微生物行业前景范文

导语：如何才能写好一篇微生物行业前景，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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此次会议，特邀了全国各地食品卫生专家、学者，高校、科研机构、从事食品微生物控制与检测技术开发的企业及食品生产企业等共商大计，以食品产业链微生物污染的话题为切入点，就中国食品卫生安全现状及发展趋势进行了研究和探讨，旨在促进我国食品微生物控制与检测技术发展，提升我国食品产业控制微生物的科学技术水平，维护和加强食品产业链健康、高效地运营发展，确保食品安全，共同推动食品产业的可持续发展。

中国食品科学技术学会理事、中华预防医学会消毒分会全国委员、北京长江脉医药科技有限公司董事长戴彦榛现场为大家分享了食品卫生消毒在食品安全中的风险因素及对策，从食品安全问题频发的原因到食品安全问题如何通过卫生消毒一一解决作了详细介绍，引起了到场人员的强烈共鸣。

戴彦榛表示，创新创业的成功让长江脉看到了广阔的大卫生市场前景，为响应对食品安全工作的指示，长江脉在全国率先建立了中食健之素（武汉）食品卫生安全科技产业创谷和长江脉（武汉）食品卫生安全科技与产业基地。该创谷与基地将全方位建立食品卫生与安全科技产业现代化配套功能，建立食品卫生与安全综合性生产基地，聚集全国相关科研机构与产业，形成我国食品卫生与安全科技与产业的核心区。通过中国消毒创新与食品产业的深度融合，来促进大卫生相关产业的快速良性发展。

近几年来，食品安全监督管理离不开专业的卫生消毒技术，快速灭菌作为效率化的消毒手段，越来越多的被应用在食品安全保障领域，食品卫生消毒行业得到了快速发展，前景广阔。长江脉专注大卫生消毒二十年，坚持“专业专注，行稳致远”的事业观念，“长江脉・健之素”在行业内拥有良好的口碑与品牌形象，如今已经跻身中国卫生界最为专业、极具规模、技术领先的智慧消毒综合服务解决方案和一体化产品服务提供商，更是北京市政府重点扶持发展的企业。公司在二十年间的一千五百多场全国性学术推广活动中，实践着“以发展学术为市场先导”的经营理念。会上，中国食品科学技术学会与北京长江脉医药科技有限公司签署了战略合作协议。

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1微生物几丁质酶的研究现状

目前，国内外的研究主要侧重于不同来源的几丁质酶对不同底物的作用机理、遗传工程学和生态学意义等。随着分子生物学技术的迅速发展，人们展开了对几丁质酶的分子结构、同源性等研究，以解释其抑制真菌生长及杀虫的分子机理。其中研究较多的有：苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis，Bt），其产生的几丁质酶对探讨该酶在Bt杀虫中的作用、提高杀虫活性和扩大杀虫谱的研究具有重要意义；球孢白僵菌（Beauveriabassiana）在以几丁质为基质的条件下，可被诱导产生大量胞外几丁质酶，其杀虫机理是其芽管新梢分泌的几丁质酶能将昆虫体表的几丁质分解，侵入昆虫体内后菌丝四处穿透并充满个体腔，最终昆虫新陈代谢紊乱、死亡呈现白色僵硬状；哈茨木霉（Trichodermaharzianum）产生的胞外酶中，几丁质酶不仅出现时间早、生物活性高，在重寄生过程中具有重要的作用，可以用于防治植物病原体，而且其在消除甲壳类废料中具有工业价值。研究表明木霉G蛋白参与了几丁质酶的形成，并进行了不同抗真菌次生代谢产物分子机制的研究。

2微生物几丁质酶在植物线虫病害生物防治中的应用

几丁质酶能酶解许多病原微生物细胞壁的重要结构成分几丁质，从而使病原微生物死亡。根据这一特性，其在植物病害的防治中有着极其广泛的用途和巨大的潜力。近年来，由于植物寄生线虫的危害日益严重，寻找高效低毒的线虫生物防治因子越来越引起人们的重视，而几丁质酶由于被证实可有效地作用于线虫，在线虫的生防中将发挥越来越重要的作用。如食线虫真菌所产几丁质酶等胞外酶，可作用于线虫体表角质层和卵壳的几丁质层，在侵染线虫的过程中起到关键作用；同时还发现几丁质酶本身也可作为侵染宿主的毒性因子发挥作用，它在侵染过程中作为水解酶的其它潜在功能也在研究中。用蜡蚧轮枝胞属的食线虫真菌培养滤液所产的几丁质酶处理Globoderapallida线虫卵，扫描电镜观察显示可破坏卵表面的结构组成。另外，木霉菌、蜡蚧轮枝菌均可用来防治大豆胞囊线虫等植物寄生线虫。先接种AM真菌后再接种SCN的大豆根内几丁质酶和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性显著提高，证明Chibl和PAL5基因表达可能是AM真菌诱导植物抗大豆胞囊线虫病害防御反应的一种表现，推测这2个基因直接参与了AM真菌诱导大豆抗胞囊线虫病害的防御反应。曾有报道2001年，在印度的喀拉啦省从香蕉病株的根部发现的线虫胞囊中分离出11种真菌，其中包括总状共头霉（Syncephalastrumracemosum，Sr．）菌株，这些真菌能够侵染胞囊线虫的卵及幼虫，从而破坏卵的孵化，对香蕉和水稻胞囊线虫来说，这些真菌具有潜在的生防能力。其侵染过程是否与产几丁质酶有关有待证实。线虫生防菌株Sr18的代谢产物可以安全高效地防治植物寄生线虫，在研究其代谢产物杀线虫活性过程中，发现有线虫被消解的现象，这可能与产水解酶如几丁质酶有关。

3微生物几丁质酶在其它植物病害防治中的应用

3．1真菌病害的生物防治

大多数植物病害是由真菌引起的，产几丁质酶微生物分解真菌细胞壁的多数植物病原真菌细胞壁的重要成分几丁质。几丁质酶可杀死病原真菌，用于农作物的生物防治中。Horikoshi等研究发现，产生毒素的黄曲霉菌能被环状芽孢杆菌裂解，并且随着加入的几丁质酶浓度的提高，裂解效率也随之提高。Mitchell等研究表明，只要能裂解真菌细胞壁的微生物菌株都含有几丁质酶。植物生长促生根际细菌荧光假单胞菌可在不同的基质上产胞外几丁质酶，可抑制菌丝生长，被用于抗真菌病害，其抑制真菌生长可能的机制：丝状真菌的菌丝顶端暴露的几丁质链会被几丁质酶所水解，细胞壁变薄，原生质膜破裂；同时菌丝末端新合成的几丁质也能被几丁质酶降解，使真菌孢子萌发，芽管伸长受阻，破坏菌丝端部生长。已有研究发现，几丁质酶对真菌孢子萌发的抑制作用有一定的特异性。哈茨木霉菌被广泛用于植物病害生物防治中，其可分泌产生细胞降解酶类，其中以几丁质酶尤为重要，几丁质酶的产生在木霉防治病原菌的机制中占重要地位。

3．2在害虫防治中的增效作用

内寄生真菌可产生几丁质酶，防治牛豆象甲，包括哈茨木霉可产生水解酶用于害虫生防。在害虫防治方面，微生物几丁质酶还具有增效作用。许多昆虫的中肠具有围食膜，主要成分是几丁质。围食膜是昆虫防止病原细菌或病毒传染的一道天然屏障，少量的昆虫病原真菌产几丁质酶可破坏角质层及几丁质屏障，利用蜡蚧轮枝菌孢子作为生物防治昆虫和害虫的手段受到极大的关注。微生物几丁质酶对苏云金芽孢杆菌制剂也有增效作用。对有些害虫，微生物几丁质酶不是水解围食膜的几丁质，而是提高杀虫制剂的杀蛋白活性，如果单独使用微生物几丁质酶无杀虫效果，因此其可作为杀虫制剂的增效剂。

3．3在基因工程中的应用

基于几丁质酶的特性，可将其应用于基因工程中。20世纪80年代以来，许多科学家致力于将外源微生物的几丁质酶基因导入植物以提高植物的抗病虫性和生防效果。烟草、马铃薯、水稻、番茄、苹果、葡萄等植物已经成功获得了转基因植株，表达了几丁质酶生物活性。与对照相比，转基因植物不仅可抗真菌，对线虫、昆虫和其它一些病原微生物也有一定的抗性。

4微生物几丁质酶降解产物的应用

许多细胞壁含几丁质的微生物能被微生物几丁质酶分解，可用于真菌原生质体的释放，产生菌体蛋白；几丁质部分水解产生的氨基糖寡糖素，在调节动植物细胞生命代谢活动中起着非常重要的作用；几丁质酶的降解产物可用于制药、食品、化妆品及动物饲料等行业，特别是对甲壳类水生动物废弃物的生物转换，对于环境保护和资源的再利用方面起到非常重要的作用，因此有着广阔的应用开发前景。

5展望

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【关键词】传统发酵食品；微生物代谢作用

0.引言

传统的发酵食品具有悠久的历史，品种多样。其中，比较常见的发酵食品有：发酵乳制品、豆制品、肉制品等。并且，我国传统食品发酵体系通常都是由一种、或是多种的微生物所构成的，其处于特殊的微生态环境中，所产生的微生物是与发酵制品的气味、品质等有着直接的联系。除此之外，很多我微生物能够在代谢过程中，产生大量的活性物质，促使发酵食品具有良好的保健功效，在我国的医药、食品行业具有十分广泛的应用前景，势必会成为传统发酵食品业未来主要的发展大方向。以下，本文就对传统发酵食品中的微生物及其代谢作用进行了探讨分析，从而总结出一些自身的观点与建议。

1.传统发酵工艺的发展现状

在以往传统的食品发酵工艺中，通常参与代谢的微生物都是由各自的原生产地进行统一的富集，共同组成了一个完整而又复杂性的结构体系。而伴随着科学技术水平的不断提升，现有的食品发酵工艺也取得了进一步的发展与进步。当前大部分的微生物群落结构体系已经逐渐成熟。然而，因为传统的食品发酵工艺是在自然环境下形成的，常常会受到地理环境、或是其他方面因素的影响，再加之地域的差异性，就导致发酵完成的食品在特性上存在着十分明显的区别。这样以来，其所构成的微生物群落发挥的作用也各不相同。相关人员在对发酵工艺进行深入研究分析以后发现，部分重要的微生物并未真正发挥自身重要的作用机制，这是由于我国目前对发酵工艺中微生物的产物累积机制等方面的研究较少，再加之缺乏一个明确的理论概念，大多数的发酵企业技术水平滞后，无法充分保障食品的发酵质量。为此，加强对传统发酵食品的微生态环境的分析是非常有必要的，这也是促使发酵食品业可持续发展的重要保障。

2.传统大豆发酵食品中的微生物及其代谢作用

传统大豆发酵食品主要有酱油、豆酱、腐乳和豆豉等，制曲是其发酵的关键步骤，曲中的微生物及其分泌的胞外酶对食品后期发酵过程中的风味形成、营养成分变化及功能因子形成等有重要影响。我国传统酱油酿制及日本传统酱油发酵生产过程中使用的发酵剂“Koji”，其主要微生物是霉菌，其中以米曲霉为主。在发酵过程中，米曲霉分泌多种水解酶，水解原料曲中的蛋白质和碳水化合物，分解物质可供其他微生物利用，产生独特的风味物质和营养物质。同时，在霉菌的作用下，一些不溶性膳食纤维降解为水溶性糖类，提高了发酵豆制品的功能性和可利用性。乳酸菌在酱油的酿制过程中也起关键性作用。与酱油风味形成有关系的乳酸菌有嗜盐片球菌、酱油四联球菌、植物乳杆菌等。嗜盐乳酸菌在盐水发酵前期产生乳酸，使盐水酸化，利于形成特殊风味。而且乳酸菌生长速度快，抑制了其他杂菌的生长。一些耐高渗透压、耐盐性强的酵母，如鲁氏酵母和嗜盐球拟酵母，对酱油香气和风味的形成影响极大。耐盐酵母菌在发酵过程中，随着盐水浓度的增大而迅速增殖，并且能够进行酒精发酵，一些醇类物质的生成增加了酱油的风味。

可以说，纳豆是一种较为常见的传统发酵食品，其主要的发酵工艺是通过将大豆加入纯种的纳豆芽孢杆菌中，经过一系列的加工发酵以后而形成的，这种发酵食品存在一定的气味，具有较强的粘性。并且，其在发酵过程中，该类纳豆芽孢杆菌还会分泌出有机酸及低聚糖等氨基酸物质。与此同时，由于纳豆在发酵时将会产生一些生理活性物质，这样就赋予了纳豆多种的保健功能，例如，降血压、降血糖、抗肿瘤等疗效。所以，纳豆菌也是一种特殊的益菌类食品，并在饲料、医药行业得到了十分广泛的应用，具有非常广阔的发展前景。

3.食醋酿制过程中的微生物及其代谢作用

我国的传统食醋以镇江香醋、山西老陈醋等最为著名，其他国家比较著名的传统食醋有意大利香脂醋、日本米醋、西班牙葡萄酒醋等。传统食醋中的主要功能微生物包括醋酸菌、乳酸菌、霉菌、酵母等。霉菌的主要作用是降解蛋白质、多糖等大分子物质。酵母菌在酒精发酵阶段利用单糖，在醋酸发酵阶段，其自身发生自然降解，并释放出营养物质，供其他微生物利用。醋酸菌的主要功能是氧化糖和乙醇，可将乙醇氧化为高浓度的醋酸，同时还能生成大量的有机酸。食醋中的乳酸菌能够产生大量的乳酸，起到缓解食醋剌激的酸味，改善口感的作用。芽孢杆菌产生的具有高度活性的蛋白酶可以将蛋白质水解成氨基酸，这些氨基酸对食醋的风味和色泽起着重要的作用。但由于地理环境、发酵方式差异，不同食醋之间的微生物菌落结构不同，造成口味和营养的差异。据研究报道，镇江香醋中主要细菌属为乳酸菌，醋酸菌，糖醋杆菌葡萄球菌，肠杆菌等，真菌只有一个属：酵母菌属。对山西老陈醋研究菌群发现，老陈醋酿酒过程中酵母菌和细菌是其主要微生物。其中，酵母菌有德克酵母属，酒香酵母属，卵孢酵母属，，醋酸发酵过程中的产酸功能菌为植物乳杆菌和巴氏醋酸杆菌。对意大利香醋中醋酸菌的多样性进行分析，发现醋酸菌是其中最主要的功能微生物。

由此，我们可以看出，处于不同的区域有条件下的食醋，其在发酵过程中所存在的微生物类型有着较大的差异，无论是代谢物质，还是作用机制方面都不同，这也就导致食醋风味与营养物质的区别。虽然有关实验人员已经对对食醋发酵过程中的微生物进行了全面的研究试验，但在发酵食醋功能及群落结构体系方面还需要进一步的调查分析以后，才能够得到明确的结论，这样也有利于促进传统食醋业朝着规范标准化而发展。

在传统的红曲、黄酒发酵工艺中，酵母菌菌群结构一直处于动态变化的状态，直到最终稳定完成。而在发酵的前期过程中，酵母菌将会随着酿造进程的发展，其本身存在的扣囊复膜孢酵母也会迅速减少，并由原有的酿酒酵母形成了一种优势的酵母菌。与此同时，非酿酒的酵母在酿造过程中，将会产生特殊的香气，使得黄酒具备了不同的物质风味。但是，除了这些物质意外，部分氨基甲酸乙酯等代谢有害物质也会随之产生，这样就极大的破坏了黄酒的酿造质量，再加之目前我国仍没有对其累积机制进行过多的研究，缺乏完善的传统发酵工艺机制体系，这就导致很多功能微生物的代谢变化规律并没有被大家所认知。

4.结束语

综上所述，可以得知，传统发酵食品体系是功能性食品微生物挖掘的重要来源。目前已经对发酵食品中的微生物做了大量研究工作，但其微生物群落结构与功能并未得到全面分析，许多功能性食品微生物并没有得到开发和应用。

【参考文献】

[1]马雁飞，倪玲.发酵食品中微生物多样性研究方法进展[J].中国酿造，2011，（2）：12-15.

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关键词：污水处理；生物污泥；减量；复合微生物

现在世界上85%以上的污水处理厂是应用活性污泥法来处理污水，这种方法最大的弊端是污水处理的同时会产生巨大数量的剩余污泥。剩余污泥中的固形物有截留下的悬浮物，有生物处理系统产生的生物污泥，有因添加化学絮凝剂而产生的化学泥，污水处理厂产生的污泥量大约为所处理的污水体积的0.15～1%。现在的污泥的处理及处置，就是通过适当的技术措施，使其得到再利用或是将其的环境的损害程度降低后再投放到自然环境中。这些污泥富含有机物、病毒、重金属等，如不加以处理而随意堆放，将对周围环境产生再次污染。

目前对污泥的处理方法有：埋地、焚烧、农用等。但这些方法也都存在其他弊端。且现行方法的处理成本很高，一般占到污水处理厂运行费用的30%～60%左右。欧美国家每年用于处理剩余污泥的费用资金就高达几十亿人民币。因此，寻找更好的剩余污泥的处理处置方案，一直是污水处理行业的重要研究领域。

当前关于污泥减量技术的研究在国内外一直停留在已产生污泥的处理上或者通过溶胞技术进行的化学物质的投加，或者在生化过程中通过投加能量解偶联和物质解偶联化学药剂的研究上，对于生化处理系统的研究也停留在通过工艺的调整完成污泥减量化的研究上，并没有进行微生物共生的研究也没有将生物共生技术和工艺研究结合进行的污泥减量化研究。

1 复合微生物污泥减量的技术原理

复合微生物，由光合细菌、乳酸菌、酵母菌、硝化菌、反硝化菌等五属十科五十多种微生物组成，结构稳定，性能显著，用于污水处理中可显著减少污泥产量，因其可降低BOD、COD、脱氮、除磷，将有机物、含氮物等分解为CO2、H2O、N2等。复合微生物对活性污泥的减量作用通过以下机理达到其效果。

1.1 脱碳机理

污水处理过程中的活性生物的结构和功能中心是起絮凝作用的菌胶团，菌胶团中各种微生物之间是食物链的关系。污水中的有机物先吸附到含有大量微生物的菌胶团表面，与菌胶团中的微生物进行细胞表面的接触，小分子有机物直接穿过细胞膜进行微生物体内，糖类、蛋白质等大分子有机物通过细胞膜上的透膜酶而进入微生物体内。进入微生物内部，在各种细胞内酶，如氧化酶、脱氢酶等的催化作用下，被微生物分解代谢。

脱碳主要在细胞中的好氧区域发生。一部分有机物被微生物逐步氧化分解，最终成为CO2和H2O等稳定的无机物质，并从此过程中获得生存所需要的能量。还有一部分有机污染物通过合成代谢形成了新细胞的组分。微生物通过合成代谢和分解代谢，从而去除了污水中的有机物，即达到了脱碳的目的。

1.2 脱氮机理

在污水中，氮主要以有机氮（如：蛋白质、氨基酸、尿素等）和氨态氮的形式存在。含氮化合物通过微生物的作用，连续发生氨化反应、硝化反应和反硝化反应，最终转化为稳定无害的N2，排入大气，从而达到脱氮的目的。氨化反应、硝化反应主要在好氧区域发生，而反硝化反应则主要发生在缺氧区域和厌氧区域。

首先，有机氮化物在氨化菌的作用下，分解转化为氨态氮。硝化是指在废水处理过程中，氨态氮被转化为亚硝氮和硝氮。硝化反应是在好氧状态下由亚硝酸菌与硝酸菌共同完成的。近几年的研究所发现硝化菌有丰富的代谢多样性和基质多样性。一般情况下，亚硝酸细菌将氨作为电子供体，将氧作电子受体进行好养呼吸；而在较低氧浓度下则同时利用亚硝酸盐和氧作电子受体；无氧条件下进行厌氧呼吸是利用亚硝酸盐作为电子受体。将亚硝酸盐做电子受体时，其还能同时利用氨、氢、有机物等多种电子受体。一般情况下，以亚硝酸盐做电子供体以氧做电子受体而进行好氧呼吸的硝酸细菌为自养生长，而在存在亚硝酸盐的无氧条件下则转变为以有机物做电子供体，以硝酸盐做电子受体的厌氧呼吸。在即没有氧也没有硝酸盐时，其进行以有机物做电子供体和电子受体的异养生长。

在调节池和反应器中，还可能存在厌氧氨氧化反应。厌氧氨氧化是以亚硝酸盐做氧化剂而将氨氧化为N2；或以氨做电子受体而将亚硝酸盐还原为N2的生物反应。

2 应用实例

（1）2008年在某工厂生活污水处理项目中（600吨/天），为研究探索复合微生物替代活性污泥及化学絮凝剂，研究人员与相关设计院沟通按照复合菌的生存需求设计采用格栅、调节池、缺氧池、生物接触氧化池（采用生物固定化技术）、二沉池、消毒池、污泥池等工艺处理。经过半年稳定运行，出水水质完全符合绿化和农用地要求，污水COD达到40mg/L以下，废水回用绿化园区植物。由于复合微生物对有机物的分解充分，没有多余污泥产生。

（2）2009年在山东省某医院污水项目上使用验证实验结果。医院污水量2000吨/天，自2009年4月20日开始用复合菌调试，15天运行达标，经过了4个月运行监测稳定。“不添加絮凝剂出水SS较好，不添加消毒剂大肠杆菌数减少98%以上，污泥量少，各项指标均达到项目建设要求。”

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关键词：微生物肥料；土壤肥力；维持

中图分类号：S144 文献标识码：A

用微生物肥料，既可疏松土壤又可提高土壤肥力，还可以减少病害。因此，对微生物肥料对土壤生物肥力的维持有其必要性。

1土壤生物肥力

土壤的四大肥力因素是养分（矿物质）、有机质、空气、水分。这四大因素要同时存在，相互供应，相互配合。母质是土壤中矿物质的基础，构成土壤的“骨骼”，像氧、硅、铝以及一些微量元素来自成土母质。有机质对土壤的肥力发展和理化性质影响极大，来自动植物残体以及其分解和合成的物质。其中，有机质和矿物质的含量是土壤肥力衡量的一个重要标志。

目前，对于土壤生物肥力还没有一个特定的定义和定量描述，但是其已经广泛应用到农业生产中，并且对农业生产作出了较大的贡献。目前，学术界对土壤生物肥力有这样一个简单的定义，即指生活在土壤中的微生物、动物、植物根系等有机体为植物生长发育所需的营养和理化条件做出的贡献。同时，生物过程对土壤的物理、化学特性起到良好的促进和维持作用。它与物理肥力、化学肥力共同构成土壤肥力3个不可或缺的组分。

与化学肥力、物理肥力相比，土壤生物肥力的特征主要表现为以下几点：首先，动态性，其在生物过程中，随着植物的生长和时间的变化而不断地发生变化。其次，多样性，这种特性主要表现为多种微生物的共同参与，是一种综合化的过程。对于土壤生物肥力，微生物是其中的核心部分。

2 微生物肥料对土壤生物肥力的维持

2.1案例分析

为了研究微生物肥料对土壤生物肥力的维持，进行了以下实验探究（表1）：

在实验过程中，要针对材料的生长情况、病虫害情况以及产量等都分别作好记录，并且进行分析。

2.2土壤肥力的维持

一般而言，微生物肥料适宜于全部植物，其实微生物肥料是针对板结土壤，尤其是对于盐碱化土壤以及病虫害严重的土壤会更有效果，大体而言，微生物肥料对土壤肥力的影响有以下几点：

2.2.1对土壤中有机质的影响。根据测定结果发现，与没有施用肥料的土壤相比，施用微生物肥料后的作物产量有所减少，而且减辐在0.3%～0.4%左右，这是因为微生物肥料中含有解钾菌、解磷菌以及固氮菌，由于这些微生物的存在，使得土壤中的有机物，不断地分解和转化，因此，在施用微生物肥料时，要想保持土壤肥力，需要增施有机肥，而且，经过实践研究发现，微生物肥料比较适用于机质含量较多的土壤。

2.2.2对土壤中磷的影响。根据实验结果分析，施有微生物肥料的土壤中，作物产量提高，但是土壤中的磷含量却有所减少，其减辐在4.6～18.9mg/Kg，造成这种现象的主要原因就是由于作物生长带走了很多的磷元素，自然也说明微生物肥料可以没有较强的解磷能力。

2.2.3对土壤中钾的影响。根据实验结果发现，在收获作物以后，土壤中钾的含量明显有所上升，其中，没有施微生物肥料的土壤肥力提高了 23mg/Kg，而施加微生物肥料的土壤肥力提高了54mg/Kg，显然，微生物肥料有助于土壤中钾含量的增加。

2.3 实验结果分析

2.3.1根据以上实验分析，对土壤中的矿物质以及有机质进行了检测，在土壤中，施加微生物肥料，促进土壤物质转化，改善土壤结构，提高土壤肥力，促使益生菌群增殖，促进作物生长。与此同时，微生物肥料主要促进土壤中难溶性养分的溶解、转化和释放。同时，由于菌剂的代谢过程中释放出大量的有机物质，促进土壤中微量元素硅、铝、铁、镁、钼等的转化及螯合，有效打破土壤板结，改善团粒结构状态，改善土壤养分的供应状况、通气状况及疏松程度。促使各种自生、共生益生菌群增殖的生物肥料，可以增加土壤中的氮素来源，将土壤中难溶的磷、钾分解转化，从而能为作物吸收利用，增加土壤肥力。

2.3.2使得土壤中的农药残留量大大减少，并且在很大程度上提高作物产量，其中，玉米提高13%，小麦平均亩产提高16%，棉花提高14%，甘蔗、大白菜提高40%，甜瓜增产15%-24%。

2.3.3作物产品的质量也有所提升，对作物产品中富含的物质进行了分析，农产品中的活性多糖、黄酮、胡萝卜素等活性物质的含量大大增加，作物品质全面提升，进而提升了作物的经济价值和营养价值，同时，产品的口感提升，营养更加均衡。

3 微生物肥料的研究与发展趋势

综合以上分析，可以知道，微生物肥料具有很好的实用性和农业价值。与其他国家相比，我国的微生物肥料行业，品种多，应用广，尤其是营养物质的合成方面，更处于领先地位，而且这些产品目前已经形成了一定的规模，具有很好的发展前景。但是从另一个方面来讲，我国在微生物肥料研究方面的投入不足，所以，整体而言，我国微生物肥料研究水平仍旧不是很高，再加上缺乏技术创新，使得产品的质量和稳定性不足，这些都是目前极需解决的问题。为此，需要针对我国微生物肥料的研究现状，加强对我国微生物肥料产业的分析，采用现代高科技术手段，取得更大的突破，促进我国农业的可持续发展。

4 总结

总而言之，微生物肥料，不仅有利于促进土壤团粒结构的形成，使土壤中空气和水的比值协调，使土壤疏松，增加保水、保温、透气、保肥的能力，而且施用微生物肥能让土壤中的有益微生物保持很大的优势，也能明显疏松土壤，提高透气性，进而促进植物的良好生长。

参考文献

[1]陈添昌，钟平，李添华，林雷通，童德文，陈郑盟.微生物肥料在烟草生产中的应用[J].农技服务，2012（05）.

[2]孟令文，付雪娇，刘冠求.易丰收在甘薯栽培上的应用效果研究[J].辽宁农业科学，2011（03）.

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新近研究发现，一些靠“吃矿石”为生的微生物正通过“生物冶金”的方式在这些方面有所作为，而这却鲜为人知。

不久前，尚普咨询在《2013-2017年中国冶金市场分析调研报告》中指出，21世纪是生物技术飞跃发展的一个世纪，生物冶金也将会有更进一步的渗透和影响。

所谓生物冶金，即利用微生物的自然代谢过程，将矿石中的有价元素选择性浸出，直接高效制取高纯度金属的方法，主要应用于传统技术无法处理的低品位矿、废石、多金属共生矿等。

业内专家表示，生物冶金技术由于其具有利于环境保护、基建投资少、运作成本低等优越性，有望促进整个冶金行业的快速发展。

贫矿开发的“金钥匙”

品位低是我国矿产资源的显著特点。资料显示，我国铜矿的平均品位仅为0.87%，大于200万吨级的超大型铜矿品位基本上都低于1%；镍钴贫矿占到总储量的30%-40%；铁矿贫矿占到总储量的95%：锰矿贫矿占到总储量的93%。

随着贫、细、杂为突出特点的难选冶矿石所占比例不断上升，常规选冶方法在技术和经济上都面临挑战。

中国工程院院士、中南大学教授邱冠周表示，传统的采矿、选矿、冶金工艺在处理低品位矿产资源时，存在低效率、长流程、高成本、重污染等问题，这使得新型工业化发展的支撑日趋乏力。为此，生物冶金这一能控制成本、节能高效、操作简易、环境友好的处理技术应运而生。

“这些以矿石为食的微生物属于一类化能自养菌，它可以把矿物里的Fe2+转换成Fe3+，把硫转换成硫酸，并通过氧化过程获取能量。同时，矿石由于被氧化，从不溶于水变成可溶，人们也就能够从溶液中提取出矿物。”中国科学院过程工程研究所研究员张广积对记者解释说。

该所另一位副研究员李浩然也对记者表示，低品位、难处理的金属矿物，如金、锰、铜、镍、锌等，均适合利用微生物进行冶炼，这些微生物一般多耐酸，甚至在pH1以下的环境中仍能生存。

不仅如此，在北京科技大学冶金与生态工程学院教授李宏煦看来，与传统资源加工技术不同的是，生物冶金只需要利用微生物、空气和水这三大天然物质，在低温低压的环境下就可以从矿石中直接提取有价金属，而无须选矿、火法冶炼、电解等复杂的工艺流程，因而其投资成本和操作成本都很低。

生物技术助菌种改良

李宏煦对记者表示，传统的生物冶金普遍被认为仅是一个生物浸出的过程，事实上，生物冶金至少包括生物浸出、生物吸附、生物修复3个领域，而每个领域所依赖的微生物也大有不同。

以生物浸出为例，其体系中所涉及到的微生物主要有化能自养菌、异养菌和真菌，此外也有原生动物存在。其中已用于硫化矿生物浸出的菌种主要有嗜酸氧化亚铁硫杆菌、嗜酸氧化硫硫杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌。

另外，在浸矿过程中，由于工艺及实际生态环境的不同，也存在许多对不同温度环境具有适应性的菌株。

在张广积看来，微生物冶金真正实现现代化工业应用的时间仍然较短，自身也有许多不成熟的地方。例如，反应速度慢、细菌对环境的适应性差、超出一定温度范围细菌难以成活、经不起搅拌、对矿石中有毒金属离子耐受性差等。

为此，科研人员也正在从遗传工程等方面开展工作，试图通过基因工程得到性能优良的菌种。

邱冠周称，早在2004年，中南大学就参与了世界上第一个嗜酸氧化亚铁硫杆菌的全基因组测序研究工作。在全基因组测序获得全部3217个基因信息的基础上，进行全基因组芯片和比较基因组学研究，最终发现亚铁氧化、硫氧化及抗性相关的320个高氧化活性基因，实现了微生物浸矿行为研究从表现型向基因型的转变。

而针对微生物冶金反应速度慢等问题，李浩然则认为，可以把基因组解码技术利用到微生物湿法冶金领域，解释浸矿特性与其基因表达的内在规律，并在指导下实施菌种的基因工程改良，获得既能耐高温又能耐磨、耐酸、耐毒性的综合性能好的微生物。

李浩然坦言，生物工程的进步与成就应该尽快应用到生物湿法冶金上来，培育出性能更好、更能满足冶金过程所需要的微生物，应用范围也应进一步拓展并走向产业化。

产业化待突围

张广积表示，生物冶金已经在含砷金矿的预处理、低品位铜矿和铀矿的工业提取中取得了显著成效，其中次生硫化铜矿、难处理金矿的生物提取已经实现大规模产业化。

据了解，目前用生物法提取的铜约占全世界铜总产量的25%，美国、加拿大等20多个国家相继实现了生物提铜的大规模产业化。在我国，也有江西德兴铜矿等3座铜生物氧化提取工厂相继投入生产。

现如今，生物冶金技术的工业应用范围也在不断扩大。李浩然称，国内针对锰、铜、镍、金、钴、锌等矿物，已经先后建立了数十座规模化工厂，如福建万吨级生物堆浸一萃取一电积提铜等项目、河北氧化锰与硫化矿共同综合利用项目、辽宁和山东嗜热菌提金项目等。

可以说，随着低品位、难处理矿产资源的日益增加，生物冶金可观的应用前景逐渐显现。不过，就目前来看，生物冶金技术仍然仅限于几种矿物，取代传统冶金还有待时日。

对此，不少专家表示，生物冶金技术还面临相当多的问题，未来应该加强中等嗜热茵和高温菌浸出工艺的开发和优化。另外，生物浸矿反应器也应该更趋向于大型、高效和节能。同时，还应该系统地集成或优化生物氧化的工艺流程，扩大它的应用范围。

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【Abstract】Textile printing and dyeing wastewater is one of the most important sources of industrial wastewater pollution in China. Because the wastewater contains a large number of refractory substances， it has been a difficult point in industrial wastewater treatment. The immobilized microorganism technology has many advantages， such as high efficiency， stability， adaptability and so on， and these characters makes it played an important role in the treatment of printing and dyeing wastewater. This paper introduces the principle of immobilized microorganism technology and its research progress in the treatment of printing and dyeing.

【P键词】固定化微生物技术；印染废水；应用

【Keywords】immobilized microorganism technology； dyeing wastewater treatment； application

【中图分类号】R139+.1 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0142-02

1 固定化微生物技术的发展和意义

纺织染整工业作为我国传统的支柱产业之一，为我国的国民经济发展做出了重要的贡献，同时也带来严重环境污染问题。据不完全统计，我国纺织染整工业每天产生的废水量约为每天排放量为3×106～4×106m3。随着纺织染整工业的高速发展，一方面废水的产生量也在逐年增加，另一方面由于新工艺、新技术及染料助剂的更新等，印染废水的水质变得越发复杂，增加了其处理难度。以目前印染废水的处理方法来看，可以分为两个大类，一类是物理化学方法，另一类是生物方法，其中以生化方式为主。

固定化微生物技术自20世纪60年代产生以来，以其具有的高效、稳定、耐毒性等特点受到各方研究人员青睐，从国内外的研究表明，固定化微生物技术已被运用于环境修复、食品工业、化学分析、能源开发、医学和制药等多种领域。其中，固定化微生物技术在污水处理中已由实验阶段向工程应用方面发展。国内外研究固定化微生物技术对于印染废水的作用，通过不断培养合适的菌种，组成高效的废水处理系统，实践证明，这种处理方法的效果是比较好的，具有非常广阔的市场前景。

2 微生物的固定化方法

固定化微生物技术关键在于微生物的固定，而微生物的固定化方法种类很多，可以根据微生物细胞和载体的作用力作用形式等因素对方法进行分类：

2.1 吸附法

吸附法是一种十分常见的微生物固定化方法，与此同时，吸附法又常常被我们称之为载体结合法，在此种方法之中，需要用到多孔载体，然后利用这个载体本身的吸附作用来修复微生物细胞，吸附法的重要优点就是对于细胞活性的影响比较小，基本上不会造成细胞的抵抗反应，反应过程比较温和，而且操作步骤很简单，操作思路很明了。缺点就是当受到的负荷比较大时，载体就会发生破坏，而且固定的细胞是有一定的数量限制的。董新姣利用丝瓜穰的网状结构来进行了微生物固定化研究，实验证明，是瓜瓤的网状结构，能够很好地固定化菌体，当pH值为6的时候，对于颜色颗粒的吸附能力是最强的。

2.2 包埋法

除了吸附法之外，包埋法也是一个十分常见的微生物固定化方法，其主要原理就是把微生物细胞放置在多孔的网络空间中，这个网络空间是不溶于水的，也应当是多聚体化合物，因而可以通过聚合作用而让细胞汇集，把细胞固定住。与此同时，多聚体化合物的网络是十分致密的，这不但能够防止细胞发生泄漏，而且能够让底物进行一定程度的渗出，让那些不想要的产物扩散出来，得到浓度更高的目标产物。包埋法的操作是比较简单的，因而制作效率比较高，除此之外，通过包埋法制作出来的固定化细胞球体强度更高。刘志培等人探索了聚乙烯醇对于固定混合细胞的作用，并把其运用到了印染废水脱色的研究之中，实践结果表明，聚乙烯醇具有很好的应用价值，当温度在30℃左右，pH值在7左右的时候，具有非常高的脱色效率，可以被投入到工业使用之中。

2.3 交联法

交联法是一种化学方法，通过一定的形式让微生物细胞与交联剂进行结合，从而达到固定化的效果。交联法的应用并不是很广泛，主要是因为此种方法所耗费的资金比较多，包括交联溶剂以及交联操作的实验设备等，而这些设备都是十分昂贵的。

2.4 自固定化法

在自固定法中，没有用到载体，因此，这种固定方法又被称为无载体固定化法，当颗粒形成的时候，微生物的周围会形成相应的小型生态系统，有利于微生物的生存和代谢，这种协调发展能有助于微生物的信息传递，细胞颗粒的整体活性就会提高很多。最重要的是，这种自固定化法是比较简单的，非常容易进行操作，因而得到了广大工程技术人员的青睐。[1]

3 在印染废水处理中的应用

固定化微生物技术在印染废水处理中得到了较为广泛的应用，在传统的印染污水处理过程中，我们通常采用悬浮生物方法，然而这种方法的操作效率并不是很高，菌种并不能得到足够的纯化。当我们采用固定化微生物技术之后，不但菌种的纯化度提高了，而且菌种的工作效率大大提升，污泥的产量也有所降低，固体与液体的分离效果十分明显，正是由于固定化微生物技术的巨大优势，我们把这项技术广泛运用在了废水处理中，充分运用生物技术来美化环境。在实际的工业生产中，印染废水是五颜六色的，而且颜色的浓度比较大，因此这些印染废水是达不到排放标准的，这时候，通过采用固定化微生物技术，我们可以用一些混合脱色细菌对废水进行处理，从而消除印染废水的颜色，大大降低有害物质含量。实践证明，此种方法对于废水的脱色率可以达到85%，是一种十分可靠的方法。[2]

固定化微生物技术有非常大的优点，并且在印染废水处理行业中得到了广泛的应用，但是其应用水平并不是很高，有很多时候，此种技术与实际工作并不能很好地契合，要想加强固定化微生物技术在废水处理中的应用水平，我们还需要加强以下几个方面的研究工作：

首先，优势微生物细菌的培养。在目前的废水处理工作中，我们已经发现了大量的可以用于降解印染废水的生物菌种，但是存在的这些菌种数量是远远不够的。印染废水的种类非常之多，因此所需要的降解菌种也非常多，只有不断开发和培养新的微生物细菌，才能够让印染污水的处理更加顺畅。这些优势菌种不但要能够在常温中很好地生存，而且需要适应低温环境和高温环境，从而满足各种处理条件的需要。

其次，固定化载体的开发与改进。虽然说我们已经开发了很多固定化载体，但是很多载体还仍然存在着容易坍塌、容易堵塞的问题，而且很多载体的制作成本比较高，这在很大程度上阻碍了载体的运用，因此，开发出更加便宜和性能稳定的固定化载体，是一项任重而道远的任务。

固定化微生物反应器的研究也是一个重要环节，只有构建好高效的反应器，才能够让反应更加彻底，从而高效的去除掉废水中的颜色，有效净化污水。因此，我们应当研究透彻印染废水的特性，并有针对性地探索固定化微生物反应器的工作方法，不断优化和筛选，从而充分提高固定化微生物反应器的工作效率。

总而言之，固定化微生物技术对于印染废水处理工作具有重要意义，相关的工程技术人员必须要不断探索新技术和新材料，并在具体的工作实践之中不断改进工作思路、改善工作方法，为印染污水处理行业的进步而不断努力。

【参考文献】

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皮革鞣前下脚料的酶处理

传统上提取胶原多采用酸法、碱法以及酸碱结合法，然而这些方法都有着致命的缺点:酸法［9］迅速而彻底，但色氨酸完全被破坏，同时存在产率低、易污染等问题;碱法不仅破坏含羟基和巯基的氨基酸，而且产生消旋作用;而酶法提取因其具有专一、高效且清洁无害的优点而备受关注，提取出的胶原蛋白类产物已被广泛应用于食品、医药、化妆品、制革、造纸、纺织等行业中。如:MorimuraS等［10］使用酶法从动物皮中提取出可以用于食品生产原料的食品级蛋白多肽。食用级胶原和蛋白产品的开发不仅可以满足食品工业的发展要求，更能弥补我国饮食结构中蛋白质偏低的不足。另外，HsiuO等［11］进行了利用胃蛋白酶消解猪皮提取胶原的研究，并将提取产物用于制备药物缓释材料。鞣前皮革下脚料中不含铬，因此在其处理过程中不受脱铬等条件的限制，提取出的胶原及其产物纯度高，应用范围也更广。国内外在应用蛋白酶水解鞣前制革下脚料方面的报道已不少见，李彦春等［12］以牛皮的碱皮边角为原料，用木瓜蛋白酶水解提取胶原，并确定了较好的水解条件。eljkoBa-jza等［13］将化学法与酶法结合处理未经鞣制的皮革废弃物，该法分解制革废弃物的能力可达500u/g，经微生物试验鉴定:水解产物中未检出沙门氏菌、葡萄球菌、变型杆菌等致病微生物，符合食品安全标准。为提高鞣前下脚料的酶解效率，也有研究人员利用超声波［14］等方法辅助酶解过程，结果降解率从之前的57.6%提高到84.1%。

铬革屑的酶水解

铬革屑的处理及资源化利用，首先要解决的是脱铬问题。纵观国内外，对铬鞣革屑脱铬的研究多集中于碱法脱铬、氧化法脱铬及结合法脱铬，而缺乏对酶法脱铬的研究。究其原因，可能是因为酶法脱铬专一性强且成本较高。然而随着生物技术水平的提高，酶制剂的种类越来越多，价格也在大幅度降低，这就为其在工业化生产中的应用提供了极大空间。酶法脱铬［15］是利用酶复杂而特殊的作用机理，使胶原蛋白水解成小肽和氨基酸，同时释放出铬鞣革中的铬，从而达到脱铬的目的。酶法脱铬的关键，是所用酶应具有对铬离子的耐受性。国外在利用酶制剂水解革屑方面的研究较早，早在20世纪中后期就有许多关于酶水解铬革屑的报道［16－18］，且当时的技术已能获得较高的脱铬水平和蛋白回收率。我国的研究人员在借鉴国外技术的同时，也对铬革屑的酶解研究做了大量的工作。两步法或者结合法，仍是目前酶法水解铬革屑最常见且最有效的方法，该法通常先采用酸或碱对铬革屑进行脱铬处理，再对脱铬革屑进行酶解研究。国内在利用两步法酶解铬革屑方面的研究较多［19－22］，试验证明，两步法酶解可以达到较高的脱铬率和蛋白回收率。陈秀金等［23］对脱铬后革屑进行碱性蛋白酶水解研究，考察了各种因素对胶原水解产物收获率的影响，并获得胶原水解产物收获率为66.2%、铬含量为4.20mg/kg的产品。利用微生物产酶降解铬革屑，是酶处理铬革屑的又一新途径。SivaPM等［24］的研究发现，土壤放线菌在一定条件下对植鞣革屑的降解率可达100%，但对铬革屑的降解能力不高。另外，关于利用青霉和枯草杆菌等微生物产酶降解铬革屑的研究亦有报道［25］。

制革污水及废弃毛发的酶治理

制革污水的综合治理源头是关键，从主要污水排放源出发，研究清洁制革工艺，是解决制革污水污泥问题最直接、最有效的办法。四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室在制革清洁化生产方面做了大量的研究工作［27－28］，蛋白酶保毛脱毛等技术的研究以及多种清洁化材料的开发，不仅大大减少了污泥和有毒物质的排放，节水节能的途径也应运而生［29］。SaravanaBhavan等［30］也进行了无硫蛋白酶脱毛工艺试验，结果表明:该工艺可以明显减少制革污水中有害物质的含量，其中COD和固形物含量分别降低55%和25%。随着环保和清洁技术的要求，酶制剂将在制革生产中担任越来越重要的角色，从以往的制革辅材料转变为主要材料。除此之外，酶制剂在处理制革废弃毛发等方面也有突出的贡献。制革废弃毛发的主要成分是角蛋白，它是一种良好的生物质资源。毛发角蛋白结构中带有许多双硫键，稳定性高，不溶于水，因此很难在自然界中被消解。传统上，开发利用这些角蛋白是采用物理或者化学方法水解［31］，但这些方法不仅能耗高、效率低，而且产品品质低、氨基酸破坏严重。然而利用生物技术降解角蛋白不仅对环境友好，而且可以在一定程度上改善角蛋白的营养组成，在肥料、医药、化妆品等行业具有无可比拟的优势和广阔的应用前景。刘军等［32］筛选到一株高温蛋白酶的高产菌株———嗜热脂肪芽孢杆菌，并研究了该菌株所产的高温蛋白酶对毛发角蛋白的降解能力。结果表明，该菌株所产高温蛋白酶对毛发角蛋白有较大的水解能力。此外，也可利用角蛋白酶降解毛发生产有机肥料，因为在微生物角蛋白酶的作用下，毛发废物可被逐渐降解，缓慢释放氮素［33］。另外，纺织行业中常用到的羊毛等织物的酶处理研究［34－35］，对制革废弃毛发的处理也有很好的借鉴意义。

发展前景

尽管酶制剂的优势已被研究工作者广泛认可，但由于其在制革工业中的应用研究起步较晚，因此尚有很多工作需要完善。笔者认为，酶制剂在制革废弃物处理方面的应用可以朝着以下几个方面努力。(1)酶的高度专一性从某个角度来说限制了它的应用，因此，更多高效的复合型酶和产酶菌种还有待开发。制革过程中使用了大量的化学品，使得不同制革工段产生的制革废弃物有所差别，因此单一的酶制剂已经不能满足废弃物处理的要求。此外，降低酶制剂生产成本是酶制剂能在制革工业中广泛应用的又一重要条件。(2)酶制剂在处理制革废弃物中的应用研究涉及生物等多个学科，加强与这些学科之间的联系，培养研究人员的综合素质对研究大有裨益。在生物技术急速发展的今天，有效利用生物技术研究成果如微生物技术、酶脱毛和酶软化技术等，寻找适合制革工业应用的途径，是酶制剂在制革工业中应用的必经之路。(3)受胶原在食品中应用的基础研究的限制和公众消费习惯的影响，我国开发制革废弃物在食品中的应用鲜有报道。但从满足我国对食品的大量需求出发，应该考虑合理利用各种生物质资源，发挥酶制剂清洁高效的优势，研究和开发各种形态的胶原蛋白或胶原多肽，并将其应用于食品工业中。

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[关键词] 行动导向；能力递进；教学设计；农业微生物

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）04-0074-03

0 引言

随着职业教育教学改革的深入，以行动导向开展课程改革已经较为普遍。以培养学生的职业行动能力（包含知识、技能和关键能力）为教学目标的课程开发[1]，其实，就是构建理论与实践一体化的教学体系和方法。《农业微生物》是农业类和生物技术类专业的基础课程，间接对应职业岗位工作有食用菌工、苗木生产工、农产品质检员、植保员等。该课程所对应的专业岗位都要求相关工作人员具备熟练的无菌技术和微生物纯培养技术，并能鉴别常见微生物种类，以及能够组织和按照试验规程开展试验或生产等工作的职业能力。以前按“需”培养学生以及让培养的学生适应“职业框架”的做法已经不能适应不断变化的市场需求。那么，如何培养学生职业行动能力，即培养的学生不仅会应用职业专业知识，还能够运用跨专业知识并且独立面对和解决存在的实际问题，找到解决问题的方法。近年来，笔者对高职《农业微生物》课程进行了行动导向教学的课程开发与教学实践，取得较为显著的教学效果。

1 《农业微生物》课程设计思路

课程教学是依据实际生产岗位的工作过程的需求来设计，依据典型工作任务即无菌技术-纯培养技术-识别与初步鉴别等，分别作为学习和工作的共同载体，实施项目教学，制定4个工作任务。

课程采用“综合能力训练-单项技能训练-综合能力训练-职业能力初步训练”四级的能力递进培养方法进行教学设计，分别基于真实性的工作任务即制定整体的工作目标（构建整体思维框架）和工作任务（实验预期和设计能力训练）、部分工作环节（项目分解与实施，分解为若干的单项技能训练）、完整的工作过程（小的综合项目，综合能力训练）、生产过程（1～2项工作任务，职业技能初步训练）。例如：“工”的设计：以一个完整的企业微生物纯培养生产过程为工、学、教的共同载体，学生参与整体工作目标的制定，带着任务、按照生产流程完成整体目标。生产过程 是相互关联的，递进的，学生必须完成好每一个工作0

环节，熟练掌握单项技能（某一个生产流程）外，必须考虑前后生产流程间的逻辑关系；直到完成小型综合性项目，初步解决问题。最终完成初步职业能力的训练过程。“学”的设计：以任务驱动，学生自主学习，制定4个独立的学习任务来贯穿整个学习过程。以典型工作任务为载体进行的教学活动，实现了在做中学，学中做，一边工作一边学习，一边学习一边工作。以学生与老师共同参与完成学习任务、学生独立完成综合性任务以及学生熟练掌握相关技能作为最终考核目标。

课程开发别强调学生主观能动性发挥[2]。例如，在教学实践中，通过课前设立问题，引导学生对学习任务进行探究，学生会表现出强烈的学习愿望。在项目教学的实施过程中，充分发挥和展现学生自主学习的能力，学生互相配合工作和讨论问题，进一步通过团队工作培养学生的职业行动能力。教学中也从作业单的完成、任务单等书面资料及教师指导、示范和讲授，让学生最大程度的参与全部教学过程，获得较好的学习效果和教学效果。

2 《农业微生物》行动导向课程开发内容

2.1 课程目标

《农业微生物》课程内容可对应于食用菌、植物组织培养、疫苗、微生物发酵、植物保护等各生产职业岗位，这些岗位有一共同的要求，即能够熟练从事微生物基本试验技术、准确辨识常见微生物类别，以及明确微生物与现代农业生产的关系及其应用前景，能够初步独立开展相关农业科学实验等职业行动能力（包括专业能力、方法能力、社会能力的多维体）等。因此，开展课前岗位调研，确定岗位工作能力要求并作为课程教学目标，同时需考虑对应专业和相关职业岗位需求选定教学内容[3，4]。

2.2 理论和实践一体化课程设计

按照职业岗位典型工作任务的需求组织与安排课程教学内容[5]。教学内容按职业能力形成内在规律设计组织[6]，以工作过程程序化教学内容，具体分解为4个学习任务单元。

1）微生物纯培养技术。 具体以“大肠杆菌的纯培养技术”为学习任务载体，旨在建立整体工作框架，即微生物试验准备工作至完成微生物纯培养的全部工作过程。重点学习微生物基本实验技术，以单项技能（配制培养基、消毒、灭菌、无菌移接、培养与观察、油镜的使用、革兰氏染色、观察识别常见细菌种类等）训练为主，学生在任务驱动下，一边做一边学习，初步掌握基本实验技能。

2）微生物的深层培养技术。具体以“某食用菌或药用真菌的深层培养技术”为学习任务载体。主要针对目前发酵工艺、生物技术以及食品检验等岗位要求进行设计，同时也是对微生物纯培养（真菌的培养）的基本实验技能开展的进一步训练和巩固，即在前一个学习任务中教师示范和指导操作的基础上，逐步实现学生尝试着自己独立操作，从而强化和熟练微生物基本实验技术技能。在这项任务中重点强调学生自主完成工作计划，并学习相关文献的利用，学会初步评价和预期试验结果。

3）微生物分离技术与计数。具体以“某生境土壤微生物的分离技术与计数”为学习任务载体。该学习任务是对微生物知识和相关试验技能的整体运用能力的训练和学习。在教学活动中，学生制定工作计划、进行试验准备、进行微生物的分离和培养、统计结果。全部的教学过程以学生自主学习、小组学习、操作练习等多种学习形式来完成，教师只参与讨论答疑及考核技能关键点等的工作。通过学生完成一个真实性完整工作任务的训练，一方面检验了学生对微生物基本试验技能全面熟练运用能力，另一方面是对学生综合运用微生物学知识和技能的能力的训练，从而实现了行动导向学习的全过程。

4）常见植物病害病原微生物的分离与培养。以当地农作物生产主要病害诊断为学习任务载体，为后续课程的衔接而设置。拟在对微生物知识和能力的综合运用的再训练，激发学生的学习兴趣，将专业背景和职业岗位等真实情境渗透于教学中。引入真实的生产任务，对常见病害症状进行初步的识别，并通过运用微生物基本试验技术，对病原物进行初步的分离、培养和初步鉴别。在学习过程中，学生对病原微生物的分离培养进行熟练操作，同时也对常见微生物种类进一步辨识进行训练，实现了课程教学目标。

在不断的教学实践中，可明显的看到学生能够熟练掌握微生物基本实验技术，对课程相关内容关注度高、非常注重知识的应用与实践，乐于思考，并且能够初步运用微生物知识和技能独立开展实践工作。

3 能力递进教学设计的教学实践

通过近几年的改革尝试，任务驱动教学设计的“做中学”、“学做一体”的教学取得较好的效果。目前，《农业微生物》已经建设成为基于课程对应的职业岗位工作过程的行动导向的工学结合课程。围绕典型学习工作任务进行的教学中，多以学生自主学习为中心开展教学活动，大致分为几个层面。

3.1 以探究活动的设计进入课程

在课程入门的内容中，提出问题，“如何探究微生物”，以激发学生的学习兴趣，引导学生思考。每个学生需要制定自己的工作计划，然后参与小组学习和讨论，进入自主学习；每个同学会按照自己的计划去实施，在亲身实践中发现问题，提出问题。这种学习方式产生的效果即是学生参与实践，获得了深刻的学习体验，学生会专注于实践过程中出现的问题和现象，进而对下一单元的学习内容有所思考。

3.2 帮助学生搭建脚手架即实现支架式教学

进入学生想做，不知怎么做时的阶段，提出“如何培养微生物”，开展起一边工作一边学习的学习阶段。教师示范操作，指导和帮助学生学写实验或工作计划，进行试验准备，讲解基本实验技术及其原理，掌握通过创设情景和多媒体展示使得学生较好的微生物世界里的内容。以实景、实物直观教学和教学演示，学生在这个学习过程中，除能够较好掌握微生物学基本试验技术外，还有表现为一种很新鲜的尝试和学会了的内心感受。

3.3 展开抛锚式教学

通过上一个学习任务的完成，学生已经学会一些微生物的知识和技能，再进一步反思所学知识和内容还能够干什么，这时，应该做好信息资源设计及协作学习环境的设计。例如，在一个现实的生产现场中，遇到微生物生长与控制的实际问题，如何解决引导和帮助学生去发现。同时，讲授案例，使学生接触更多的真实问题，使用抛锚或头脑风暴等教学方法导入新课。最后，设置“试着解决一些某生产中问题”的学习任务，又能再一次极大的调动学生学习的积极性和能动性。在微生物分离与培养技术的内容中，能够延伸很多专业问题，与后续课程及相关的岗位要求很好的衔接起来。学生们的体会是会用了、能用和有用。

3.4 知识拓展

以课程小论文为题的汇报演讲和交流讨论的教学组织形式，受到了学生们普遍的积极的回应。通过对“微生物在农业中的应用技术”为主题内容的思考和讨论，学生能够对自己所学的课程内容进行初步的总结和评价，对其他同学所述内容能思考、甄别和评价，等等，学生的学习能力得到提高。学生对此教学活动印象深刻，感觉收获很大。

3.5 考核与评价

课程的考核也是依据基于工作过程的行动导向课程开发理念[7，8]，由单项能力考核与综合素质评价相结合的多元评价形式；由单一的最终评价转化为全程评价；由教师单一评价学生转化为学生自评、学习小组互评与教师评价相结合的评价模式。目前，已经开发出《农业微生物》课程的教师手册和学生手册中，每个学习单元都设有相应的评价单和考核单，对应于每个学习环节或工作过程。在开展教学活动中，按照行动导向教学的过程，资讯-计划-决策-实施-检查-评价-考核，每一个学习活动都会对应有个人评价、小组评价、教师评价，在评价和考核中都有对专业能力、方法能力和社会能力的评价标准（或分值），对每次的教学活动过程及教学效果能够给予很详尽的记录和评价，考核及内容过程清晰可见，利于学生纠错，也利于老师及时调整教学中存在的问题。

4 教学效果

总结近年来的教学活动，以下做法的效果较为突出。

4.1 学前测试

课前通过对学生的学习基本状况、知识水平进行摸底，了解学生学习的基本特点。同时，建立问题点，引导学生进入本课程的“问题域”，启发学生思考，建立起学生的学习兴奋点。经过几轮实践，本环节教学组织比较成功，学生经自我测试后，身心放松，表现为乐于关注本课程的内容，并且能够主动提问，敢于与老师交流。

4.2 任务驱动

在教学活动中始终贯穿任务学习。任务学习是在老师的引导下，学生自己去某个领域或生产实际探究问题、发现问题并思考解决问题，需制定工作计划和落实解决措施等，是学生自身有学习需求的学习过程。针对学习任务的教学组织，老师主要侧重于做好辅助与指导学生的工作，灵活运用问题法、讨论法、小组法等多种教学方法，充分发挥学生自主学习的能动性用。尤其是在实践教学环节，开展充分的实训训练，学生会产生强烈的学习体验，激发出很多有创造性的想法。在完成学习任务的过程中，学生常常表现出更多的创新与尝试，极大满足了学生的个性化学习的需求。这样的教学活动，教学的内容显得很生动，教学的过程是快乐的。学生经历了思考和实践，经历动手动脑的过程，经历了问题、质疑与检查、反思和评价等不同的学习体验，对教学活动产生极大的满足感，内心感到很愉悦和充实，

4.3 教师要加强自身的人文与科学修养

尊重学生，尊重学习的过程，尊重客观事实；在整个教学过程中，关注学生状态，关心学生；对

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课程内容安排恰当、科学真实、符合学生学习特点；教师要成为勤奋学习、求真务实、精益求精、追求卓越和具有批评精神的榜样和示范。

以行动导向教学进行的《农业微生物》课程开发和设计，多以行业具体问题组织教学内容，教学资源丰富、教学现场成熟，利于学生形成行业印象并培养关注生产的意识，从而激励以任务驱动学生自主学习的动机，有利于提高学习效果。同时，以任务驱动、学生自主学习为整个教学活动中心的做法，对于所承担的每一项任务的每一个环节都有要求有目标并相互关联，因此，学生的学习体验很深刻。特别是进行综合能力训练既可以有效地培养学生综合运用知识的能力，又可以强化基础技能，达到教学目标。对于每一个学生每一个学习过程进行记录、考核，建立学生学习档案，指导学生完成实践目标，初步形成了学生全过程学习的控制机制。利用现代多媒体网络技术手段，创造随机学习、个性化学习与实践的环境，培养学生的创新能力。

5 结束语

师生相互信任、互相理解、沟通良好，是教学工作顺利完成的重要因素。在教学中，教师的职业态度、学业精神、能力水平等对教学效果有很大的影响。工学结合课程的改革，更多的体现课程的开放性，学生学习也多显现出个性特点。因此，在教学中不断研究学生，努力提高自身的执教能力，将始终是一个即老又新的问题。

参考文献

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[3]姜大源.信心、决心、恒心――论职校生的成长观[J].中国职业技术教育，2005，（12）：11-15.

[4]毛卓琳，欧阳潘.初探行动导向教学法在教学过程中的应用[J]. 中国科教创新导刊，2008，（12）：55-56.

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[6]袁江.关于行动导向教学的教学观[J].中国职业技术教育， 2005，（4）：2.

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关键词：自来水；氯化法；臭氧消毒法；紫外线消毒法

中图分类号：TU991.2 文献标识码：A

水是地球上的万物生命之源，是人类赖以生存的基本物质。俗话说“人能三日无粮，不可一日缺水。”这形象地说明了水的重要作用。但是，对传染病学和细菌学的研究证明水是传播疾病的重要媒介物，据世界卫生组织（WHO）统计，全球80%的疾病以及1＼3以上的死亡直接来源于不清洁的饮用水。水质决定着人的体质，于是自来水的消毒处理是保证我们人类合格用水的关键一步。

目前我国多数自来水厂都是采用氯化法对自来水进行消毒的，而现在人们发现用氯化法消毒时会产生一些卤化有机物，而这些卤化有机物中很多是致癌物或诱变剂；常规处理工艺对氯化法产生的副产物不能有效的进行去除。

1 自来水消毒方法

1.1 国内常用消毒方法

自来水消毒方法主要分为物理方法和化学方法两类。物理方法包含有机械过滤、加热、辐射、冷冻、紫外线、微电解和微波消毒等方法；化学方法包含有氯、臭氧、二氧化氯、氯胺、金属离子、卤素、阴离子表面活性剂及其它杀生剂等。

1.2 国外自来水消毒常用的方法

1.2.1 美国小型自来水厂常用的消毒剂

氯气虽然仍是最广泛使用的消毒方式，但出于人们对健康安全的关注和许多使用水法规的实施，使用氯气的水厂在不断的减少[1]。

在使用地下水作为水源的小型水厂中，通过对200家水厂进行调查，发现所有水厂都使用各自形式的氯作为消毒剂，没有一家水厂使用臭氧和紫外线消毒。其中61%的水厂使用了氯气消毒，其他的水厂使用液体或粉末状的次氯酸盐作为消毒剂。所有服务人口为25—100人的水厂，占的服务人口为101—500人的58%水厂都使用次氯酸盐作为消毒剂，而只有46%的服务人口为501—3300人的水厂和19%的服务人口为3301—10000人的水厂使用次氯酸盐[1]。

1.2.2 法国巴黎自来水厂

法国首都的巴黎自来水厂，日处理量为18万立方米。系统采用单一的紫外线消毒工艺，整套系统由五台反应器并联组合而成，水源水质硬度较高，整套设备配套自动清洗系统。经过紫外线消毒处理后的自来水厂，可以达到直饮水标准。

2 自来水厂中三种常用的消毒方法的比较

在我国自来水厂进行消毒时最常用的是氯化法、臭氧消毒法、紫外线消毒法这三种方法。这三种方法的消毒原理各不相同，但都存在着各自的优点和不可避免的缺陷及不足。目前，我们还没有发现一个更为有效的方法来代替这三种消毒方法，使其能够在消毒的同时避免发生以上三种消毒方法所带来的弊端。

2.1 氯消毒

2.1.1 消毒原理

所谓消毒，就是杀死微生物，氯气与水反应生成次氯酸，而次氯酸的强氧化性就是导致它们的细胞中的酶被氧化并且蛋白质被阻止合成而死亡，从而实现了消毒。

Cl2+H2HClO+ HCl

HClOH++ClO-

生产实践表明 pH值越低，相同条件下，消毒效果越好，虽然低 pH值有利于提高氯的杀生效果，但却加快了冷却水系统、金属的腐蚀速度[2]。为此，选择用氯作杀生剂时 pH值控制在6.5～7.5为宜 。氯对致病微生物有很强的杀灭作用，然而，在氯化消毒杀灭水中病原微生物的同时，氯与水中的有机物反应，产生致癌物质三卤甲烷（THMs）等，对人类健康和水生生物产生长期毒性影响。我国《生活饮用水水质卫生规范》对饮用水中总三卤甲烷含量作出明确规定：每一种物质检出浓度与限量值比率之和不超过1。而美国对总三卤甲烷控制在0.08 mg/L，欧洲0.1 mg/L，日本 0.1 mg/L[3]。可见和发达国家相比我们还有很大的差距。

2.1.2 氯消毒的优缺点

自来水厂中采用氯消毒，具有以下的优点：

氯消毒操作简便，便于控制；

具有余氯的持续消毒作用；

氯消毒的价格较低，不需要庞大的设备。

自来水厂中采用氯消毒带来的弊端有：氯气本身有毒，使用时必须注意安全，防止泄漏。且水经氯消毒后往往会产生多种有害物质，尤其是“三致”作用的消毒副产物，如三氯甲烷、氯乙酸等。此外，液氯不能有效杀灭隐孢子虫及其孢囊，因此，现在氯消毒在逐渐被其他消毒方法代替。

当人们饮用了经过这种方式处理后的水后，会对人体造成一定的伤害。

2.1.3 应用前景

虽然氯化法在消毒的过程中会产生一些致癌的副产物，但是由于它价廉，操作简单，易于控制，而且消毒持续性好，所以目前国内很多自来水厂仍然采用氯消毒的方法对饮用水进行消毒。而且在今后相当长的一段时间内，氯消毒将仍然较多的运用在自来水的消毒上。

2.2 臭氧消毒

2.2.1 消毒原理

臭氧在水中发生氧化还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧（O）和羟基自由基（OH?），瞬间分解水中的有机物质、细菌和微生物。羟基自由基（OH?）是强氧化剂、催化剂，可使有机物发生连锁反应，反应十分迅速。羟基自由基（OH?）对各种致病微生物有极强的杀灭作用。单原子氧（O）也具有强氧化能力，对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。臭氧杀灭细菌和病毒的作用，通常是物理的、化学的及生物的等几个方面的综合作用。

臭氧消亡的途径，有两个，一是自然消亡，臭氧在250nm-320nm的紫外线照射下自然分解为O2；二是化合消亡，臭氧是强氧化剂，它可与任何物质反应，即称为化合消亡。由此使臭氧变成了不稳定，可迅速分解的物质[4]。

2.2.2 臭氧消毒的优缺点

自来水消毒运用臭氧消毒所带来的优点有：

无毒、无味、无副反应、无物染、无水质改变；

臭氧改变微生物蛋白结构后，氧气直接挥发，微生物被杀灭，对水中的矿质营养没有破坏；

无需耗能（不用加热），操作简单（气体稀释后直接由通入水中）；

用量少，用0.1%的就可以；

消毒全面彻底速度快，气相与液相有较快的扩散作用速度。

臭氧消毒的不足之处：

臭氧对物体有氧化性，主要是对天然橡胶或天然橡胶制品以及铜制品（有水汽存在时）有一定的腐蚀；

臭氧发生器工作时，不宜导入超过爆炸极限的易燃性气体；

产生臭化副产物；

臭氧的穿透力弱，对物体纵深处细菌杀灭能力低；

臭氧极不稳定，且臭氧生产成本高。

2.2.3 应用前景

臭氧技术产业属新兴朝阳产业，应用范围极广，产品开发潜力大。国际上臭氧技术生产企业仍处于百家争鸣阶段，没有品牌，没有大企业垄断，因此极易涉足。从技术上看，一些基本的关键技术已解决，只要开拓思路很容易开发一系列适销路的产品。国内臭氧技术与国外存在差距，但赶超国际水平的技术难度并不高，而且国外产品侧重于水处理和空气净化产品。臭氧化水的各种用途没有作为产品的重点，并且尚未涉足国内市场，正是国内臭氧技术产业发展的大好时机。

2.3 紫外线消毒

2.3.1 消毒原理

紫外线杀菌就是通过紫外线的照射，破坏及改变微生物的DNA（脱氧核糖核酸）结构，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是UVC紫外线，因为C波段紫外线很易被生物体的DNA吸收，尤以253.7nm左右的紫外线最佳。同时，紫外线还可以对微生物的细胞质和细胞壁产生一定的破坏作用。失去分裂和复制能力的微生物不会对人体造成威胁，得当的紫外线消毒技术和有效的紫外线剂量可以确保饮用水安全。每天，全世界范围内有超过3000万吨的饮用水是经过紫外线消毒处理的。

2.3.2 紫外线消毒的优缺点

自来水厂中采用紫外线消毒的优点有：

对致病微生物有广谱消毒效果、消毒效率高，运行安全可靠；

对隐孢子虫、贾第虫卵囊有特效消毒作用；

不产生有毒、有害副产物；

占地面积小，停留时间短；

消毒效果受水温、pH影响小；

不增加可同化有机碳（AOC）、生物可降解溶解性有机碳（BDOC）等损害管网水质生物稳定性的副产物；

可以降解水中的有机物和嗅味。

自来水厂采用紫外线消毒存在的不足有：

无持续杀菌能力，消毒后的水如果遇到新的污染源，会再次被污染，需要与氯配合使用；

无后续杀菌作用；

紫外灯套管容易结垢，影响紫外光的透出和杀菌效果；

一些细菌被紫外照射失活的病毒细菌可通过光的协助修复自身被破坏的组织，达到复活目的，另外一些细菌可能存在着暗复活现象（不需光照）；

国内使用经验少，对紫外线消毒技术的研究还没有完全开展起来，对紫外线消毒的应用还存在着许多问题。

2.3.3 应用前景

与化学消毒法相比，紫外线杀菌具有消毒能力更强、无任何有害残留物的特点，是一种地地道道的“绿色”技术，人们最早把这种技术用到医疗和空气消毒中。1910年，法国马赛的自来水厂中首次应用紫外线消毒。之后，用紫外线为水消毒因为成本高而难以推广。近年来，随着一些新的紫外线消毒技术的发展，出现了许一些较为廉价的消毒方法，因此利用紫外线消毒重新被提上议事日程。 目前，全球有3000多家自来水厂使用了紫外线消毒技术。美国已经制定相关法律，要求推广紫外线消毒技术，并规定在废水处理中必须使用紫外线消毒技术，纽约自来水公司日处理能力达780万吨的自来水厂已经决定采用紫外线消毒。

另外，随着新技术的不断发展，出现了一些新的消毒方法，如光催化氧化法，磁化法，静电法，微电解法，超声波法，银法，膜法等。其中膜法应用在消毒工艺上也是一项新兴技术，膜对水中的有机物和微生物，细菌，病毒都有很高的去除率，能生产出高质量的饮用水。

3 结论

通过对这三种自来水常用的消毒方法的比较，我们可以看出，综合目前我国的国情和自来水消毒方法自身存在的不足，无论从消毒成本上讲，还是从消毒效果上说，我觉得氯消毒这种消毒方法在相当一段时间内将仍会作为我国多数自来水厂首选的消毒方法，虽然目前氯消毒在消毒过程中会产生致癌物质危害人们身体，但是这种不足可以通过改善水源来消除或是降低发生的可能性。随着科技的发展社会的进步，也许会在不久的将来人们会克服臭氧消毒和紫外线消毒所存在的不足，让生产臭氧的成本降低，找出可以保存的方法等等，或是人们通过将两种或两种以上的消毒方法串联使用，使其不仅达到消毒的目的，同时也使成本也有所降低，并且也不产生对人体有害的物质。通过这种改进渐渐的取代氯消毒的地位。使人们真的可以能够放心饮用自来水，而不是煮沸后的自来水。

参考文献：

[1] 刘珂， 秦晓， 韩柏平. 美国自来水行业消毒现状和展望[J]. 江苏环境科技， 2007（1）.

[2] 刘珊， 万新南. 饮用水氯消毒及余氯控制技术展望[J]. 中国给水排水， 2005（5）.

[3] 李延平， 蔡祖根. 生活饮用水卫生标准使用指南[M]. 福州： 东南大学出版社， 2002.