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文檔簡介
微生物資源開發已在六大領域悄然興起:A、微生物食品利用微生物發酵生產的“真菌肉”、食用油等在英國、法國、日本已規模化生產,由小球藻制成的食品面包也已在日本實現規模化生產,螺旋藻被聯合國糧農組織稱為“人類未來的糧食”,食用菌也是一種優秀的微生物食品,素有“植物肉”之稱。B、微生物飼料
發展微生物飼料生產,實現“人畜分糧”是當前“白色農業”的主體產業。美國世界觀察研究所統計資料表明,如果全世界畜牧業飼料用糧減少10%,就夠全球人口生活26個月。目前一頁\總數一百三十九頁\編于十七點C、微生物肥料微生物肥料的使用可改善植物根際的微生態環境,調節土壤酶活力,幫助植株吸收養分,促進植株生長,提高植株自身的免疫力,增強抗病能力。D、微生物農藥目前應用的種類很多,有細菌、真菌、昆蟲病毒、抗生素等構成的殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、動植物生長調節劑等。目前二頁\總數一百三十九頁\編于十七點E、微生物能源主要是利用以微生物素發酵產生的酒精代替汽油作燃料。由于微生物酒精既不散發有害氣體污染環境又能解決石油緊缺問題,被譽為“21世紀的綠色能源”。F、微生物生態環境保護劑
近20年來國外在開發微生物制劑,消除空氣、水、土壤中的有毒氣體和有害物質方面成效卓著,許多“除臭劑”已規模生產并大面積推廣。目前三頁\總數一百三十九頁\編于十七點一、微生物肥料二、微生物農藥三、食用菌四、微生物飼料
目前四頁\總數一百三十九頁\編于十七點(一)微生物肥料的概念及主要作用
國際上對于廣泛用于農業生產的菌肥稱為生物肥科(Bio-fertilizer),我國稱之為微生物肥料(Microbialfertilizer)。是將某些有益微生物經大量人工培養制成的生物肥料,又稱菌肥、菌劑、接種劑。其原理是利用微生物的生命活動來增加土壤中的氮素或有效磷、鉀的含量,或將土壤中一些作物不能直接利用的物質,轉換成可被吸收利用的營養物質,或提高作物的生產刺激物質,或抑制植物病原菌的活動,從而提高土壤肥力,改善作物的營養條件,提高作物產量。目前五頁\總數一百三十九頁\編于十七點
我國微生物肥料的研究應用和國際上一樣,是從豆科植物應用根瘤菌接種劑開始的。起初只稱為大豆或花生根瘤菌劑。聯合國糧農組織(FAO)和一些生物固氮組織近二十年來發展并推廣這項技術,取得了十分好的效果。從土壤肥力而言,根瘤菌肥料還有增加土壤氮素提高土壤肥力的作用,這是其它非豆科植物所沒有的,因此豆科植物與根瘤菌共生固氮在農業和牧草生產上有重要意義。
目前六頁\總數一百三十九頁\編于十七點微生物肥料的作用
1、提高土壤肥力
2.促進作物生長
3.增強植物抗病、抗蟲等抗逆能力
4.提高產量,改善品質
目前七頁\總數一百三十九頁\編于十七點微生物肥料主要是提供有益的微生物群落,而不是提供礦質營養養分人們無法用肉眼觀察微生物,所以微生物肥料的質量人眼不能判定,只能通過分析測定合格的微生物肥料對環境污染少微生物肥料用量少,每畝通常使用500~1000克微生物菌劑微生物肥料作用的大小,容易受到微生物生存環境的影響,例如:光照、溫度、水分、酸堿度、有機質等;細菌有期限、微生物肥料有它的有效期限,通常為半年至一年微生物肥料的特點目前八頁\總數一百三十九頁\編于十七點(二)微生物肥料種類
1.根瘤菌菌劑
用于豆科作物結瘤、固氮的接種劑。是用人工選育出來的高效根瘤菌株經大量繁殖用載體吸附制成的,是迄今為此世界上研究最早、應用時間最長、生產量最多、應用最廣泛和效果最穩定的微生物肥料之一。
目前九頁\總數一百三十九頁\編于十七點細菌與豆科植物的共生Ⅰ根瘤菌①形態特征
②一般生理特征③根瘤菌與宿主的共生特性Ⅱ根瘤①根瘤形成過程的主要步驟②豆血紅蛋白
目前十頁\總數一百三十九頁\編于十七點①根瘤菌的形態特征:
在分類上歸屬于變性桿菌門的根瘤菌目。細胞呈桿狀,常內含許多折光性聚β—羥基顆粒(貯藏性物質),使細胞染色不均勻,有時呈環節狀。能與豆科植物共生,形成根瘤并固定空氣中的氮氣。目前十一頁\總數一百三十九頁\編于十七點
在生活史中表現出多形態,存在于根瘤中的根瘤菌在形態和功能上都同培養基上生長的根瘤菌有很大的區別,形態不規則,這些變形的菌體稱為類菌體,具有固氮功能。在根瘤中菌體常呈棒狀、T形和Y形。目前十二頁\總數一百三十九頁\編于十七點
但不同形狀的類菌體,受寄主細胞的制約,如花生根瘤中呈球形,蠶豆根瘤中常呈梨形或膨大桿狀,大豆根瘤中主要以稍大有桿狀存在。形態上高度分化的成熟類菌體一般不能再分裂繁殖(只有形態上分化不明顯的類菌體大部份在培養基上可以再分裂繁殖,如大豆),它們將隨著根瘤的衰敗而解體,釋放到土壤中,呈小桿狀、球狀。目前十三頁\總數一百三十九頁\編于十七點
②一般生理特性:
化能有機營養型能利用NO3-、NH4+,但培養基中含植物性氮素物質(豆芽汁、酵母汁等)時大多數根瘤菌生活得更好。需要多種灰分元素:P素的要求尤其高;鐵是合成豆血紅蛋白和鐵蛋白的必要元素。當缺少某些二價陽離子(Ca2+、Mg2+)時生活力顯著下降;鉬是固氮酶的成分;鈷用于合成維生素B12,并能防止Ni和Cu的毒害作用。適合中性和微堿性條件,適合的pH在,適合的溫度25-30℃。
目前十四頁\總數一百三十九頁\編于十七點③根瘤菌與宿主的共生特性:
侵染性、專一性和有效性。侵染性:根瘤菌能進入豆科植物根內,在其中繁殖,并形成根瘤。專一性:根瘤菌的各個種和菌株只能感染一定的豆科植物種類。目前十五頁\總數一百三十九頁\編于十七點
有效性:(類菌體)的高效的固氮能力。但并不是能夠結瘤的菌株都能固氮,據它們在根瘤中是否固氮而分為有效菌株和無效菌株,它們形成的根瘤分別稱為有效根瘤和無效根瘤。許多無效根瘤的結瘤能力比有效根瘤強。目前十六頁\總數一百三十九頁\編于十七點目前十七頁\總數一百三十九頁\編于十七點
互接種族:從一個屬植物根瘤中分離的根瘤菌能夠在其它屬植物上結瘤,人們將這種能相互利用同一根瘤菌菌株形成共生體系的豆科植物稱為“互接種族”。如:大豆族只有大豆一屬植物;豇豆族包括豇豆、花生、綠豆、赤豆、豬屎豆和胡枝子等許多植物。
目前十八頁\總數一百三十九頁\編于十七點表2根瘤菌--豆科植物互接種族目前十九頁\總數一百三十九頁\編于十七點
Scanningelectronmicrographofwheatroot-colonizingPseudomonasfluorescensOE28.3目前二十頁\總數一百三十九頁\編于十七點田菁莖瘤目前二十一頁\總數一百三十九頁\編于十七點
生長期為6個月的松樹幼苗A:沒有接種菌根;b:接種菌根目前二十二頁\總數一百三十九頁\編于十七點RootNoduleBacteriaandSymbiosiswithlegumesSoybeanrootnodulesUnnodulatedsoybeanNodulatedsoybean目前二十三頁\總數一百三十九頁\編于十七點CKSpr4-5目前二十四頁\總數一百三十九頁\編于十七點
Ⅱ根瘤
①根瘤形成過程的主要步驟:特定的根瘤菌與相應的豆科植物相互辯認使根瘤菌特異地吸附在根毛上
二者相互作用使根毛變形,主要表現卷曲或分枝
細菌進入根內
形成侵入線
侵入線發展,進入根皮層后導致一部份細胞轉化為分生組織,細胞分裂和分化,根瘤開始發育
根瘤菌從侵入線內釋放到根瘤細胞中繁殖,而后轉化成類菌體形態
豆血紅蛋白出現,固氮作用開始。
目前二十五頁\總數一百三十九頁\編于十七點根瘤的的壽命較寄主植物短得多,在植物成熟之前根瘤就開始衰敗,表現為類菌體周膜破壞,類菌體裂解,根瘤內部由淺紅色變為綠褐色。
目前二十六頁\總數一百三十九頁\編于十七點Rhizobiumnodulesonapearoot目前二十七頁\總數一百三十九頁\編于十七點2.固氮菌菌劑
自生和聯合固氮微生物的固氮能力比自生固氮的根瘤菌要少得多,而且在使用過程中更易受到環境條件中氮素含量的影響。但在實踐中發現,它們對作物的作用除了固氮外,更重要的是它們能夠產生多種植物激素類物質。1991年Coppla等從圓褐固氮菌細胞浸出液中發現了植物刺激物質;1974年Barea等用雀稗固氮菌培養物處理幾種植物的幼苗和根部,均有根、葉增重的結果。
目前二十八頁\總數一百三十九頁\編于十七點3.解磷微生物菌劑
能分解土壤中難溶態磷的細菌制成的解磷細菌肥料,使解磷細菌在作物根際形成一個磷素供應較為充分的微區,因磷細菌在生長代謝過程中能夠產生一些有機酸和如植酸酶的酶類,使土壤中的難溶性磷形成作物能夠吸收利用的可溶性磷,供作物吸收利用。目前生產上應用較多的菌種為巨大芽孢扦菌。
目前二十九頁\總數一百三十九頁\編于十七點
4.硅酸鹽微生物菌劑
分解土壤中難溶的磷、鉀等營養元素,并在生長、代謝過程中分泌可以刺激作物生長的激素類物質,在植物根際形成優勢種群,可抑制其它病原菌的生長,因而達到增產效果。目前三十頁\總數一百三十九頁\編于十七點5.光合細菌菌劑
光合細菌是地球上最早的光合生物,廣泛分布于海洋、江河、湖泊、沼澤、池塘、活性污泥及水稻、水葫蘆、小麥等根際土壤中。它能促進土壤中放線菌、固氮菌等微生物的生長,增強農產品的耐貯性和提高品質,降解土壤中殘留的農藥及其它有毒物質。與生產應用關系密切的光合細菌主要是紅螺菌科中的一些種、屬。
目前三十一頁\總數一百三十九頁\編于十七點6.菌根菌劑
使用的菌種包括由多數內囊霉科屬或種形成的泡霉—叢枝狀菌根,簡稱AM真菌。目前的土法生產已能夠解決小批量生產問題,用于名貴花卉、苗木、藥材,有較好的應用前景。
目前三十二頁\總數一百三十九頁\編于十七點應用菌根菌的增產效果CK菌根菌劑目前三十三頁\總數一百三十九頁\編于十七點7.促生菌劑
指通過接種在植物根際增殖且具有促進生長作用的土壤細菌稱為植物促生根際細菌(PGPR)。作用機理:①分泌植物促生物質;②改善植物根際的營養環境。加強了土壤中有機物的分解,促進了植物營養元素的礦化,增強了對作物營養的供應;③對作物病害的生物控制作用,主要是能夠產生抗生素、胞外溶解酶、氰化物和鐵載體,還有可能是改變根際微環境平衡,促進作物生長;④對污染物的降解;⑤對豆科植物結瘤的促生作用。目前三十四頁\總數一百三十九頁\編于十七點GrowthpromotionwithPGPR.Legumesshownweresownwith[right]andwithout[left]PGPR.目前三十五頁\總數一百三十九頁\編于十七點8.抗生菌肥料指用分泌抗生物質和刺激素的微生物制成的肥料產品,使用菌種通常是放線菌,如細黃鏈霉菌(Streptomycesjingyangesis)。我國應用多年的“5406”即屬此類,應用后不僅有肥效作用而且能抑制一些作物病害,刺激和調節作物生長。
目前三十六頁\總數一百三十九頁\編于十七點9.復合微生物肥料是由兩種或兩種以上的微生物或一種微生物與其它營養物質復配而成的一種新型肥料。
目前三十七頁\總數一百三十九頁\編于十七點應用根瘤菌肥料的增產效果CKSpr2-9Spr2-9+0.3%鉬目前三十八頁\總數一百三十九頁\編于十七點應用菌根菌和根瘤菌雙接種的增產效果菌根菌劑菌根菌+根瘤菌目前三十九頁\總數一百三十九頁\編于十七點基礎研究力度不夠,科研人員相對不足菌株目標效能不穩定,配伍不盡合理,抗逆性差生產工藝落后,產品質量不穩微生物肥料產品質量標準有待進一步完善我國微生物肥料的研制應用中存在的問題目前四十頁\總數一百三十九頁\編于十七點由豆科作物接種劑向非豆科用肥方面發展由單一菌種向復合菌種方面發展由單功能向多功能方面發展由無芽孢菌轉向芽孢菌種我國微生物肥料研制的發展趨勢目前四十一頁\總數一百三十九頁\編于十七點二、微生物農藥
利用微生物或其產物來防治植物病蟲害和雜草危害的一類微生物制劑。當這些病原體和拮抗微生物或其代謝產物為昆蟲吞食、接觸或病菌感染后,通過微生物的活動、毒素的作用而使害蟲和病原菌的新陳代謝受影響,破壞其機體器官,影響其發育繁殖或變態,從而達到滅菌防病的目的。目前四十二頁\總數一百三十九頁\編于十七點阿維菌素(avermectin)是殺線蟲和節肢動物(特別是螨類)的抗生素。它能增加蟲體內的γ-氨基丁酸,后者對神經有抑制作用。Streptomycesavermitilis目前四十三頁\總數一百三十九頁\編于十七點球孢白僵菌(Beauveriabassiana)的菌絲長出金龜甲尸體表面球孢白僵菌殺死松毛蟲、蝗蟲和家蠶松毛蟲目前四十四頁\總數一百三十九頁\編于十七點僵蠶(家蠶幼蟲感染白僵菌而致死的干燥帶菌蟲體)性味和功用辛、咸,平。歸肺、肝、胃經。祛風解痙,化痰散結。用于肝風頭痛眩暈,驚風抽搐,咽喉腫痛,中風失音,喉痹,痰熱結核,齒痛,瘰疬,風瘡丹毒作癢。常用量5~10克。目前四十五頁\總數一百三十九頁\編于十七點棉鈴蟲幼蟲的環節處被核型多角體病毒感染.80%的昆蟲病毒都是農林業中常見的鱗翅目害蟲的病原體,因此是害蟲生物防治的巨大資源庫。目前四十六頁\總數一百三十九頁\編于十七點近20年來,利用昆蟲病毒防治農作物害蟲已成為國內外生物防治的一個重要發展方向。HaSNPV是棉鈴蟲特異性病原病毒,由武漢病毒所分離,自70年代起被用于棉鈴蟲的防治。在武漢病毒所和兄弟單位的協助之下,該病毒在1993年被登記注冊為我國的第一個病毒殺蟲劑,目前年產200~400噸,年應用面積達200萬畝次,在國際上具有較大的影響。我國許多地方都開展了不同規模的田間治蟲試驗,其中面積較大的有赤松毛蟲質型多角體病毒(CPV),棉鈴蟲和油桐尺蠖核型多角體病毒(NPV)和菜粉蝶顆粒體病毒(GV)等病毒殺蟲劑,而且取得了較好的防治效果。目前四十七頁\總數一百三十九頁\編于十七點微生物農藥的種類
細菌殺蟲劑真菌殺蟲劑病毒殺菌劑農用抗生素微生物除草劑目前四十八頁\總數一百三十九頁\編于十七點微生物農藥的特點:對脊椎動物和人類無害,不污染環境;對植物無毒害;能保護害蟲天敵;昆蟲不易產生抗藥性;自然傳播感染能力:有些昆蟲病原微生物,可在昆蟲群落中自然傳播感染成流行病;容易進行大量生產。目前四十九頁\總數一百三十九頁\編于十七點微生物殺蟲劑
——細菌殺蟲劑(bacterialinsecticide)是利用對某些昆蟲有致病或致死作用的殺蟲細菌,及其所含有的活性成分制成,用于防治和殺死目標害蟲的生物殺蟲制劑。作用機制是胃毒作用,通過腸細胞吸收,進入體腔和血液,使之得敗血癥導致全身中毒死亡全世界約有30多個國家100多家公司生產細菌殺蟲劑,品種可達150多個,并已逐漸應用于蔬菜、林業、園藝、衛生害蟲等領域的害蟲防治中目前五十頁\總數一百三十九頁\編于十七點1)蘇云金桿菌(Bt)用途最廣、開發時間最長、產量最大、應用最成功占生物防治劑總量的95%以上,已有60多個國家登記了120多個品種美國用以防治蔬菜害蟲和玉米害蟲的面積分別占總面積的80%和50%,銷售額從80年代末的4000萬美元上升到90年代的5億多美元目前五十一頁\總數一百三十九頁\編于十七點我國于1959年引進Bt殺蟲劑,1965年在武漢建成國內第一家Bt殺蟲劑生產企業我國目前已登記的Bt殺蟲劑粉劑有l6種,液劑l2種,生產廠家達76家,年產量達2.0×108kg-3.0×108kg由我國構建的高效殺蟲重組蘇云金桿菌,已于2000年底通過了安全評價,并獲準進行商品化生產目前五十二頁\總數一百三十九頁\編于十七點Bt應用的劑型:油懸劑
是指一類用經過試驗可以作為菌劑助劑且不污染作物的油類作為載體的一種劑型。油類包括植物油或礦物油。作為稀釋劑,要求油類本身具有良好的帖著性和展著性。容易附于蠟質或光滑的葉面。所以油懸劑具有粘著性和展著性好、抗雨沖刷能力強等優點
湖北省農業科學院生物農藥工程研究中心
對棉鈴蟲的田間防效達85.3%96.0%目前五十三頁\總數一百三十九頁\編于十七點微囊劑是指將有效成分包在囊壁物質中制成幾微米至兒百微米的微小球體。靠改變囊壁厚度和孔徑大小控制藥物釋放速度蘇云金芽胞桿菌微膠囊制劑已開發了3種類型,一種是可噴灑性制劑,加水后形成的懸液可以直接用常規噴霧器噴灑;另一種是傳統的顆粒餌劑,經過干、濕過程后顆粒之間仍保持相互分離;第三種是粘著性顆粒劑,與水接觸后會發生部分膨脹,干燥后仍可粘著在作物葉片上目前五十四頁\總數一百三十九頁\編于十七點漂浮塊劑是緩釋劑的一種類型。主要用于蚊蟲幼蟲的防治。蘇善強等用粘合劑、凝結劑和松散劑按一定比例混合,加熱溶解、攪拌、冷卻后按所需劑量加入蘇云金桿菌H14粉劑,壓縮成邊長1.5cm的正立方體塊狀緩釋劑。現場毒殺埃及伊蚊幼蟲的實際效果顯示,按劑量0.0005%投藥后1個月,室內幼蟲密度布雷圖指數從投藥前的123.26降至2.56;投藥后3個月,室外布雷圖指數從投藥前的136.11降至3.33,滅蚊持效時問達3個月以上目前五十五頁\總數一百三十九頁\編于十七點油煙霧劑
煙霧載藥技術防治植物病蟲害具有工效高、用藥經濟、使用方便、收效快等優點,尤其適用于交通不便、水源困難、山坡陡峭、林木高大的林區病蟲害防治
能直接對家蠶致死目前五十六頁\總數一百三十九頁\編于十七點火箭拋撒劑型將蘇云金芽胞桿菌工業菌粉進行復配后,裝入火箭彈頭,裝菌量700g~50g。彈頭將菌粉帶到空中爆炸拋撤落粉,分布在防治目標的葉面上。彈頭射高100~150m。射距200~300m,拋撒散落直徑大于30m,拋撒環境溫度低于65℃。經檢測,拋撒后菌粉對馬尾松毛蟲的毒力效價不但沒有下降,而且還因復配改良的原因有所上升。結果表明。這一拋撒方式有利于保護蘇云金芽胞桿菌的生物活性,爆炸拋撒對菌粉芽胞也無不良影響目前五十七頁\總數一百三十九頁\編于十七點紫外線防護劑型
蘇云金芽胞桿菌制劑直接與適量化學紫外線吸收劑混合,即可取得防護效果蘇云金桿菌制劑中加入木質素及蔗糖溶液,可以防止紫外線的傷害,提高殘效期目前五十八頁\總數一百三十九頁\編于十七點青蟲菌、乳狀芽胞桿菌、球形芽孢桿菌、金龜子芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、幼蟲芽孢桿菌、枯草桿菌、放射形土壤桿菌、洋蔥球莖病假單胞菌、熒光假單胞菌、丁香假單胞菌、灰綠鏈霉菌2)其他細菌目前五十九頁\總數一百三十九頁\編于十七點世界上已記載的殺蟲真菌約有100屬,800多種。各國應用研究最多的是白僵菌,其次是綠僵茵。此外,還有赤僵菌、蟲生藻菌等微生物殺蟲劑
——真菌殺蟲劑目前六十頁\總數一百三十九頁\編于十七點1)白僵菌(Beaurevriabassiana)
研制較早,普及面積大、應用最廣。美國已經產業化的兩種白僵菌制劑,即:B.bassianoStrainTBl,Bb147和CHA,以及B.brongniar。菌株Bb-147是從被感染的玉米螟幼蟲體上分離得到,其生產工藝由INRA研制而成。菌株TBI由美國的一家研究中心從墨西哥棉鈴蟲體內獲得目前六十一頁\總數一百三十九頁\編于十七點被用于防治螫草等地下害蟲、天牛等蛀干害蟲以及蘋果食心蟲,并且對蚊子幼蟲也有效?。最近,由我國研制的綠僵菌農藥,雖速效性較低,但7-9天可使蝗蟲集中大量死亡,能有效控制蝗蟲種群數量。藥后持效期15天以上2)綠僵菌(Metarhiziumanisopliae)目前六十二頁\總數一百三十九頁\編于十七點目前,已有30多個國家和地區,開展病毒防治害蟲工作,20多個國家的30多種病毒殺蟲劑已進行登記、注冊、生產應用。病毒殺蟲劑宿主特異性強,能在害蟲群內傳播形成流行病。也能潛伏于蟲卵,傳播給后代,持效作用長。缺點是施用效果受環境影響大,宿主范圍窄已知的昆蟲病毒有1600多種,其中60%為桿狀病毒,可引起1100種昆蟲和螨類發病,可控制近30%的糧食和纖維作物上的主要害蟲。在昆蟲病毒研究領域中,我國已發現報道的昆蟲病毒近220種,約250株,其中,110株為我國首次分離得到。目前,已有20多種昆蟲病毒進入大田試驗推廣,針對農牧業害蟲的有l2株微生物殺蟲劑
——昆蟲病毒殺蟲劑目前六十三頁\總數一百三十九頁\編于十七點1993年。國內第一個昆蟲病毒殺蟲劑—棉鈴蟲核型多角體病毒(HaNPV)完成了產品注冊登記,標志著我國昆蟲病毒殺蟲劑的研究開始從實驗室走向實用化斜紋夜蛾NPV(蟲瘟一號)、茶尺蠖NPV、茶毛蟲NPV、黃地老虎GV及菜青蟲GV殺蟲劑目前六十四頁\總數一百三十九頁\編于十七點20世紀80年代,我國引進昆蟲病原線蟲優良品種,并通過固體培養進行大量生產,90年代進行液體發酵生產昆蟲病原線蟲,也獲得成功斯氏線蟲:已在田間用于防治小菜蛾、桃小食心蟲、地老虎、蠅蛆、天牛等害蟲異小桿線蟲“泰山1號”:已正式生產,防治人蠟螟等害蟲,效染良好微生物殺蟲劑
——線蟲殺蟲劑目前六十五頁\總數一百三十九頁\編于十七點微孢子殺蟲劑:是原生動物,它是經宿主口或卵或皮膚感染,并在其中增殖,使宿主死亡。當前用于農林防治的微孢子殺蟲劑有3種,即:行軍蟲、云杉卷葉蛾和蝗蟲微孢子蟲1986年,從美國引進的蝗蟲微孢子蟲(Nosemalocustae)在防治草原蝗蟲方面取得了顯著效果,在短時間內迅速降低蟲口密度,引起蟲病流行,達到長期防治的目的。并通過研究建立大盆增殖微抱子蟲的生產技術,年產制劑可供防治3×10hm草原蝗蟲。1994年,防治面積超過1×10hm,蟲1=1減退率在55%以上,并可有效降低蝗蟲第二代種群密度微生物殺蟲劑
——微孢子殺蟲劑目前六十六頁\總數一百三十九頁\編于十七點微生物殺菌劑是一類控制植物病原菌的制劑,主要有農用抗生索、細菌殺菌劑、真菌殺菌劑和病毒殺菌劑等類型。微生物殺菌劑主要抑制病原菌能量產生、干擾生物合成和破壞細胞結構。內吸性強、毒性低,有的兼有刺激植物生長的作用。目前,生產上應用的微生物殺菌劑,包括有井岡霉素、公主嶺霉素、赤霉索、春雷霉素、農抗120、農抗5102、中生菌素、武夷菌素、瀏陽霉素等·微生物殺菌劑目前六十七頁\總數一百三十九頁\編于十七點除草劑雙丙胺磷具有強烈的廣譜殺草活性,能防治一年生和多年生的雜草,同時具有很高的殺螨活性1963年,我國首次將真菌用于雜草的生物防治,利用炭疽病“魯保一號”防治大豆菟絲子。1966年以后,生物除草劑“魯保一號”推廣到全國2O多個省、市、自治區,防治效果穩定在80%以上微生物除草劑目前六十八頁\總數一百三十九頁\編于十七點植物生長調節劑中的品種有細胞分裂素、赤霉素、脫落酸、多聚寡糖(oligosaccharins)和超敏蛋白(Harpinprotein)巾國農業科學院,于20世紀5O年代發現“5406”,其活性有效成分為玉米素和激動素,在浙江嘉善微生物農藥廠實現產業化生產,現已廣泛用于蔬菜、柑桔、茶葉、煙草、人參等多種植物上國內植物生長調節劑發酵罐單罐生產最大噸位已達到50t,最小噸位也達20t
赤霉素微生物植物生長調節劑目前六十九頁\總數一百三十九頁\編于十七點技術落后
多為發酵制作,生產工藝停留在自然篩選上,導致成本偏高價格偏高
生產企業規模小、設備差、缺乏資金和技術落后科研成果轉化率低
廣泛推廣應用的主要是井岡霉素、阿維菌索和赤霉素3種微生物農藥面臨的問題目前七十頁\總數一百三十九頁\編于十七點農藥市場比較混亂假冒偽劣農藥充斥市場發展速度緩慢推廣周期長,至少要六、七年時間;品種也不齊全,在農藥中所占比例不到10%產品質量不穩定開發力度小投資太少,導致新產品開發的后勁不足,上市的微生物農藥品種也不夠齊全;生產結構不合理、企業生產規模小、研究開發與生產銜接不力目前七十一頁\總數一百三十九頁\編于十七點三、食用菌食用菌資源十分豐富,全世界可供食用的真菌有2000多種。常見栽培品種有雙孢蘑菇、草菇、金針菇、平菇、香菇、猴頭菌、木耳、銀耳、靈芝、和茯苓等。
原料:主要是農副產品下腳料。目前七十二頁\總數一百三十九頁\編于十七點原料廣原料:主要是農副產品下腳料農業下角料525×106t
工業下腳料50×106t
畜、禽糞便250×106t
還有大量野草資源我國
約年產再生資源食用菌轉化優質菌體蛋白目前七十三頁\總數一百三十九頁\編于十七點不爭人地力、效快益高食用菌人爭糧
糧爭地
地爭肥
農爭時不與生效快生長期短
理想短、平、快項目效益高:投入產出比一般為1:2返回本節目前七十四頁\總數一百三十九頁\編于十七點人工栽培的金針菇目前七十五頁\總數一百三十九頁\編于十七點目前七十六頁\總數一百三十九頁\編于十七點市場廣闊鮮菇消費量(kg/人、年)香港:4.8
日本:3.0美國:1.5
中國:0.5食物
結構
變化營養型→保健型、功能型動物蛋白→菌類蛋白、植物蛋白
屬于供不應求的緊俏品有潛在的巨大市場
目前七十七頁\總數一百三十九頁\編于十七點四、微生物飼料
(一)微生物飼料的概念及主要微生物微生物飼料是利用微生物的新陳代謝和個體的繁殖來生產和調制的飼料。與微生物飼料生產與調制有關,能提供菌體蛋白和有益代謝物,具備解毒、脫毒功能的有益微生物,稱為飼料微生物。主要有細菌、酵母菌、擔子菌和單細胞藻類等目前七十八頁\總數一百三十九頁\編于十七點(1)利用微生物處理難利用的大宗飼料原料.
發酵原料的理化性狀,增加適口性,提高消化率及營養價值;或解毒、脫毒,積累有益物質等。包括乳酸發酵(青貯飼料),粗飼料發酵,擔子菌發酵,糞便發酵,屠宰殘渣發酵,有毒飼料解毒,餅粕脫毒等。目前七十九頁\總數一百三十九頁\編于十七點
(2)利用廣泛存在的廢棄物,礦物、纖維素,糖類資源生產菌體蛋白。如:飼料酵母、石油酵母,固態法菌體蛋白,食用菌,白地霉,光合細菌和微型藻等。
目前八十頁\總數一百三十九頁\編于十七點(3)利用微生物及其有益產物作飼料添加劑。抗生素,維生素,氨基酸,酶,微生物促長劑和各種微生態制劑。而藥物,維生素,氨基酸和純酶類一般不稱為微生物飼料。上述三種形式很難截然分開,多半是互相結合在一起的,各有側重而已。目前八十一頁\總數一百三十九頁\編于十七點(二)誘人的前景
當前世界有三大難題:食物、環境和能源。這三個問題的解決,都與微生物有關,都與微生物飼料有關。如何解決蛋白飼料匱乏和有效利用組纖維是解決人類食物,改善環境,節約能源的重要環節,微生物飼料則是重要途徑。目前八十二頁\總數一百三十九頁\編于十七點21世紀生物飼料的發展前景:A、發展生物飼料符合環境保護的需要飼料被動物攝入后,各種營養成分不可能完全被動物吸收利用,沒有被動物吸收的成分將隨糞便排出。動物對各成分的利用率越高,則排泄物中的含量就越低,對環境的污染就越少。
目前八十三頁\總數一百三十九頁\編于十七點B、生物飼料符合人類對保健食品的需求21世紀人類的保健食品將是安全、無污染、無殘留、豐富多樣,并具備低脂肪、低蛋白質、低熱量、多纖維和有預防疾病的成分等優點。動物性食品的安全,首先是飼料的安全,因此飼料本身的安全是生產綠色肉食品的基礎。生物飼料由于自身的安全性,使人類食品的安全得到了保證。目前八十四頁\總數一百三十九頁\編于十七點C、生物技術的高速發展,促進了生物飼料的發展近20年來,生物技術得到了突飛猛進的發展,對微生物的分離、純化、誘導技術越來越完善,具有安全性好的已知微生物種類越來越多,用于飼料的效果越來越好,保證了生物飼料品種系列化。目前八十五頁\總數一百三十九頁\編于十七點D、生產生物飼料,是飼料企業提高競爭力的需要高科技技術的及時應用,將是今后飼料企業爭奪市場的主要手段之一。生物飼料能有效地提高畜禽對飼料原料營養物質的消化吸收與利用,不但擴大了飼料原料應用的范圍,緩解了飼料原料緊張的問題,而且更有助于降低飼料成本,增強企業的競爭力。目前八十六頁\總數一百三十九頁\編于十七點E、配套生產設備的研制成功,保證了生物飼料的工業化生產。由于活菌不耐高溫,超過60℃時就有大部分菌被殺滅,成為生物飼料工業化生產的限制因素。江蘇正昌集團研制生產出生物飼料的配套設備,解決了這個難題。生物飼料目前仍有一些技術需作進一步研究,如(1)活菌有胃腸道壁的定植效果;(2)與抗生素的拮抗問題等。目前八十七頁\總數一百三十九頁\編于十七點F、巨大的市場潛力全世界缺蛋白飼料原料5億噸以上,用耕地很難解決。若生產單細胞蛋白,如酵母,霉菌,擔子菌、光合細菌,氫細菌,微型藻類,可在發酵罐中生產。用35個250m3的發酵罐,一年可生產45000-60000t優質蛋白飼料原料,相當于280-400萬立方米土地栽培大豆的生產能力。前蘇聯1982年生產單細胞蛋白110萬噸。我國僅食品、輕工廢水年排放2千萬噸以上,利用之生產單細胞蛋白至少在10萬噸以上,而實際生產不到1萬噸,可見潛力之大。我國每年有5億噸以上的秸桿產量,如用微生物處理3億噸,很好地利用,相當于增加8100萬噸麥,等于現在全國全部飼料。目前八十八頁\總數一百三十九頁\編于十七點(三)生產與應用1、可作飼用微生物種類:細菌:乳酸菌、糞鏈球菌、雙岐桿菌、光合細菌、氫細菌、芽胞桿菌、纖維素分解菌等。酵母:啤酒酵母,產朊假絲酵母,熱帶假絲酵母,解脂假絲酵母等及白地霉。霉菌:根霉、曲霉、青霉和木霉等。擔子菌:小齒薄耙齒菌及柳葉皮傘,還有大量食用真菌如香茹、木耳等。微型藻:螺旋藍藻和小球藻等。目前八十九頁\總數一百三十九頁\編于十七點
美國食品與藥物管理局和美國飼料公定協會發表的可直接飼喂的微生物:(1)黑曲霉;(2)米曲霉;(3)凝固芽胞桿菌;(4)粘連芽胞桿菌;(5)地衣形芽胞桿菌;(6)短小芽胞桿菌;(7)枯草桿菌(僅限于生產抗生素的區系);(8)壓氧性擬桿菌;(9)發酵乳桿菌;(10)纖維二糖乳桿菌;(11)乳酸桿菌;(12)胚芽乳桿菌;(13)羅特氏乳桿菌;(14)腸系膜明半球菌;(15)乳酸片球菌;(16)毛狀擬桿菌;(17)瘤胃擬桿菌;(18)豬擬桿菌;(19)青春雙岐桿菌;(20)動物雙岐桿菌;(21)嬰兒雙岐桿菌;(22)長雙岐桿菌;(23)嗜熱性雙岐桿菌;(24)嗜酸乳酸桿菌;(25)短乳桿菌;(26)保家利亞乳桿菌;(27)干酷乳桿菌;(28)啤酒片球菌;(29)戌糖片球菌;(30)費氏丙酸菌;(31)謝曼氏丙酸桿菌;(32)釀酒酵母;(33)乳酸鏈球菌;(34)二乙酰乳酸連球菌;(35)糞鏈球菌;(36)中(間)鏈球菌;(37)乳鏈球菌;(38)嗜熱鏈球菌。目前九十頁\總數一百三十九頁\編于十七點
2、培養底物的選擇。培養底物和培養基是類似又有區別的二個概念。相同點:提供必需的能量,蛋白質、礦物質營養成分。不同點:底物量大,主要是被處理,調制的對象,如植物秸桿,農付產品,工業下腳,礦物和廢物等。微生物與底物必須相適應,有時多種微生物接續應用。如生產石油酵母,選熱帶假絲酵母和解脂酵母。為了降解木質素,選小齒薄耙齒菌等擔子菌。為了降解粗纖維,選能分泌纖維素分解酶的木霉等。目前九十一頁\總數一百三十九頁\編于十七點
3、生產工藝設備和環境控制從底物形態分:液態和固態,深層和淺層,熟料和生料發酵。從利用角度看:有的利用純微生物或其代謝產物;有的主要利用經微生物處理后的底物,當然微生物也一起被利用。產品有的是經干燥、粉碎后應用,有的為液態,有的為半干產品。有的是供氧,有的厭氧。目前九十二頁\總數一百三十九頁\編于十七點4、不同動物,需要不同微生物飼料動物有單胃、復胃;草食、雜食、肉食;陸生、水生之分。它們對飼料的消化利用不同,對營養需要不同。不同動物體內的微生態,存在著差別。微生物飼料的生產和選用都應有較強的針對性。高粗纖維的秸桿、農付產品,經過微生物處理,喂牛羊鹿駝馬甚至兔和鵝都可能很,喂豬雞是不行的。光合細菌,微型藻可能更適合于水生動物。目前九十三頁\總數一百三十九頁\編于十七點5、產品方向不同,對產品要求不同,適用對象不同。有的微生物飼料,專以調制底物為主,最成功的是青貯飼料。有的微生物飼料是以生產菌體蛋白或單細胞蛋白為主,有的是微生物促長劑。有的是以生產微生態制劑為主。目前九十四頁\總數一百三十九頁\編于十七點6、研究創新與生產應用的關系。由微生物飼料的特點,優勢所決定,它是一類極有前途的飼料。微生物飼料而言,研究與生產,創新與實用脫節嚴重。科普宣傳,推廣應用,售后服務做得都不夠。對微生物飼料的無知加上大量夸大甚至欺騙性宣傳,導致真假難辯,現今微生物飼料的聲譽并不好。這一點應引起研究者,生產者,經營者,使用者,行業管理者的共同深思。目前九十五頁\總數一百三十九頁\編于十七點
隨著世界人口的急劇增長,食物缺乏日益顯著,傳統的農業將不能提供足夠的食物來滿足人類的需求,尤其是蛋白質資源短缺。據統計,目前蛋白質供需之間相差2500萬噸。因此研究者們在尋求利用微生物將可再生性生物資源及其他廉價資源轉化成蛋白質,開拓了從高含量蛋白的微生物中獲取蛋白質的新領域,即單細胞蛋白的生產,目前這已成為國際矚目的研究課題。(四)單細胞蛋白(SCP)目前九十六頁\總數一百三十九頁\編于十七點單細胞蛋白是通過培養單細胞生物作為動物飼料蛋白質來源的酵母、細菌、放線菌、霉菌、藻類和高等真菌等微生物的干細胞。這些菌體細胞含有大量的蛋白質、糖類、脂肪、維生素和無機鹽等營養成分。目前九十七頁\總數一百三十九頁\編于十七點目前,國內外用于SCP工業化生產的微生物主要有酵母、小球藻、螺旋藻和絲狀真菌等。酵母菌由于對營養的要求低,適應性強,蛋白含量高,氨基酸的種類齊全,富含維生素與微量元素,并能在動物體內表現較高的酶活性,因而廣泛應用于SCP生產。其主要原料包括農副產品(如麥麩、米糠、餅粉等)、工業廢液(糖廠、淀粉廠、紙廠廢液等)和石油化工產品(石蠟、烷烴和醇類等)目前九十八頁\總數一百三十九頁\編于十七點微生物使用原料酵母菌
釀酒酵母假絲酵母廢糖蜜、淀粉糖化液、甘蔗渣紙漿廢液、木材糖化業、乙醇、淀粉廢水、味精廢液
解脂假絲酵母正烷烴、
克魯維酵母乳清夜綠色木霉甘蔗渣
目前九十九頁\總數一百三十九頁\編于十七點絲狀真菌禾本鐮孢菌米曲霉黑曲霉擬青霉藻類小球藻細菌乳酸菌氫細菌放線菌諾卡氏菌廢糖蜜、淀粉渣咖啡加工廢液柑桔加工廢液紙漿廢液二氧化碳、太陽能乳清氫氣
廢棄飼料目前一百頁\總數一百三十九頁\編于十七點微生物蛋白同傳統動植物蛋白相比的優點(1)微生物生長快,蛋白產量高。(2)微生物的蛋白質含量高,氨基酸組成齊全,富含維生素,營養價值大。適于生產SCP的有機物需滿足的條件:(1)價格低廉(2)易于被微生物降解(3)原料供應可靠,儲存經濟安全(4)原料運輸方便(5)質量穩定且可預測目前一百零一頁\總數一百三十九頁\編于十七點單細胞蛋白的缺陷
(1)核酸含量很高。人體不容易消化核酸,核酸代謝會產生大量尿酸,人體沒有尿酸酶,尿酸可能導致腎結實和痛風。(2)有毒性物質存在的可能性。如微生物從培養基中吸收重金屬及自身代謝產生的毒素等,因此,必須投入大量資金、人力和物力進行質量檢測。目前一百零二頁\總數一百三十九頁\編于十七點(3)不容易消化。由于微生物細胞在人類消化管中消化得較慢,還有些細胞壁組分不能被消化,因此可能會使一些食用者產生消化不良或過敏癥狀。(4)價格較高。
單細胞蛋白的生產價格較其他來源的蛋白質如魚粉、大豆蛋白等為高,尚難與之競爭,這依賴于生產工藝的改進和生產成本的降低。目前一百零三頁\總數一百三十九頁\編于十七點近年來單細胞蛋白研究方向的變化
(1)生產原料從礦物產品轉向可再生性生物資源。從60年代起,英、美、日、意等國家都在研究利用石油或石油副產品生產單細胞蛋白。70年代英國的Imperial化學公司(ICI)利用能利用甲醇作為碳源的基因工程菌生產單細胞蛋白,但所生產的單細胞蛋白成本仍然很高。最近單細胞蛋白又成為人們所關注的研究熱點,是因為人們可利用再生性生物資源生產單細胞蛋白,據估計地球上每年靠光合作用生成的碳水化合物量達一千億噸,其中農業植物獲得的纖維素量亦甚可觀,以之作為生產單細胞蛋白的原料,自然成為關注的目標。目前一百零四頁\總數一百三十九頁\編于十七點
(2)從單純生產單細胞蛋白提供飼料,轉為消除環境污染、促進資源的多層次利用、改善生態系統循環、提供新型蛋白質產品幾個方面互相結合。單細胞蛋白能否成功地投入使用其關鍵是成本問題。人們正在努力尋找一種經濟的方法從發酵工業排放的廢水、廢渣、農產品加工的淀粉質、纖維質廢棄物及生活廢棄物中生產單細胞蛋白,這樣單細胞蛋白的生產就可以廣泛應用于生物除污的過程中。目前一百零五頁\總數一百三十九頁\編于十七點
(3)從現代技術高度集中的大型廠轉向技術要求較低、生產流程和設備簡化的中小型工廠,適于向農村地區推廣。例如用粗糧或甜菜、甘蔗、馬鈴薯等的渣粕進行固體發酵,微生物繁殖后其蛋白質含量可提高到精飼料水平。原料可就地取材,產品也可就地使用。(4)從單一生產蛋白飼料,轉為生產食用蛋白,直接供人消費,減少畜牧業上物質轉換的損失。目前一百零六頁\總數一百三十九頁\編于十七點
酵母是一類廣泛用于SCP生產的菌株,其蛋白質含量高達50%以上,氨基酸組成與牛肉相近,氨基酸齊全,具多種水解酶的活性,并含豐富的B族維生素,含有促進動物生長的生物活性物質,并且酵母細胞大、易培養,產品易分離回收。應用于SCP生產的常用酵母有釀酒酵母屬、漢遜酵母屬、畢赤酵母屬和假絲酵母屬中的產朊假絲酵母、熱帶假絲酵母、解脂假絲酵母、扣囊擬內孢霉和白地霉等.舉例:
酵母目前一百零七頁\總數一百三十九頁\編于十七點
是工業最常用菌種之一,不僅蛋白質含量高,還含有豐富的轉化酶、核酸、麥角質醇、維生素C、凝血質和輔酶A等活性因子,是生產食用、藥用和飼料用單細胞蛋白的常見菌株。(1)釀酒酵母(S.cerevesiae)目前一百零八頁\總數一百三十九頁\編于十七點根據細胞的長與寬的比例釀酒酵母可分3組:1)細胞為卵圓形,長與寬的比值為1-2。這類酵母可用于制作面包和釀造酒精。2)細胞形狀以卵圓形和長卵圓形為主,也有些圓形或短卵形,長與寬的比例通常為2,常形成假菌絲,但不發達也不典型。這類酵母可用于釀造葡萄酒、果酒,也可以用來釀造啤酒、蒸餾酒和酵母生產,亦稱葡萄酒酵母(S.ellisoideus)。目前一百零九頁\總數一百三十九頁\編于十七點3)大部分細胞長寬之比大于2,其特點是耐高溫、高壓,可忍受高濃度的鹽。該酵母原稱威爾酵母。常用于以糖蜜為原料生產酒精。目前一百一十頁\總數一百三十九頁\編于十七點漢遜酵母屬(Hansenula)中以異常漢遜酵母異常變種為代表,細胞為圓形、橢圓形或臘腸形,直徑4-7μm,大小為(2.5-6)μm×(4.5-20)μm,多邊芽殖,有發達的假菌絲。液體培養時,液面有白色菌醭,培養基渾濁,有菌體沉淀于底部。在一定的培養條件下,可由細胞生成子囊,每個子囊有1-4個帽子形的子囊孢子,子囊孢子在從子囊內放出后常不散開。生長在麥芽汁瓊脂培養基上的菌落平坦,乳白色,邊緣呈絲狀。這類酵母能產生乙酸乙酯香味。它氧化烴類化合物的能力強,可以以甘油作為碳源,能同化硝酸鹽。其菌體還能積累L-色氨酸,是生產單細胞蛋白優選菌種之一。(2)漢遜酵母目前一百一十一頁\總數一百三十九頁\編于十七點
假絲酵母屬(Candidaberkhout)為無性繁殖,多邊芽殖,細胞圓形、卵形或臘腸形,有假菌絲和真菌絲,可生厚垣孢子,無有性孢子。其不產生色素,很多種有酒精發酵能力,有的種能利用農副產品或碳氫化合物生產蛋白質,以供食用或飼用。其代表種有產朊假絲酵母、熱帶假絲酵母和解脂假絲酵母。(3)假絲酵母目前一百一十二頁\總數一百三十九頁\編于十七點產朊假絲酵母細胞呈圓形、橢圓形或圓柱形,大小為()μm×(7-13)μm。液體培養時無菌醭產生,有菌體沉淀,能發酵。在麥汁瓊脂培養基上培養時菌落為乳白色,平滑,有光澤或無光澤,邊緣整齊或呈菌絲狀。在玉米粉培養基上培養時只能產生不發達的假菌絲或無假菌絲。產朊假絲酵母所含的蛋白質和維生素B均高于啤酒酵母。目前一百一十三頁\總數一百三十九頁\編于十七點
產朊假絲酵母能利用尿素和硝酸鹽作為氮源,在培養基中不需要添加任何生長因子。特別重要的是它能利用五碳糖和六碳糖,即能利用造紙工業的亞硫酸造紙廢液,也能利用糖蜜、馬鈴薯淀粉廢料、木材水解液等,生產出人畜可食用的單細胞蛋白。目前一百一十四頁\總數一百三十九頁\編于十七點
白地霉屬叢梗孢科,地霉屬。單個細胞呈圓柱形,在28-30℃麥芽汁培養基中培養1天,培養液的表面會生出白色的呈毛絨狀或粉狀的菌醭,均有真菌絲,有的有分支,橫隔或多或少,菌絲寬2.5-9μm,一般為3-7μm;裂殖,節孢子單個或連成鏈,呈長筒形,方形,也有橢圓形或圓形,末端圓鈍;節孢子絕大多數大小為()μm×()μm。生長最適溫度為30℃,最高溫度為33-37℃。(4)白地霉屬目前一百一十五頁\總數一百三十九頁\編于十七點
白地霉的菌體蛋白營養價值很高,它的生理適應性強,生長速度快,耐高滲透壓,菌體中含有豐富的維生素和蛋白營養素,生產的單細胞可供食用及飼料用,也可提取核酸。它可以利用糖廠、酒廠、淀粉廠、食品廠、飲料廠、豆制品廠和制藥廠的廢料、廢水進行發酵生產菌體蛋白。(不能高密度堆積培養。)目前一百一十六頁\總數一百三十九頁\編于十七點
扣囊擬內孢霉,乳白色菌落,多邊出芽生殖,菌絲有隔,在一定的條件下由菌絲產生子囊,其中含有1-4個帽狀子囊孢子,不發酵或弱發酵,能同化淀粉等。扣囊擬內孢霉是一種優良的固態發酵酵母菌種,其特點是可以在固體基質表面高密度堆積生長,具有很強的淀粉酶和蛋白酶產生能力,能有效地利用淀粉和蛋白源作為能源和氮源合成菌體。(5)扣囊擬內孢霉目前一百一十七頁\總數一百三十九頁\編于十七點單細胞蛋白生產的原料
(1)從能源物質生產單細胞蛋白細菌和酵母菌均可利用甲醇、乙醇、甲烷和多鏈烷烴生產單細胞蛋白。甲烷由于蘊藏量大、價格低、不含致癌的稠環芳烴等雜質,曾作為第二代石油蛋白的原料加以研究,但由于存在太多的技術困難而不能開發利用。甲醇可以從天然氣、石油、煤等多種
目前一百一十八頁\總數一百三十九頁\編于十七點
甲醇
70年代英國建立了年產5萬噸的SCP工廠,擁有世界上最大的連續發酵器。采用連續發酵法,利用嗜甲醇營養菌生產。甲醇比石蠟、甲烷和其他烷烴更具優勢,它具有與水互溶、耗氧少、發熱量低、成分單一、沒有毒性、產品中不存在碳源的殘留物和不需純化等優點。價格問題:在美國,以甲醇生產的SCP的價格是魚粉的2-5倍。而在中東,由于甲醇價格低,動物蛋白的需求量大,因而有利于單細胞蛋白產業的發展。俄羅斯SCP工業高峰時,年產300000-600000噸。目前一百一十九頁\總數一百三十九頁\編于十七點
乙醇用乙醇生產的單細胞蛋白,可直接作為人們的食物。如美國的肉類和大豆的產量高,蛋白質食品供應充分,但乙醇蛋白仍可進入市場,其原因在以蛋白質含量計算,單細胞蛋白的價格比牛肉便宜,B族維生素含量多,營養豐富。
多鏈烷烴許多國家還曾深入研究了用多鏈烷烴作原料來生產單細胞蛋白,但最終由于懷疑可能含有致癌物而停止了大部分的生產。目前一百二十頁\總數一百三十九頁\編于十七點(2)從可再生資源生產單細胞蛋白地球上每年再生的資源主要是碳水化合物,包括纖維素、淀粉和糖類。這些資源一部分被加工利用,一部分成為廢物被拋棄,比如,稻秸、蔗渣等。這些廢料數量巨大,會給環境造成極大的污染。因此,利用這些廢料來生產單細胞蛋白可一舉兩得,即減少了環境污染,又可得到食用蛋白和動物蛋白。目前,廢棄物的再資源化成為人們關注的課題。
目前一百二十一頁\總數一百三十九頁\編于十七點(3)從淀粉質原料生產單細胞蛋白淀粉類物質是一種傳統原料,甘薯、木薯以及馬鈴薯等淀粉質原料的最大特點是產量高,但蛋白質含量很低。我國目前薯類原料產量約為1.57億噸,若能通過微生物發酵將其中的一部分淀粉轉化為單細胞蛋白,將在很大程度上緩解人類蛋白食品的不足。據估計,1hm2馬鈴薯轉化成的單細胞蛋白可以相當于3hm2土地生產的大豆蛋白質。因此,許多國家對利用淀粉質原料生產單細胞蛋白進行了深入研究。目前一百二十二頁\總數一百三十九頁\編于十七點以淀粉質原料生產單細胞蛋白主要有三條途徑:(1)在化學分解或酶解底物的基礎上培養酵母菌;(2)對淀粉酶活力高的酵母(或霉菌)與快速生長的酵母菌混合培養;(3)單獨培養能夠同化淀粉的生產菌株。
目前一百二十三頁\總數一百三十九頁\編于十七點
目前以淀粉原料生產SCP的最佳方法是酵母混合培養法,也稱同步糖化-發酵法或稱水解-發酵并行法。“Symba”工藝是成功的例子。它是以兩種共生特性良好的產朊假絲酵母C.utilus和Endongcopsisfibuliger作為發酵菌種,最終得到以產朊假絲酵母為主的生物量。以淀粉質原料生產SCP得率一般可超過50%。近年來,我國已經開始研究探討應用混合培養方法生產單細胞蛋白的工藝。目前一百二十四頁\總數一百三十九頁\編于十七點
工程菌的應用:單獨培養能夠同化淀粉的單細胞蛋白生產工程菌是最有前途的單細胞蛋白生產方法,但國內外有關實際應用的報道不多見,中科學微生物所從黑曲霉糖化酶高產菌株合成的糖化酶cDNA在釀酒酵母中的整合、表達和分泌,最終淀粉利用率可達86%。一株理想的單細胞蛋白工程菌除了能直接利用淀粉作為底物外,還須具備優良的單細胞蛋白生產菌株所具有的一切性狀,如無生理毒性,生長速度快,菌體蛋白含量高等,這類工程菌的構建和培育正在研究之中。目前一百二十五頁\總數一百三十九頁\編于十七點(4)以糖蜜原料生產單細胞蛋白糖蜜是甜菜、甘蔗制糖的主要副產品,含有多種可利用成分,其干物質含量在80%-90%之間,糖類物質占50%左右,特別適用與生產單細胞蛋白。據統計,僅廣東、廣西、福建、云南、海南五省89-90年產生糖蜜140萬噸。國外對糖蜜利用高度重視,糖蜜發酵生產單細胞蛋白均已工業化,且生產設備大型化已成為趨勢。一般采用酵母菌,如熱帶假絲酵母,釀酒酵母等,但也有些單位采用尖孢鐮刀霉菌和綠色木霉。目前一百二十六頁\總數一百三十九頁\編于十七點(5)用纖維素類原料生產單細胞蛋白纖維素是地球上最豐富的天然物質,約占生物物質總量的50%,年產量約為50×109噸,是單細胞蛋白發酵生產的潛在資源。大多數食品、發酵工業廢渣中,都含有大量的纖維素或半纖維素,已成為一種生產單
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