环保微生物制剂的开发应用课件

第4篇微生物治理环境

第12章环保微生物制剂的开发应用第4篇微生物治理环境

第12章环保微生物制剂的开发应用主要内容1、环保微生物制剂及其品种1.1微生物降解剂1.2微生物农药1.3微生物肥料1.4生物表面活性剂1.5生物塑料等2、环保微生物制剂的生产与应用3、环保微生物制剂展望主要内容1、环保微生物制剂及其品种1.1微生物降解剂微生物降解剂：具有化学污染物的降解和转化作用的微生物扩大生产，应用于环境污染物无害化处理的菌剂。应用：氰化物、苯、酚、硝基化合物、石油烃类、氯苯、农药、洗涤剂等有机物降解；染料脱色、重金属吸附等。问题：我国大规模生产商品化应用尚少。1.1微生物降解剂微生物降解剂：具有化学污染物的降解和转化作1.2微生物农药

1.2.1化学农药飞机喷洒农药1.2微生物农药

1.2.1化学农药飞机喷洒农药1.2.2化学农药带来的问题农药的“三R”问题：农药的残留毒性（Residue）；病虫产生的抗药性（Resistance）；次要害虫的大发生（Resurgence）。环境污染；生态平衡破坏等。1.2.2化学农药带来的问题农药的“三R”问题：1.2.3微生物农药概念和种类微生物农药：利用微生物及其基因产生或表达的各种生物活性成分，制备出防治植物病虫害以及调节植物生长的制剂的总称。按用途或防治对象划分：杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂、杀鼠剂等。1.2.3微生物农药概念和种类微生物农药：利用微生物及其基因杀虫剂细菌：苏云金芽孢杆菌、日本甲虫芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、粘质沙雷氏菌、铜绿假单胞菌、发光杆菌；真菌：白僵菌、绿僵菌、轮枝孢菌、座壳孢菌、虫霉菌、拟青霉、雕蚀菌等；病毒：NPV、颗粒体病毒、非包含体病毒、质型多角体病毒、昆虫痘病毒、浓核病毒等；原生动物：微孢子虫、鞭毛虫、变形虫、簇虫、球虫等；线虫：斯氏线虫、异小线虫等；杀虫抗生素：除虫菌素(阿维菌素)杀虫剂细菌：苏云金芽孢杆菌、日本甲虫芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌

(Bacilllusthuringiensis,Bt)简介：G+，短杆菌，形成芽孢，周身鞭毛或无鞭毛；有伴孢晶体；1902年发现，1951年发现商业价值；产量占微生物杀虫剂总量的95%以上。作用对象：寄生130多种鳞翅目幼虫中、膜翅目、双翅目、直翅目和鞘翅目体内；控制毛虫、毒蛾、白菜金翅夜蛾、烟草天蛾等。苏云金芽孢杆菌

(Bacilllusthuringiens苏云金芽孢杆菌杀虫机理伴孢晶体(Bt毒蛋白，毒素)导致肠道细胞瓦解，芽孢借此穿透肠壁进入血液，引起昆虫败血症。苏云金芽孢杆菌杀虫机理伴孢晶体(Bt毒蛋白，毒素)导致肠杀菌剂真菌：木霉、青霉、曲霉、头孢霉、链格孢、毛壳霉等；细菌：芽孢杆菌、荧光假单胞菌、土壤杆菌等;放线菌：链霉菌、诺卡氏菌、游动放线菌、小单孢菌等;病毒：弱病毒;农用杀菌抗生素：井岗霉素、农抗120、多氧霉素等。杀菌剂真菌：木霉、青霉、曲霉、头孢霉、链格孢、毛壳霉等；除草剂杀草抗生素：茴香霉素、双丙氨磷等；活体微生物生物除草剂：炭疽病菌孢子制剂—鲁保一号棕榈疫霉细菌假单胞菌黄杆菌等除草剂杀草抗生素：1.2.4微生物农药的优点对人畜安全无毒，不污染环境，无残留；对病虫的杀伤特异性强，不伤害天敌和有益生物．能保持生态自然平衡；生产原料和有效成分属天然产物，它可回归自然，保证可持续发展；可用生物技术和基因工程的方法对微生物进行改造，不断提高其性能和质量，多种因素和成分发挥作用．害虫和病原菌难以产生抗药性。1.2.4微生物农药的优点对人畜安全无毒，不污染环境，无残1.2.5微生物农药应用中存在的问题田间效果不稳定；长期储藏会降低产品的性质、效价与稳定性；应用技术比化学药剂的要求复杂，不易掌握恰当的时机和所要求的施用条件。大部分作为作物叶面应用的微生物杀虫剂在田间存活期短，主要是由于紫外线辐射使其活性降低。微生物制剂也将面临与化学农药类似的命运——被替代(主要是抗性问题和对环境、生态、人畜的健康风险)。1.2.5微生物农药应用中存在的问题田间效果不稳定；1.3微生物肥料

1.3.1微生物肥料定义微生物肥料(microbialfertilizers)，又称菌剂、菌肥、生物肥料等，是指以微生物的生命活动为核心，导致农作物获得特定的肥料效应的一类肥料制品。1.3微生物肥料

1.3.1微生物肥料定义微生物肥料(mic两种偏差观点微生物肥料的肥效很高，完全可以取代有机肥和化肥；不能做为肥料。微生物菌剂可视为一种特殊的肥料，在一定条件下，可以培肥土壤，改善植物营养条件，促进生长，提高产量品质。两种偏差观点微生物肥料的肥效很高，完全可以取代有机肥和化肥；特殊的肥料微生物肥料的性质和作用机理不同于化肥和有机肥，除固氮菌之外，微生物肥料一般不直接提供营养元素，主要通过它们的生命活动来刺激植物生长或改善营养条件。因此，微生物肥料必须含有大量的有益于农作物生长的活性微生物，对环境友好、无公害。特殊的肥料微生物肥料的性质和作用机理不同于化肥和有机肥，除固1.3.2微生物肥料的作用改良土壤结构；提供土壤养分和提高土壤养分的有效性；刺激作物生长；抑制病原微生物的生长繁殖；增强植物对逆境的抵抗能力；改善作物品质；提高肥料利用率；其它作用1.3.2微生物肥料的作用改良土壤结构；1.3.3微生物肥料的种类按照微生物的种类分：细菌类肥料(包括根瘤菌肥、固氮菌肥、解磷菌肥、解钾菌肥等)放线菌类肥料(如抗生菌肥等)真菌类肥料(如菌根真菌肥等)。按作用机理划分：根瘤菌接种剂、固氮菌接种剂、解磷菌类接种剂、硅酸盐类接种剂等。1.3.3微生物肥料的种类按照微生物的种类分：1.3.4微生物肥料的质量标准我国于1959年就提出了微生物肥料的质量标准。微生物肥料的质量标准主要包括以下内容：活菌数、水分含量、颗粒直径、pH值、杂菌数、有效期。微生物肥料的产品还应有产品标签、使用说明书、包装等规定。核心内容是遵循无害和有效的原则。1.3.4微生物肥料的质量标准我国于1959年就提出了微生物一些国家使用的根瘤菌菌剂的标准国家最低活菌数澳大利亚失效期前每克菌剂含活菌数>108

加拿大每克菌剂含活菌数>106个，失效期前向每粒种子提供的活菌数>103荷兰每克菌剂含活菌数4～25×109印度出厂时每克菌剂含活菌数108，到失效期时每克菌剂含活菌数107新西兰每克菌剂含活菌数>108个活菌一些国家使用的根瘤菌菌剂的标准国家最低活菌数澳大无害和有效的原则无害原则：一是微生物肥料中的微生物不是人或动植物的病原菌；二是吸附剂中的寄生虫卵、大肠杆菌以及重金属等有毒物质的含量低于国家规定标准。有效原则：微生物肥料中的特定微生物对作物产生有益作用，与不接种的对照处理相比，微生物肥料有明显的肥效。无害和有效的原则无害原则：1.3.5微生物肥料的有效使用条件与所使用的对象相符合；贮存条件适宜，在有效期内使用；在贮存微生物肥料时，温度不应超过20℃，避免阳光直射，防止水分损失；禁忌与化肥、农药、杀虫剂等的合用、混用；与所使用地区地理条件相适宜。1.3.5微生物肥料的有效使用条件与所使用的对象相符合；1.4生物表面活性剂biosurfactants

1.4.1生物表面活性剂种类生物形成的具有表面活性的大分子物质。主要有5类：以糖为亲水基的糖脂类；以低缩氨酸为亲水基的酰基缩氨酸类；以磷酸基为亲水基的磷脂类；以羧酸基为亲水基的脂肪酸类；结合多糖、蛋白质及脂的高分子生物表面活性剂，即生物聚合物。1.4生物表面活性剂biosurfactants

1.4.常用表面活性剂种类常用表面活性剂种类1.4.2生物表面活性剂的应用化妆品工业：保湿剂、乳化剂、分散剂、抗氧化剂、脂质的包裹剂、营养滋补剂等；石油开采：微生物采油技术；食品工业：乳化剂；医疗领域：医药乳化剂；环境修复等。1.4.2生物表面活性剂的应用化妆品工业：保湿剂、乳化剂、分1.4.3生物表面活性剂优缺点优点：结构的多样、临界胶束浓度低、用量少；选择性好、无毒、能够被生物完全降解，不污染环境。缺点：商品化少；生产成本过高。1.4.3生物表面活性剂优缺点优点：1.5生物塑料

1.5.1可降解塑料以石油为原料的塑料：化学性能十分稳定，耐酸碱、抗氧化、耐腐蚀，难被生物降解，燃烧产生大量SO2和CO等有害气体。可降解塑料：包括光降解塑料、淀粉基生物可降解塑料、微生物发酵合成生物降解塑料、天然高分子合成生物降解塑料等。生物塑料：是指在有氧或缺氧条件下，能被微生物分解为二氧化碳或甲烷、水、所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的一类塑料。1.5生物塑料

1.5.1可降解塑料以石油为原料的塑料：化学1.5.2聚羟基烷酸(PHAs)以微生物合成的聚羟基烷酸(poly-β-hydroxyalkanoate，PHAs)为原料制造的新型塑料，可被微生物完全分解。研究和应用最广泛的2种多聚体是：聚β-羟基丁酸（PHB）；3-羟基丁酸与3-羟基戊酸的共聚体（PHBV）。1.5.2聚羟基烷酸(PHAs)以微生物合成的聚羟基烷酸(p1.5.3合成PHAs的微生物涉及65个属的近300种微生物。研究较多的是：产碱杠菌属、假单胞菌属、甲基营养菌属、固氮菌属、红螺菌属等。生产菌株要求：利用廉价碳源的能力强；生长繁殖的速率高；合成多聚物的速率快；细胞内积累多聚物的浓度高。1.5.3合成PHAs的微生物涉及65个属的近300种微生物1.5.4PHAs的应用前景要应用范围是与塑料有关的领域，即可抛弃的塑料用具，如包装膜、手袋、容器等；合成一些无法用人工方法合成的具有生物活性的高分子材料，预计可在非线性光学材料领域得以应用；PHB具有压电性，说明PHA也有可能在电子领域能够得以应用。1.5.4PHAs的应用前景要应用范围是与塑料有关的领域，2环保微生物制剂的生产与应用

2.1环保微生物制剂菌种要求培养基原料易得且价格低廉，培养条件要求不高且易调控；生长速度和反应速度快，较短培养周期内达到微生物数量、酶活性及目标代谢物量均高；抗噬菌体能力强；菌种纯粹，不易变异退化；不是病原菌，不产生任何污染环境、危害人体的活性物质。2环保微生物制剂的生产与应用

2.1环保微生物制剂菌种要2.2环保微生物制剂菌种选育方法自然筛选高效菌株；人工构建新菌株：诱变育种；原生质体融合；基因工程育种。2.2环保微生物制剂菌种选育方法自然筛选高效菌株；2.3环保微生物制剂的生产与应用生产：包括菌种制备、种子培养、发酵、产物提取、精制等过程。保存：提供合适的环境（温度、湿度、光照等），延长有效期。使用：根据目的选择恰当的剂型，掌握施用时间和施用量，必要时可数次施用。2.3环保微生物制剂的生产与应用生产：包括菌种制备、种子培3环保微生物制剂展望优势：不污染环境，能保持生态平衡，符合可持续发展原则。问题：迟效：复苏、适应、增殖等需要时间。失效：菌种本身发生变异而失效；施用环境条件不适宜（土著微生物的竞争、其它生物的拮抗、环境因子不利菌种生长）。3环保微生物制剂展望优势：不污染环境，能保持生态平衡，符合第4篇微生物治理环境

第12章环保微生物制剂的开发应用第4篇微生物治理环境

第12章环保微生物制剂的开发应用主要内容1、环保微生物制剂及其品种1.1微生物降解剂1.2微生物农药1.3微生物肥料1.4生物表面活性剂1.5生物塑料等2、环保微生物制剂的生产与应用3、环保微生物制剂展望主要内容1、环保微生物制剂及其品种1.1微生物降解剂微生物降解剂：具有化学污染物的降解和转化作用的微生物扩大生产，应用于环境污染物无害化处理的菌剂。应用：氰化物、苯、酚、硝基化合物、石油烃类、氯苯、农药、洗涤剂等有机物降解；染料脱色、重金属吸附等。问题：我国大规模生产商品化应用尚少。1.1微生物降解剂微生物降解剂：具有化学污染物的降解和转化作1.2微生物农药

1.2.1化学农药飞机喷洒农药1.2微生物农药

1.2.1化学农药飞机喷洒农药1.2.2化学农药带来的问题农药的“三R”问题：农药的残留毒性（Residue）；病虫产生的抗药性（Resistance）；次要害虫的大发生（Resurgence）。环境污染；生态平衡破坏等。1.2.2化学农药带来的问题农药的“三R”问题：1.2.3微生物农药概念和种类微生物农药：利用微生物及其基因产生或表达的各种生物活性成分，制备出防治植物病虫害以及调节植物生长的制剂的总称。按用途或防治对象划分：杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂、杀鼠剂等。1.2.3微生物农药概念和种类微生物农药：利用微生物及其基因杀虫剂细菌：苏云金芽孢杆菌、日本甲虫芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、粘质沙雷氏菌、铜绿假单胞菌、发光杆菌；真菌：白僵菌、绿僵菌、轮枝孢菌、座壳孢菌、虫霉菌、拟青霉、雕蚀菌等；病毒：NPV、颗粒体病毒、非包含体病毒、质型多角体病毒、昆虫痘病毒、浓核病毒等；原生动物：微孢子虫、鞭毛虫、变形虫、簇虫、球虫等；线虫：斯氏线虫、异小线虫等；杀虫抗生素：除虫菌素(阿维菌素)杀虫剂细菌：苏云金芽孢杆菌、日本甲虫芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌

(Bacilllusthuringiensis,Bt)简介：G+，短杆菌，形成芽孢，周身鞭毛或无鞭毛；有伴孢晶体；1902年发现，1951年发现商业价值；产量占微生物杀虫剂总量的95%以上。作用对象：寄生130多种鳞翅目幼虫中、膜翅目、双翅目、直翅目和鞘翅目体内；控制毛虫、毒蛾、白菜金翅夜蛾、烟草天蛾等。苏云金芽孢杆菌

(Bacilllusthuringiens苏云金芽孢杆菌杀虫机理伴孢晶体(Bt毒蛋白，毒素)导致肠道细胞瓦解，芽孢借此穿透肠壁进入血液，引起昆虫败血症。苏云金芽孢杆菌杀虫机理伴孢晶体(Bt毒蛋白，毒素)导致肠杀菌剂真菌：木霉、青霉、曲霉、头孢霉、链格孢、毛壳霉等；细菌：芽孢杆菌、荧光假单胞菌、土壤杆菌等;放线菌：链霉菌、诺卡氏菌、游动放线菌、小单孢菌等;病毒：弱病毒;农用杀菌抗生素：井岗霉素、农抗120、多氧霉素等。杀菌剂真菌：木霉、青霉、曲霉、头孢霉、链格孢、毛壳霉等；除草剂杀草抗生素：茴香霉素、双丙氨磷等；活体微生物生物除草剂：炭疽病菌孢子制剂—鲁保一号棕榈疫霉细菌假单胞菌黄杆菌等除草剂杀草抗生素：1.2.4微生物农药的优点对人畜安全无毒，不污染环境，无残留；对病虫的杀伤特异性强，不伤害天敌和有益生物．能保持生态自然平衡；生产原料和有效成分属天然产物，它可回归自然，保证可持续发展；可用生物技术和基因工程的方法对微生物进行改造，不断提高其性能和质量，多种因素和成分发挥作用．害虫和病原菌难以产生抗药性。1.2.4微生物农药的优点对人畜安全无毒，不污染环境，无残1.2.5微生物农药应用中存在的问题田间效果不稳定；长期储藏会降低产品的性质、效价与稳定性；应用技术比化学药剂的要求复杂，不易掌握恰当的时机和所要求的施用条件。大部分作为作物叶面应用的微生物杀虫剂在田间存活期短，主要是由于紫外线辐射使其活性降低。微生物制剂也将面临与化学农药类似的命运——被替代(主要是抗性问题和对环境、生态、人畜的健康风险)。1.2.5微生物农药应用中存在的问题田间效果不稳定；1.3微生物肥料

1.3.1微生物肥料定义微生物肥料(microbialfertilizers)，又称菌剂、菌肥、生物肥料等，是指以微生物的生命活动为核心，导致农作物获得特定的肥料效应的一类肥料制品。1.3微生物肥料

1.3.1微生物肥料定义微生物肥料(mic两种偏差观点微生物肥料的肥效很高，完全可以取代有机肥和化肥；不能做为肥料。微生物菌剂可视为一种特殊的肥料，在一定条件下，可以培肥土壤，改善植物营养条件，促进生长，提高产量品质。两种偏差观点微生物肥料的肥效很高，完全可以取代有机肥和化肥；特殊的肥料微生物肥料的性质和作用机理不同于化肥和有机肥，除固氮菌之外，微生物肥料一般不直接提供营养元素，主要通过它们的生命活动来刺激植物生长或改善营养条件。因此，微生物肥料必须含有大量的有益于农作物生长的活性微生物，对环境友好、无公害。特殊的肥料微生物肥料的性质和作用机理不同于化肥和有机肥，除固1.3.2微生物肥料的作用改良土壤结构；提供土壤养分和提高土壤养分的有效性；刺激作物生长；抑制病原微生物的生长繁殖；增强植物对逆境的抵抗能力；改善作物品质；提高肥料利用率；其它作用1.3.2微生物肥料的作用改良土壤结构；1.3.3微生物肥料的种类按照微生物的种类分：细菌类肥料(包括根瘤菌肥、固氮菌肥、解磷菌肥、解钾菌肥等)放线菌类肥料(如抗生菌肥等)真菌类肥料(如菌根真菌肥等)。按作用机理划分：根瘤菌接种剂、固氮菌接种剂、解磷菌类接种剂、硅酸盐类接种剂等。1.3.3微生物肥料的种类按照微生物的种类分：1.3.4微生物肥料的质量标准我国于1959年就提出了微生物肥料的质量标准。微生物肥料的质量标准主要包括以下内容：活菌数、水分含量、颗粒直径、pH值、杂菌数、有效期。微生物肥料的产品还应有产品标签、使用说明书、包装等规定。核心内容是遵循无害和有效的原则。1.3.4微生物肥料的质量标准我国于1959年就提出了微生物一些国家使用的根瘤菌菌剂的标准国家最低活菌数澳大利亚失效期前每克菌剂含活菌数>108

加拿大每克菌剂含活菌数>106个，失效期前向每粒种子提供的活菌数>103荷兰每克菌剂含活菌数4～25×109印度出厂时每克菌剂含活菌数108，到失效期时每克菌剂含活菌数107新西兰每克菌剂含活菌数>108个活菌一些国家使用的根瘤菌菌剂的标准国家最低活菌数澳大无害和有效的原则无害原则：一是微生物肥料中的微生物不是人或动植物的病原菌；二是吸附剂中的寄生虫卵、大肠杆菌以及重金属等有毒物质的含量低于国家规定标准。有效原则：微生物肥料中的特定微生物对作物产生有益作用，与不接种的对照处理相比，微生物肥料有明显的肥效。无害和有效的原则无害原则：1.3.5微生物肥料的有效使用条件与所使用的对象相符合；贮存条件适宜，在有效期内使用；在贮存微生物肥料时，温度不应超过20℃，避免阳光直射，防止水分损失；禁忌与化肥、农药、杀虫剂等的合用、混用；与所使用地区地理条件相适宜。1.3.5微生物肥料的有效使用条件与所使用的对象相符合；1.4生物表面活性剂biosurfactants

1.4.1生物表面活性剂种类生物形成的具有表面活性的大分子物质。主要有5类：以糖为亲水基的糖脂类；以低缩氨酸为亲水基的酰基缩氨酸类；以磷酸基为亲水基的磷脂类；以羧酸基为亲水基的脂肪酸类；结合多糖、蛋白质及脂的高分子生物表面活性剂，即生物聚合物。1.4生物表面活性剂biosurfactants

1.4.常用表面活性剂种类常用表面活性剂种类1.4.2生物表面活性剂的应用化妆品工业：保湿剂、乳化剂、分散剂、抗氧化剂、脂质的包裹剂、营养滋补剂等；石油开采：微生物采油技术；食品工业：乳化剂；医疗领域：医药乳化剂；环境修复等。1.4.2生物表面活性剂的应用化妆品工业：保湿剂、乳化剂、分1.4.3生物表面活性剂优缺点优点：结构的多样、临界胶束浓度低、用量少；选择性好、无毒、能够被生物完全降解，不污染环境。缺点：商品化少；生产成本过高。1.4.3生物表面活性剂优缺点优点：1.5生物塑料

1.5.1可降解塑料以石油为原料的塑料：化学性能十分稳定，耐酸碱、抗氧化、耐腐蚀，难被生物降解，燃烧产生大量SO2和CO等有害气体。可降解塑料：包括光降解塑料、淀粉基生物可降解塑料、微生物发酵合成生物降解塑料、天然高分子合成生物降解塑料等。生物塑料：是指在有氧或缺氧条件下，能被微生物分解为二氧化碳或甲烷、水、所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的一类塑料。1.5生物塑料

1.5.1可降解塑料以石油为原料的塑料：化学1.5.2聚羟基烷酸(PHAs)以微生物合成的聚羟基烷酸(poly-β-hydroxyalkanoate，PHAs)为原料制造的新型塑料，可被微生