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现实生活中微生物工程的具体运用

来源:科技风 作者:刘振乾
发布于:2021-02-26 共3790字

  摘    要: 现阶段,随着我国科技水平的不断创新,极大促进着微生物工程的发展,并实现了各个领域的广泛应用,极大便利了人们的生产生活,推动着社会的进步。在自然界中,微生物广泛存在,并且具备较强的适应性、变异性、体积小、繁殖快等方面的特征与优势,因此受到了诸多专家学者的高度关注与研究应用。基于此,本文首先概述了微生物工程,其次着重分析了微生物工程的在现实生活中的具体应用。

  关键词: 微生物工程; 实际生活; 应用; 分析;

  在自然界中,微生物发挥着至关重要的作用。微生物工程也被称之为发酵工程,是依靠现代生物技术手段生产出人们所需要的产品,满足各行各业发展需求。当前在医药工业领域、食品生产领域、环境保护领域,微生物工程均实现了广泛应用,发挥着不可替代的作用。

  一、微生物工程概述

  微生物工程最早起源于20世纪70年代,最早应用于生物领域,并逐渐延伸到其他多个领域中。在微生物工程中,微生物发挥着至关重要的作用,利用细胞融合技术、基因重组技术,形成工程菌,促使微生物产生自身所不具备的物质,实现生物发酵,促进微生物工程发展。

  现阶段,微生物工程的优势更加突出,为各个领域的发展带来了极大的便利,促进了社会生产力的提升及经济的快速发展。当前世界各个国家越来越重视起对微生物工程的研发,进一步扩大了其应用领域,同时也获得了更加突出的研究成果。和西方发达国家相比较而言,我国对于微生物工程的研究仍处于初级阶段,滞后性较强,为更好地发挥出微生物工程的价值作用,要进一步加深对微生物工程的深入研究,研发全新的成果,更广泛、有效地应用于各个领域当中,推动社会发展与进步。
 

现实生活中微生物工程的具体运用
 

  二、微生物工程的在现实生活中的具体应用分析

  (一)医药工业领域

  传统制药工艺技术主要包括两种,一种是化学合成药物,其工艺技术复杂,生产条件要求较高,并且会造成污染,具备较大的毒副作用。另一种则是生化药物,主要是通过微生物发酵提取,也有的是从动物及植物中提取的。但是,从动植物中是无法获取的足够的资源,并且在获取的过程中需要付出较高的成本,这严重影响着实际应用。然而在微生物工程技术的支撑下,能够研发诸多的药物,为广大患者带来了福音。微生物工程在医药工业领域中的应用,主要体现在以下几个方面:

  1.抗生素

  在临床疾病诊治中,抗生素起到了不可替代的作用。当前抗生素的种类已有数千种,其中应用微生物工程技术的有上百种。微生物工程在应用中,主要研发的是如何克服抗生素所产生的耐药性,如何提升药物动力学性质,如何降低抗生素应用所带来的毒副作用,如何扩展抗菌谱等多个方面,重点探索全新的结构及作用机制,充分发挥出抗生素的作用,降低毒副作用,保证抗生素的安全有效应用。

  2.维生素

  在人以及动物生长的过程中,微生物是必须品,对于维生素的需求量较大,如果维生素补充不足,就会影响正常生长,甚至会引发特异性病变。以维生素C为例,是人体必需的微量因素。食用适量的维生素,能够更好地提升自身的抵抗力,减少疾病的发病概率。但是,该物质并不是人体自动合成的,只能够从外部获取。采用微生物工程中的二步发酵法(微藻法与酵母法),能够实现对维生素C的合成,满足人体需求,降低人体疾病发生概率。

  3.其他生物技术药品

  “工程菌”的构建及微生物资源发掘的不断加深,为药物的研发及应用带来了巨大帮助。在过去的一段时间里,透明质酸主要是从公鸡冠组织从所提取的,由于来源限制,导致其价格高。然而随着微生物工程的应用,通过兽瘟链球菌发酵即可获得,能够刺激人体免疫系统,杀死癌细胞,同时也能够应用于角膜移植中。再例如:过去溶菌酶大多是从鸡蛋清当中提取的,溶菌酶具备良好的抗炎作用。然而当前已实现了利用“工程菌”(酵母菌)成功克隆溶菌酶,在一定程度上满足了医药领域需求。

  (二)食品生产领域

  1.酵母菌

  酵母菌是现实生活的必需品,当前已经被广泛应用于面包、啤酒着等各个领域当中。举个例子来说,在制作面包的时候加入适量的酵母菌,能够提升面包的松软感及口感,因而受到了广大消费者的循环。以啤酒制作为例,作为现代的必备饮品,在制作的过程中,其原料大麦芽,其作料为啤酒花,接着加入酵母发酵即可制作而成。饮用适量的啤酒,能够促进人体血液循环,提升食欲,同时也能够起到解渴充饥的效果。

  2.保健饮料、食品

  现阶段,随着人们的生活质量的不断提升,越来越重视起自身保健,同时对于保健食品、饮料的需求量越来越大。很多食用菌中含有多种成分,包括氨基酸、维生素、多醣体等等,这些物质能够降低人体胆固醇,减少肝炎等疾病的发生概率。将菌丝体所形成的培养液加入到保健饮料制作中,能够提升其保健效果。例如应用水培法所制作的金菇露,具备了较高的营养价值及独特的风味。不仅如此,当前随着专家学者研发的不断深入抽,发现了以聚氨脂泡沫为载体,麦鼓浸出汁为培养液,然后应用固液两相法,形成了能够在1周内获取大量锗吸收率达到49%的金针菇菌丝体的方法,为保健药物及食品的研发与制作开辟了重要的途径,同时也提供了重要帮助。与此同时,当前人们利用担子菌生产了银耳、木耳等诸多的保健食品,这些保健食品风味独特,受到了广大消费者的喜爱。在农副产品领域,利用液体发酵的方式培养担子菌,并获得担子菌保健食品和饮料,成产效率高,生产成本低。在微生物蛋白饮料领域,当前随着研发力度的不断加强,逐渐取得了良好的成果。微生物蛋白类类似于动物蛋白,但是其质量更高,是重要且短缺的蛋白资源,当前世界各个国家高度关注对微生物蛋白饮料的研发,并借助高温酸碱法,研发出了高蛋白饮料,其风味及口感非常接近于酸奶,但是其具备更高的营养价值,非常适用于儿童饮用及病患饮用,满足人体需求。

  3.其他方面

  在现实生活当中,对于豆瓣酱、酱油以及醋等调味品需求量非常大,可以说是必备品,这些调味品的生产与制作,均是建立在微生物工程的基础之上的。举个例子来说,在制作醋的时候,需要进行多道工序,包括微生物、酒精、醋酸发酵等等,能够起到良好的调味作用,并且能够在一定程度上杀灭有害菌,甚至利用纯米醋来洗头,能够在一定程度上减少头皮屑的产生。再例如,在制作酱油时候,是利用米曲霉产生的酶将豆类中的蛋白质、淀粉和脂肪水解成氨基酸、糖等成分,然后再加入耐盐乳酸菌及酵母菌,在经过发酵之后最终成为酱油,当前人们对于酱油的依赖性越来越强,酱油种类较多,无论哪一种酱油的制作,均离不开微生物工程技术。再例如,豆瓣酱也是当前人们在炒菜做饭时所常用的调味品,这一调味品是利用曲霉菌发酵制成的,食用适量的豆瓣酱,能够加快人体肠道的蠕动,降低动脉硬化等疾病的发生概率。

  (三)环境保护领域

  绿色、生态、环保背景下,对于当前生态环保工作提出了更高的要求。微生物工程在环境保护领域,起着至关重要的作用,具体来说,主要体现在以下两个方面:

  1.水污染治理

  当前水源面临着严重的污染问题,做好水污染治理工作极为迫切。利用微生物工程技术来治理水污染问题,能够有效降解水源中的多种污染物质。当前在污水处理中,微生物工程发挥着至关重要的作用。将微生物工程技术应用于工业、生活污水治理中,微生物能够从中获得营养物质满足自身生长需求,并在这一过程中降解污染物,达到净化污水的目的。具体来说,微生物工程的应用主要体现在以下几个方面:首先是降解。利用球菌,能够有效降解污水中的有机磷农药。其次是共代谢。微生物在分解芽孢杆菌属、卡诺氏菌属等有机物基质后,能够实现再利用,避免资源浪费。再次是去毒,微生物通过转化反应的方式,将污水中的污染物分子结构丧失毒性,为污水处理工作的开展提供便利,缓解污水污染。

  2.土壤污染治理

  针对土壤当中的有机污染物,利用微生物也能够实现降解,使其丧失毒性,甚至完全无害化。微生物工程在在土壤污染治理中的应用,主要是通过两种方式实现的,一种是利用微生物分泌的胞外酶达到降解的目的,另一种则是通过吸收污染物然后由胞内酶完成降解工作,两者均能够起到良好的土壤污染治理效果。此外,当前土壤重金属污染的问题尤为严重,微生物工程的应用,主要体现在生物吸附法、真菌、藻类等实现对重金属的吸附。或者有的重金属通过沉淀的方式沉积于细胞表面,然后将其清除。生物积累法也是土壤重金属污染治理的重要技术,依靠微生物的代谢作用,吸收大量的金属离子,然后将其输送到细胞内部,最终达到去污的目的。

  三、结语

  综上所述,科学技术快速发展的背景下,微生物工程应运而生,并凭借自身的诸多优势,实现了在各个领域的应用。通过分析微生物工程在医药工业领域、食品生产领域以及环境保护领域中的应用,充分显示了微生物工程的重要应用价值。在接下来的时间里,在科技的带动下,微生物工程将会得到创新,进而实现在更多领域的应用,推动社会发展。

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作者单位:湖北大学知行学院
原文出处:刘振乾.浅谈微生物工程的应用[J].科技风,2021(05):148-149.
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