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    發布時間:2022-09-05 16:31 原文鏈接: 細菌的用途介紹

    發酵與生物復育

    細菌通常與酵母菌及其他種類的真菌一起用于發酵食物,例如在醋的傳統制造過程中,就是利用空氣中的醋酸菌(Acetobacter)使酒轉變成醋。其他利用細菌制造的食品還有奶酪、泡菜、醬油、醋、酒、優格等。細菌也能夠分泌多種抗生素,例如鏈霉素即是由鏈霉菌(Steptomyces)所分泌的。  

    細菌能降解多種有機化合物的能力也常被用來清除污染,稱做生物復育(bioremediation)。舉例來說,科學家利用嗜甲烷菌(methanotroph)來分解美國佐治亞州的三氯乙烯和四氯乙烯污染。 

    細菌發電

    生物學家預言,21世紀將是細菌發電造福人類的時代。說起細菌發電,可以追溯到1910年,英國植物學家利用鉑作為電極放進大腸桿菌的培養液里,成功地制造出世界上第一個細菌電池。1984年,美國科學家設計出一種太空飛船使用的細菌電池,其電極的活性物質是宇航員的尿液和活細菌。不過,那時的細菌電池發電效率較低。到了20世紀80年代末,細菌發電才有了重大突破,英國化學家讓細菌在電池組里分解分子,以釋放電子向陽極運動產生電能。其方法是,在糖液中添加某些諸如染料之類的芳香族化合物作為稀釋液,來提高生物系統輸送電子的能力。在細菌發電期間,還要往電池里不斷地充氣,用以攪拌細菌培養液和氧化物質的混合物。據計算,利用這種細菌電池,每100克糖可獲得1352930庫侖的電能,其效率可達40%,遠遠高于使用的電池的效率,而且還有10%的潛力可挖掘。只要不斷地往電池里添入糖就可獲得2安培電流,且能持續數月之久。 

    利用細菌發電原理,還可以建立細菌發電站。在10米見方的立方體盛器里充滿細菌培養液,就可建立一個1000千瓦的細菌發電站,每小時的耗糖量為200千克,發電成本是高了一些,但這是一種不會污染環境的"綠色"電站,更何況技術發展后,完全可以用諸如鋸末、秸稈、落葉等廢棄的有機物的水解物來代替糖液,因此,細菌發電的前景十分誘人。

    各發達國家如八仙過海,各顯神通:美國設計出一種綜合細菌電池,是由電池里的單細胞藻類首先利用太陽光將二氧化碳和水轉化為糖,然后再讓細菌利用這些糖來發電;日本將兩種細菌放入電池的特制糖漿中,讓一種細菌吞食糖漿產生醋酸和有機酸,而讓另一種細菌將這些酸類轉化成氫氣,由氫氣進入磷酸燃料電池發電;英國則發明出一種以甲醇為電池液,以醇脫氫酶鉑金為電極的細菌電池。 

    而且,各種不同的細菌電池相繼問世。例如有一種綜合細菌電池,先由電池里的單細胞藻類利用日光將二氧化碳和水轉化成糖,然后再讓細菌利用這些糖來發電。還有一種細菌電池則是將兩種細菌放入電池的特制糖漿中,讓一種細菌吞食糖漿產生醋酸和有機酸,再讓另一種細菌將這些酸類轉化成氫氣,利用氫氣進入磷酸燃料電池發電。

    人們還驚奇地發現,細菌還具有捕捉太陽能并把它直接轉化成電能的"特異功能"。美國科學家在死海和大鹽湖里找到一種嗜鹽桿菌,它們含有一種紫色素,在把所接受的大約10%的陽光轉化成化學物質時,即可產生電荷。科學家們利用它們制造出一個小型實驗性太陽能細菌電池,結果證明是可以用嗜鹽性細菌來發電的,用鹽代替糖,其成本就大大降低了。由此可見,讓細菌為人類供電已不是遙遠的設想,而是不久的現實。 

    益生菌

    益生菌是指有益的細菌或真菌,其中乳酸細菌(Lactic acid bacteria,LAB)是最重要的益生菌,其中包括乳桿菌(Latobacillus)、乳球菌(Lactococcus)、鏈球菌(Strepto?coccus)、腸球菌(Enterococcus)和雙歧桿菌(Bifidobacterium)等。雙歧桿菌和乳桿菌一直是公認的安全的益生菌,對機體健康沒有致病性,具有一定的食用安全性。目前益生菌的分離和篩選主要來源于傳統發酵食品、自然環境、動物和人體等,由于外源益生菌的生長環境與人體胃腸道的環境相差甚遠,因而許多學者認為理想的益生菌最好來自于人體自身的胃腸道。高全新等研究發現,宿主和腸道菌群之間存在著特異性相互選擇的關系,當菌株的來源和使用對象一致時,就會增強菌株對宿主益生功效的特異性和針對性。此外,He等人發現人源益生菌相比外源益生菌,在耐膽汁、耐酸和耐胃液,胃腸道定植和黏附力,抑菌作用等方面的功能性更具優勢。因此,相對于其它來源的益生菌,人源益生菌具有安全性高,不容易被人體腸道的免疫系統所排斥,具有遺傳穩定性,因而更適合作為人類益生菌來使用。 

    目前,益生菌的產值已占據了世界功能性食品市場的65%,而且這一數值仍在不斷增長。大量的研究已證實,益生菌除了具有常規的預防和治療腹瀉、調節人體免疫力、預防癌癥等功能外,還具有降膽固醇、降血壓、抗氧化等功能。而且對人源益生菌的功能特性、益生作用機制、安全性、細胞自身的代謝、與疾病的關系等方面都進行了深入研究。

    識別身份

    美國科羅拉多大學的科學家開展了一項研究,他們分別從三個人的指尖與他們個人電腦的鍵盤和鼠標上采集細菌樣本,然后又從數量眾多的,他們未接觸過的鍵盤、鼠標上采集細菌樣本。經過對這些樣本的DNA比較,科學家們發現,在三人未接觸過的電腦部件上找不到存活于三人雙手上的細菌。科學家還發現,在室溫條件下,手上的細菌離開人體還可以存活兩周左右。另外,細菌繁殖力非常強大,即使我們用殺菌力超強的香皂洗手,它們也能在幾小時內“死灰復燃”。

    磁性菌的利用

    磁性細菌是1975年發現的一種對地磁敏感、沿磁力線游動的細菌。磁性細菌在菌體內合成有約50一100nm的四氧化三鐵(Fe3O4)磁性微拉子(磁性細菌粒子),該磁性細菌粒子在菌體內形成稱之為磁性體的鏈。磁性細菌是一種微好氧性、對地磁敏感且沿磁力線游動的細菌。  

    磁性細菌對地磁敏感且能識別磁力線的方向,如對其性質巧妙地加以利用,就可做為微磁傳感器加以應用。或者將磁性細菌微粒子導入其他細胞,使得可以對細胞進行誘導。


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