生物圈里的隐身人--微生物学与高新技术（修订版）/基础科学与高新技术科普丛书

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（5）不污染环境的酶制剂洗衣粉 目前我们用的洗衣粉，绝大多数都是用各种化合物配制成的， 其中有一种化合物是三聚磷酸钠，洗衣粉的去污力主要靠它，但 是它使排出的水中含有大量的磷，此水流入湖泊、塘堰、江河，严 重污染水质，使水发臭。如何使洗衣粉和其他洗涤剂、洗净液效 果好而又不污染环境？最佳选择是用微生物产的酶配制。酶是 由各种氨基酸构成的一种特殊蛋白质，人们称它为生物催化剂， 催化生物体内各种化学反应，动物、植物和微生物都产生酶，已发 现的酶有2500多种，能由工业制备的仅50多种，大部分是由微 生物工业生产的。洗涤方面所用的酶主要是蛋白酶、脂肪酶和纤 维素酶。由于酶的特点是作用专一性强、速度快、效力高，所以蛋 白酶专“吃”蛋白质污垢物，脂肪酶专“吃”油脂污垢物，纤维素酶 专“吃”纤维素污垢物，而且“吃”得快、“吃”得干净。酶对人无毒 害，也不污染环境。不少发达国家已立法限制三聚磷酸钠洗涤剂 的使用，用酶洗涤剂取代，有的国家酶洗涤剂已占总洗涤剂的90％ 以上，我国也在加速发展酶洗涤剂的生产。 用酶作催化剂合成各种各样的化合物，是化学工业上的革命 性变革，是重要的战略性转移。例如，甜味素最初是用一般化学 合成法合成，手段繁琐，设备昂贵，消耗大，成本高。后来发明了 用蛋白酶作催化剂进行酶法合成生产，不仅工艺简便，产品质量 高，而且成本降低了一半。这也是现代微生物工业发展的重要领 域之一。 微生物产品在各行各业的广泛应用，使各行各业发展起了各 自的微生物工业，上述仅仅是几个具有代表性的例子，另外还有 乳酸、柠檬酸、丙酮、甘油、丁醇、核酸、多糖、维生素、单细胞蛋白 和甲烷等许多微生物工业的产品，这些产品除在食品、医药、农 业、林业、饲料、环保、化工、轻工中应用外，在能源、电子、国防等 方面也有重要的用途，而且随着微生物学的进展、分子生物学技 术的发展、各相关学科和技术的进步，许多新工艺、新产品正在不 断地涌现。 优势、问题与潜力 微生物工业源远流长，历史悠久，但其飞速发展和取得巨大 成就，主要是在20世纪，尤其是大规模的抗生素工业化的生产和 以微生物发酵生产为主导的氨基酸工业的诞生，带动了整个微生 物工业的迅猛进展，生产技术由以传统酿造技术为主，发展成以 近代发酵技术为主，生产规模大，品种多，产品系列化，生产设备 精良，机械化程度高，正逐步实现自动化。这些不仅为现代微生 物工业奠定了雄厚基础，也为现代生物工程的发展积累了丰富经 验，起到了披荆斩棘的先驱作用。 微生物工业能如此迅速发展，究其根本原因，在于微生物产 品的自身优势和微生物工业固有的特色。微生物产品的优势可 以概括为种类多、用途广、效果好、副作用少、成本低等。微生物 工业与其他工业相比较，尤其是与化学工业相比，具有明显而突 出的特色。 （1）生产设备和技术通用性强。适用于生产多种产品 微生物工业生产过程大致是，：用于生产的菌种→扩大培养→ 将菌接种到原料中→在适宜条件下发酵→收集产物→产物后处 理→产品。生产设备大同小异、规范、通用。生产中所用的一些 独特技术，如菌种的分离、观察、培养、选育、鉴定、保藏技术，无菌 操作技术，消毒灭菌技术，固体发酵技术，深层液体发酵技术，半 固体发酵技术和固定化细胞或酶技术等，在各种产品的生产中都 被采用，其技术操作相同，不同的仅是温度、压力或所用材料等。 例如，生产抗生素的企业、设备、人员不变，仅改变发酵条件和产 物后处理，就能顺利地生产出氨基酸、维生素、有机酸、酶制剂、细 菌杀虫剂等多种产品。 （2）生产条件温和，利于安全生产 微生物工业的生产都是在常温、常压条件下进行，无需高温、 高压，不仅节约设备费用、能源消耗，更有利于安全生产，保证生 产持续顺利进行。 （3）生产原料来源广、数量大。有利于发展生产 微生物工业所用主要原料，绝大多数为可再生的生物资源， 如淀粉可来源于玉米、小麦等粮食作物，也可来源于木薯、马铃薯 等作物，更可从野生植物中和农产品加工后所剩下的脚料中获得， 不仅来源广、数量大、成本低廉，而且还能变废为宝。 （4）生产中废水、废气、废渣少。有利于环保 微生物工业中强酸、强碱、有毒化合物用量很少，排放出的废 物容易被控制和净化。 微生物工业中存在的问题，最大的还是有害微生物的污染， 即非生产所需的微生物混入了生产过程或产品中。轻微的污染 使生产产量下降，质量变差，重的污染则使整个产品报废，企业损 失惨重。因此，微生物工业生产全过程都需严防污染，这样才能 保障稳产、高产，取得好的效益。此外，生产菌种优良性能的退 化，新技术、新工艺、新产品更新的严峻挑战，市场的激烈竞争等， 也都是微生物工业中常遇到的难题，对此只有依靠得力的人才、 先进的科学技术、一流的营销和管理来解决。 微生物资源极其丰富，是一个有待人们去挖掘的特大生物资 源宝库，如果利用微生物某些优良特性，采用基因重组技术，可以 获得更多的超级细菌、超级微生物，以及具有微生物优良性能的 动、植物新品种，也将涌现出大批治污“能手”。 国际上微生物工业的发展趋势，一是大规模化。最大的发酵 罐超过千吨，扩建、新建的许多厂年产量都在万吨级以上。二是 系统化。工厂不仅产品系列化，而且原料、产品、深加工也系统 化。三是高新技术化。特别是现代生物学技术的应用和大力加 强开发、研究创新产品。四是高度自动化。尤其是计算机在微生 物工业中的广泛应用。五是大集团化。许多大企业、大公司联盟、 合并，组成大集团公司，抢占世界市场，他们在国际市场的激烈竞 争中显示出雄厚的实力。 我国的微生物工业，在传统微生物工业方面有一定的特色和 优势，近代微生物工业的某些产品产量居世界第一；在国际上占 有一席之地，但整个微生物工业的技术水平、产量、品种、档次与 国际先进水平比，还有较大差距。在微生物工业这片充满希望的 田野里，我国微生物工业界的同仁，任重而道远，一定能抓住机 遇，勤奋耕耘，迎来丰收的大好时光。 P18-21