生物工程的光芒: 发酵工程与环保
事实上,在环境保护方面,发酵工程所发挥的作用及其拥有的潜力都是无与伦比的。
近百年来,环境恶化的问题给人类带来了极大的麻烦。随着工业的高度发展,废物、废气、废液泛滥成灾。光是美国,一年便要产生有害物质6000万吨。欧洲产生的有害物质也大致相当。其他各国便不必一一列举了,即使是第三世界国家,“三废”的排放量也是相当可观的。全世界的“三废”不仅数量惊人,而且还在以惊人的速度增长。拿污水来说,70年代全世界污水年排放量为4600亿立方米,到本世纪末将增长14倍,达到近70000亿立方米,在整个地球上,“三废”的产生和排放远远超过了大自然本身的净化能力。如果再不抓紧治理“三废”,再不采取有力措施保护环境,人类在地球上很快将没有立足之地了。
发酵工程的巨大威力使人们看到了彻底治理环境的曙光。
微生物治理环境这件事。可说是源远流长。多少年来,人类的生活中何曾少过废物、废水。不过,由于工业不怎么发达,城市人口也不怎么密集,这些废物、废水被伟大的自然界悄悄地消化掉了,不曾构成人类生存、发展的威胁。大自然拥有神奇的净化力量,而微生物则是净化力量的主力军。这些不起眼的小不点无声无息地战斗在环境保护的第一线,吃掉了废物、废水,把它们转化成可供动植物再次利用的无害物质,使地球保持着生态平衡。只有在进入工业社会以后,由于“三废”排放量剧增,那些自生自灭、各自为战的微生物已无法应付,回天乏力,生态平衡才被打破,人类才面临环境恶化的威胁。
最终,解决环境问题还得靠微生物,处理废物、废气、废水还得靠微生物。不过不是那些各自为战的微生物“游击队”,而是融合着人类智慧的、经过改造的微生物,是发酵工程的微生物“正规部队”。
现代发酵工程
现代发酵工程可以说是从传统的酿造业脱胎而来,然而,现代发酵工程与传统的酿造业已经是不可同日而语的两回事了。
可以举一个简单的例子来说明两者之间的天壤之别。
人类在几千年前就掌握了制酱技术。作为人们餐桌上重要调味品之一的酱油,世界上不少地方至今仍用传统的酿造工艺进行生产。那可是一个很繁琐、很费时的过程,从发酵、晒酱,直到取得成品酱油,需要半年到一年的时间。在80年代,日本的一家公司用现代的发酵工程取而代之。他们的做法是将一种耐乳酸细菌和一种酵母菌一起固定在海藻酸钙凝胶上,再装入制造酱油的发酵罐。各种营养物和水慢慢地从罐顶注入,产品酱油则不停地从罐底流出来,形成了一个连续生产的过程,从原料到成品的周期还不满3天!
另一个例子也许更能说明现代发酵工程的巨大优越性。
青霉素是大家所熟知的药品。它是最早问世的抗生素,至今仍是对付许多感染症的首选药物,仍在造福人类。青霉毒是一种叫产黄青霉的真菌的发酵产物。40年代,美国一家生产青霉素的工厂,由于生产手段落后,使用的发酵容器——培养瓶多达75万只。这在今天看来有点可笑,因为现在生产青霉素都是在大型发酵罐里进行的。荷兰有一家制药厂,用14个发酵罐生产青霉素,每个发酵罐的容积都达到10万升,产品和效率当然是那些培养瓶无法相比的。从事发酵工程的科学工作者还对产黄青霉菌株进行反复的选育和改良,使得用于生产的菌株性能一代更比一代强。最初,一升发酵液只能取得60毫克青霉素,而现在已经超过了20克。
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