极端微生物的研究及应用

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1、极端微生物的研究及应用摘要：极端微生物的研究对探索生命的起源、微生物的育种及开发利用等具有重耍意义。综述了极端微生物的研究及其应用，从定义、分类与应用前景几个方面，介绍部分极端微生物的研究现状及其应用情况。关键词：极端微生物；极端环境；分类；应用前景屮图分类号：Q93文献标识码:ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.10.006在口然界中，存在着一些绝大多数生物都无法生存的极端环境，诸如高温、低温、高酸、高碱、高盐、高毒、高渗、高压、干旱或高辐射强度等环境。凡依赖于这些极端环境才能

2、正常生长繁殖的微生物，称为嗜极菌或极端微生物。由于它们在细胞内造、生理、生化、遗传和种系进化上的突出特性，不仅在基础理论研究上有着重耍的意义，而且在实际应用上有着巨大的潜力［1］。1嗜热微生物1.1嗜热微生物的定义及分布嗜热微牛物也被称为嗜热菌或者高温菌。嗜热微牛物卞要分布于温泉、堆肥、煤堆、有机物堆、强烈太阳辐射加热的地面、地热区土壤以及陆地和海底火山口等高温环境［2］o1.2嗜热微生物的分类嗜热微生物分为耐热菌、兼性嗜热菌、专性嗜热菌、极端嗜热菌、超嗜热菌，根据嗜热微生物对高温环境的耐受程度不同，学者们作如下的区

3、分（表1）。1.3嗜热微牛物的应用1.3.1嗜热酶及超级嗜热酶嗜热酶（55-80°C）和超级嗜热酶（80〜113°C）具有与普通化学催化剂不同的高催化效率、很强的底物专一性、在高温条件下稳定性良好等优点。这些酶在食品工业、造纸工业、烟草业、石油开采、医药工业、环境保护、液体燃料的开采、能源利用等领域中具有广阔的应用前景。1.3.2抗生素嗜热微生物生活在高温环境中，能够产生多种特殊的代谢产物，其中有一部分是抗生素类，为目前抗生素的开发和生产提供了新的思路，有较大的应用前景。1.3.3嗜热微生物菌体及其它活性物质嗜热微生

4、物菌体可直接用于工业生产,同时嗜热微牛物在高温的条件下还会产牛维牛素等物质。2嗜冷微生物2.1嗜冷微生物的定义嗜冷微生物是适应低温环境生活的一类极端微生物[3]o2.2嗜冷微生物的分类嗜冷微牛物分为专性嗜冷菌、兼性嗜冷菌、极端嗜冷菌、耐冷菌，根据嗜冷微生物对低温环境的耐受程度不同，学者们作如下的区分（表2）。2.3嗜冷微生物的应用1.3.1环境保护方面通过嗜冷微生物产生的冷适应酶來实现低温下的污染物生物降解。2.3.2食品方面嗜冷微生物常用于牛奶加工业、果汁提取工艺、肉类加工业、烘培面包工艺、乳酪制造业等食品制作方面

5、。2.3.3生物技术方面嗜冷微生物也用于生物降解或生物催化。混合培养的专一嗜冷微生物在污染环境中扩增和接种产生的酶可提高不耐火化学药品的降解能力。山于嗜冷微生物的特殊蛋白质结构，嗜冷微生物在生物催化方向上具有更大的优越性和更好的应用前景。3嗜酸微生物3.1嗜酸微生物的分布及定义自然界存在许多强酸环境，如废煤堆及其排出水、酸性温泉、废铜矿、生物沥滤堆及酸性土壤等。其中，许多微生物的代谢活动也会产生酸性环境。生长在酸性环境中的微生物被称为嗜酸微生物［4］。3.2嗜酸微生物的分类嗜酸微牛物分为嗜酸型、耐酸型、极端嗜酸微牛物

6、，根据嗜酸微牛物对酸性环境的耐受程度不同，学者们作如下的区分（表3）。3.3嗜酸微生物的应用3.3.1在冶金方面的应用冶金方面利用嗜酸微生物是将贫矿和尾矿中金属溶岀并回收，即我们常说的生物湿法冶金。2.3.2环境保护应用利用嗜酸微生物处理重金属，去除率可达到80%以上，而且处理成木比传统方法耍降低很多。1.3.3能源应用利用嗜酸微生物为催化剂，可以构建成为微生物燃料电池。4嗜碱微生物2.1嗜碱微生物的定义一般把最适生长pH值在9.0以上的微生物称嗜碱微生物[5],其所耐pH值可高达10〜12。到目前为止，嗜碱微生物还

7、没冇确切的定义。4.2嗜碱微生物的分类嗜碱微生物分为嗜碱菌、耐碱菌、专性嗜碱菌、兼性嗜碱菌，根据嗜碱微生物对碱性环境的耐受程度不同，学者们作如下的区分（表4）。4.3嗜碱微生物的应用1.3.1发酵工业嗜碱微生物可以作为许多酶制剂的生产菌。如洗涤剂酶和环糊精的生产都是利用嗜碱微生物的胞外酶获得的。2.3.2造纸工业嗜碱微生物被应用于革脱脂、造纸木浆脱脂等。2.3.3其他方面嗜碱微生物和碱性纤维索酶在碱性废水处理、化妆品、皮革和食品等方面也具有独特用途。在环境保护方面嗜碱微生物可发挥巨大作用；碱性淀粉酶可用于纺织晶退浆及

8、淀粉作粘接剂时的粘度调节剂；用于皮革工业中的脱毛工艺以提高脱毛效率和质量，利用嗜碱微生物进行芒麻脱胶。5嗜盐微生物3.1嗜盐微生物的分布及定义在自然界屮，冇许多含冇高浓度盐分的环境，如美国犹他大盐湖（盐度为2.2%）、著名的死海（盐度为2.5%）、里海（盐度为1.7%）.海湾和沿海的礁石池塘等。在这些高盐环境中仍然存在许多抗高渗透压微生物，即嗜