微生物的代谢产物开发与利用

微生物资源的开发与利用研究

一、微生物资源的开发与利用概述

微生物资源是指存在于自然界中的微生物个体或群体，主要包括细菌、真菌、病毒、原生动物等，具有广泛的分布性、丰富的种类、多样的代谢途径、高度的再生能力和可持续性等特点，其具有巨大的开发利用潜力。目前，常见的微生物产品主要包括抗生素、酶制剂、保健食品等，这些产品在医药、生物工程、食品等领域中发挥着重要作用。因此，对于微生物资源的开发与利用研究具有重要的意义。

二、微生物资源的开发研究

1. 微生物的筛选与鉴定

微生物的种类繁多，如何从中选取具有生产力的微生物进行进一步开发与利用是微生物资源开发研究的重要步骤。一般从自然环境中采集样品，通过传统的分离、纯化等方法筛选出具有生产力的微生物，确定其种类、鉴定其性状，进而进行进一步的优化培养。

2. 微生物发酵工艺优化

微生物产生生物活性物质的过程主要是通过微生物发酵技术实现的。发酵工艺的优化是微生物资源开发研究中的关键技术之一。通过对发酵条件的优化及代谢途径的调控，提高微生物产物的产量、纯度和质量，达到最优生产状态。

3. 微生物代谢产物研究

微生物代谢活性物质是微生物开发与利用中最重要的产物之一。微生物代谢产物研究一方面是确定化合物的结构、活性及其作用机制，另一方面是为后期的产物转化、扩大生产提供理论依据和技术支持。

三、微生物资源的利用研究

1. 微生物产品的应用

微生物产品有很多种类，如抗生素、生物酶、抗菌素等。这些产品广泛应用于医药、生物工程、食品等领域。例如，抗生素是重要的临床药物，可以用来治疗疾病和预防感染病；酶制剂可应用于绿色工艺、食品加工、医药等多个领域；保健食品则可以增强人体免疫功能，提高身体免疫力。

2. 微生物技术在环境治理中的应用

微生物资源的利用不仅局限于医药、生物工程、食品等领域，还可以在环境治理领域中发挥作用。例如，微生物可以被应用于废水、废气等环境治理领域，用于生物处理、微生物降解等方面。这种微生物技术是一种无害、环保的绿色技术，在未来的环保行业中具有重要的应用前景。 3. 微生物资源的保护与开发

微生物资源的开发与利用

摘要：微生物资源的开发利用前景将会在解决人类社会面临的人口剧增、资源匮乏、环境恶化问题和实现可持续发展等方面发挥不可替代的作用。本文综述了微生物资源以及其开发利用过程这两个方面。

关键词：微生物资源，放线菌，开发，利用

1. 引言

当今，人类的工业是建立在化石能源基础之上的，而其特点必然要导致大量不可再生资源的消耗，大量温室气体的排放以及伴随着生态环境的破坏。导致人类社会面临着人口剧增、资源匮乏、能源危机、环境恶化等一系列问题，而人类又要求不停的发展，解决这些问题的关键在于寻求一条可持续发展的道路。

生物技术正在推动着以化石能源为基础的经济向以知识经济、循环经济为主的经济结构转型，是实现人类可持续发展的关键技术。因此大力发展生物技术对经济的发展以及人类社会的发展有着巨大而深远的影响，而作为生物技术的核心技术，微生物工程技术的发展将要涉及到微生物资源的开发与利用问题[1]。

微生物资源利用的核心是在于利用其产生的生物活性物质，目前，微生物活性物质绝大部分来源于普通环境中的微生物，因此从普通环境微生物中寻找新的活性物质难度越来越大。新的基因有很大的可能产生新的生物活性物质，因此通过寻找新的基因来寻找新的生物活性物质。基于该思路，稀有放线菌、海洋微生物、极端

环境微生物等过去很少触及的微生物资源已越来越受重视[2]。

2. 微生物资源

2.1微生物资源的特点

环境中存在着大量的微生物, 据估计, 每克土壤样品中可含有高达1000种不同的微生物[3], 这些微生物产生多种多样的活性物质(包括酶与次生代谢产物两部分) , 对人类有实用意义的抗生素—青霉素、链霉素、抓霉素、金霉素、土霉素、红霉素、新霉家、万古霉素、庆大霉素等都是从微生物中发现并开发出来的; 基因工程中各种工具酶几乎都来自多种不同的微生物[4]

微生物是一类物种丰富的生物资源和基因资源，迄今为止我们所分离到的微生物主要有：真菌70000多种、细菌5000多种、放线菌3000多种。而这些人类所知道的微生物估计仅占自然界存在的微生物不到10%，而被利用的还不到1%。

微生物资源的开发和利用

微生物资源是指在微小生物中挖掘出来的可利用或具有应用价值的物质和信息，是人类历史上最早利用的自然资源之一。随着生命科学和生物技术的发展，越来越多的人开始关注微生物资源的开发和利用，尤其是在食品、医药、环境保护等领域，微生物资源的开发和利用被视为一条重要的创新发展路径。

一、 微生物资源的定义和分类

微生物资源是指实验室中分离鉴定出来的细菌、真菌、病毒、古菌等微生物，它们具有独特的基因组结构和代谢特性，可以用于人类生产生活的各个领域。按照微生物的性质和用途可将其划分为以下几类:

1. 食品微生物资源。食品微生物资源主要包括酵母、乳酸菌、醋酸菌、酪菌等，它们可以用于葡萄酒、啤酒、酸奶、豆腐等食品的发酵和生产。

2. 医药微生物资源。医药微生物资源主要指具有药用价值的微生物，如青霉素、链霉素等抗生素、曲霉素等抗癌药物等。

3. 环境工程微生物资源。环境微生物资源主要针对污染物的微生物降解和除臭，脱氮、脱磷，重金属污染治理等。如具有降解能力的细菌、真菌和酵母等。

4. 新材料微生物资源。这类微生物提取出来的物质可以应用于碳纳米管、纳米薄膜、生物高分子材料、生物降解塑料、生物染料、香料、调味剂等。

二、 微生物资源的开发和利用

微生物资源的开发和利用有着广阔的前景和潜力，可以为相关领域的进步和发展带来显著的贡献，包括以下几个方面:

1. 微生物资源的筛选、分离和鉴定。要发掘和利用微生物资源，首先要进行微生物的筛选、分离和鉴定工作。这些工作的基础就是微生物分类学和微生物多样性研究，通过分析微生物的形态、生理生化特性、遗传多样性等指标，筛选出具有生产利用潜力的微生物资源。

2. 微生物代谢产物的研究和应用。微生物代谢产物是指微生物代谢过程中产生的生物活性物质和小分子化合物。这些化合物广泛存在于微生物的培养物中，而且具有广泛的生物活性和应用前景。比如绿色农药、生物染料、抗生素、抗肿瘤药物等。

·99·2018年第1期99科教论坛

乳酸菌是指发酵各种糖类，其主要产物为乳酸、乙

酸、乳酸菌素、胞外多糖等的一类无芽孢、革兰氏染色

阳性细菌的总称。属于真细菌纲（Eubacteriac）真细菌目

（Eubacteriales） 中的乳酸细菌科（Lacto-bacillaceae）。

这类细菌在自然界存在极为广泛，目前至少可以分为18

个属，共有200多种，用于食品发酵的主要有酸乳杆菌

属（Lactobacillus）、双歧杆菌属（Bifidobacterium）、链

球菌属（Streptococcus）、乳球菌属（Lactococcus）等，

1 乳酸菌的形态及其生长特性

乳酸菌的形态学多种多样，如球形、杆形等。乳酸

菌都是革兰氏阳性菌，大部分是不运动的，也不会形成

芽孢，以裂殖为主要的繁殖方式，属于一种专性发酵菌。

乳酸菌是厌氧细菌，但也有一定的抗氧能力，在氧气条

件下能够生长。乳酸菌的生长需要相关辅助因子。包括

一定的维生素（如:核黄紊、硫胺素、泛酸、烟酸、叶酸、

生物素）、嘌呤、氨基酸和胸腺嘧啶，同时，乳酸菌也

具有利用、消耗乳糖的能力，而其他微生物多数都不具

有这个能力。

乳酸菌由于在代谢过程中会产生各种有机酸，所以

其抗酸能力非常强。例如：在一些含有糖类的食物的制

作过程中，很多微生物均能够同时生长，如青霉、曲霉、

根霉、大肠杆菌等。因为乳酸菌能够连续地产生各种有

机酸，从而使得环境变酸，pH值降低，进而杀死一些对

酸没有抗性的微生物。

大部分的乳酸菌还具有较为强大的抗盐能力，能够

在NaCl浓度大于5%的环境中生存下去。例如，在一些

腌渍产品中，对盐没有什么抵抗力的有害细菌、真菌会

无法存活，只有乳酸菌才能正常生长，

乳酸菌还能增加食物的风味。常见的乳酸菌没有细

胞色素氧化酶，所以几乎不会使硝酸盐被还原成亚硝酸

盐。因此，各种各样的乳制品或腌制品由于乳酸菌代谢

而产生亚硝酸盐的可能性非常小，不会对人类健康造成

危害。同时，乳酸菌不含氨基酸脱羧酶，也就不产生吲