海洋微生物和真菌的生物活性物质及其在纸浆加工中的应用前景

类胡萝卜素在医药、食品添加剂与化妆品等方面具有巨大的应用价值。从闽南海泥中分离到嗜盐杆菌属细菌，并且从中提取到β-胡萝卜素。从海绵中分离到黄杆菌属细菌，能产生一种橙色色素Myxol。从假单胞菌的发酵产物中提取到红色素——灵菌红素。从海洋真菌Cirrenalia pygmea中分离到黑色素Melanin。

生物塑料是目前的热门话题之一，在多种陆生细菌与海洋细菌体内均有产生，具有无毒、防水、易降解和生物相容性等优点，在医药、环保等方面具有广泛的应用前景。

能够把光信号转换为电信号的细菌视紫红质由嗜盐细菌产生，可用于制作新型计算机的生物芯片及生物传感器等。利用海洋趋磁细菌产生超高密度的磁性记录材料的研究也已开展。从海洋细菌中发现有胞内或者胞外磁晶体。

另外，从海洋微生物中还可分离提取到各种多糖、维生素等活性物质。

综上所述，海洋微生物能产生多种生物活性物质，并且在加工、生产、产品性质等方面有着其他生物不可比拟的优越性，具有极为广阔的开发前景。

课后训练

一、讨论思考题

（1）简述海洋微生物的多样性和特性。

（2）海洋微生物有哪些种类？

（3）海洋微生物的活性物质有哪些？

（4）列举5种海洋微生物酶，简述其功能活性。

二、案例分析题

日本早稻田大学栗原研究室以分子生物学手段让细菌生产EPA和DHA，深入研究一株南极海水嗜冷菌合成EPA的机制，通过细菌的基因改造大幅度提高PUFA的产量和纯度，有益于PUFA的生产和纯化，为工业生产奠定基础。(www.xing528.com)

问题：

（1）海洋微生物在功能食品生产中的应用价值如何？

（2）还有哪些将海洋微生物资源用于功能食品生产的例子？

知识拓展

工业海洋微生物生产技术

工业海洋微生物生产技术具有高效、低能耗、原料成本低、清洁生产的特点，已经成为海洋生物资源可持续利用的关键技术，作为重要原料来源广泛应用于生物医药、食品、精细化工、能源、农业、渔业和环保等领域，作为清洁高效生产技术在生物酶催化反应、工业发酵生产、生物采油与生态修复等领域得以应用。

研究人员发现，丰富的海洋微生物是药物开发的绝佳宝库。美国曾提出“药物来自海洋”的口号，“蓝色药物”逐渐受到各国重视。目前，约20种海洋天然产物来源的药物已上市或者处于临床研究阶段。而来源于海洋真菌的头孢菌素C经开发利用，逐渐成为常用药的合成衍生物，这些头孢菌素类药物先后获得美国或者欧洲药监部门批准。

海洋微生物不仅能作为药物用于医治人类的疾病，还可以作为生物农药与生物肥料等服务于农林渔业。目前，来源于海洋真菌的农用抗生素成为热点，已经有一部分产品在农业生产上应用。

海洋微生物杀虫剂毒性小，对人畜安全；残留低，对环境污染小；对有害靶标特异性强，不易杀伤有益生物，有利于生态平衡。微生物肥料不仅能提高农作物植株抗寒、抗旱能力，而且还可减轻病虫害，减少化肥使用量。

海洋微生物能推动清洁生产技术发展。海洋真菌可分泌在低温下具有高催化活性的木聚糖酶，安全无害，产酶条件下不产生真菌毒素等有害物质，可有效改善造纸行业能耗巨大、污染严重的现状。木聚糖酶可应用于生物制浆、纸浆漂白、废纸二次纤维回收、废纸脱墨处理与纸张表面处理。经木聚糖酶改性过后的漂白麦草浆能提高浆纸的断裂长度，增加浆纸的耐破度等。将木聚糖酶应用在废纸脱墨中的效果要优于化学法脱墨，能够降低环境污染，实现绿色造纸，顺应可持续发展的趋势。

此外，海洋微生物还可以用于环境净化和修复。海洋微生物由于自身的代谢多样性、较高的繁殖速度与遗传变异性，酶系统可以很快地适应外界环境的变化，因此能够在各种不同的自然环境中生长，具有生物转化或者降解污染物的巨大潜力，成为海洋污染环境生物修复的主要力量。