微生物絮凝剂及其研究进展
摘要介绍了近几年来国内外微生物絮凝剂和絮凝微生物的一些发展概况,列举了近几年发现的一些微生物絮凝剂的物质属性和组成,重点讨论了胞外絮凝剂的絮凝机理，重点综述了环境中的物化生等因素对絮凝剂的生成和絮凝作用的研究进展，分析讨论了微生物絮凝剂的应用概况，提出微生物絮凝剂的发展趋势和研究方向。
关键词：微生物絮凝；絮凝剂；絮凝作用；絮凝机理
微生物的絮凝作用最先由法国的Louis Pasteur 在1876 年研究酵母菌Levure casseeuse 时发现。20 世纪80 年代后期, 日本在微生物絮凝剂开发上取得了引人瞩目的成果, 仓根隆一郎等从土壤中筛选到红平红球菌的S-1 菌株, 并制成了NOC-1微生物絮凝剂。此后, 许多国家的科学工作者对微生物絮凝剂及其絮凝剂产生菌进行了大量的研究工作, 取得了许多标志性的研究成果, 为微生物絮凝剂的工业应用展示了良好的前景。
絮凝剂被广泛地应用于工业废水处理、食品生产和发酵等工业中。一般把絮凝剂分为3 类:①无机絮凝剂,如硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等；②有机合成高分子絮凝剂,如聚丙烯酰胺及其衍生物、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯磺酸盐等; ③天然高分子絮凝剂,如改性淀粉、聚氨基葡萄糖、壳聚糖、藻酸钠、几丁质和微生物絮凝剂。
长期以来给水与污水处理过程中最常用的絮凝剂包括两大类：无机盐及其聚合物如铁盐、铝盐等；有机合成的高分子化合物，如聚丙烯酰胺等。这两类絮凝剂都存在着毒性较大，会造成二次污染等问题。有关研究表明，饮用水摄入过多铝离子的人群中，老年性痴呆症的患者比例较高。而丙烯酰胺单体具有强烈的神经毒性和致癌作用。另外，这两类絮凝剂都是不可生物降解的，存在絮凝沉降后污泥难处理的问题。近20年来，天然有机高分子絮凝剂受到人们的广泛重视。作为一类较新的水处理剂，天然有机高分子絮凝剂是利用蛋白质、多聚糖、木质素、几丁质等生物体分泌的天然有机高分子，通过化学改性制成。由于天然高分子具有无毒、环境无害且能安全降解的特点，所以曾一度引起人们的研究热情。但这类可生物降解的絮凝剂也存在一些缺点，因为它们是天然物质，一般絮凝效果较合成的化学絮凝剂差，通过改良技术提高这些天然材料的絮凝能力也较困
难。另外，因其价格较高、应用场合受到限制等因素影响，多年来真正应用于工业生产的品牌并不多。随着现代环境生物工程和环保工程的发展，絮凝剂也日益发展。微生物絮凝剂就是其中的一个优秀代表。
微生物絮凝剂是80年代后期研究开发的第三类絮凝剂，是一类由微生物产生的具有絮凝剂活性的代谢产物，主要有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和DNA以及有絮凝剂活性的菌体等。该絮凝剂是利用生物技术，通过微生物发酵、抽取、精制而得到的一种新型、高效、廉价的水处理剂，是一种无毒的生物高分子化合物。国外关于微生物絮凝剂的报道主要有AJ7002微生物絮凝剂、PF101絮凝剂和NOC—1絮凝剂等。相对经典的胶体系絮凝剂机理而言，生物系絮凝剂絮凝机理还不是很清楚，比较有代表性的絮凝机理包括胞外聚合物桥架学说、电性中和学说、体外纤维素纤丝学说，荚膜学说、疏水学说等。目前一般以为，生物高分子絮凝剂主要通过桥架作用和电中和作用，使颗粒和细胞聚合，其它的絮凝作用机理如网扑作用，粒质说等可解释部分絮凝现象。实际上，絮凝是一个复杂的过程，由于絮凝剂的种类和浓度、分子构型、分子量大小、胶体表面性质、pH等因素均能影响其絮凝性能。微生物絮凝剂具有絮凝范围广、絮凝活性高、安全、无害、无污染、脱色效果独特等特点，加上絮凝剂产生菌的种类多、生长快、易于实现工业化，微生物絮凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要课题。
微生物絮凝剂的种类
按照来源不同，微生物絮凝剂主要可分为 3 类：①直接利用微生物细胞的絮凝剂。如某些细菌、放线菌、真菌和酵母。②利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂。如酵母细胞壁的葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质和N -乙酰葡萄糖胺等成分均可用作絮凝剂。③利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂。微生物细胞分泌到细胞外的代谢产物主要成分为多糖及少量多肽、蛋白质、脂类及其复合物。这种分泌到细胞外的具有絮凝活性的高聚物称为胞外生物高聚物絮凝剂(Extracellular Biopolymeric Flocculants, 简称EBF)。
微生物絮凝剂的物质结构和组成
微生物絮凝剂的结构各异。已知的絮凝剂微观立体结构有两种：(1) 纤维状。从苦味诺卡氏菌Nocardia amarae 提取的絮凝剂蛋白质中含有75%的甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸, 该絮凝剂可以形成丝绸一样的纤维, 是絮凝体形成过程中的颗粒
间联结物。(2) 球状。从酱油曲霉Aspergiilus sojae 中获得的絮凝剂中有聚己糖胺、蛋白质、2-葡糖酮酸等3种成分。2-葡糖酮酸的作用是维持絮凝剂成球形,一旦丧失2-葡糖酮酸成分后，絮凝剂的微观结构就发生变化，而且絮凝行为模式也由非离子型絮凝剂的絮凝模式转变为阳离子型絮凝剂的絮凝模式。絮凝剂的微观立体结构受絮凝剂化学成分的影响, 絮凝模式与微观形状有关。不同的絮凝微生物产生的絮凝剂的物质组成不同，表1 列出了近几年一些研究的较深入的微生物絮凝剂的物质属性、组成和相对分子质量。
从表 1 可以看出,目前已知的微生物絮凝剂大多为多糖类和蛋白质类物质,也有少数微生物絮凝剂为脂类、DNA 等其他生物大分子。1994年Kurane 首次从R . erythropolis S21 培养液中分离到了一种脂类絮凝剂。发现该分子中含有葡萄糖单霉菌酸酯( GM) 、海藻糖单霉菌酸酯( TM) 、海藻糖二霉菌酸酯( TDM) 三种组分。霉菌酸碳链长度从C32到C40不等，其中以C34 、C36和C38居多。Kazuo Sakka 与Hajime Takahashi 研究发现，高分子量的天然双链DNA 是Pseudomonasst rain C2120 菌体细胞凝集的直接原因。Watan2abe 从泰国的虾养殖场的池底污泥中分离到 1 株具有絮凝活性的光合细菌Rhodov ul um sp. PS88 ，其絮凝活性与该菌分泌到胞外的DNA 有直接关系。K. Crabt ree 等在研究Zooloearamigera 时发现，内源代谢物聚β2羟基丁酸(PHB) 是使细胞具有絮凝活性的直接原因。
微生物絮凝机理
关于微生物絮凝剂的作用机理先后提出过很多学说，如Butterfield的粘质假说，Grabtree的PHB(poly-β-hydroxybutyric acid)酯合学说，Friedman的菌体外纤维素纤丝学说等。目前较为普遍接受的是“桥联作用”机理，该机理认为絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力，同时吸附多个胶体颗粒，在颗粒间产生“架桥”现象，从而形成一种网状三维结构而沉淀下来。该学说可以解释大多数微生物絮凝剂引起的絮凝现象，以及一些因素对絮凝的影响并为一些实验所证实。例如Levy等人以吸附等温线和ζ电位测定表明，环圈项圈藻PCC—6720所产絮凝剂确实是以“桥联”机制为基础的。电镜照片显示的聚合细菌之间由细胞外聚合物搭桥相连，正是这些桥使细胞丧失了胶体的稳定性而紧密地聚合成凝聚体在液体中沉淀下来。
絮凝剂的分子结构、形状、分子质量和所带基团对絮凝剂的活性有影响。大分子上要有线形结构，如果分子是交联的或支链结构，其絮凝效果就差。分子
质量对活性也有影响，一般来说，分子质量越大，絮凝活性越高，用蛋白酶处理Aspergillus sojae AJ7002产生的絮凝剂活性有所下降就是由于絮凝剂中蛋白质组分水解引起多聚物分子质量降低而致。一些特殊基团由于在絮凝剂中充当颗粒物质的吸附部位或维持一定的空间构像，对絮凝剂活性影响很大。研究表明，用高锰酸钾处理Asp絮凝剂的己糖胺多聚物部分，使其氧化而释放出氧，活性就消失。处理水体中胶体离子的表面结构与电荷对絮凝效果也有影响，水体中钙、镁离子的存在能显著降低胶体表面的负电荷，促进“架桥”形成。另外，絮凝剂的加入量对活性也有一定影响，通常有一最佳加入量，过多和过少絮凝剂效果均下降，最佳值大约是固体颗粒表面吸附大分子化合物达到饱和时的一半吸附量，因为这时大分子在固体颗粒上架桥的几率最大。
胶体粒子的表面结构也会对絮凝剂的絮凝效率产生影响。研究表明，虽然絮凝剂均具有广谱絮凝作用，但是对不同的胶体颗粒表现出不同的絮凝活性。有人研究了Baker′s酵母细胞的絮凝剂特性，当用半刀豆球蛋白A处理后活性丧失，这是因为豆球蛋白与细胞表面的甘露糖结合，覆盖了细胞表面，阻止了细胞与胶体颗粒的结合。细胞的年龄对絮凝作用也有影响，在培养早期，絮凝性不好，随着发酵的进行，絮凝活性逐渐增加，这可能是因为细胞年龄影响着细胞壁中的甘露聚糖、葡萄糖和蛋白质组分，从而影响絮凝剂效果。
絮凝过程是胶体颗粒与大分子相互靠近、吸附并形成网状结构的过程，因而大分子与胶体颗粒的表面电荷对絮凝效果有很重要的影响。体系的pH值直接影响着絮凝剂大分子和胶体颗粒的表面电荷，从而影响着它们之间的靠近和吸附行为。体系中的离子，尤其是高价异种离子能够显著改变胶体的ζ电位，降低其表面电荷，促进大分子与胶体颗粒的吸附与架桥。阳离子的影响，特别是Ca2+促进作用的报道很多，研究者在研究Ca2+对环圈项圈藻产絮凝剂絮凝膨润土的影响时发现，Ca2+的加入减少了大分子和悬浮颗粒的负电荷，增加了悬浮颗粒对大分子的吸附量，促进了架桥的形成。Ca2+不仅可以促进絮凝的形成，而且高浓度的Ca2+可以有效地保护絮凝剂不受降解酶的作用。但也有报道认为体系中盐的加入会降低絮凝的活性，这可能是由于离子的加入破坏了大分子与胶体之间氢键的形成。有一种生物絮凝剂的活性受缓冲液离子强度的影响,在高离子强度下，大量离子占据了絮凝剂分子的活性位点，并把絮凝剂分子与固体悬浮颗粒
隔开而抑制絮凝［5］。高温引起生物大分子的变性使其结构和功能破坏，如Kurane 报道S—1生产的含蛋白质的絮凝剂在不密封条件下，在100 ℃下加热1 s后活性下降50%。有的絮凝剂不含高温变性成分或所含高温变性成分只是对分子质量的贡献，而对高温不敏感。
絮凝的形成是一个复杂过程，“架桥”机理并不能解释所有现象，絮凝剂的广谱活性也证明吸附机理不是单一的。为了更好地解释机理，需要对特定絮凝剂和胶体颗粒的组成、结构、电荷、构像及各种反应条件对它们的影响进行更深入的探讨。
影响微生物絮凝剂生成的因素
细胞生长和EBF生成的关系
细胞生长和EBF生成之间的相关关系最早被Mckinney提出，后来Pavoni指出在整个微生物的内源性生长阶段都不会有生物絮凝作用的发生。结果是EBF的产生发生在某一培养基的生产最后阶段。Z ramigera培养基，絮凝剂在固定相中生成90小时后结束。S. griseus菌的絮凝活性在接种第三天后产生，随着时间的增长活性迅速增长，并在四天后达到最大值。S. griseus菌生产絮凝剂不是生长相关性的。
Flavobacterium sp表现出来的絮凝活性在固定相的开始阶段，结束在指数增长阶段。比较这些菌如R. erythropolis，A. sojae ，Zoogloea MP6和Alc. latus 在絮凝剂的生产是于生长平行进行的。Zoogloea MP6菌的絮凝剂生成发生在指数增长的中段（2-6天），R. erythropolis菌细胞伸长和絮凝剂生成同时发生在指数增长阶段的早中期。增加的絮凝剂生产发生在固定相（6-10天）。Alc. Latus的絮凝作用最高活性发生在指数增长阶段和开始于过渡段的最后。而絮凝剂活性的下降和另外的非絮凝作用的酶的活性关系密切。
碳源和氮源在EBF生成中的作用
碳源和氮源以及碳氮比在EBF生产中的重要性很早就被提到（Nakamura 等1976；Kurane等1994）。当向培养基中加入酪蛋白，酵母提取物，和某些氨基酸是A. sojae菌生产絮凝剂的能力增强。增加培养基中的糖分可以降低其PH值和
抑制絮凝剂的积累。向其中加入有机酸如2 -酮葡萄糖酸可增加絮凝活性。当培养基中存在某些无机氮化合物（如氯化铵，硫酸铵，硝酸盐，硫酸铵）时，菌丝的生长较差，检测不到有絮凝活性(Nakamura etal，1976b)。当向R. erythropolis 菌中加入葡萄糖和果糖是增强了细胞的伸长和絮凝剂的生产能力(Kurane etal., 1991)。当以蔗糖为碳源时细胞保持短状和杆状。山梨醇，甘露醇，乙醇对于R. erythropolis菌的生长和絮凝剂生产是较好的碳源(Kurane etal., 1991)。大规模化生产絮凝剂时乙醇也是一个很好的碳源。罐头厂的废弃物和酿酒的酒糟可作为很好的替代碳源使用(Tong etal，1999)。R. erythropolis菌的生长和絮凝剂生产中尿素，硫酸铵，酵母提取物，氨基酸是良好的氮源(Kurane etal，1986a)。碳氮比在EBF的生产中起到明确的作用，Z.ramigera絮凝剂的产量的提高可通过固定葡萄糖浓度为25g/L时降低碳氮比来实现(Norberg and Enfors, 1982)。
PH在EBF生产中的作用
培养基的PH会影响EBF的生产。如，C xerosis絮凝剂生成在较低的PH条件下(EsserandKues,1983)，A. sojae的絮凝剂生产的最适PH是在碱性范围，当PH控制在6时菌丝的生长增强，当控制在8时观察不到絮凝剂活性(Nakamura etal，1976b)。R.erythropolis在产生絮凝剂时，碱性PH下的产量高于其他PH范围(Kurane etal，1986a，1994a)。
温度对EBF生产的影响
温度是EBF生产中的又一个影响因素。A. sojae絮凝剂生产的最适温度在30-34度范围内(Nakamura etal，1976b)。某些细菌如Bacillus sp. PY-90 (Yokoi etal；1995)，Alc. latus (Kurane and Nohata, 1991), Flavobacterium sp. (Endo etal；1976)，Bacillus sp. DP-152 (Suh etal；1997)和R. erythropolis (Kurane etal；1986a)絮凝剂生产的最适温度为30摄氏度，Zoogloea MP6的生产温度为20摄氏度(Kakii etal；1996)。
矿物质对EBF生产的作用
培养基中的矿物质会影响EBF的产量。当向培养基中加入Fe2+和Ca2+时S-4K 菌株的絮凝活性有很大抑制（huang-1990）。黄杆菌属的絮凝剂生产受到Ca2+；Mn2+；和Ba2+的限制，Mg2+却能增强其生产能力(Endo etal；1976；Hantula and
Bamford, 1991a)。Ca2+对拟青霉属的生长和絮凝剂生产都有促进作用，但是Fe2+ 和Cu2+会抑制细胞的生长( Takagi and Kadowaki, 1985)。当培养基中存在二价离子如Ca2+时，Sac酵母生产的絮凝剂的活性会增强。当用EDTA螯合剂去除Ca2+后絮凝作用会被抑制(Stahl et al., 1983)。以光冷介质观察到培养基中含有低浓度的Ca2+时，絮凝剂生产良好增长，当培养基中不含Ca2+时，絮凝剂无法形成(Kakii et al., 1990)。这些结果表明Ca2+和细胞表面都参与生物絮凝作用(Endo et al., 1976)。金属离子如Ca2+，Co2+ ,Sr 2+,Mg 2+,Mn2+ ,Al3+ 和Ca2+会促进K. marxianus细胞的絮凝作用，但是不如Fe2+和Sn2+那样高效性(Sousa etal，1992)。
其他因素对EBF生产的影响
在混合的培养基中，不同微生物之间的物质交流对细胞的聚集以及EBF的生产起到积极作用。KuraneandMatsuyama(1994)报道过在R3混合培养基中菌种之间发生互相合作产生有效絮凝的现象，这些混合菌有genus Oerskovia, Acineto-bacter Agro-bacterium,and Enterobacter.。值得注意的是，这些菌株在独自生长是不会发生絮凝作用。
EBF絮凝活性的内在影响因素
一般来说, 相对分子量大的EBF 在絮凝过程中有更多的吸附点和更强的桥联作用, 因此有更高的絮凝活性。克氏杆菌Klebsiella sp. S11产生的絮凝剂分子量超过2 ×106 , 协腹产碱杆菌haloalkalophilicBacillus sp. I-450产生的絮凝剂分子量达到2. 2 ×106。一些特殊基团由于在絮凝剂中充当颗粒物质的吸附部位或维持一定的空间结构, 对絮凝活性有很大的影响, 用高锰酸钾处理Asp 絮凝剂的己糖胺多聚物部分, 使其氧化而释放出氧, 活性就消失。絮凝活性也与细胞表面疏水性有关, 处于对数生长后期的细胞, 表面疏水性增强, 其絮凝活性升高。处理污水可降低微生物絮凝剂的细胞表面疏水性, 其絮凝性能会明显下降, 而聚合阳离子却可增强细胞表面的疏水性, 从而可提高细胞的絮凝活性。
EBF絮凝作用外在影响因素
影响微生物絮凝作用的外在因素主要有EBF的分子量，温度，PH和金属离子
EBFs分子量在絮凝中的作用
在絮凝的跨接机制的效率与EBFs的大小有关。与低分子量的EBF相比，高分子量的EBF有更多的饿吸附点，更强的桥接作用和更高的絮凝活性。EBFs的分子量范围从10变化到2.510 Da。Flavobacterium sp分泌的絮凝剂是分子量14000DA 的蛋白质。A. sojae分泌的絮凝剂F-1用色谱法测得分子量估计在>200 000 Da。絮凝剂PGA的分子量估计在275000.报道过的最小的絮凝剂分子量接近37000Da，该絮凝剂是由H. anomala J224产生的。报道过Oscillatoria sp得到的负离子多聚糖分子量大于200000Da。
絮凝活动中温度的效应
那些以蛋白质和肽为骨架的絮凝剂对温度敏感，而那些以糖为骨架的较稳定。从R. erythropolis (Kurane et al., 1986a)和Paecilomyces sp，(Takagi and Kadowaki, 1985)，A. sojae (Nakamura et al., 1976c) 和Bacillus sp. DP-152得到的絮凝剂是热稳定的，即使在煮沸15分钟后仍保留了50%的絮凝活性(Suh et al., 1997)。Aspergillus sp. JS-42得到的絮凝剂在100度下能保持一个小时的活性。Bacillussp.PY-90，N. amarae，S. griseus得到的絮凝剂都不耐热。
PH在絮凝活动中的作用
EBFs的结絮的活动随pH.变化。Bacillus spPY—90的絮凝活动在酸性PH3-5时较高。Enterobacter sp. BY-29得到的絮凝剂其最高活性在PH为3时，随着PH 的增大活性降低。S. griseus絮凝剂的活性范围从PH2到最大活性的PH4。R. erythropolis絮凝剂的最大活性在中性范围。Paceilomyces sp絮凝剂的活性范围在PH4.0-PH7.5。当PH超过7时A. sojae絮凝剂的活性增加。Aspergillus sp. JS-42絮凝剂活性的酸碱范围在PH3-8。
金属离子对絮凝的作用
正离子促进结絮活动是通过中和电荷，稳定功能基团残余的负电荷和在微粒之间形成桥接。二价和三价正离子是通过减少聚合物和威力之间的电荷增大最初的吸附量。举个例子，当环境中有Al3+ ,Fe3+ ,Fe2+ , 和Ca2+时Enterobacter sp. BY-29絮凝活性增加。通过增加Ca2+ ,Mg2+ , 和Fe2+的含量，Bacillussp.PY-90
产生的高岭土絮凝絮凝活性降低。促进Ca2+絮凝的最适PH范围是4-5之间。而对于Mg2+，Fe2+和Fe3+最适PH为6-7.当Ca2+的含量在2-8mM时PGA的絮凝活性最高。相反，当Al3+或Fe3+的含量增加时，絮凝活性急剧降低，当这些离子的浓度达到0.2-0.5mM之间时就观察不到絮凝活性了。对于蛋白质絮凝剂N. amarae，通过增加Na+ ,Ca2+ ,Al 3+,和Fe3+的浓度促进絮凝活性。然而过度的增加Fe3+会抑制絮凝。通过增加Ca 2+和Al3+浓度，R. erythropolis絮凝剂和Alc. Cupidus KT-201多糖絮凝剂的活性增强。当有CaCl2存在时，Chl. Mexicana和Ana. circularis产生的絮凝剂活性显著增加。
微生物絮凝剂的工业应用
微生物絮凝剂絮凝范围广、絮凝活性高，而且作用条件粗放，大多不受离子强度、pH值及温度的影响，因此可以广泛应用于污水和工业废水处理中。
畜产废水畜产废水BOD高，难处理，采用合成高分子絮凝剂效果不好，而用NOC-1处理猪粪尿废水则效果很好，处理10min后，上清液接近透明，其TDC 由8200mg/L降为2980mg/L，OD值由157降为85。
废水脱色，在墨水、造纸黑液、糖蜜废水，颜料为水等有色废水中加入NOC-1，絮凝沉淀后进行固液分离，可使废水脱色，效果显著。
膨胀污泥，膨胀污泥难以沉降，故处理困难，如处理甘草废水时，就会产生膨胀污泥，加入NOC-1后，污泥的SVI很快从290下降到50，消除了污泥膨胀，恢复了活性污泥的沉降能力。
鞣革工业，废水在鞣革工业废水中加入C-62菌株产生的絮凝剂，其浊度去除率可达96%。
陶瓷厂废水，该废水主要有坯体废水和釉药废水两种，加入NOC-1，5min后二废水的浊度去除率分别为96.65%和97.9%，可得到几乎透明的上清液。
絮凝微生物的研究进展
研究发现,絮凝微生物只在特定的生长阶段才能产生絮凝剂,其絮凝性的大小是由其产生的特异生物活性物质—蛋白质、多糖、糖蛋白等物质的性质所决定的。因此推测微生物絮凝剂合成受其遗传基因的严格控制,是微生物基因组中的凝基因表达的结果。其基因调控是一个复杂的过程,涉及定位基因与抑制基因的相互作用、定位基因的表达、絮凝产物的合成与分泌等。。对絮凝基因的研究主要是
从研究啤酒酵母( Saccharomyces cerevisiae)的凝集现象开始的，在啤酒酵母中, 国外学者目前至少发现FLO1、FLO2、FLO4、FLO5、FLO8、FLO3、FLO6、FLO7、fsul1、fsul2、TUP1、flox、Lup1、amp2 等14 个絮凝基因。其中, 显性基因FLO1、FLO2 和FLO4、FLO8 是等位基因, FLO5 与FLO1 是不等位的显性基因。另外, 隐性基因FLO6 和FLO7 可能是FLO1 的等位基因[18,19]。FLO1 基因位于1 号染色体上adeDNA 片段37 nm 处, 有显性表达絮凝性的功能。Watari 等对FLO1 基因进行了克隆与序列分析,完整的FLO1 基因的开读框架由编码1537 个氨基酸蛋白的4611 bp 组成。FLO1 蛋白的显著特征是含有4 种重复序列和大量的丝氨酸和苏氨酸, 其N-和C- 端区域呈疏水性，含有膜结构区域，表明FLO1 蛋白是一种整合膜蛋白。FLO1 的基因表达受到亲株细胞接合型(MAT)遗传信息的控制, 在接合型为MATa/MATa 或MATα/ MATα的二倍体细胞中, FLO1 絮凝基因均能显性表达, 使二倍体细胞富有絮凝性。而在MATa/ MATα接合型的二倍体中, FLO1 絮凝基因处于隐性或半隐性状态。作为FLO1 的非等位基因, 由FLO5 絮凝基因构建出的新菌株所分泌的絮凝素成分不同于FLO1, FLO5 表达产物对糜蛋白酶稳定, FLO1 表达产物却易被糜蛋白酶降解。Ishida Fujii K 等把Saccharomyces cerevisiae 396-9-6V 的FLO1 基因导入 1 株无絮凝性菌株的URA3 位点上, 使其获得了絮凝性( FSC27 菌株), 再引入URA3 的菌株FSCU-18 的絮凝性能及产率比原菌株都好。刘春秀等通过诱变、絮凝基因的克隆表达及杂交等育种技术成功构建了高生物量、耐高糖、强絮凝的优良面包酵母菌株Saccharomyces cerevisiae ZLTH-58。上述实验证明生物絮凝受遗传因子控制, 我们应着手应用遗传工程的方法将絮凝基因转入活性污泥和其他在发酵工程中广泛应用的微生物中, 从而获得生物活性和絮凝能力均佳的优良微生物。
微生物絮凝剂的发展趋势
综合分析微生物絮凝剂的研究和应用，我们认为今后微生物絮凝剂领域的研究将出三个重要的趋势；一、随着微生物絮凝剂工业化生产和应用的研究和推广，降低微生物凝剂生产成本已显得十分重要。例如在NOC-1的培养基中，作为N源的酵母浸膏价比较贵，占NOC-1生产成本的80%。人们研制出用豆饼、水产废水和牛血取代酵母浸后，培养基的价格下降了2/3以上。另外，有些絮凝剂产生菌还能以自然界中或人工成的高分子物质作为培养基C源。如Corynebacteriumhydrocaboclastus可以利用煤油生并产生絮凝剂；而
Nocardiaerythropolis可以在降解塑料生产中的酞酸酯的同时，生产凝剂。二、由于生物技术的飞速发展，人们对微生物基因的认识和控制也越来越自如。这就给我们创造了条件，根据不同的废水水质研制具有针对性的高效微生物絮凝剂，能明显提高絮凝效果，还可大大降低絮凝剂投加量，从而降低处理成本。三、美国生物菌控制系统公司(Biological Bacteria Control System Inc.)从高等海藻和芦荟中提取出能释放激素的生物絮凝剂，在生活污水处理中效果非常好。国内也有学者试图通过将酶或激素等促进微生物生长的物质加载到常规絮凝剂(如PAM)上，实现絮凝与生化处理的有机结合，以期在保证出水水质的前提下，缩短生化系统启动和废水在生化系统的停留时间，从而将微生物絮凝剂拓展到概念更广的生物絮凝剂研究范畴。
微生物絮凝剂的研制和应用方兴未艾，其特性和优势为水处理技术的发展展示了一个广阔的前景。微生物絮凝剂将可能在未来取代或部分取代传统的无机高分子和合成有机高分子絮凝剂。我国的微生物絮凝剂研究起步较晚，层次还比较低，急需广大环境工作者投入更多人力物力进行发展，为我国絮凝剂的发展奠定理论和物质基础。
参考文献
[1] 江锋,黄晓武,胡勇有. 胞外生物高聚物絮凝剂的研究进展[J ] . 给水排水,2002 ,28 (8) :83 - 89.
[2] Nakamura J. Purification and chemical analysis of microbial cell flocculants produced by Aspergiilus sojae AJ7002. Agri Biol Chem, 1976, 40(3): 619?624.
[3] S. B. Deng ,R. B. Bai ,X. M. Hu ,Q. Luo. Characteristics of a bioflocculant produced by Bacill us mucilagi nosus and its use in starch wastewater treatment [ J ] . Appl Microbiol Biotechnol , 2003 ,60 :588 - 593.
[4] Ning He , Yin Li ,Jian Chen , et al . Identification of a novel bioflocculant from
a newly isolated Corynebacteri um gl utam2 icum [ J ] . Biochemical Engineering Journal , 2002 , 11 : 137 -148.
[5] W. Dermlim ,P. Prasertsan ,H. Doelle. Screening and characteri2zation of bioflocculant produced by isolated Klebsiella sp. [J ] . Applied Microbiology and Biotechnology ,1999 ,52 (5) :698 -703.
[6] 辛宝平,庄源益,李彤,等. 生物絮凝剂的研究和应用[J ] . 环境科学进
展,1998 ,6 (5) :57 - 61.
[7] Suh H ,Kwon G,Lee C , et al . Characterization of bioflocculant produced by Bacill us sp. DP2152 [J ] . Journal of Fermentation and Bioengineering ,1997 ,184 (2) :108 - 112.
[8] Serge Stoll , et al . Computer Simulation of Flocculation Process The Roles of Chain Conformation and Chain/ Colloid Concen2 tration Ratio in the Aggregate Structures[J ] . Journal of Colloid and Interface Science ,1998 ,205 (2) :290 - 304. [ 9] Ichiro Yamashita ,Sakuza Fukui. Isolation of Glucoamylase non
[10] 程树培,崔益斌,杨柳燕. 高絮凝性微生物育种生物技术研究与应用进展[J ] . 环境科学进展,1995 ,3 (1) :65 - 69.
[ 11] 王镇,王孔星. 微生物絮凝剂的研究概况[J ] . 微生物通报, 1993 ,20 (6) :362 - 367.
[12] 阮敏, 杨朝晖, 曾光明, 等. 多粘类芽孢杆菌GA1 所产絮凝剂的絮凝性能研究及机理探讨. 环境科学, 2007, 28(10): 2336?2341.
[13] Dermlim W, Prasertsan P, Doelle H. Screening and characterization of bioflocculant produced by isolated Klebsiella sp.. Applied Microbiology and B iotechnology, 1999, 52 (5): 698?703.
[14] Kumar CG, Joo HS, Choi JW. Purification and characterization of an extracellular polysaccharide from haloalkalophilic Bacillus sp. I-450. Enzyme and Microbial Technology, 2004, 34: 673?681.
[15] Kurane R. Development and utilization of microbial flocculant. Bio Ind, 1988, 5(10): 741?749.
[16] 郑怀礼主编. 生物絮凝剂与絮凝技术. 北京：化学工业出版社, 2004, pp.186?187.
[17] Yokoi H, Natsuda O, Hirose J, et al. Characteristics of biopolymer flocculant produced by Bacillus sp. PY- 90. Ferment Bioeng, 1995, 79: 378?380.
[18] Takeda M, Koizumi J, Matsuoka H, et al. Factors affecting the activity of a protein bioflocculant produced by Nocardia amarae. Ferment Bioeng, 1992, 47: 408?409.
[19] Nakamura J, Miyashiro S, Hirose Y. Modes of flocculation of yeast cell with flocculant produced by Aspergillus sojae AJ -7002. Agric Biol Chem, 1976, 40:
619?624.
[20] 张博润, 任健, 刘玉方. 酵母菌絮凝机理研究进展及应用前景. 微生物学通报, 1996, 23(5): 307 ?311.
[21] 刘楠, 王冬立, 何秀萍, 等. 酵母新絮凝特性的研究进展及应用展望. 食品与发酵工业, 2007, 33(1): 89?91.
[22] Ishida F . Breeding of flocculant industrial alcohol yeast strains by self-cloning of the flocculation gene FLO1 and repeated batch fermentation by transformants. Journal of General and Applied Microbiology, 1998, 44(5): 347?353.
[23] 刘春秀, 何秀萍, 蒋思欣, 等. 絮凝性强的优良面包酵母菌株的选育. 微生物学报, 2003, 43(5): 659?665.
[24] Li Y, He N, Guan H, et al. A novel polygalacturonic acid bioflocculant REA-11 produced by Corynebacterium glutamicum a proposed biosynthetic pathway and experimental confirmation. Appl Microbiol Biotechnol, 2003, 63 200?206.
[25] 何宁, 李寅, 陈坚. 新型生物絮凝剂REA - 11 的代谢模型建立与代谢网络分析. 化工学报, 2005, 56(4) 681?688.
[26] 何宁, 李寅, 陈坚, 等. 谷氨酸棒杆菌合成新型生物絮凝剂分批发酵过程的溶氧控制模式. 环境科学学报, 2004, 24(3): 492?497.
[27] 马放, 刘俊良, 李淑更, 等. 复合型微生物絮凝剂的开发. 中国给水排水, 2003, 19(4): 1?4.
[28] Haruhiko Y, Tomoteru A, Jun H, et al. Simultaneous production of hydrogen and bioflocculant by Enterobacter sp. BY-29. World Journal of Microbiology & Biotechnology, 2001, 17: 609?613.
专论与综述 Reviews 收稿日期: 2005-01-11 修订日期: 2005-05-20基金项目: 国家自然科学基金资助(30370942);浙江省科技厅项目(2004C32003,2005C22018)＊通讯作者 生物除草剂剂型研究进展 赵 航, 周勇军, 刘小川, 余柳青 ＊ (中国水稻研究所,浙江杭州 310006) 摘要 生物除草剂由于受到生物因素、环境因素和技术因素的影响,使其开发受到一定限制。生物除草剂固体剂型与液体剂型在一定程度上克服了对湿度的依赖性,使其保证了生物活性,使用时在目标植物上能保持湿润,在田间适宜条件下发挥其优良效果;由于若干新型添加剂和先进技术的应用,使其液体剂型得到进一步开发。本文介绍了生物除草剂一些新的固体和液体剂型的研究进展。关键词 农药学; 生物除草剂; 剂型; 植物性活性物质中图分类号 S 482.4 Advances in bioherbicide formulation ZHAO Hang , Z HO U Yong -jun , LI U Xiao -chuan , YU Liu -qing (China National Rice Research I nstitute ,Hangz hou 310006,China ) Abstract Reducing dew dependence is a principal aim in the formulatio n of many po tential bio herbicides .In the present paper ,the research attempting in part to overcome this problem via the development of novel solid and liquid fo rmulations is described .Ty pically solid formulations must be able to survive the field co nditions and remain inactivated until suitable conditions appear .Liquid formulatio ns have the po tential to function soon after application provided they remain moist on the target plant surface .Several a ttempts to improve w ater -holding capacity in liquid formula tio ns have been ex amined .T he use of multiple emulsions o f w ater in oil has recently show n promise . Key words pesticide sciences ; bioherbicides ; formula tio n ; phy to -activ e substances 20世纪中晚期,科学家提出利用植物病原菌控制杂草的新观念。当时应用特殊真菌病原体孢子作为真菌除草剂,在可控试验条件下其防除杂草效果受到了科学家们的关注。 自从真菌除草剂Devine ?[1]和Collego ?[2]分别于1981年和1982年在美国注册后,另外6种产品也先后在国际上注册。其中Cam perico ?是细菌除草剂,其剂型研制技术广泛用于同类型产品的研制开发。但与此领域中的研究成本投入相比较,新产品的数量增长缓慢。原因之一是尽管确定了一个对于某种杂草有效并具潜力的新病原菌种,但是其后的研究发展过程却漫长而复杂。因此,能看到相当数量的文章明确了具有潜力的菌种,但却只有相对少的论文报道生物除草剂的规模生产、剂型、贮存和应用等技术,有许多因素限制了生物除草剂的 发展。 1 生物除草剂发展的限制因素 限制生物除草剂发展的因素可分为生物因素、环境因素、技术因素和商业因素。生物限制因素包括寄主的生长变化和抗性增加,这种限制通常在方案实施的早期就被人们所认识,如果其影响较大,则会导致研究的失败;环境限制因素包括温度、湿度等。湿度是最主要的影响因子,它影响生物除草剂的除草效果;技术限制因素包括大规模生产和剂型工艺,这些知识通常超出了杂草学家和病理学家的研究领域,而聘请生物剂型和发酵工艺的工程专家需花费较高的成本;特定的病原菌只能防除特定种类的杂草,使得生物除草剂产品的杀草谱有限,从而影响进入市场。
1.It is well known that microbes are：pioneers, ubiquitous, metabolically varied, helpful,harmful and alien, please write out your understanding to each aspect above and also show at least one example to support your understanding. 众所周知，微生物是：先驱，无处不在，代谢多样，有益，有害和外来性，请在上面的每个方面写出你的理解，并至少显示一个例子来支持你的理解。 2．Please list and explain the major subdisciplines of modern microbiology based on your knowledge. 请根据您的知识列出并解释现代微生物学的主要分支学科。 微生物学 (Microbiology) 是研究微生物及其生命活动规律的科学。即研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其与其他微生物之间，与动植物之间的相互关系，与外界环境理化因素之间的相互关系，微生物在自然界各种元素的生物地球化学循环中的作用，微生物在工业、农业、医疗卫生、环境保护、食品生产等各个领域中的应用，等等。实际上，微生物学除了相应的理论体系外，还包括了有别于动植物研究的微生物学研究技术，是一门既有独特的理论体系，又有很强实践性的学科。微生物研究作为一门科学--微生物学，当今的发展无疑是最为活跃、最为迅速、最为辉煌、影响最大的生命科学之一。 微生物学的分支学科：随着微生物学的不断发展，已形成了基础微生物学和应用微生物学，又可根据研究的侧重面和层次不同而分为许多不同的分支学科，并还在不断地形成新的学科和研究领域。按研究对象分，可分为细菌学，放线菌学，真菌学，病毒学，原生动物学，藻类学等。按过程与功能分，可分为微生物生理学，微生物分类学，微生物遗传学，微生物生态学，微生物分子生物学，微生物基因组学，细胞微生物学等。按生态环境分，可分为土壤微生物学，环境微生物学，水域微生物学，海洋微生物学，宇宙微生物学等。按技术与工艺分，可分为发酵微生物学，分析微生物学，遗传工程学，微生物技术学等。按应用范围分，可分为工业微生物学，农业微生物学，医学微生物学，兽医微生物学，食品微生物学，预防微生物学等；按与人类疾病关系分，可分为流行病学，医学微生物学，免疫学等。随着现代理论和技术的发展，新的微生物学分支学科正在不断形成和建立。 细胞微生物学 (cellular microbiology) 、微生物分子生物学和微生物基因组学等在分子水平、基因水平和后基因组水平上研究微生物生命活动规律及其生命本质的分支学科和新型研究领域的出现，表明微生物学的发展进入了一个崭新的阶段。 3．Based on your understanding, in what areas/parts microbes might exist in human body? And discuss the good and bad effects of these microbes to human health (Giving examples is good). 根据您的理解，人体内可能存在哪些区域/部位微生物？并讨论这些微生物对人类健康的好坏效果（举例说明是好的）。答：1、皮肤微生物组：皮肤主要由四门细菌组成：放线菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门。还有含有双链DNA(dsDNA)的病毒，如多瘤病毒科和乳头瘤病毒科。特应性皮炎是一种常见的慢性炎症性皮肤病，其发病率通常由皮肤微生物群感染引起。例如，金黄色葡萄球菌在特应性皮炎皮肤上非常普遍，并且与特应性皮炎临床严重程度直接相关。 2、口腔微生物组：通常由革兰氏阳性球菌和棒状菌(主要由链球菌和放线菌组成)和革兰氏阴性球菌(韦荣球菌科)组成。动脉粥样硬化斑块上定植的口腔微生物包括链球菌属、韦荣球菌属、牙龈卟啉单胞菌等，其中大多数菌水平与血浆胆固醇水平密切相关，也促进血栓的形成。 3、肠道微生物组：主要是大肠杆菌、粪杆菌、双歧杆菌、乳杆菌等。双歧杆菌也可增加白介素和肿瘤坏死因子的产生，还可间接活化T淋巴细胞，这些细胞因子及免疫细胞的合成、活化可以在一定程度上抑制肿瘤细胞的生长。 4、呼吸道微生物组：主要包括假单胞菌属、链球菌属、普雷沃菌属、韦荣球菌属、嗜血菌属以及奈瑟球菌属。与健康人群相比，哮喘患者的呼吸道中嗜血菌属、莫拉菌属和奈瑟球菌属明显增加，而普雷沃杆菌属明显减少。4．Recently, microbes were found to be associated with brain development and diseases (e.g.neurodegenerative diseases), based on your understanding, please discuss how microbes might affect occurrence and development of such diseases (Giving examples is just fine). 最近，根据您的理解，发现微生物与大脑发育和疾病（例如神经退行性疾病）有关，请讨论微生物如何影响这些疾病的发生和发展（给出的例子很好）。 答：阿尔茨海默病是常见的神经变性疾病，也是导致痴呆的最主要原因。Aβ沉积往往被认为是AD发病的始动环节，而之后引发的一系列炎症反应则推动了AD的病情进展，神经炎症反应导致神经细胞的凋亡或坏死，最终导致大脑发生不可逆损害积聚的Aβ周围出现炎症反应和胶质增生，其中小胶质细胞的活化在其中发挥了重要的作用，而肠道微生物的酵解产物SCFAs可穿过血脑屏障作用于小胶质细胞，促进小胶质细胞的成熟。活化的小胶质细胞引发了一系列炎症因子的产生，不仅可直接作用于神经元，也可通过影响脉管系统破坏血脑屏障，加大对大脑的损害。此外，变形菌门的某些细菌自身便可分泌一些炎症因子如IL-6、IL-8促进机体的炎症反应。肠道微生物参与人体的物质代谢，包括胆固醇代谢和对血糖的调节，而高血糖和高血脂会增大AD的患病风险，代谢异常相关疾病如肥胖、糖尿病、心血管疾病的患者有较高罹患AD的风险。许多病原微生物如单纯疱疹病毒、肺炎衣原体、人类免疫缺陷病毒、弓形虫、HBV、人类巨细胞病毒也都被认为同AD相关。
安庆师范学院本科毕业（学位）论文 姓名：王婷婷 年级： 2 0 0 7级 专业：环境科学 论文题目：微生物多样性对植物 群落影响的研究进展 完成日期：2011年4月27日 指导老师：潘少兵 安庆师范学院资源环境学院 二O一一年四月二十七日
微生物多样性对植物群落影响的研究进展 作者：王婷婷指导老师：潘少兵 （安庆师范学院资源环境学院安徽安庆246011） 摘要：土壤是微生物的主要存在场所，它承载了大部分生命的基因多样性。微生物群落在各种生态进程中具有重要作用，但是对于微生物多样性与执行生态功能能力的联系却研究的很有限。这篇文章以微生物多样性在植物群落方面的作用为基础，探讨微生物群落在执行生态功能中的冗余现象。 关键词：微生物多样性；功能冗余；植物多样性 Advancement of Effect of Microbial Diversity on Plant Diversity Autor：Wang Tingting Instructor: Pan Shaobing （School of Resources and environmental science,Anqing Teachers’College,Anqing 246011,Anhui） Abstract: Microbes are abundant in soil and comprise a large portion of Life's genetic diversity. Soil microbes play key roles in a large number of important ecosystem process- es. But the relativity between soil microbial diversity and their ecological functions is still poorly understood. Here we approach the functional redundances during soil microb- es influencing the ecological functions based on the various roles that they play in plant diversity. Key words：microbial diversity, functional redundances, plant diversity 引言： 土壤是微生物的主要存在场所，微生物在土壤养分转化与腐殖质形成过程中有着非常重要的作用。土壤生态系统是保证动植物生存、农业健康、持续发展的基础[1],对全球的生态环境变化有着深远的影响。土壤微生物群落是土壤中的活性组分, 包括细菌、真菌、放线菌和原生动物、病毒和小型藻类[2],每克土壤中栖息着大约100 亿个微生物[3]。土壤微生物群落对全球生态系统功能如养分转化、有机物的分解、土壤基本结构的维持、
新疆农业大学 专业课程论文 题目：核桃青皮的综合加工利用姓名： 学院：食品科学与药学学院 专业：食品科学与工程 班级： 学号：0940910132 指导老师：张辉职称：副教授 2011年6月10日 新疆农业大学教务处制
核桃青皮综合加工利用的发展现状与前景 作者：迪力夏提·卡迪尔 摘要：介绍了核桃青皮的化学成分，并重点介绍了核桃青皮应用的现状和关于研究的最新进展。目前，核桃青皮的综合加工利用程度较低，应用范围也很狭窄。因此,对核桃青皮综合加工的开发与利用,是一项极有意义的工作，本文对核桃青皮综合加工利用的进展进行叙述,以期为核桃青皮的开发利用提供信息。 关键词:核桃青皮；化学成分；加工利用；发展现状 Synthetically processing and using of Green peel of Walnut Author: Abstract：This article has a brief overview on the chemical compounds of Green peel of Walnut, especially introduce and the latest progress of scientific research about Green peel of Walnut.At present, the application processing of green peel of walnut is in a low level. The range of the application is also narrow, mainly applied in medicament. Key words：Green peel of Walnut;chemical compounds; processing; the status quo of development； 前言 核桃(Walnut Epicarp)又名胡桃，胡桃属(Juglans Linn.)植物属于双子叶植物纲金缕梅亚纲胡桃科（Juglandaceae)，全世界已记载约20种。其中，中国有4种，分别为胡桃楸(J.m andshu rica M axim.)、核桃(J.reg ia L inn.)、野核桃(J.cathayensis Dode)和麻核桃(J.hopriensisHu)，主要栽培于东北的南部、华北、西北、华中及华东地区[1-2]。核桃未成熟时核外部有一层厚厚的绿色果皮（核桃青皮）随着核桃逐渐成熟该青皮会渐渐变黑。我国传统中药及临床上有用该青皮治疗胃痛、胃溃疡、皮肤病子宫脱落等的记载,但是疗效和机理尚不明确,临床上曾出现过皮肤过敏现象 [3]。 1.核桃青皮的化学成分 目前，核桃青皮中化学成分的提取分离和成分鉴定研究取得了一定的进展。用气相色谱/质谱联法分别鉴定出核桃青皮中有39种挥发油和7种脂肪酸，结果显示挥发油占79.09％、脂肪酸占19.02％，其中的挥发油有烃类（26种、71.80％）、酮类（3种、10.83％）、醇类（6种、7.96％）、呋喃类（1种、5.79％）、酚类（1种、1.99％）、肟类（1种、0.95％）、酯类（1种、0.71％）七大类化合物，以倍半萜类为主[4]，具有平喘、抑菌抗肿瘤作用。 各脂肪酸的含量为十六碳酸19.30％、十八碳酸3.03％、十六碳烯酸2.93％、十八碳烯酸1.45％、十八碳二烯酸14.36％、十八碳三烯酸3.21％。十八碳二烯酸是人体所必需的脂肪酸，而花生四烯酸其生物活性最强，体内含量最高，对其营养功能亦不可忽视。亚麻酸具有软化血管、防治高血压及心脏病等特殊功效，具有极高的食用和营养价值，缺乏时可影响幼猴视力和视网膜反应[5]。用水提醇沉法提取粗多糖，高效毛细管电泳测定单糖组成，苯酚-硫酸法测定质量分数，粗多糖提取率为38.07％、精制多糖为76.08％。主要单糖组分为半乳
微生物在环境保护中的作用和地位 （华南师范大学生命科学学院，广东广州 510631） 摘要：随着生物科技的发展和现在社会的环保要求日益强烈,人类越发重视利用微生物在处理环境污染物和环境监测等方面的应用，并取得了不少的成果。本文对当前人类环境现状和环境保护中所面临的各种问题做了简要的分析，并从废水、废气、固体废弃物处理及环境监测等几个方面介绍了微生物在环境保护中的应用和研究进展，分析了生物处理工艺的特点及优越性，展望了生物技术未来的发展方向和前景。 关键词：微生物环境保护应用 近年来，随着工业的高度发展、人口的急剧增长，人类在生产和生活劳动中产生的大量废弃物，如生活垃圾、工业生产形成的“三废”（废水、废弃、废渣）、农业生产中大量使用的化肥、农药等，进入人类赖以生存的环境，造成对生态系统的压力，当超过一定限度时，生态系统的结构与功能受到破坏，导致生态环境恶化与失衡，从而给人类自身带来严重危害。 当前，如何提高人类对保护和合理利用自然资源的认识，防止自然环境受到污染和破坏；加强对受到污染和破坏的环境的综合治理；协调好人类与环境的关系，保障经济社会的持续发展都是环境保护进程中面临的非常现实的问题。 通过对生态的研究，我们知道，微生物在地球生态系统物质循环过程中充当分解者的角色，起着“天然环境卫士”的作用。而且微生物种类繁多，分布广泛，资源丰富，是人类最宝贵、最具开发潜力的资源库。在污染物的降解转化、资源的再生利用、无公害产品的生产开发、生态保护等方面微生物都能发挥重要作用。 此外，由于环境污染物一般来讲性质相对稳定，难于用物理或化学方法将其进行无害化处理，而生物过程是以酶促反应为基础，反应过程是常温常压和接近中性的条件下进行的，这与物理、化学法相比，利用微生物处理环境污染物具有投资省，费用少，耗能低，效果好，过程稳定，操作简便的优点，更重要的是可基本达到无害化。因此，最大限度地利用微生物所具有的净化环境的作用,无疑对环境保护具有重要意义。 1 微生物对污染物的降解与转化 人类在生产与生活中常常会释放到水体、大气和土壤各种各样的污染物，造成对环境和人类自身不利的影响，这些物质包括农药、污泥、烃类、合成聚合物、重金属及放射性物质等。总体上可分为无毒和有毒两大类，前者如纤维素、淀粉、后者如苯酚、多氯联苯、氰化物、重金属等。各种污染物对人类的危害有的短时间内直接表现出来，而有的则具有长期性和积累的特点。 微生物在自然界分布广泛，具有遗传多样性和代谢类型多样性，因此释放于环境中的几乎所有的有机物都能被微生物降解与转化。同时，微生物具有个体小、繁殖快、易变异和适应力强的特点。微生物可以通过形成诱导酶、产生新的突变体和产生新的酶系、与其他微生物进行共代谢、获得降解性质粒等多种途径实现对污染物的分解和转化。 1.1化学农药的微生物降解 化学农药包括各种人工合成的除草剂、杀虫剂、杀菌剂等化学药物，目前生产中使用的农药主要是有机氯、有机磷、有机硫农药。大部分的农药会在土壤中残留，吸附于土壤，并以空气、地表水扩散至更远的范围，从而对生态系统中的动植物、微生物以及人类自身造成影响。农药在土壤中残留的时间除与土壤和气候有关外，更主要的是决定于药物本身的性质
浅谈生物除草剂的发展状况与应用前景据统计全世界广泛分布的杂草有30 000多年种，每年约1 800种对作物造成不同程度的危害，每年因杂草危害造成的农作物减产高达9.7%。近百年来采用化学除草剂有效地控制了许多杂草，但化学药剂的大量使用也引发了一系列的问题，诸如除草剂抗性杂草植株的出现、土壤污染、水质的退化、以及对非杂草生物(特别是人、畜)的危害等。随着人们环境意识的提高和农业可持续发展的需要，高效、环保、无害的微生物除草剂的研究越来越显示其重要的社会意义和经济价值。 一生物除草剂的发展历史及现状 利用生物防除杂草已有近200年的历史。随着人们对植物病原菌认识的深入，上世纪中叶开始了微生物除草剂的开发研究。近几十年来，随着植物病原菌的不断分离和研究，尤其是从杂草病株中筛选出来的一些植物病原菌表现出了潜在的除草活性，有可能开发成为可替代化学除草剂的新型生物除草剂。 1981年，Devine在美国被注册登记为第一个生物除草剂，Devine是美国弗罗里达州的棕榈疫霉致病菌株的厚垣孢子悬浮剂，用于防治杂草莫伦藤，防效可达90%以上，且持效期可达2年，被广泛用于桔园杂草防除。 （一）生物除草剂的除草效果及杀草机理 生防杂草有机体筛选，从理论上说主要依据两条标准:有效性(药效)和专一性(安全性)。而对于生物除草剂的发展，有效性则是最关键的因素。生物除草剂的药效包括控制杂草的水平、速度以及具体操作的难易程度等。除草机理涉及到它对防治对象的侵染能力、侵染速度以及对杂草的损害性等。侵染能力可以从侵染途径、侵染部位、侵染后在组织中的感染能力等反映，如某些菌可以侵染但不能在组织中感染发病。对杂草的损害常表现为引起杂草严重的病症如炭疽病、枯萎、萎蔫叶斑等，这些症状的发生，有时与真菌的特异植物毒素的产生有关。真菌的侵害一开始和杂草生长处于相互拮抗和斗争状态。杂草的防御机制和生长会修复侵染物导致的损害、只有侵害速度高于杂草生长速度才能控制住杂草，虽然飞机草尾孢的侵染力强和专一性高，但侵染速度远滞后于紫茎泽兰的快速生长，
微生物毕业论文题目100例 生物学中微生物学专业主要涉及微生物制药，环境能源微生物，临床微生物，生物发酵等类别，研究方向不同，论文题目选择也有所不同。以下整理了一些优秀的微生物毕业论文题目。希望对正在写论文的同学一个参考。 1、脲解型微生物诱导碳酸钙沉积研究 2、马铃薯连作对根际土壤微生物生理类群的影响 3、“食品微生物学”实验教学体系的改革与实践 4、病原微生物对人体健康的危害及检测 5、贺兰山东麓荒漠微生物结皮发育过程研究 6、原代鸡胚成纤维细胞中的污染微生物分析 7、油脂降解微生物的筛选及代谢能力影响因素研究 8、深海微生物硝化作用驱动的化能自养固碳过程与机制研究进展 9、地膜降解物对土壤微生物群落结构和多样性的影响 10、微生物酶技术在食品加工与检测中的应用 11、草莓不同生育时期根区微生物多样性及动态变化 12、台湾林檎叶片浸提液对致腐微生物的抑制效果 13、细胞、微生物及其相关培养技术 14、食品微生物学实验模块化教学体系的构建 15、有机无机缓释复合肥对土壤微生物量碳、氮和群落结构的影
响 16、东北传统豆酱发酵过程中微生物的多样性 17、不同教学方法在微生物学教学中的比较研究 18、环境微生物实验教学体系改革和管理 19、食品微生物学课堂教学改革与实践 20、应用型大学微生物学课程教学改革 21、关于有机磷农药的微生物降解技术研究探讨 22、外源汞添加对土壤微生物区系的影响 23、论研讨式教学在《食品微生物学》课程教学中的应用 24、采煤塌陷复垦区先锋植物根际微生物数量的变化 25、微生物实验室培养基的质量控制 26、食品微生物学双语教学模式的探索与实践 27、土壤微生物总活性研究方法进展 28、浅水湖泊沉积物中水生植物残体降解过程及微生物群落变化 29、应用型本科院校微生物实验模块化教学的探索与实践 30、外源生物炭对黑土土壤微生物功能多样性的影响 31、浅谈土壤微生物对环境胁迫的响应机制 32、秸秆还田深度对土壤微生物碳氮的影响 33、水质微生物学检验实验模块的教学探索与实践 34、高师院校微生物学课程探究式教学实践与思考 35、5种江西特色盆景植物根际微生物群落特征比较研究 36、生物工程专业《微生物学》双语教学探索
水生动物肠道微生物研究进展 作者：张美玲杜震宇 来源：《华东师范大学学报（自然科学版）》2016年第01期 摘要：动物体消化道栖息着一个数量庞大、种类繁多的微生物群落，肠道微生物与宿主生理代谢的相互关系已成为国际生物学界研究的热点之一.然而与高等动物相比，水生动物这方面的研究尚处于起步阶段.本文从水生动物肠道共生微生物形成的影响因素、水生动物肠道微生物的组成特点、肠道微生物对宿主的影响以及肠道微生物生态学研究策略方面综述了近年来国内外研究取得的进展，阐述了消化道微生物分子生态学研究在水生动物营养代谢、免疫及发育调控中的意义和发展前景. 关键词：肠道微生物；水生动物；益生菌；免疫调节；营养代谢 中图分类号：Q938.1 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1000-5641.2016.01.001 0引言 动物体消化道内栖息着一个数量庞大的微生物群落，约含1000～5000种微生物，并由此在宿主肠道内形成了一个复杂的微生态系统（micro-ecosystem）.目前已知，消化道菌群与宿主及消化道环境（如食物、体温、pH值等）三者之间构成了相互作用与依赖的“三角”关系，共同参与营养物质的消化、吸收及能量代谢的过程，在高等动物中，已有很多研究阐明肠道微生物参与宿主营养代谢或免疫调节.新近的研究工作发现，人体肠道内的拟杆菌具有独特的碳水化合物结合结构域，可以有效地提高细菌对于膳食纤维的结合能力，增强其降解多糖的效率，帮助宿主利用膳食中的多糖类物质，人体肠道内的柔嫩梭菌（Fae-calibacterium prausnitzii）通过分泌特定的代谢物阻断NF-κB的激活及IL-8的产生，从而抑制肠道炎症疾病的发生，随着对肠道微生物功能解析工作的逐步深入，现在学界已逐渐认识到，在动物生理学尤其营养代谢研究中，必须充分考虑肠道细菌的作用。当前，高等动物肠道微生物与宿主生理代谢的相互关系与调控机制已成为国际生物学和医学的研究热点之一.然而水生动物肠道微生物与宿主生理的关联与调控研究尚处于起步阶段。相比于陆生脊椎动物，水生动物处于更为复杂的生态环境之中，其肠道微生物结构和陆生动物相比具有更大的多样性和复杂性，这也给水生动物肠道微生物研究带来了挑战。尽管如此，国内外仍有一些学者对水生动物肠道微生物进行了初步研究，并取得了较好的进展。 1水生动物肠道微生物结构形成的影响因素 与其它动物相类似，目前的研究表明水生动物的遗传背景、饲养环境、饲料组分均可以显著影响其肠道微生物的结构组成.关于宿主的遗传背景对肠道微生物的影响目前在国内外均有报道，研究发现处于不同生长环境中的斑马鱼肠道存在一个核心菌群，而生活在同一淡水环境
微生物药物研究进展与发展趋势 摘要：微生物药物作为广泛使用的临床药物具有重要的地位。尤其是在抗感染、抗肿瘤、降血脂和抗器官移植排异方面具有不可替代的作用。自1929年青霉素被发现后20世纪4年代以来，已有上百种抗生素先后用于临床的细菌感染治疗、肿瘤化疗、降血脂以及器官移植康排异反应。总体上，由于微生物药物特别是抗生素的广泛应用使人类的寿命延长了15年。广义的微生物药物即由微生物发酵获得的药物现约占全球医药生产总值的50%。 1功能基因组学研究为创新微生物药物提供更多的药物靶标。 随着人类基因组学和微生物学要就的深入，近期将有5000个功能基因或蛋白被认为是潜在的药物靶标，是20世纪末已经确定的药物靶点的10倍以上，这为微生物新药的筛选与发展奠定了更广阔的基础。具不完全统计，截止2009年，世界范围内已有2500种以上的病毒，582种细菌，100多种的真菌的基因组完成测序。与此同时，蛋白基因组学研究正在兴起，2002-2005年我国科学家领衔的“人类肝脏蛋白组学计划”，鉴定和发现了一大批有重要功能的蛋白质，构建了大规模的蛋白中数据库，系统测定了一部分人类重大疾病相关的蛋白质结构，全面系统的解析出108个独立蛋白质三维结构，发现了一批潜在的药物作用靶标，制备了国际上最大规模的蛋白质单克隆抗体库。 作为病原微生物来讲，功能基因组研究成果为微生物必须基因和治病基因的确定提供了前提。对于一般的病毒来讲，其整个基因组可
以编码10个左右的蛋白基因，其中有4~6个功能蛋白可作为药物靶标，如再加上特定的病毒的细胞辅助蛋白，可有10个以上的药物靶标。真菌的基因组在2、5-81、5mb，作为真核生物，其许多蛋白质是保守的，在生物的进化当中被保留下来，另一些蛋白在进化中被遗弃了，并代之以新的蛋白基因。通过与人类功能基因的比较，找出真菌必需的和与人类有差异的基因与蛋白，对医疗上重要真菌基因组的分析有可能抗真菌药物靶标。 2高通量药物筛选在微生物药物早期发现的应用，加速了苗头化合物的获得。 从土壤微生物中筛选抗生素，是现代规模化药物筛选的开端，随着高通量技术的发展，利用微生物发酵产物粗提品的药物筛选，由于重复性较差，活性成分纯化的难度大，限制了创新微生物药物筛选的速度和成功率，也是大的药物公司更倾向于利用组合化学制备的大规模化合物库的高通量药物筛选。虽然筛选效率大大提高，但得势不得利，其获得新的化学实体的数量并没有显著提高，而且随着新药标准的提高，新的化学实体反而成下降趋势。因此，天然药物作为创新药物的筛选资源再度受到重视。而微生物次级代谢产物的相对于动植物次级代谢产物来讲，具有更易开发利用，不不破坏生态环境，可通过发酵大量获得和易于采用生物技术等优点。高通量微生物药物筛选模型已达150种，年筛选量已由“十五”期间的20万样次，发展到“十一五”期间的100万样次。就微生物药物的筛选规模和水平来讲，我国的创新微生物药物筛选已达到国际先进水平。
预测微生物学的研究进展 赵光辉1,2,赵改名1,刘 蓉3,王玉芬2,谢 华2,冯 坤1,崔艳飞1,黄现青1,2* (1.河南农业大学食品科学技术学院河南省肉制品加工与质量安全控制重点实验室 肉品加工与质量安全控制工程技术研究中心,河南郑州 450002;2.双汇集团技术中心,河南漯河 462003; 3.河南省电力公司信阳供电公司,河南信阳 464000) 摘 要 简要介绍了预测微生物学模型的2个类型(品质预测模型和安全评估模型),特定腐败菌在微生物预测中的特殊作用,可追溯技术、温度综合函数和生物指示器等新技术在微生物预测中的应用,以及国外的预测模型库和国内的研究现状,展望了预测微生物学未来的发展趋势。 关键词 微生物;预测模型;特定腐败菌;模型库 中图分类号 Q939.9 文献标识码 A 文章编号 1005-7021(2010)04-0076-07 Advance m ent of Predicti ve M icrobiology Z HAO Guang hu i1,2,Z HAO Gai m ing1,LI U Rong3,WANG Yu fen2,XI E H ua2, FENG Kun1,C U I Y an fe i1,HUANG X i a n qi n g1,2 (1.C oll.of F ood S ci.&Technol.,H e nan Ag ric.Un i.,H enan K e y Lab.o f M eat Process.&Qua lit y Safet y C on t., M e a tP rocess.&Qualit y Safet y Cont.Eng i n.Technol.R es.C tr.,Zhengzhou450002;2.Technol.C tr.of Sh i ne w ay G roup;Lu ohe462003; 3.X i nyang P o w er Suppl y C o mpany,H enan Prov i nce P o w er C o mpany,X inyang464000) A bstrac t Tw o types of t he predicti ve m icrob i o l ogy mode,l the special ro l e o f spec ifi c spo ilage m icrobes;t he app lica ti ons o f techno logy,te mperature co m prehensive f uncti on and bio i ndica tor and other new techno l og ies i n predictive m i c robiology w ere traced,t he research prog ress o f the R epre d icti veM od e lL i bra ry abroad and current studies i n hom e coun try w ere briefl y rev i ewed i n this paper;and the deve l op m en t trend of the pred i c ti ve m i c robiology w as also prospected. K eywords pred icti ve m icrob i o logy;predictive m ode;l spec ific spo ilage m i crobe;repred icti ve model li bra ry 20世纪80年代初,Ross等[1]最先提出 微生物预报技术这一概念,从此预测微生物学便应运而生。食品预测微生物学(Food Pred ictive M icro b iology)是一门在微生物学、数学、统计学和应用计算机科学基础上建立起来的新学科。它的发展方向是研究和设计一系列能描述和预测微生物在特定条件下生长和衰亡的模型。它是依据各种食品微生物在不同加工、储藏和流通条件下的特征信息库,通过计算机的配套软件,在不进行微生物检测分析的前提下,判断食品内主要病原菌或腐败微生物死亡、残存和增殖的动态变化,从而对食品安全做出快速评估的预测方法[2 3]。1983年,国外食品微生物学家小组应用直观预测的De l p h i 工艺,用计算机预测了食品货架期,开发了腐败菌生长的数据库,从此揭开了预测微生物学序幕[4]。上世纪八九十年代,由于食品安全问题的严峻形式,预测微生物学的研究对象主要是食品中的病原菌(如单核增生李斯特菌、沙门菌、金黄色葡萄球菌等),后来,随着食品企业对自身产品品质问题的关注,腐败菌的研究也逐渐发展起来,并且对这些细菌进行建模[5]。近年来美国、英国、澳大利亚、丹麦等国更是致力于微生物预测软件开发,旨在对食品货架期进行有效的预测,并对致病菌进行风险评估[6]。 基金项目:国家科技计划项目(2009G J D00047) 作者简介:赵光辉 男,硕士研究生。研究方向为食品安全与质量控制。E ma i:l z ghw ork@s i na.co m *通讯作者。Te:l0371 ********,E m ai:l hxq8210@126.co m 收稿日期:2010 01 04;修回日期:2010 04 27 76微生物学杂志 2010年7月第30卷第4期 J OU RNAL OF M I CROB I OLOGY July2010V o.l30N o.4
根据微生物的特点，谈谈为什么说微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友 人类的生存和发展与微生物息息相关的，要对微生物有全面的了解才能让微生物为人类所用。事物都具有两面性的，可以说微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友。 微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50％是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示：传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病的历史，也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面，人类取得了长足的进展，但是新现和再现的微生物感染还是不断发生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力，使许多菌株发生变异，导致耐药性的产生，人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异，最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异，这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。 微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中生存的微生物，例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。看上去，我们发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。 另外微生物还为人类带来巨大危害，如疫病的传播。并且微生物的遗传稳定性差，容易发生变异，引起疫病传播的新微生物种类总不断出现。 最近出现的超级病菌就是由于变异产生的一种耐药性细菌，这种超级病菌能在人身上造成浓疮和毒疱，甚至逐渐让人的肌肉坏死。更可怕的是，抗生素药物对它不起作用，病人会因为感染而引起可怕的炎症，高烧、痉挛、昏迷直到最后死亡。这种病菌的可怕之处并不在于它对人的杀伤力，而是它对普通杀菌药物——抗生素的抵抗能力，对这种病菌，人们几乎无药可用。2010年，英国媒体爆出：南亚发现新型超级病菌NDM-1，抗药性极强可全球蔓延。 MRSA是一种耐药性细菌，耐甲氧西林金黄葡萄球菌（Methicillin-Resistant Staphylococcus Aures）的缩写。1961年，MRSA在英国被首次发现，它的致病机理与普通金黄葡萄球菌没什么两样，但危险的是，它对多数抗生素不起反应，感染体弱的人后会造成致命炎症。在医院里，“肮脏的白大褂”臭名昭著。现在金黄葡萄球菌是医院内感染的主要病原菌，人们从外面带来各种各样的球菌，这些病菌附着在医生和护士们的白大褂上，跟着四处巡视，有时掉在手术器械上，有时直接掉在病人身上。在医院内感染MRSA的几率是在院外感染的170万倍。最令医生们头痛的是，由于MRSA对大多数的抗生素具抵抗力，患者治愈所需的时间会无限拉长，最终转为肺炎而死。很幸运，至今这种多重耐药性的超级病菌仍然只在医院里传播。 钟南山教授提到，“超级细菌”是革兰氏阴性杆菌、肺炎克雷伯菌、大肠杆菌或不动杆
2020肠道微生物与免疫的研究进展 人体正常的肠道微生物数量达1012~1014,其平均质量约为1.5 kg[1-2],约6~10个类群(3 000种)微生物组成[2-3]。婴儿在出生之后不久就有微生物在肠道定植,直到肠道微生物达到一个稳定的共生群[4]。肠道微生物对于宿主是有益的,在过去10年的研究中,已经发现肠道微生物在人体发育、肠道屏障、免疫调节、物质代谢、营养吸收、毒素排出，以及疾病的发生、发展等方面发挥着巨大的作用。肠道菌群的紊乱可能导致肥胖、肝硬化、糖尿病、心血管疾病，以及孤独症等各种疾病的发生。肠道微生物的主要功能是帮助宿主代谢,使能量和营养物质更好地被利用,为肠道上皮细胞提供营养,增强宿主免疫功能,帮助寄主抵抗病原菌[5]。最近，大量的研究表明,肠道微生物的代谢功能是非常重要的,并且效率远远超过肝的代谢功能。例如肠道微生物不仅可以影响视网膜的脂肪酸组成和眼睛晶状体、骨骼的密度、肠道血管的形成[6];而且可以提供必需的营养物质(生物素、维生素K、丁酸等)和消化食用纤维素[7]。肠道微生物同脊柱动物已经一起进化了几千年,因此，免疫系统正常功能(抵抗细菌病原体)的实施需要依靠肠道微生物。同时,肠道微生物是刺激“黏膜免疫系统”(mucosal immune system)和“全身免疫系统”(systemic immune system)成熟的重要因子[8-9]。许多实验研究发现肠道微生物的组成及代谢产物对免疫和炎性反应有很重要的影响。如果肠内部免疫系统
崩溃就会引起慢性肠炎疾病,例如克罗恩病和溃疡性结肠炎[10],然而,由于共生肠道微生物的多样性和很难断定哪种细菌是共生菌还是条件致病菌,所以对于肠道微生物定植反应的免疫调控是复杂的。近几年,肠道菌群与免疫的研究受到越来越多人们的关注。因此,本文就肠道微生物与免疫系统的关系做一综述。 1 肠道微生物群相关的疾病 近年来,大量肠道微生物与肠道生理功能关系的研究表明,肠道微生物在宿主健康与疾病方面有重要的作用[11],通过对炎性反应动物模型的研究已经确定肠道微生物与肥胖、糖尿病、过敏和哮喘等疾病的发展和变化有重要关系[12]。目前,已经有许多实验发现肠道微生物与肥胖和糖尿病有关,其中一个最新的研究表明，在遗传或者饮食诱导的肥胖小鼠肠道内Akkermansia muciniphila(一种存在于黏液层的黏液素降解菌,在健康情况下,它占肠道微生物菌群总数量的3%~5%)菌急剧减少,在饮食诱导的肥胖小鼠肠道内A. muciniphila的丰度比对照组小鼠低100倍,在饮食诱导的肥胖小鼠口服A. muciniphila后发现小鼠的体质量降低和身体指数得到改良;进一步研究发现,A. muciniphila可以降低胰岛素耐受性,控制脂肪储存、脂肪代谢、甘油酯和葡萄糖的稳态[13]。另一个研究通过比较Ⅱ型糖尿(T2D)和正常70岁欧洲妇女的肠道微生物组成,发现在有糖尿病的群体中,4个乳酸