摘要：在人类发现微生物之前，常把一切生物简单地按照动物界以及植物界两大界限进行简单分类。而在人类发现微生物之前，其实就已经开始利用微生物进行酿酒等经验性工作，可见微生物的存在范围之广，应用领域之宽泛。本文在综述了多篇文献之后，主要描述了微生物的发展以及其在环境保护、医学、食品以及农业方面的应用。
关键词：微生物 环境治理 医学 食品 农业
一、前言
随着人们对微生物了解的愈发深入，其在我们生活中的应用也愈加广泛，例如人们常吃的泡菜、酸奶等食品就应用了微生物的发酵技术。除了食品行业，在医药方面，微生物学也得到了广泛的应用，其中抗生素作为利用微生物学研制的典型药物为人们广泛熟知。
微生物学是一门在分子、细胞以及群体水平上研究原核生物、部分真核生物以及病毒等微生物的学科。微生物学是生物学的分支学科，又细分为普通微生物学、分子微生物学、微生物遗传学以及微生物生态学等。目前，微生物学广泛应用于环境治理、医学、食品行业及农业等领域，具有广阔的发展前景。
微生物学的发展主要囊括五个阶段，即经验阶段、形态学阶段、生理学阶段、生物化学阶段以及分子生物学阶段。具体发展如表1所示。
二、微生物的应用领域
2.1 环境治理
2.1.1水污染
研究人员们利用微生物进行水污染治理。由于无论在水面还是水底，水体各个部分都存在大量的微生物，而这些微生物又可以有效分解水体中的有机物，所以研究人员们利用不同的微生物治理不同类型的水污染。
近些年导致水体富营养化产生的一大因素是水体中氮、磷含量过高。目前，研究人员们常利用微生物来吸收水体中多余的磷和氮物质。氨化细菌首先可以将水中的有机氮转化为氨氮；接着在供氧充足的条件下，再由硝酸菌以及亚硝酸菌将氨氮氧化为对应的硝酸盐以及亚硝酸盐；之后在厌氧或者缺氧的条件下,通过硝化反应产生的硝酸盐以及亚硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气。除此之外，聚磷菌可在有氧条件下摄取磷。由此降低水中的氮、磷含量。
水体中的有机物——酚类对水中其他生物有致畸作用，用传统的化学方法可去除水中的酚类，但会造成二次污染。研究人员们利用微生物的代谢作用降解被污染水体中的有机物，例如可通过培养特定菌群的方法在不对水体环境造成二次污染的条件下降低水中有毒有机物的含量。其中金孢展齿革菌可降解煤焦油、酚类、氰化物等有机物；白腐菌可在富含碳元素且缺乏氮元素的条件下显著降低环芳烃类、硝基苯类以及烷基苯类等化合物在水体中的含量；链霉菌、醋酸细菌以及气单胞菌等也可以有效降解水中的酚类。
2.1.2固废处理
通过微生物技术进行固废处理可以有效降低例如填埋、堆肥以及焚烧等传统垃圾处理方式对土壤、地下水以及大气的污染。由多种不同的微生物组成的发酵剂，可分别用于牲畜粪便、淀粉厂污水、农作物秸秆等的发酵处理。例如，用热空气干燥鸡粪制成有机肥料是一项有价值的研究成果，但因其会对大气造成严重污染，目前已被淘汰；而如果将鸡粪与农作物秸秆混合，再加入特定的微生物发酵剂，经过数天的发酵之后就可以产生基本腐熟的有机肥料，在减少能源消耗的同时不对大气造成污染。
2.2 医学
微生物学可用来认识传染性疾病的病原及防治传染病。例如，临床上常会应用微生物来检验控制感染。微生物检验可以准确地反映诊断信息，所以当发现患者出现感染状况时，医生可利用血液培养得到致病菌株，并利用菌株进行细菌鉴定同时确定致病菌类型后，再进行药敏试验，由此选择适当的药物对患者进行治疗。根据微生物检验结果进行治疗，不仅疗效明显好于直接根据经验进行的治疗，而且不易使细菌产生耐药性。该技术在控制感染、提高患者的治愈率方面发挥了巨大作用。
2.3 食品
早在约4000多年前，我国的劳动人民就已经开始利用微生物进行酿酒，这是微生物最早的经验应用。现今的食品生产过程中，人们常会利用微生物来对食品进行加工、检测或者保鲜。
利用微生物进行食品加工主要得益于对微生物菌体、微生物代谢产物以及微生物酶的应用。微生物中的酵母菌在厌氧条件下可以将糖分解成二氧化碳气体与酒精。因此，生产商们利用酵母菌的发酵进行酿酒。通过培养L-谷氨酸发酵生产菌，使其产生代谢，由此可以提取出味精。食品研究员们还会利用乳酸菌的等微生物对乳制品进行加工，生产出可口的酸奶等饮品。
除此之外，还可利用微生物技术对食品进行检测以及分析。微生物酶具有一定的特异性，所以微生物酶可以用于对动物以及植物材料的化合物进行定量或者定性分析。除此之外，在食品中加入一种或几种微生物酶，根据它们作用于食品中某些成分的结果，还可以对食品的质量进行评价。
现今的食品保鲜技术也一直是食品行业的重头戏，大多数食品制造商都会利用微生物酶来对食品进行保鲜工作。食品制造商基于酶工程中微生物酶的应用，根据不同食品中所含的成分的种类挑选不同的微生物酶，使食物中不利于食品保质的酶成分得到充分抑制，降低食品反应变质速率，为食品提供了一个利于保质的环境，达到保鲜目的。
2.4 农业
“民以食为天”，我国在漫长的历史河流中一直是一个农业大国。现阶段世界人口急剧增加，耕地面积不断减小。所以各国的农业学家们都在努力让有限土地的粮食产量达到最大化。劳动人民普遍利用化学试剂（农药以及化肥）对庄稼以及植物进行除虫或者增加营养。然而一部分农药或化肥会残留在土壤中，长时间无法降解，造成土壤污染。目前国际上较为先进的治理农业土壤污染的技术为微生物降解技术，利用微生物的催化作用对土壤中的有害物质进行氧化还原反应。例如：科研人员们利用生物化学技术，用微生物来降解土壤中的残留农药，并且广泛推广微生物农药，保护土壤环境。利用微生物菌种在无菌环境下进行培养，生成微生物菌剂，再利用无机复合肥料与一定量的微生物菌剂进行复合，最终得到微生物复合肥料。利用这种肥料，不仅可以减少化学试剂的使用，减少肥料对土壤环境的影响，还可利于绿色食品的生产，提高农作物的产量。
三、展望
随着人们对微生物的研究的不断深入，人们发现，从进化角度来讲，微生物算是一切生物的“老前辈”。而现今技术发展中，人们也越来越多地将微生物利用于生产生活当中。虽然微生物群种中必然存在有害微生物，但科学家们利用技术“去其槽粕，取其精华”，让微生物以及微生物技术更好地服务于人类。
参考文献
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论文作者:罗娜1,指导老师：高彤宇
论文发表刊物:《科技中国》2017年11期
论文发表时间:2018/5/2
标签：微生物论文; 食品论文; 微生物学论文; 水体论文; 条件下论文; 农业论文; 有机物论文; 《科技中国》2017年11期论文;