环保产业与应用微生物课件

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,環保產業與應用微生物,一、脫臭處理,由雞，豬糞尿所散發出的惡臭，事實上已形成嚴重的環境公害。此外，諸如魚粉之類的水產加工過程當中，亦會有令人厭惡的臭氣產生。,(1),惡臭源,造成惡臭的發生源以畜產業農業為主，其他則為食品製造工廠，化學工廠，飼料（肥料）製造工廠等。以下所談係惡臭物質與發生源的關係。,.,氨（,ammonia,）：,主要源於畜產農業，澱粉製造業，魚腸骨處理業，糞尿 處理場等,.,硫甲醇（,methylmercaptan,）：,主要源於紙漿製造業，魚腸骨處理業，垃圾處理場，糞尿處理業等。,.,硫化氫（,hydrogen sulfide,）：,主要源於畜產農業，紙漿製造業，魚腸骨處理業，垃圾處理場，糞尿處理場等,.,二甲硫（,methyl sulfide,）：,主要源於紙漿製造業，魚腸骨處理業，垃圾處理場，糞尿處理場等。,.,三甲基胺（,trimethylamine,）：,主要源於魚腸骨處理業，水產罐頭製造業，畜產農業等。,(2),惡臭發生之機制,這種因微生物分解蛋白質過程所產生的惡臭物質，為這類公害問題的形成主因。,惡臭物質（,2,，,3,）,反應：,半胱胺酸,丙酮酸,+,3,+,2,係由具有酵素半胱胺酸去硫氫酶之,roteus,morgenii,，,E.coli,或,Streptococcus,等菌來進行,反應：,甲硫胺酸,3,+,3,+,酮丁酸,係由具有酵素甲硫胺酸之,E.coli,或,Clostridium,Streptococcus,等菌來進行。,臭菌具有將這些令人不愉快之惡臭物質予以吸收、分解、除去之能力。微生物經由蛋白質分解酶的作用，將蛋白質予以分解，此時，除了胺與二氧化碳之外，亦能產生吲哚（,indloe,）、,3-,甲基吲哚（,skatole,）、硫化氫（,hydrogan,sulfide,）、揮發性胺類（,volatile amine,）、硫醇類（,mercaptan,）、脂肪酸等,.,這些乃係惡臭之根源。,（,3,）除臭菌之篩選,除臭菌的篩選通常是以含,“,惡臭物質的萃取液,”,之洋菜培養基來進行。,例如日本人曾利用含豬糞萃取液的洋菜培養基而篩選許多除臭菌（細菌及放線菌），其中屬於放線菌的係以，,Streptomycces,sp,.,(,例如,Streomyces,antibioticus,，,Str,griseus,),為主,(,亦有屬於高溫性放線菌的,Thermoactinomyces,sp,.,及,Thermomonospor,sp,.,),，至於細菌則以,Flavobacterium,sp,Corynebacterium,sp,及,Rhodococcus,sp,這類好氣菌為主，除述外亦曾發現有些光合成細菌,(,例如,Chromatium,，,Rhodopseudomonas,capsulate,),亦具除臭能力。,二、水質淨化,（一）自然界的淨化作用,:,流入河川的有機物,(,尿糞排水等,),經過一段時間的流動後，經由自然的淨化作用而被處理,(,分解,),乾淨。,自然的淨化作用可分為：,1.,物理學的作用：沉砂，攪拌過濾，沉澱，稀釋等。,2.,化學的作用：凝聚，吸附，中和，消毒等。,3.,生物學的作用：好氣性處理作用，厭氣性處理作用等。,水中生物在污水的淨化作用上，擔任著非常重要的角色，在污水的淨化過中，隨時都有與此相對應的生物在污水的處理上努力著,污濁水,細菌類,原生動物,植物群,清水,（二）微生物與污水處理,利用微生物對污水進行處理的方式，原則上可分為好氧生物處理和厭氧生物處理。,1.,好氧生物處理（,Aerobic treatment,）,好氧性生物處理是污水處理的主要方式，於有氧的條件下，污水中的有機物在好氧性微生物的作用下，吸附環境中的有機物，並將有機物徹底分解成無機物，例如氨，二氧化碳及無機磷等，使污水得到淨化：同一部分被同化為菌體物質。微生物在污水淨化過程，以活性污泥和生物膜的主要形式存在。,(1),活性污泥法（,Activated sludge process,）,活性污泥（,activated sludge,）是由污水中大量繁殖的微生物凝集而成的絨絮狀泥粒（絮狀膠體,foam,floc,），含有很多細菌，酵母菌，真菌，藻類和原生動物等，其中細菌佔絕對優勢。在污水處理過程中，它具有很強的吸附，氧化和分解有機物的能力。,在靜止狀態，又具有良好的沉澱性，所以活性污泥是一種特殊的，複雜的生態系統。常見的細菌有動膠菌屬（,Zoogloea,）、假菌胞屬（,Pseudomonas,）、不動桿菌屬（,Acinetobacter,）、無色桿菌屬（,Achromobacter,）、黴球菌屬（,Micrococcus,）、節桿菌屬（,Arthrobacter,）等較常見。,活性污泥中的細菌多數能分泌黏液物質，並且多數存在於菌膠團中，因而菌膠團可以說是活性化污泥和生物膜的主要部份。,活性污泥法之原理,利用攪拌等方法，供給適當的氧氣，使得微生物能很有活力的代謝污水中的有機物,微生物漸漸的生長及迅速的繁殖,微生物的數目增加太快，導致因食物不足而形成飢餓狀態,微生物的活性衰退，細胞凝集成容易沉澱之膠羽,將含容易沉澱之膠羽的污水（處理中的污水）移至沉澱槽，使分離成上澄水及沉澱物，上澄水經滅菌處理後放流之,（）生物膜法,生物膜主要是以菌膠團為主體所形成的黏膜狀物，他附著在載體裡面，由於膜中的微生物可以不斷地生長繁殖，而使膜的厚度也隨之增加。,2.,厭氧生物處理（,Anaerobic treatment,）,污水的厭氧生物處理是在嚴格的無氧條件下，利用厭氧的非產甲烷細菌，和產甲烷細菌的作用，把有機物質分解成甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氫和氨的過程。,以分解污水中有機污染物的方法，又稱為厭氧消化（,anaerobic digestion,）或厭氧發酵法。上述這些產物中甲烷佔,6070,二氧化碳約佔,3035,所以也稱為甲烷發酵。此法不但可以消除污染又可產生生物能量，非常受到重視。,三、廢棄物處理,環保意識的提高，而使得人們開始重視如何將日常生活之廢棄物做更有效率處理之解決方式。因此，若能將甘蔗渣，米糠，蘿蔔葉，紅菜莖，檸檬皮，魚頭等之類的農水產物廢棄物透過應用微生物學之技術，而將之開發成機能性食品，天然防腐劑，以及生產具有商業價值之酵素或酒精等化學品，不但可以將現代技術結合於農水產業而提高農水產品的附加價值，更還具有解決農水產廢棄物處理問題之一石二鳥功效。,(,一,),利用纖維素物質生產酒精,纖維素物質（,cellulose materials,）的主要構成成分（亦就是植物系生質,biomass,）為,“,纖維素,”“,半纖維素,”,以及,“,木質素,”,三種。,.,纖維素物質之糖化,這些物質先經由微生物分泌之分解酶，分解使纖維物糖化成單醣類，才能利用纖維素物質作為酒精發酵原料。,.,糖化液的酒精發酵,利用能醱酵糖質或澱粉質原料的那些,Saccharomyces,屬酵母，能夠容易的將纖維素物質之糖化液轉化成酒精。此外，利用細菌,Zynomonas,mobills,進行酒精醱酵的研究亦有被探討。,（二）單細胞蛋白質生產,所謂,SCP,乃係,single cell protein(,單細胞蛋白質,),的略語，係指微生物菌體或是這些微生物所分離出的蛋白質。日常生活裡人們食用微生物的例子很多，例如麵包所含的麵包酵母菌，味噌所含的黃麴菌，酵母菌，乳酸菌，或是乳酸菌飲料或優酪乳裡所含的乳酸菌等。,SCP,原料需具有下列條件，亦即，,無毒性或是毒性容易去除；,便宜；,容易被微生物所利用；,菌體回收率高；,容易菌體分離；,供給方法簡單等。例如木材糖化液，廢糖蜜，亞硫酸紙漿廢液，農產廢液，乳酪製造所排出的乳清，石油以及植物油等，都曾被利用來作為生產的原料。,(,三,),有毒人工化合物之微生物分解,諸如引起米糠油事件的的多氯聯苯（）、殺蟲劑或巴拉松、枯木劑（,.,.,.T,）等類的人工化合物。目前已經陸續篩選到能夠分解這些物質之特殊細菌例如,Pseudomonas,putida,能分解細菌也已被篩選出來，例如,Pseudomonas,diminuta,Flavobacterium,sp,。已有研究人員篩選到能分解此種枯木劑的細菌,Pseudomonas,cepacia,。,諸如油輪沉船而導致海遭受原油污染事件確時而可聞。目前已篩選到能夠分解石油裡的種成分之細菌，這株細菌皆屬於,Pseudomonas,putida,。,（四）高分子人工合成化合物之微生物分解,蛋白質，多醣類，核酸之類的天然高分子較易被微生物所分解。然而，經由人工合成的這些合成高分子則很難被微生物所分解。如何合成出能被微生物所分解的高分子，以及篩選出能夠分解高分子人工合成化合物的微生物為迫切之課題。,1.,利用生物塑膠取代人工合成塑膠,利用微生物所生產的生物塑膠，來取代現已使用的人工塑膠，視為相當引人注目的研究課題,2.,利用微生物分解高分子人工合成化合物,(1),聚酯,已有陸續的篩選能夠分解種種脂肪族聚酯,(polyester,，簡稱,PE),之微生物，例如有研究人員曾利用,Penicillium,屬的黴菌及,Rhizopus,delemar,等。,(2),耐隆,chromobacter,Alcalignes,Corynebacterium,aurantiacum,及,Flavobacterium,等,(3),聚醚,代表性的聚醚,(polyether),，有聚乙二醇,(polyethylene glycol,PEG),，聚丙二醇,(polypropylene glycol),等。,能分解的微生物包括,Acinetobacer,Aeromonas,等屬之類的好氣性細菌,Pelobacter,venetianus,之類的厭氣性細菌以及,Flavobacterium,屬細菌與,Pseudomonas,屬細菌之類的共生細菌等。,四、生物農藥,微生物性的防治之應用於病虫害之方面為兩大類,.,為利用天敵微生物來作為病害蟲之防治,.,為利用拮抗微生物，冰核細菌，弱毒病毒來,作為,植物之病害防治：,(,一,),害蟲之防治,所謂的天敵微生物乃指對於昆蟲具有病原性的微生物，其中包括病毒，細菌，黴菌，微孢子蟲，線蟲等，微生物殺蟲劑乃以這些天敵微生物為材料製成的。細菌製劑之材料的有蘇力菌（,Bacillus,thuringiensis,）、乳化菌（,Bacillus,popilliae,），病毒製劑的有巴氏病毒（,Baculovirus,），黴菌製劑的有白殭菌（,Beuveria,bassiana,）、蠟蚧輪枝菌（,Vertecillium,lecanii,）等，而且已開發成市售品。,用這些天敵微生物來作為害蟲的防治，是有異於化學殺蟲劑來作為害蟲之防治的。被散佈在野外之天敵微生物（生物殺蟲劑）可經有增殖於昆蟲體內，病感染周圍的昆蟲而擴大昆蟲病害乃其特徵。,(,二,),病害之防治,拮抗微生物可分為拮抗細菌以及拮抗黴菌。屬於拮抗細菌的有,Agrobacterium,radiobacter,Pseudomonas fluoresces Bacillus,subtilis,等其中以,Agrobacterium,radiobacter,這株細菌作為跟頭癌腫並支防製劑市售者。拮抗黴菌的則已,Trichoderma,或,Gliocladium,屬的菌株較為人熟知。,交互保護作為防治方法的,.,此法被用來作為病毒病之防治法。亦即，植物若是先能接種弱毒病毒株，則即使於後來有病原性強的病毒株接近，該植物亦不會被病毒感染。植物的霜害被認為是由生存於植物葉面之冰核細菌所引起的，被用來試驗是否能夠防止此種霜害的，係以培養相同於,Pseudomonas,syringae,，然而卻不生產形成冰核之蛋白質的菌株，並經由散佈此菌株而達到拮抗性的防止霜害之目的。,（三）微生物殺蟲劑之特徵及缺點,1.,以生物殺蟲劑來控制有害生