微生物与人类：应用原理与技术

虽然微生物的个体小到肉眼难以分辨的程度，但它们在自然界中扮演举足轻重的角色。微生物在自然界中所起的最重要作用是分解功能，它们分解生物圈内存在的动物、植物和微生物残体等复杂有机物质，并将其转化成最简单的无机物，供植物等其他生物利用。

微生物参与所有物质的循环。 微生物是自然界生态系统中化合物的初级生产者。 有些微生物像植物一样，直接利用太阳能作为能源，将简单的无机物合成有机化合物；也有些微生物以无机物氧化产生的化学能作为能量来源，以无机物为原料合成有机化合物。 微生物的这一特性使人类有可能摆脱土地资源的束缚，实现可持续发展。 微生物通过感染植物与动物，以控制它们的群体增长水平。

在工业方面，利用微生物发酵可生产各种有机酸、维生素、酶制剂等重要的食品添加剂，以及各类抗生素和多种工业有机合成所必需的原料。 微生物由于代谢类型多、代谢强度大，具有很强的物质转化能力，在未来能源的生产上具有巨大的潜力。 例如，利用产甲烷菌的厌氧发酵把自然界最丰富的可再生资源（秸秆、有机垃圾和污水等生物质）转化为甲烷；利用热纤梭菌（Clostridium thermocellum）发酵将自然界蕴藏的极其丰富的纤维素转化为乙醇。 人们把这种能源称为“绿色石油”，目前美国、巴西、日本、德国已将其代替汽油燃料进入实用化。

在农业方面，利用根瘤菌、自生固氮菌、弗兰克氏放线菌及藻类的固氮作用，产生农作物生长所需的含氮化合物，对粮食生产具有重要意义；利用真菌和放线菌等微生物产生的代谢物制成生物农药，可防治农业病虫害，减少或避免农业生产过程中化肥、农药使用对环境造成的污染，为农业可持续发展提供重要保证。

在食品方面，微生物对人类生活的有益影响尤为突出。 例如，人们日常生活中需要的味精、酱油、醋等调味品均是微生物发酵的产物；白酒、啤酒、葡萄酒等酒类及有些饮料也是微生物发酵的产物；面团经微生物生长产气，可制成松软可口的馒头或面包。 近年来，利用微生物发酵生产活性多肽、功能性低聚糖等被广泛关注，这些产品对改善人类生活质量、提高人们健康水平起到了非常重要的作用。 大型真菌（如各种蘑菇、木耳等），包括具有药用价值的灵芝、冬虫夏草也都是微生物。 可以说，微生物对人体健康至关重要。(www.xing528.com)

微生物担负着生物圈中物质循环和环境净化的责任，在环境保护和环境污染修复方面发挥了不可替代的作用。 利用微生物净化生活污水和有毒工业废水，具有经济方便、效果好的突出优点，被广泛应用。 微生物能将水中的含碳有机物分解成二氧化碳等气体，将含氮有机物分解成氨、硝酸等物质，将汞、砷等对人体有毒的重金属盐在水体中进行转化，以便回收或去除。利用微生物生产的聚羟基丁酸酯（poly-hydroxybutyrate，PHB）制造易降解的医用塑料制品，可以减少环境污染。 利用微生物对环境进行生物修复的研究始于20 世纪80 年代，现已取得巨大的进展，其应用范围不断扩大。

在医药卫生方面，微生物应用更为广泛，发展迅速，潜力巨大。 结合微生物工程、基因工程、细胞工程、蛋白质工程，可以利用微生物改进医疗、开发新药、改善医疗手段、提高医疗水平、防治人体疾病、保障人类健康。 例如，利用微生物的代谢产物——酶蛋白、维生素、抗生素等研制药物；利用微生物细胞或其成分制成菌苗、疫苗、类毒素等生物制品。

微生物对人类也会造成危害，如在食品、工业产品等上面生长的微生物会导致其品质下降，甚至使其失去使用价值，给人类的生命、财产造成巨大的损失。 然而随着科学技术的发展，微生物对人类社会的危害作用将会越来越小。