1.3发酵工程及其应用教学设计-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

优秀教案系列 第3节　发酵工程及其应用 教学分析 · 教学目标 1.概述发酵工程及其基本环节。 2.举例说明发酵工程在食品工业、医药工业及其他方面的应用。 · 评价目标 1.基于对啤酒生产过程的了解,阐明发酵工程的基本环节。 2.通过掌握发酵工程的基本环节,形成模拟发酵工程的探究能力。 3.基于发酵工程在各个方面的应用,形成利用发酵工程解决实际问题的意识。 · 教学重难点 1.发酵工程的基本环节。 2.发酵工程的应用。 · 教学方法 1.直观教学法:主要是采用多媒体等现代教学的手段,通过视频、动画等直接展示的方式,使学生获得生动的感性认识,充分激发学生的学习兴趣,创设一个良好的课堂氛围。 2.任务驱动法:教师通过生活中的实例激发学生的思维,启发学生自己发现问题并对问题进行分析和解决;通过小组成员之间的交流讨论和组与组之间的互动评价,让学生更好地掌握每一个知识点。 · 课时安排 1课时 · 教学准备 多媒体,白板,学案,PPT等。 教学设计 导入新课 【师】大家听说过青霉素吗?它是由青霉菌产生的,早期科学家只能从青霉菌中提取少量的青霉素,它的价格贵如金。随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等,青霉素步入了产业化生产道路。什么是发酵工程?发酵工程的基本环节有哪些?通过发酵工程能生产哪些产品? 讲授新课 一、发酵工程的基本环节 1.选育菌种 【师】选育菌种的目的是什么? 【生】获得性状优良的菌种。 【师】菌种的来源有哪些? 【生】从自然界中筛选、诱变育种(产生的是常规菌,生产微生物自身能合成的产品,如青霉素),基因工程育种(产生的是工程菌,生产微生物自身不能合成的产品,如胰岛素)。 【师】选育菌种的意义是什么? 【生】优良的菌种不仅具有健壮、不易退化,其发酵产品产量高、质量稳定等优点,它往往还会赋予发酵产品独特的风味,因此菌种选育环节在很大程度上决定了微生物发酵产物的成败。 【师】选育菌种有哪些实例? 【生】筛选产酸量高的黑曲霉来生产柠檬酸;在啤酒生产中,使用基因工程改造的啤酒酵母,可以加速发酵过程,缩短生产周期。 2.扩大培养 【师】扩大培养的目的是什么? 【生】获得更多的菌种。 【师】扩大培养的原因是什么? 【生】工业发酵罐的体积一般较大,因此,需要接入的菌种总体积大。 【师】扩大培养用什么培养基? 【生】一般为液体培养基。 3.培养基的配制、灭菌 【师】配制培养基有什么要求? 【生】①在菌种确定之后(结合菌种的代谢特点)选择原料制备培养基;②在生产实践中,培养基的配方要经过反复试验才能确定(即不断优化培养基)。 【师】为什么要对培养基进行灭菌? 【生】发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种,一旦有杂菌污染,可能导致产量大大降低。 【师】灭菌的目的是什么? 【生】避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量(培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌)。 4.接种 【师】发酵工程中的接种是如何做的? 【生】将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中。 5.发酵罐内发酵 【师】发酵罐内发酵在发酵工程的流程中有什么样的地位? 【生】是发酵工程的中心环节。 【师】发酵有什么要求? 【生】①发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程;②要及时添加必需的营养组分,要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 【师】严格控制发酵条件的原因是什么? 【生】环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,而且会影响微生物代谢物的形成。 【师】请举例说明不同发酵条件的影响实例。 【生】谷氨酸的发酵生产:①在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸;②在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。 【师】现代发酵工程使用的大型发酵罐的优点是什么? 【生】 均有计算机控制系统,能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制,还可以进行反馈控制,使发酵全过程处于最佳状态。 装置编号 主要用途 A1、A2、A3 控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐,实现连续培养 A4 控制溶解氧 B1、B2、B3、B4、B5 通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵过程,B2处抽取样品进一步检测 C1、C2 通过控制冷水流速调节罐温 C3 调节罐压 D1、D2 电机带动叶轮转动进行搅拌,使微生物与发酵液混合均匀,加快氧气溶解以及散热 6.分离、提纯产物 【师】分离、提纯的目的是什么? 【生】获得产品。 【师】产品有哪两种形式? 【生】 ①微生物细胞本身;②代谢物。 【师】采取什么手段? 【生】①发酵产品是微生物细胞本身时,可在发酵结束之后,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥,即可得到产品;②发酵产品是代谢物时,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。 思考、讨论: (1)微生物菌种资源丰富,选择发酵工程用的菌种时,需要考虑哪些因素? ①在低成本的培养基上能迅速生长繁殖; ②生产所需代谢物的产量高; ③发酵条件易控制; ④菌种不易变异、退化等。 (2)怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要? ①反复试验确定培养基的配方; ②对培养基和发酵设备进行严格的灭菌; ③随时检测培养液中微生物的数量、产物浓度等; ④及时添加必需的营养组分; ⑤严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件,使用计算机控制系统对各种条件进行监测和控制,以及反馈控制。 (3)在产物分离和提纯方面,发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处? 传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分,而是成分复杂的混合物,很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理,或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离、提纯产物。 发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段,常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附或离子交换等方法;在进一步纯化阶段,会采用高效液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产品无论是代谢物还是微生物细胞本身,都需要进行质量检查,合格后才能成为正式产品。 (4)在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗?为什么? 不能;因为在进行发酵生产时,微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放,实现清洁生产,应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。 二、发酵工程的应用 1.在食品工业上的应用 【师】举例说明生产传统的发酵产品。 【生】 ①实例1——生产酱油 ②实例2——酿酒 【师】说说食品添加剂的优点并列举其生产实例。 【生】 食品添加剂的优点:增加食品的营养,改善食品的口味、色泽和品质,延长食品的保存期。 ①实例1——柠檬酸 柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂,它可以通过黑曲霉的发酵制得。 ②实例2——味精 由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸,谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。 【师】列举常见的酶制剂并说出其应用和来源。 【生】常见酶制剂:α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶等。 酶制剂的应用:食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等。 酶制剂的来源:少数由动植物生产,绝大多数通过发酵工程生产。 【师】请学生思考、讨论:啤酒的工业化生产流程。 【生】(1)发芽:大麦种子发芽,释放淀粉酶。 (2)焙烤:加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活,减少胚发育时有机物的消耗。 (3)碾磨:将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉,便于糖化。 (4)糖化:在淀粉酶的作用下,淀粉分解,形成糖浆。 (5)蒸煮:产生风味组分,终止酶的进一步作用,并将糖浆灭菌。 (6)发酵:酵母菌将糖转化为酒精和CO2。 (7)消毒:杀死啤酒中的大多数微生物,延长保存期。 (8)终止:过滤、调节、分装啤酒进行出售。 【师】与传统的手工发酵相比,在上面啤酒的发酵生产过程中,哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高? 【生】菌种的选育;对原材料的处理; 发酵过程的控制;产品的消毒等。 【师】列表比较“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别。 类别 “精酿”啤酒 “工业”啤酒 原料 只使用麦芽、啤酒花、酵母菌和水 麦芽、啤酒花、酵母菌、水、大米、玉米、淀粉等 是否添加食 品添加剂 不添加 添加 麦芽汁浓度 较高,口味浓郁 较低,口味清淡 发酵时间 发酵时间长,可达2个月 发酵时间短,通常为7天左右 特点 产量低、价格高 产量高、价格低 2.在医药工业上的应用 【师】如何采用基因工程的方法制药? 【生】将植物或动物的基因转移到微生物中,获得具有某种药物生产能力的微生物。 【师】直接对菌种进行改造的应用有哪些? 【生】利用微生物生产生长激素释放抑制激素等。 【师】还有哪些应用? 【生】将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞,获得的表达产物就可以作为疫苗使用。例如,一种生产乙型肝炎疫苗的方法就是将乙肝病毒的抗原基因转入酵母菌,再通过发酵生产。 3.在农牧业上的应用 【师】生产的微生物肥料有哪些种类?有什么作用? 【生】 ①微生物肥料的种类:根瘤菌肥、固氮菌肥等; ②微生物肥料的作用:微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力,改良土壤结构,促进植株生长。有的微生物肥料可以抑制土壤中病原微生物的生长,从而减少病害的发生。 【师】生产微生物农药有什么作用?属于什么防治类型? 【生】 ①微生物农药的作用:利用微生物或其代谢物来防治病虫害。 ②防治类型:生物防治。 【师】生产微生物饲料的原理是什么?有哪些实例? 【生】原理:微生物含有丰富的蛋白质,且繁殖速度很快。 ①实例1——单细胞蛋白 许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料,通过发酵获得了大量的微生物菌体,即单细胞蛋白。 单细胞蛋白的应用——食品添加剂、微生物饲料等。 ②实例2——乳酸菌 在青贮饲料中添加乳酸菌,可以提高饲料的品质,使饲料保鲜,动物食用后还能提高免疫力。 4.在其他方面的应用 【师】在解决资源短缺与环境污染问题方面有什么进展? 【生】随着对纤维素水解研究的不断深入,利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。 【师】自然界中还存在着一定数量的极端微生物,它们能在极端恶劣的环境(如高温、高压、高盐和低温等环境)中正常生活。极端微生物已应用于哪些生产实践中? 【生】嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。 评价反馈 学生能够根据所学知识,了解发酵工程的基本环节,并联系生产和生活中的发酵产品,知道产品是如何生产的,并能够理解其原理,很好地发挥现实生活的导向作用。充分利用本地资源,促进教材知识和生活经验的深度融合,可以带领学生到本地的食品工厂进行实地参观,从而对发酵工程的基本环节、传统发酵技术与现代发酵工程的异同等有更直观的了解,让学生深刻领悟生物科学、生物技术和生产实践的关系,从而能够取得较好的教学效果。 课堂小结 布置作业 完成学案中的核心素养专练。 教学反思 本节课的内容与日常生活息息相关,将生活中的实例引入课堂,更能激发学生的兴趣,也能帮助学生更好地理解本节课的知识点,还可以培养学生将知识与日常生活相关联的能力和分析推理能力。 板书设计 第3节　发酵工程及其应用 一、发酵工程的基本环节 1.选育菌种 2.扩大培养 3.培养基的配制、灭菌 4.接种 5.发酵罐内发酵(中心环节) 6.分离、提纯产物 二、发酵工程的应用 1.在食品工业上的应用 2.在医药工业上的应用 3.在农牧业上的应用 4.在其他方面的应用 备课资源 一、影响发酵生产的因素 发酵生产过程中,以下因素会影响发酵效果。 1.菌种 发酵是利用微生物来生产产品的,因此菌种至关重要。现在工业上用于生产青霉素的微生物主要是青霉菌,生产味精的微生物是谷氨酸棒状杆菌,生产柠檬酸的微生物主要是黑曲霉。这是因为每一种微生物的代谢特征不同,它们产生特定产物的能力也不同。利用发酵技术生产所需的产物,不是随便拿来一个菌种就行。直接从自然界分离到的微生物不一定具有生产特定产物的能力,必须在实验室里对几百株、几千株微生物进行筛选。即使得到了产生特定产物能力的菌株,其生产能力和性能也不一定能够满足生产的需要,还须经过诱变选育得到高产、性能优良的菌种。即使利用基因工程构建的具有特殊生产能力的工程菌,也还要对其进行仔细研究,全面了解产生产物的规律、影响菌株产生产物的各种因素和它们之间的关系以及控制办法,并在实验室里进行验证和扩大规模的验证,才能够用于生产。在大规模工业生产上有了优良的生产菌种还不够,还必须通过适当的措施获取足够量的菌种。 2.发酵培养基 现在大规模工业发酵产品的生产,多采用液体培养基进行深层发酵。使用的培养基必须满足微生物细胞生长、繁殖的需要,因为没有大量的细胞就不能产生大量的产物;但是细胞的过度生长会消耗大量的营养物,有时还会影响细胞的生产能力,会使产物的产量和产率下降,使用的培养基还必须有利于微生物大量合成产物。因此,培养基的组成十分关键。 3.纯种发酵与灭菌 现代发酵工业绝大多数采用纯种发酵,可以保证高产及产品质量的稳定。污染是发酵工业的大敌,它会使发酵失败,造成巨大损失。因此,灭菌和无菌操作成为发酵工业的重要环节。 发酵涉及的设备,如发酵罐、空气过滤系统、管道、阀门、取样设备等均必须用120 ℃以上的高压蒸汽进行彻底灭菌,把存在的所有微生物杀死。配制好的培养基在进入发酵罐之前要加热到120 ℃以上进行灭菌,或进入时采用连续高温灭菌的方法进行灭菌,即将与发酵关联的所有系统进行灭菌,然后使系统降温到发酵温度后,接入菌种,开始发酵。只有这样才能保证接入的菌种不受污染,进行正常发酵。如果灭菌不彻底,哪怕有很少量的杂菌没有被杀死,也会在发酵过程中大量繁殖,造成污染,使发酵失败。 4.温度对微生物生长的影响 温度主要通过影响微生物细胞内生物大分子的活性来影响微生物的生命活动。一方面,随着温度的升高,细胞内的酶促反应速度加快;另一方面,随着温度的进一步升高,生物活性物质(蛋白质、核酸等)发生变性,细胞功能下降,甚至死亡。所以,每种微生物都有最适生长温度。作为整体,微生物可在-10~95 ℃范围中生长,极端下限为-30 ℃,极端上限为105~300 ℃。但对于某一种特定的微生物来说,则只能在一定的温度范围内生长。温度下限和上限分别称为微生物的最低和最高生长温度。当低于最低生长温度或高于最高生长温度时,微生物就会停止生长,甚至死亡。 需要指出的是,微生物不同的生理活动需要在不同的温度条件下进行,所以,生长速率最快、发酵速度最快、代谢物积累速度最快的温度往往不是同一温度。例如,乳酸链球菌在34 ℃时繁殖速度最快,25~30 ℃时细胞产量最高,40 ℃时发酵速度最快。其他微生物也有类似的特点。 在较高温度下,细胞分裂虽然较快,但维持时间不长,容易老化;相反,在较低温度下,细胞分裂虽然较慢,但维持时间长,细胞的总产量反而较高。 同样,发酵速度与代谢物积累之间也有类似的关系。研究不同微生物在生长或积累代谢物阶段时的最适温度,采用变温发酵,对提高发酵生产效率具有重要意义。 5.pH对微生物生长的影响 培养基的pH对微生物生长的影响主要是引起细胞膜电荷的变化,以及影响营养物质的离子化程度,从而影响微生物对营养物质的吸收;pH也会影响生物活性物质,如酶的活性。 与温度对微生物的影响类似,微生物存在最低生长pH、最适生长pH和最高生长pH。不同微生物对环境pH适应的范围不同。一般微生物生长的最适pH在4.0~9.0范围内。真菌生长的最适pH范围宽,细菌较窄,细菌、放线菌一般适于生活在中性偏碱性环境,而酵母菌、霉菌适于生活在偏酸性环境。最适生长pH偏酸性的微生物,称为嗜酸性微生物;其中不能在中性环境生长的称为专性嗜酸微生物,如乳酸杆菌和假单胞杆菌;既能适应酸性,也能在中性环境中生长的称为兼性嗜酸菌;最适生长pH偏碱性的称为嗜碱性微生物,如链霉菌。 同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中,对环境pH也有不同要求。如丙酮丁醇梭菌在pH为5.5~7.0时,以菌体生长繁殖为主;pH为4.3~5.3时,才进行丙酮丁醇发酵。 同一种微生物由于培养环境的pH不同,可能积累不同的代谢产物。如黑曲霉在pH为2~3的环境中发酵蔗糖,产物以柠檬酸为主,只产生极少量的草酸;当pH接近中性时,则大量产生草酸,而柠檬酸产量很低。又如酵母菌在最适pH时,进行乙醇发酵,不产生甘油和醋酸;如果环境pH大于8,发酵产物除乙醇外,还有甘油和醋酸。因此,在发酵过程中,根据不同目的,采用改变pH的方式,可以控制产物和生产效率。 大多数微生物能分解糖,产生酸性物质,造成pH下降。少数微生物能将尿素分解成氨,使环境pH上升,蛋白质脱羧反应也会使pH上升。所以,微生物的代谢活动会改变环境的pH,影响其生存。pH变化的程度与培养基的C/N比有关,C/N比高,则pH下降明显;反之,pH有可能会上升。有时为了控制发酵液的pH需要通过加入酸或碱进行调节。 6.溶解氧的影响 工业上大部分为好氧发酵,如抗生素、氨基酸、维生素、多糖、有机酸(细菌发酵生产乳酸除外)等发酵均需要往发酵液中通入无菌空气,以满足微生物生长代谢过程对氧的需求;而酒精、丙酮、丁醇和乳酸的细菌发酵为厌氧发酵,发酵过程不需要氧。 对于好氧发酵的工业生产,如何保证发酵液中氧的供给,满足微生物对氧的需求,使氧的供、需矛盾不会成为生产的限制因素,是稳定和提高生产、降低成本的关键之一。在发酵过程中氧的供给够不够,只凭通气量的大小是难以确定的。随着发酵过程中微生物的繁殖、营养物质的消耗和代谢物的积累,发酵液的物理、化学和生物学性质均会发生改变,这时尽管通气量不变,氧在培养基中的溶解速度和浓度均会发生变化。为了了解和掌握氧对发酵的影响,最简单有效的办法是就地测定发酵液中的氧浓度,从氧浓度的变化情况了解氧的供需规律和它的变化对生产的影响。 在好氧发酵时,氧的不足会造成代谢异常,产量降低。为什么氧会成为限制因素,而不是其他营养物?关键是与其他营养物相比,氧在溶液中的溶解度和溶解速度很低,如果不采取适当措施,氧的供给就会成为限制因素。 微生物在不同发酵阶段,因其生长、代谢水平的变化,对氧的需求量也有变化,因此,控制发酵液的溶解氧可以达到提高生产水平的目的。 发酵液中溶解氧浓度可以通过控制通气量、罐压、搅拌速度等控制。 可以看出,发酵过程对周围环境的物理和化学条件十分敏感,任何一种微生物发酵均需要适当的温度、pH、溶解氧、营养物等,保证最适的发酵条件是成功获得高产产品的关键。 二、发酵工程在能源开发利用方面的应用 能源是人类生存和发展的重要物质基础。煤、石油和天然气等不可再生的化石能源在满足人类需求的同时,也带来了很多污染问题。开发利用可再生清洁能源已成为不少国家能源发展战略的重要组成部分。发酵工程在沼气、燃料乙醇、氢气等新能源开发方面有重要的应用价值。 1.沼气发酵 沼气发酵是指有机物在厌氧菌的作用下产生沼气的过程。沼气是一种混合气体,主要成分是甲烷,还有二氧化碳、硫化氢、氮气等其他成分。沼气是一种清洁且高效能的气体燃料,经净化、提纯后,可作为生物天然气。沼气发酵过程可分为三个阶段:水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。第一阶段,某些细菌在厌氧条件下将多种有机物水解为可溶性有机物。这些参与发酵的细菌是复杂的混合菌群,大多数为专性厌氧菌,也有兼性厌氧菌。第二阶段,严格厌氧的产氢产乙酸菌将上一阶段的产物转化为乙酸、氢气和二氧化碳等,这些乙酸是后续产生大量甲烷的物质基础。第三阶段,严格厌氧的产甲烷菌利用一碳化合物、乙酸和氢气生成甲烷。这三个阶段相互连接、交替进行,各类微生物相互依赖又相互制约。我国从20世纪70年代就开始推广使用沼气,沼气工程的发展主要集中在酒厂沼气工程和禽畜粪便沼气工程两个方面。 2.微生物发酵制取燃料乙醇 微生物发酵制取乙醇是生产燃料乙醇的主要方法。用该方法生产乙醇的基本过程为先将原料转化为六碳糖和五碳糖,然后在无氧条件下,经过酵母菌等微生物的代谢产生乙醇,最终提纯乙醇。能将六碳糖和五碳糖发酵产生乙醇的微生物有所不同。工业上,应用较为成熟的六碳糖乙醇发酵菌种主要是一些酵母菌和细菌,以酿酒酵母和运动发酵单胞菌为代表,两者的转化途径不同。木糖是木质纤维素水解产物中含量仅次于葡萄糖的一种五碳糖,有些酵母菌、细菌或丝状真菌能够代谢木糖。目前,用来生产燃料乙醇的原料主要是甘蔗、甜菜等糖料作物和木薯、马铃薯、玉米等淀粉作物,由于其中一些作物同时也是人类的粮食来源,因此不可能过多地用它们来生产燃料乙醇。近年来,用木质纤维素类生物材料生产燃料乙醇的发酵工艺取得了重大进展,该工艺使用了能产纤维素酶且能发酵产乙醇的双功能单一菌株,可以有效提高乙醇产量、缩短反应时间,具有很大的应用潜力。 3.微生物发酵制氢 氢气在燃烧过程中不产生二氧化碳,清洁无污染,被称为未来的理想燃料。生物制氢是通过高效产氢细菌把自然界储存于有机化合物中的能量转化为氢气的技术。生物制氢有多种方法,与发酵有关的方法包括光发酵产氢、暗发酵产氢等。目前,这些方法产氢效率都不太高,尚未进入产业化发展阶段。 三、我国农业微生物的研究与产业化进展 微生物与农业的关系十分密切,有些微生物会危害农作物、家禽或家畜等,而有些微生物及其代谢物在农业生产中有着非常广泛的应用,如用于生产微生物农药、微生物肥料和微生物饲料等。 1.微生物农药 微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害,促进农作物生长的农药。它具有选择性强,环境友好,不易产生抗性等优点。微生物农药可分为活体微生物农药和农用抗生素两大类,其中活体微生物农药按其作用方式可分为细菌农药、真菌农药和病毒农药;按其防治对象又可分为杀虫剂、杀菌剂和除草剂。纵观国内外的微生物农药,细菌杀虫剂是其中研究较早、产量较大、使用较广的一个类型,我国在这方面的研究、开发和生产均处于世界先进水平。苏云金杆菌是世界上应用最广泛的细菌杀虫剂,它产生的苏云金杆菌伴孢晶体蛋白对目标害虫具有高度特异的杀伤活性。我国科学家运用高通量测序技术,发掘了很多新的苏云金杆菌基因资源,这些成果已经陆续被用于抗虫转基因植物或基因工程菌的研究开发。真菌杀虫剂的种类有很多,其中白僵菌应用较广,可以防治十余种害虫。病毒杀虫剂的生产只能通过培养昆虫细胞或活体昆虫来进行。目前,在我国病毒杀虫剂规模化生产的问题仍有待解决。农用抗生素可用于防治各种农林病害。其中井冈霉素在我国应用广泛,多年大规模的田间使用充分显示它是一种防效高、无药害、无污染的环保农药。 2.微生物肥料 根据微生物肥料的功能和肥效,可以将其大致分为以下几类:增加土壤和作物氮素的菌肥,如根瘤菌肥料、固氮菌肥料;分解土壤有机质的菌肥,如有机磷细菌肥料;分解土壤难溶性矿物质的菌肥,如钾细菌肥料;刺激植物生长的菌肥,如促生菌肥料;提升作物根系吸收营养物质能力的菌肥,如菌根菌肥料。我国微生物肥料的研究始于20世纪30年代,起初只有大豆和花生根瘤菌肥料。到了80年代,开始大面积在牧草上应用豆科牧草根瘤菌肥料,显著提高了草场的土壤肥力和牧草产量。90年代初,在全国推广了一种固氮菌肥料和一种生物钾肥,效果良好。90年代以来,科学家对我国根瘤菌资源进行了广泛的调查,发现了很多我国特有的根瘤菌新属和新种,并建成了根瘤菌资源库。目前,对微生物肥料的研究主要集中在通过基因工程改造共生菌,寻找并改进能产生植物激素的微生物,完善微生物肥料的产品标准等方面。 3.微生物饲料 微生物饲料包括青贮饲料、单细胞蛋白饲料、饲料酶制剂等。微生物饲料中的微生物既可以降解、转化粗饲料中的营养成分,使它们变得利于吸收,又可以通过其生长、代谢,弥补常规饲料中所缺乏的蛋白质、乳酸等物质。目前,微生物饲料在我国已得到了广泛应用,但也存在一些问题,如菌种保存问题、产品标准问题、饲料的稳定性和安全性问题等,这些也是未来微生物饲料改进的方向。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$