安全、無毒的特性，逐漸在食品工業廢水處理中被采用，并可達到滿意的效果。如用微生物絮凝劑普魯蘭處理味精廢水，其COD和SS的去除率可達到40%左右，其濁度去除率可達99%［3］。用絮凝劑A-9處理淀粉廠的黃漿廢水，其處理效果也明顯優于目前使用的其它化學絮凝劑，且可回收其蛋白質成分作飼料。
2.乳化液的油水分離
乳化液中加入特定的絮凝劑，在一定程度上可使油水分離。如用Alcaligenes latus培養物可以很容易地將棕擱酸從其乳化液中分離出來。試驗表明，向100mL的0.25%乳化液中加入10mLAlcaligenes latus培養液和1mL聚合氨基葡聚糖，乳化液中形成明顯可見的油滴并浮于表面，下層清液的COD值從原來的450mg/L下降為235mg/L，下清液的COD去除率為48%，遠好于無機絮凝劑和人工合成的高分子絮凝劑。
3.發酵產品的固液分離
利用絮凝劑對細胞具有優良的沉降性能來去除發酵液中的菌體，可大大減少能耗，降低成本，且操作簡單，管理方便。在釀酒工業中，用具有絮凝性能的酵母替代沒有絮凝性能的酵母可以釀出質量更好的啤酒；另外，在生物乙醇和面包發酵酵母的生產中也應用了這種絮凝劑，并可達到良好去除固體物的效果，減少處理時間，有助于降解不穩定生物物質以及節省成本。
六、結論
微生物絮凝劑作為一種新型的絮凝劑，雖然現在主要應用于廢水處理方面，但在食品工業中也將有著良好的應用前景，并顯示有強大的生命力。微生物絮凝劑將可能在未來取代或大部分取代傳統的無機高分子和合成有機高分子絮凝劑，但微生物絮凝劑的應用還大多處于菌種的篩選階段，存在成本較高的缺點，無法適應工業化生產的需要。目前，推廣應用微生物絮凝劑的關鍵是應進一步降低微生物絮凝劑的生產成本。為此，今后的工作應主要集中在以下幾個方面：①改進培養條件，研制出低成本的培養源。②優良絮凝劑高產菌株的篩選及產生菌的誘變育種和基因控制。③要達到大規模的工業化生產，需對微生物絮凝劑的合成條件和影響絮凝活性的因素進行更深入的研究，以便尋找廉價的培養基和控制絮凝劑發揮作用的最優條件。
【摘 要】文章介紹了工業微生物課程的特點及進行教學改革的必要性，并從教學內容、教學模式以及組織教學方法等方面對工業微生物課程教學改革進行了探討。
【關鍵詞】工業微生物 教學 改革
工業微生物學是微生物學的一個重要分支，它從工業生產需要出發研究微生物的生命活動規律，以及人為控制微生物代謝的規律性，從而利用微生物轉化生產所需產品，是生物工程、生物制藥等專業的必修課程之一。其內容和應用涉及到食品、醫藥、化工、環境保護等許多領域，與工農業生產和人們日常生活關系緊密。目前，工業微生物學的相關產業已成為整個國民經濟的重要支柱，并隨著對微生物研究和應用的不斷深入拓展，工業微生物將會得到更大的發展。學習工業微生物學課程，對人類可持續發展的戰略意義重大。工業微生物學是一門新興的學科，單獨作為教程的時間不長，存在的問題較多。本文針對教學內容、教學模式以及組織教學方法等方面進行探討。
一、教學內容應體現基礎理論知識與科研、實驗教學和生產生活實踐的有機結合
工業微生物學涉及許多領域，發展迅速，面對相關科學知識的大量增加，如何取舍和合理安排課程內容，明確教學目標，是全球高校共同面對的課題。目前教學大綱規定的教學內容太過陳舊，雖然羅列了大量的知識點，卻較少兼顧學生的需要和社會的需求。社會對人才類型和層次的需求是多樣化和動態性的。對生物教育而言，既需要從事科技研究的研究型人才，也需要從事設計和研發的工程型人才，同時還需要技術支撐與改進的技能型人才。因此，工業微生物講授的課程內容應具有前沿性和實用性。內容既要緊跟學科發展，注重講授最新研究內容和引用最新國際一流期刊發表的資料，這樣對將來攻讀研究生的學生具有啟發性，還要針對本科畢業后進入企業就業的學生需求，系統講授微生物菌種選育、微生物發酵及其控制等與學生將來從事專門領域工作相關的知識。由于信息隨時更新，這就要求教學中所使用的教材、實踐環節、教師的教學大綱不斷更新，始終保持講授學科專業的前沿知識。教學內容不僅要包括傳統的微生物學知識，還要包括最新工業微生物學發展動態、熱點話題和取得的新成果，以更新知識點、完善教學內容。工業微生物學是一門實驗性很強的學科，特別注重微生物的應用，所以實驗教學環節對鞏固基礎理論知識、掌握實驗技能、提高靈活應用基礎理論與技術解決實際問題的能力具有很好的效果。另外，工業微生物學具有很強的應用性，講授內容如果能將工業微生物學的基礎知識、基本理論與工業生產實踐相結合，或在生產企業進行現場教學，會取得更好的效果。
二、采用多媒體教學模式
工業微生物教學涉及大量形態、結構的描述與講解，各種代謝調控機制也較為復雜，傳統的教學模式，會使學生感覺抽象無趣和晦澀難懂，而應用多媒體模式有助于提高教學效果。如在講解“微生物的形態結構”時，運用大量色彩鮮明、形象生動的圖片和動畫，對學生了解微生物的立體結構有很大的幫助。又如講授“乳糖操縱子模型說明底物對酶合成的阻遏”時，如果制作成動畫展示，就能形象地把酶合成受到阻遏的過程表現出來，這樣能夠把復雜的問題簡單化，且形象生動，便于學生理解和記憶。另外，教師在制作多媒體課件時還能隨時更新內容和添加最新研究動態和成果，做到授課內容與時俱進。
三、以能力目標要求安排教學教師
目前高校工業微生物教學大多是一個教師獨立講授全部教學內容。然而，由于學科的飛速發展，一位教師很難對工業微生物學的方方面面都有較為深入的了解，這樣就使教學只是停留在書本上，沒有自己的研究和見解。為改善此種情況，可以在充分發揮教師特長的基礎上將教師資源進行合理整合，根據課程內容，合理安排最合適的教師參與教學過程。教師的講授內容可以聯系主講教師近幾年的研究課題，因此能夠保證討論的深度和廣度。由于不同教師學術背景和風格各異，具有完全不同的教學個性，他們在教學中聯系各自的科學研究和自身體會，大大增強了課程教學的靈活性與個性化，極大地培養了學生的科學思維能力和創新能力，拓寬了學生的視野。這種教學組織方式可以充分保證每位教師都能將精力集中在自己的優勢研究方向上，既減輕了教師的教學負擔，又能最大限度地發揮教師的特長。
四、以學生為教學中心組織教學
目前，國內高校大多數課堂教學都是教師一言堂的情況，因為缺乏與學生的互動，很難調動學生的學習積極性。教育觀念、教學方法的改革已成為當前高校教育改革最迫切的任務之一，其核心是使高校教學由現在的以教師為中心向以學生為中心的轉變，使教學成為交互式和討論式，激發學生主動學習的積極性，培養他們的創新思維能力。強調學生在教學過程中的主導地位，不是教師想教什么，而是強調學生們想學什么。通過這種方式的教學，每位學生都能得到自己想要的知識，滿足了不同層次學生的實際需要。目前國內高校的反饋與評價通常也是在學期結束之后，學生對教師的評價也大多流于形式。如果教師能夠在學期過程中及時獲得學生對教學的反饋與評價，特別是在教學中需要改革和提高的地方，以及學生真正想學什么，才能真正有效地提高教學質量。由于學生畢業后去向不同，有些學生畢業后選擇以學術研究為職業，有些學生則直接進入企業從事研發和銷售工作等。因而，應該針對學生不同就業情況及其相應知識要求分別輔導、因材施教。教學過程中應重視對學生的答疑輔導，對于學生提出的某些共性問題安排課堂討論，師生間形成良好的互動，可以極大地改善教學效果。還可以安排教學助理研究生開設大量輔導課，及時解決學生學習中遇到的難點。
五、以培養學生自主學習能力為中心組織教學
培養學生自主學習的能力已成為高等教育的共識。要做到這一點，除在課堂教學中要更新教學觀念、改革講授方式外，還必須充分利用各種現代化的手段，鼓勵學生在課后對教學過程的主動參與，并對所學知識進行積極討論及進一步深入學習。［5］充分應用網絡技術、多媒體技術，將工業微生物學課程介紹、教師介紹、教學要求、學習方法、指定教材、教學大綱以及主要授課課件等放在校園網上，這樣可以提高學生學習的自主性。學生能充分利用網絡資源，在需要時可以隨時上網查閱有關資料，與教師互動，解決學習困難。通過網絡學習，學生能夠學會如何從網絡資源中選擇自己需要的資料，進一步提高學習效率。這種教學方式有利于達成課程的教育目標，同時也改變了學生的課堂學習行為，拓展了學生在課堂外的學習。另外，工業微生物學是一門實驗性、實踐性很強的學科，很多學生在課堂上雖然看到了一些生產過程和設備圖片，但仍然缺乏實際生產概念。鼓勵學生了解和參加生產實踐，教師可以介紹一些與教學內容有關的生產企業（如啤酒廠、制藥廠、生物工程公司等），讓學生了解生產的實際過程，及時將理論知識和生產實踐相結合，加深對理論知識的理解。通過觀察實際生產操作和運行，發現尚需解決的問題，并帶著問題查閱資料或與老師討論，尋找解決方法，形成學習、實踐、再學習、再實踐的良性循環的求知習慣。
在工業微生物課程教學實踐中，我們對教學內容和教學方法作了一些改革，注重收集最新研究成果，增加了基礎理論知識與科學研究和實際生產相結合的內容，使教學內容更加豐富和完善。采用多媒體課件授課并增加生產現場教學內容，提高了學生的學習興趣和求知欲，教學質量得到明顯提高。學生踴躍加入到教師的科研小組，參與實驗設計和操作，也得到了一些有意義的實驗結果。作為實驗和實踐性較強的課程，工業微生物學相關知識、信息量擴增較快，因此在教學內容上要注重課程基礎性、系統性、先進性與應用性的有機統一，引入新的教學手段和教學方法，培養學生把所學知識化繁為簡，并進行系統歸納和總結的能力，并在此基礎上，有意識地培養學生利用所學知識進行實踐應用的能力。
摘要：隨著社會的發展與進步，重視微生物在含油工業廢水處理中的應用具有重要的意義。本文以包鋼冷軋廢水為例主要介紹微生物在含油工業廢水處理中的應用。
關鍵詞 ： 鋼鐵 工業 廢水 處理 微生物
引言：
微生物技術在生活污水和可生化性較好的工業廢水處理中的應用由來已久，但對于可生化性較差的工業廢水，尤其是含油工業廢水處理中應用得很少。因為微生物處理對COD：BOD和BOD：N：P的比例有較為嚴格的要求，而工業含油廢水如軋鋼廢水中BOD較低而COD較高，氮、磷等營養物質的含量又非常低，特別是冷軋含廢油水中油和添加劑含量均較高，可生化性差，通過常規自然馴化得到的菌群在短期內是無法適應，處理效果不理想，因此應用得較少。近年來，隨著微生物技術的發展和其減量化、無害化處理的優勢不斷突現，國內國際已經陸續開始進行專門針對含油廢水處理的專性菌的馴化培養和組合優化，以適應不同的水質。因此，難生化降解的冷軋含油廢水也被列入微生物處理技術的應用范疇內。
1.國內外冶金行業生化法處理廢水的發展現狀
含油工業廢水屬難處理水，生化性能很差，國內大都采用物化處理的方法，即采用破乳、加藥、混凝、沉淀、過濾以及強氧化的工藝，而這些處理工藝大都存在工藝復雜，安全性差，運行成本高，污泥量大，處理后出水水質不穩定或難以達標排放等問題，而且存在著二次污染的問題。
微生物處理技術主要是通過微生物的代謝，使廢水中的油，CODcr轉化為水和二氧化碳，因此，是一種減量化無害化處理的理想方法。因為不產生二次污染和污染物的真正減量化，所以生物處理技術成為最廣泛使用的廢水處理技術。雖然傳統的生物處理工藝對難降解有機物的處理效率不高，但隨著生物工程技術的發展，微生物在高濃度難降解有機工業廢水的處理方面得到了長足的發展。利用微生物的可變異性，通過微生物活性和濃度的強化，可以開發出適合于處理高濃度難降解有機工業廢水處理的技術及設備。目前許多國家都在進行這方面的研究，其中加拿大的EPI處于領先地位。近年來，美、日、意、新西蘭，比利時等國家采用生物濾池結合加拿大EPI（環保研究所）培養的新型EPICIN EPIZYM微生物處理各種工業及城市污水處理取得了很好的效果。我國之前由于沒有專性的微生物菌種，微生物處理技術在鋼鐵行業也沒有實質性的應用，與國外的先進技術還有很大的差距，因此必須積極趕上去。目前，我國一方面通過微生物菌種的引進，另一方面通過長期的馴化和優選，得到了一些適合我國國情和可應用于各種不同廢水水質的微生物菌種。
以生物濾池的問世為標志的生物膜反應器技術在走過了100多年的發展歷程后，與活性污泥法一同成為現代污水處理技術的最重要組成部分。研究和實踐表明，生物膜不僅可以取代活性污泥法用于生活污水和工業廢水的二級生物處理，而且還具有運行穩定，抗沖擊負荷能力強，更經濟節能，無污泥膨脹問題，同時具有硝化和反硝化功能，可實現封閉運轉以無異味等獨特的優勢。近年來生物膜工藝發展迅速，相當多的研究和工程實踐使得人們對生物膜的特征及其基礎理論研究不斷加深，現有工藝也得到進一步的完善。與此同時也出現了各種新型生物膜反應器及其組合工藝，并逐步形成了一套較完整的生物膜法污水處理系列工藝和設備。
2.包鋼冷軋廢水處理工藝
包鋼生產過程中產生四種廢水,其水質水量分別如下：
a.濃含油廢水9.6m3/h，含油量1-11g/l，CODcr2000-15000mg/1，主要來源為酸洗－連軋機組的乳化液站和各液壓潤滑站地坑；
b.稀含油廢水50m3/h，含油量100-1000mg/l，CODcr1000-2500mg/1，主要來源為濃含油廢水處理系統出水和熱鍍鋅線堿洗系統排放的廢液；
c.酸堿廢水llOm3/h ，pH 2-12，CODcr0-400mg/1，主要來源為酸洗－連軋機組的酸再生站、酸洗機組漂洗水和熱鍍鋅機組漂洗水；
d.含鉻廢水2m3/h，每3個月排放一次，懸浮物80000-100000mg/l，Cr6+≤10000mg/l，來源為熱鍍鋅機組的鈍化廢液。
包鋼新建冷軋廢水處理站一座，專門接收和處理冷軋生產線所產生的全部廢水，處理后的出水達到國家二級排放標準，排入包鋼排水總網，經最終處理后排放。
廢水處理站的處理工藝流程如圖1．1所示，共分為四個部分：濃含油廢水處理系統、稀含油廢水處理系統、酸堿廢水處理系統、含鉻廢水處理系統。其中稀含油廢水包括酸洗－連軋機組含油廢水、熱鍍鋅機組、磨床排放的含油廢水以及超濾系統出水，主要處理系統是采用的微生物處理技術。各機組稀含油廢水先進入稀含油廢水調節池前的分配槽，經水量分配后進入調節池。調節池內設刮油刮渣機一臺，刮除表層浮油，底部污泥刮至污泥槽。調節池廢水用廢水提升泵提升至pH調節池，經二級pH調整后廢水進入微生物反應池，考慮到含油廢水的溫度可能較高，不宜直接進入。微生物反應池，需要先將廢水溫度冷卻至25～35℃后再進行生化處理。冬天可超越冷卻塔系統。
微生物反應池是一種接觸氧化生物膜反應器，池內設半軟性填料，底層設可變孔軟管，采用羅茨風機曝氣，配備微生物反應罐，在初期運行和日常運行過程中，根據實際情況需要，定期向微生物反應池投加經過優化篩選組合的聯合菌群，使廢水中快速建立一條有效降解烴類、脂類等有機污染的生物群，對廢水中各種復雜的脂肪族和芳香族進行生物降解，同時投加與之配伍的營養劑和抗表面活性劑，以維持聯合菌群的優勢和活性，有效地提高廢水的可生化性和去除效率。由于大部分的有機物和石油通過微生物的代謝作用已轉化為二氧化碳和水，廢水中的油含量和化學需氧量等污染指標均符合國家二級排放標準的要求。微生物反應池的出水進入斜板沉淀池，使生化處理后的廢水中的無機物、剩余污泥和部分生物污泥、細菌的代謝產物得到高效的沉淀去除。同時根據進入斜板沉淀池的廢水水質，加入少量的高效絮凝劑，以提高混凝沉淀的效率。沉淀的污泥進入污泥濃縮池，上清液排放至排放水池或酸堿廢水處理系統。考慮到運行成本和維護優勢微生物菌群的反應活性，并提高廢水的可生化性，斜板沉淀池排泥向微生物反應池的污泥回流率為20％。斜板沉淀池的剩余污泥泵送至污泥濃縮池，進一步濃縮脫水后定期外運。泥餅含水率小于75％。
3．微生物處理技術的目的和意義
隨著中國國民經濟的發展迅速，市場對鋼材的需求正在迅速擴大，刺激了國內鋼鐵行業發展迅速，而冷軋生產線為鋼鐵行業的主要發展方向，它的生產過程產生的高濃度難降解的含油工業廢水除了生化處理至今尚未有一個良好的解決方法。
采用微生物處理技術運行穩定，功能可靠，運行管理方便，投資費用和處理成本低。結合實際工程，謹慎合理地選擇工藝路線，可確保處理系統長期運行安全可靠，出水穩定達標排放。同時可以合理地解決污泥的出路問題，避免二次污染等問題。
由于上海寶鋼2030冷軋生產線的成功應用，以及隨后上海寶鋼1800冷軋生產線、邯鋼1650冷軋生產線和包鋼1560冷軋生產線的采用，國內有越來越多的冷軋項目開始采用微生物處理技術來處理冷軋和鍍鋅產生的高含油、高COD廢水。但是，應用于冷軋含油廢水處理的微生物處理技術在我國發展的時間并不長，難以找到與此有關且切實有效的參考依據，無法形成一套成熟的理論，致使處于探索階段的各個鋼鐵企業無法有大的進展。包鋼冷軋含油廢水處理系統污水處理站的研究和應用旨在努力探索一套冷軋含油廢水微生物處理系統的運行數據，以指導廢水處理站的生產運行，從而為研究提供強有力的現實基礎和微生物技術處理冷軋含油廢水的應用理論。
結束語
隨著我國高科技技術的快速發展，微生物技術已成為我國二十一世紀重點開發、研究的方向，在工業廢水處理中的有著廣泛的應用前景，微生物技術不僅起到凈化環境的重要作用，減少污染和改造傳統產業，也為保護環境和國家的經濟建設和社會可持續發展做出了積極貢獻。
【摘要】 工業微生物學在教學內容和教學方法上,還需經過多方面的改革探討。本文從工業微生物學這門課程的教學環節和實驗環節出發,結合教學過程中的一些問題,對教學方法和教學內容進行了探討實踐,使學生對工業微生物學產生了較濃厚的興趣,達到了教改的目的。
【關鍵詞】工業微生物;教學;初探
項目來源:吉林農業大學質量工程課題 《生物工程特色專業》項目資助。
工業微生物學是微生物學的一個重要分支,它涉及食品、醫藥、化工、環境保護等許多領域,與工農業生產和人們日常生活有密切聯系。現在,工業微生物學的相關產業已成為整個國民經濟的重要支柱,并隨著對微生物研究和應用的不斷深入拓展,將會得到更大的發展。學習工業微生物學課程,對人類的可持續發展戰略有著十分重要的意義。
工業微生物學授課范圍適用于生物工程、制藥工程等專業。在吉林農業大學生命科學學院主要是生物物理碩士學位課,由于開設時間不長,在教學內容和教學方法上,還需經過多方面的改革探討。
1.工業微生物學教學方法的探討
1.1根據本專業學生的特點,因材施教
由于此門課程是研究生課程,所以要根據學生本科學習階段所開設課程,在教學方法上作適當調整,可以采用與學生互動和啟發式的教學方式,就是在教師的誘導、點撥下,使學生積極思考并自己先做出判斷的教學方式。工業微生物學是注重應用的一門學科,鼓勵自主探究,鼓勵對學習內容和過程的反思等。例如鼓勵學生將所學東西和自己的科研方向相結合來加以證明;課堂上,鼓勵學生隨時提問題,大家一起參與討論。通過這些方法,課堂氣氛活躍了,學習興趣也得到了很大的提高。主要表現在兩個方面教學效果比較好:一方面可以讓學生根據自己未來科研方向開展工業微生物相關知識、試驗設計的查閱;另一方面可以讓學生以報告的形式找到切入點,談談自己的想法或試驗思路。
1.2采用計算機輔助教學模式
利用計算機多媒體技術輔助教學是目前高校多采用的一種教學手段,相對于板書教學有著它自身的優點,計算機多媒體技術是指:計算機綜合處理多種媒體信息,如文本、圖形、圖像、音頻和視頻,使多種信息建立邏輯連接,集成為一個系統并具有交互性。工業微生物學的教學涉及大量的形態描述與試驗設計的講解及較復雜的各種調控機制,如采用計算機多媒體技術能很好地解決了這些問題,教學效果能得到較大的提高。
1.3選擇合適的教材和參考資料
對于研究生的教學教材來講,因為好多研究生階段的學生在本科階段并沒有學習有關微生物的基本知識,所以教材除了要有基本知識點外,還要有適合研究的擴展性知識、應用性知識。因此,可以參考像岑沛霖等編輯的《工業微生物學》(化學工業出版)的基礎部分講解,更要參考像楊汝德編輯的《現代工業微生物學教程》(高等教育出版社)的應用性教材,另外更要查閱國內外重要查閱國內外重要期刊,講解現在工業微生物主要的研究熱點和方向,結合學生各自的研究方向跟學生進行探討?？傊?參考教材和資料要盡可能豐富。
2.工業微生物學教學內容的探討
2.1理論知識與科研的結合
工業微生物學涉及許多領域,如食品、化工、制藥和環境保護,而且發展非常迅速,信息也在隨時進行更新。在教學中除了選擇信息量大、適合教學和自學的優秀教材外, 由于此門課程是研究生課程因此在教學工作中,應注意和科研相結合,閱讀專業的文獻材料或對某個課題進行研究后,把最新工業微生物學發展動態,熱點話題或取得的新成果給學生講解,及時完善了教學內容的更新?；蛘咦寣W生同學圍繞自己感興趣的問題查閱一些資料,然后以作報告的形式在課堂上進行講解,使他們把知識和科研很好的結合在一起,這樣既可增加學生學習的自覺性和積極性,又會有事半功倍的學習效果。
2.2理論知識與實驗教學的結合
工業微生物學是一門實驗性很強的學科,特別注重微生物的應用,所以實驗教學環節對鞏固基礎理論知識,掌握實驗技能,提高靈活應用基礎理論與技術解決實際問題的能力,具有很好的效果。本課程也開設了一些設計性和驗證性的實驗課,使理論教學和實驗教學很好的結合。這樣一來,一般都是學生學了理論知識后,就進行相關的實驗操作,如有不了解或者感到抽象的知識點,可以在實驗課中得到很好的解決。
2.3理論知識與實踐的結合
在講授基礎理論課時,我們將工業微生物學的基礎知識、基本理論與工業生產實踐相結合進行詳細的講解,及時穿插一些實用的小知識,并盡量做到前后呼應,學生也積極響應,希望學到更多的教材以外的東西。例如,在緒論中講解工業微生物發展趨勢時,向學生們講述了酸奶制作, 使學生學習本課程的興趣有了很大的提高,并開闊了知識眼界;講解菌種篩選內容時,又以乳酸菌新菌種篩選為例,較詳細的講述了篩選過程,并與誘變育種的內容相結合,使學生對菌種選育的基本過程有了系統的了解。同時學生通過查閱資料發現:人們適用酸奶的最佳時間是飯后1~2小時,因為這個時候人胃中的酸堿度適中,不會影響乳酸菌的作用,使他們的知識得到了進一步的補充。
總之,在深化教學改革過程中, 我們按照課程建設的目標及要求,在教學過程中逐步加強課程的教法和教學內容的摸索探討,改革課程組織形式,建立一個較好的教學模式和體系,培養學生的獨立思考和創新能力,取得了較好的效果。
