1、淺論發酵技術在農業上應用摘要:文章通過介紹具有生產價值的五種發酵類型，充分了解發酵技術的優點，重點闡述了發酵技術在農業方面的三 大應用，使人們認識到發酵工業在與人們生活密切相關的許 多領域中，都有著難以估量的社會和經濟效益。關鍵詞:發酵技術;微生物;經濟效益 中圖分類號:s3文獻標識碼:a文章編號:1674-0432(2010)-08-0144-20前言發酵技術有著悠久的歷史，作為現代科學概念的微生物發酵工業，是在20世紀40年代隨著抗生素工業的興起而得到 迅速發展的,而現代發酵技術又是在傳統發酵技術的基礎上, 結合了現代的基因工程、細胞工程、分子修飾和改造等新技 術。由于微生物發酵工業具有投

2、資少、見效快、污染小、外 源目的基因易在微生物菌體中高效表達等特點，日益成為全 球經濟的重要組成部分。1發酵的類型目前已知具有生產價值的發酵類型有五種:1.1微生物菌體發酵比較傳統的菌體發酵工業有用于面包制作的酵母發酵及用于人類食品或動物飼料的微生物菌體蛋白發酵兩種類型。新的菌體發酵可用來生產一些藥用真菌，這些藥用真菌可以 通過發酵培養的手段來產生與天然產品具有同等療效的產m2物。有的微生物菌體還可用作生物防治劑，防治害蟲等，并可 制成新型的微生物殺蟲劑,并用于農業生產中。1.2微生物酶發酵微生物具有種類多、產酶品種多、生產容易和成本低等特點，所以目前工業應用的酹大多來自微生物發酵。微生物酶

3、制劑有廣泛的用途,多用于食品工業和輕工業中，也用于醫藥 生產和醫療檢測中。1.3微生物代謝產物發酵微生物代謝產物的種類很多，分為初級代謝產物和次級代 謝產物，從而形成各種不同的發酵工業,尤其是抗生素的大力 發展，已成為發酵工業的重要支柱。1.4微生物的轉化發酵最古老的生物轉化，就是利用菌體將乙醇轉化成乙酸的醋 酸發酵。此外,還包括苗類轉化和抗生素的生物轉化等。1.5生物工程細胞的發酵是指利用生物工程技術所獲得的細胞進行培養的新型發酵，其產物多種多樣。容易大量培養，用于生產蛋白質藥物等, 因而可大大降低生產成本。2發酵技術的優點微生物種類繁多、繁殖速度快、代謝能力強，容易通過人工誘變獲得有益的突

4、變株;微生物酶的種類很多，能催化各種 生物化學反應;微生物能夠利用有機物、無機物等各種營養源;可以用簡易的設備來生產多種多樣的產品;不受氣候、季節等 自然條件的限制,反應通常在常溫常壓下進行，條件溫和，能耗 少;原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物為主,可以是農副產品、工業廢水或可再生資源（如植物秸稈、木屑等），微生物本身能有選擇地攝取所需物質等優點。=13發酵技術在農業的應用在目前能源緊張,人口、糧食及污染問題日益嚴重的情況下，發酵工程作為現代生物技術的重要組成部分之一,得到越 來越廣泛的應用，這里主要談一談在農業方面的應用。3.1生物固氮生物固氮,就是指微生物的固氮作用。生物固氮是固氮微生物特

5、有的一種生理功能，這種功能是在固氮酶的催化作用 下進行的。固氮技術為減輕化肥的污染、增加作物產量開拓 了新局面。如我國研制的固氮蘭藻用作晚稻肥源，取得了顯著 成效。植物不能直接利用游離狀態的氮，只有經過微生物的作 用，把游離的分子氮變為氮的化合物，才能被植物吸收利用。固氮的微生物可以分成兩大類:一是共生性的固氮微生物，二 是非共生性的固氮微生物。早在1888年，人們發現豆科植物的根瘤菌,可以固定空氣 中的氮氣。但是，它在土壤中單獨生存時并不進行固氮作用， 只有把豆科植物的種子播到土壤中，生長形成根瘤。根瘤中的 根瘤菌與豆科植物結成了 一種特殊的共生關系，豆科植物供 給根瘤菌除氮以外的其他養分,

6、而根瘤菌從植物中吸取碳源 和能源，進行固氮作用供給植物氮素養料。非共生性的固氮微生物中，以固氮菌分布最廣，它在耕作 土里,特別在菜園土里大量存在著。這種固氮菌能利用有機碳 化合物為能源進行固氮作用，直接增加土壤中的氮素。目前我 國推廣使用的固氮菌劑，就是利用固氮菌生產的。藍綠藻是另一個非共生性固氮微生物，這種微生物與固氮菌不同之處,在于它可以直接利用陽光的能源進行光合作用, 獲得碳源和能源來進行固氮作用。把藍綠藻接種到水田中，幾個星期以后，每畝固氮量可達到一二十公斤,再種植水稻有 增產效果。固氮微生物和共生的植物之間具有一定的專一性, 但是不形成根瘤那樣的特殊結構。這些微生物還能夠自行固 氮，

7、它們的固氮特點介于自生固氮和共生固氮之間，這種固氮 形式叫做聯合固氮。據估計，地球上每年由空氣中固定的氮約i億噸，通過豆科m2植物的根瘤菌固氮約5500萬噸,非豆科植物共生的固氮菌約9500萬噸，非共生固氮菌約100-200萬噸,藍綠藻固氮約 1000萬噸。用工業合成氨進行化學固氮約占生物固氮總量的10%左右。因此,生物固氮對土壤中氮素平衡，提高土壤肥 力以及供應植物生長所需的氮素，都起著重大作用。3.2生產生物農藥生物農藥既殺蟲又環保，生物農藥主要指自然界存在的,對農作物病蟲害具有抑制作用的各種具有生物活性的天然物質，包括對這些活性物質進行開發所獲得的，對環境安全友 好、不易產生抗藥性的生物

8、制品，以及利用病原微生物如各種細菌、病毒等抑制植物病蟲害的發生,等等。生物農藥最大的特點是以生物群治生物群，以蟲治蟲、以菌治蟲、以菌 治病。最初人們主要依靠“天敵”減少有害生物群密度，近年來, 隨著“天敵”對害蟲致病、寄生的研究進展，美國已能通過提取 這些發揮作用的物質，制成生物農藥來防治植物病蟲害，或是 使“天敵”能夠在體內合成致毒等物質，用作生物農藥來防治植 物病蟲害。生物農藥改變了傳統植保及農藥的概念,成為更有效、無化學品污染的植保新理念。雖然目前生物農藥生產成本稍高 于化學農藥，但它減少了農藥用量,又節約了成本，而且還保護 環境，可以廣泛用于綠色食品、有機食品的生產，提高農作物 的品質

9、和經濟效益。例如我國研制的高效生物殺蟲劑白僵菌 高抱粉就是國家林業局推廣的高效生物殺蟲劑之一,是一種 廣譜性的昆蟲病原真菌。多年來，國內應用白僵菌對近40種 農林害蟲防治成功。近年來在有機農產品、茶葉生產、大型 苗圃、草坪中廣泛應用。由于其能快速、有效地控制蟲口, 同時不傷害其他天敵昆蟲和有益生物,從而可以有效地與其 它殺蟲因子協同作用并維持物種的多樣性，同時由于其容易 大量生產，防治成本較有競爭力,因而其研究成果具有廣泛的 應用前景。3.3生產微生物飼料利用生物發酵技術可生產生物微生物菌肥和生物發酵飼料，它是現代高科技生物技術產品。是運用有益微生物秸稈等 進行生物發酵處理后，添加一定的能量飼

10、料、蛋白質飼料、維 生素、礦物質和微量元素等復合制成。在種植業上的應用， 噴施于蔬菜、桑葉、水稻、玉米、小麥等作物可明顯提高作 物生長速度，提高產量，使作物葉綠肥厚,抗病力增強。用于飼1=1養牲畜，不但適口性好，食欲旺盛,而且能增強牲畜的機體抗病 能力，提高飼料轉化率,降低飼養成本，經濟適用，是有機畜牧 業的組成部分，值得推廣應用。生物發酵飼料含有較多的纖維分解菌、半纖維分解菌、微生物酶的有益微生物制劑，在動物機體內發酵過程中不但 能將畜禽難以消化吸收的粗蛋白質、淀粉中的大分子物質, 加工分解轉變成易消化吸收的葡萄糖、氨基酸和維生素等小 分子營養物質，而且能大大降解粗纖維,產生大量的生物活性物

11、質,從而提高飼料的消化吸收率和營養價值。另外,生物發 酵飼料中的有益微生物還能殺死病原菌，維持動物體內微生態平衡，增強機能的免疫力，具有一定的防病治病作用。微生 物飼料對促進生物生長，凈化環境起著很大的作用。各種微生 物在其生長過程中，產生的有用物質成為各自或相互生長的基質和原料，通過相互間的這種共生增殖關系形成一個復雜 而穩定的微生態系統，使微生物、動物機體與外界環境保持平 衡，使機體處于最佳狀態。總之,21世紀是生物技術大放光彩的時代,而農業將是生 物技術獲得廣泛應用的一個重要領域。據有關資料統計，在有 些發達國家中，發酵工業的產值占國民生產總值的5%o在醫 藥產品中，發酵產品占有特別重要的地位，其產值占醫藥工業 總產值的