应用微生物技术

 

本书重点介绍了应用微生物技术的有关方法和原理，并以实例的形式较详细地介绍了一些典型的生产工艺，其中包括微生物技术在环保、矿业、石油、食品、医药、农业、微生物育种、新能源以及其他领域的应用。

本书可供生物技术及生命科学相关专业的本科生和研究生学习及参考。

第1章微生物技术在环境保护中的作用1

1.1中国的环境问题现状1

1.1.1大气污染1

1.1.2水污染2

1.1.3固体废弃物污染3

1.1.4我国对环境污染的治理4

1.2微生物技术在大气污染治理中的应用5

1.2.1微生物烟气脱硫技术5

1.2.2NOx的微生物净化技术6

1.2.3CO2的微生物固定7

1.3微生物技术在水污染治理中的应用8

1.3.1活性污泥法8

1.3.2生物膜法21

1.3.3厌氧处理法26

1.3.4微生物絮凝剂32

1.4微生物技术在固体废物处理中的应用36

1.4.1卫生填埋37

1.4.2堆肥处理42

1.5微生物修复46

1.5.1微生物修复被污染的河流46

1.5.2微生物修复被污染的湖泊48

1.5.3微生物修复被污染的海洋49

1.5.4微生物修复被污染的地下水52

1.5.5微生物修复被污染土壤55

第2章微生物在矿业工程中的应用75

2.1微生物浸矿75

2.1.1微生物浸矿技术的应用现状75

2.1.2微生物浸矿机理75

2.1.3浸矿微生物76

2.1.4微生物浸矿工艺78

2.1.5微生物浸矿流程79

2.2微生物浮选80

2.2.1微生物浮选的应用80

第3章微生物在石油工业中的应用83

3.1微生物在石油勘探中的应用83

3.1.1石油微生物测量技术简介83

3.1.2方法特点83

3.1.3分析方法84

3.2微生物在石油开采中的应用84

3.2.1微生物驱油机理84

3.2.2采油微生物85

3.3石油的微生物脱硫86

3.4石油的微生物脱蜡89

3.4.1微生物脱蜡的机理89

3.4.2微生物脱蜡的工艺过程90

第4章微生物在食品工业中的应用91

4.1微生物在食品生产中的应用91

4.1.1面包生产91

4.1.2豆腐乳的制作96

4.2微生物在饮料生产中的应用101

4.2.1白酒的生产101

4.2.2啤酒的生产104

4.3微生物在有机酸生产中的应用108

4.3.1乳酸的发酵生产108

4.3.2微生物生产其他有机酸111

4.4微生物在酶制剂生产中的应用112

4.4.1淀粉酶112

4.4.2蛋白酶114

4.4.3脂肪酶116

4.4.4果胶酶117

第5章微生物技术在医药方面的应用119

5.1疾病的诊断119

5.1.1微生物检测技术119

5.2微生物作为生物制品在医药方面的应用133

5.2.1疫苗133

5.2.2类毒素139

5.2.3免疫血清139

5.3抗生素141

5.3.1抗生素的分类142

5.3.2抗生素的作用机制142

5.3.3微生物发酵生产抗生素143

5.4微生物多糖145

5.4.1微生物多糖的一般结构146

5.4.2微生物多糖的生物合成147

5.4.3几种商业化生产的微生物多糖147

5.5微生物药物开发150

5.5.1微生物制药概述150

5.5.2微生物药物创制的途径、方法与新技术163

第6章微生物在农业方面的应用166

6.1微生物肥料166

6.1.1微生物肥料的分类166

6.1.2微生物肥料的作用机理167

6.1.3微生物肥料生产的几个注意点168

6.1.4微生物肥料使用的几个注意点169

6.2微生物农药169

6.3微生物饲料175

6.3.1微生物饲料添加剂的作用机理175

6.3.2常用的微生物种类176

6.3.3微生物饲料的应用177

6.4食用菌栽培179

6.4.1平菇的栽培179

6.4.2木耳的栽培185

6.4.3冬虫夏草的栽培187

6.5微生物在水产养殖中的应用190

6.5.1微生物饲喂水产动物190

6.5.2微生物用于水产动物疾病的防治191

6.5.3微生态制剂的应用191

6.5.4微生物改良水质192

6.5.5微生物在水产养殖业中新的应用193

第7章微生物育种技术194

7.1微生物遗传育种194

7.1.1自然选育194

7.1.2诱变育种194

7.1.3杂交育种199

7.1.4代谢控制育种203

7.1.5基因工程育种204

第8章微生物在新能源方面的应用205

8.1微生物生产柴油205

8.1.1生物柴油的主要优点205

8.1.2生物柴油的缺点206

8.1.3酵母油脂制备生物柴油206

8.1.4工程微藻生产柴油208

8.2微生物生产甲烷210

8.3微生物产氢212

8.3.1发酵细菌产氢212

8.3.2光合细菌产氢213

8.3.3蓝细菌和绿藻产氢213

8.3.4古细菌产氢214

8.4微生物电池214

8.4.1微生物燃料电池特点214

8.4.2微生物燃料电池工作原理215

8.4.3利用微生物电池技术处理废水216

第9章微生物在其他工业中的应用217

9.1微生物与美容217

9.2微生物在纺织、印染和洗涤行业中的应用218

9.2.1纺织染料的微生物降解219

9.2.2纺织物抗微生物222

9.3微生物塑料225

9.3.1微生物塑料的分类和生产状况225

9.3.2以PHAs为例微生物塑料的生产228

9.4微生物传感器229

9.4.1微生物传感器的结构229

9.4.2微生物传感器的工作原理及分类229

9.4.3微生物传感器的应用230

9.4.4微生物传感器的优点和不足232

参考文献233

 

 

 

 

 

微生物是地球上古老的原住民，它们代谢途径多样，能适应各种环境条件，分布十分广泛，生长繁殖迅速。目前普遍认为，已经从自然界分离的微生物只占整个微生物世界的1%左右，而99%的微生物仍未被认识和研究。它们参与地球的物质循环和生态平衡，关系到人类的生产和生活。

微生物学是生命科学领域的一门极其重要的学科，同时也是一门实践性很强的学科，在很多领域都有典型的应用。传统的微生物技术应用在环境治理、矿产开采、石油精制、食品加工、医学检测、药物和农业生产等方面；新兴的微生物技术应用在可再生能源、生物催化、基因工程、生物可降解材料和生物传感器等方面。

继基因组学、蛋白质组学之后，科学家们开始注意到微生物组学的重要性。作为地球上进化历史最长、生物量最大、生物多样性最丰富的生命形式，微生物不但推动着地球化学物质的循环，而且蕴藏着极为丰富的物种资源和基因资源。在自然条件下，各类微生物与其所处的环境及环境中存在的宿主构成了复杂的生态系统，微生物以其社会行为，在维护人类健康及地球生态系统物质循环中发挥着不可替代的作用。因此，发现、认识和开发这一庞大的生物资源是吸引科研工作者的动力。

本书结合目前国内外的最新研究成果，对微生物在环保、矿业、石油、食品、医药、农业、微生物育种、新能源以及其他领域的应用进行了方法和原理的介绍，并对典型的生产过程进行了工艺分析。本书引用了国内外众多专家的学术成果，在此向他们表示敬意和衷心的感谢。在编写过程中，石若夫攒写了全书的主要内容，宋玉进行了前期的文献检索和参考文献的整理，陈纪韬负责制图和校对，石山河参与了部分校对工作，在此亦表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，书中尚有不足之处，敬请读者批评指正。

 

石若夫

南京理工大学环境与生物工程学院

2019年11月