光合細菌作為一種厭氧菌，本身含有多種營(yíng)養物質(zhì)和生理活性物質(zhì)，具有進(jìn)行光合作用、發(fā)酵以及固氮、產(chǎn)氫等功能，既有理論意義又具有實(shí)用價(jià)值，特別是它在廢水處理、生物產(chǎn)氫、生物制藥、水產(chǎn)養殖和農牧業(yè)的生產(chǎn)中的廣泛應用，使其成為現代生物技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。

光合細菌廢水處理光合產(chǎn)氫水產(chǎn)養殖應用

光合細菌((photosynthetic bacteria， PSB)是一類(lèi)以光為能源，以CO2或有機物為碳源，通過(guò)光合作用而進(jìn)行營(yíng)養繁殖的水圈微生物。廣泛存在于自然界中，在腐敗有機物質(zhì)濃度高的水域中更為常見(jiàn)。光合細菌是厭氧菌，本身含有多種營(yíng)養物質(zhì)和生理活性物質(zhì)，具有進(jìn)行光合作用、發(fā)酵以及固氮、產(chǎn)氫等功能。Van Nile于1931年提出了光合作用的共同反應式，用生物化學(xué)統一性的觀(guān)點(diǎn)解釋了光合成現象，為現代光和細菌的研究奠定了基礎。

1光合細菌的特性

光合細菌都富含菌綠素和類(lèi)胡蘿卜素，在光照下能利用硫化氫、硫代硫酸鹽、分子氫或其他還原劑，把二氧化碳還原成有機物，經(jīng)細菌型光合作用，將CO2還原成有機營(yíng)養物，并能固定大氣中的氮。目前所知，所有的厭氧性光合細菌都能光合自養生長(cháng)。同時(shí)這些細菌也能利用有機物進(jìn)行異養生長(cháng)。

PSB含有較高的優(yōu)良蛋白質(zhì)，維生素和生物素含量也比較豐富；菌體的脂類(lèi)成份含有大量的葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素和輔酶Q。葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素對養殖生物的健康生長(cháng)，增強對疾病的抵抗力有很大的益處。輔酶Q是與生命活動(dòng)有重大關(guān)系的生理活性物質(zhì)，PSB中的含量特高，是酵母的13倍。

2光合細菌應用現狀

光合細菌由于其生理類(lèi)群的多樣性，碳、氮代謝途徑和光合作用機制的獨特性而受到人們的關(guān)注。多年來(lái)，光合細菌被作為研究光合作用以及生物固氮作用機理的重要材料。近一二十年中，對光合細菌的應用研究也獲得了很大的進(jìn)展。研究表明，光合細菌在環(huán)保、農業(yè)、水產(chǎn)養殖、醫藥等方面均有較高的應用價(jià)值。下面著(zhù)重就光合細菌目前的開(kāi)發(fā)應用動(dòng)態(tài)作一概述。

2.1利用光合細菌處理高濃度有機廢水

光合細菌在污水處理中的應用始于1960年代。當時(shí)，日本科學(xué)家小林正泰等人發(fā)現高濃度有機廢水在自然界的自?xún)暨^(guò)程是不同營(yíng)養級的微生物群生態(tài)演替的結果，光合細菌在此過(guò)程中起著(zhù)十分重要的作用［1］，并首先開(kāi)展了用光合細菌法處理有機廢水的研究。近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的光合細菌處理法，則是一種以紅假單胞菌為主，管理簡(jiǎn)單，降解率高的廢水處理系統。

PSB能以不同的有機酸和醇類(lèi)等有機化合物作為光合作用的供氫體和碳源，并具有較強的分解和去除有機物的生理特性。與目前廣泛應用的生物處理廢水系統如活性污泥法、生物膜法和厭氧法相比，PSB在自然光照和微量好氧條件下，可以直接對各種高濃度有機廢水進(jìn)行高效率的處理，并且在處理前不需對廢水進(jìn)行稀釋。具有節約電能、水源、設備及運轉費用等優(yōu)點(diǎn)，菌體污泥可綜合利用，作為魚(yú)和家畜的餌料，不造成二次污染。

2.2光合細菌在食品、醫藥保健中的應用

一般而言食品著(zhù)色劑廣泛使用焦油類(lèi)的合成色素，由于這類(lèi)色素有微毒性和致癌性，世界各國控制該種合成色素的使用，并迫切希望以天然色素取而代之。光合細菌的色素無(wú)毒，易提取，色彩鮮艷，有光澤，且具有防水性。除黃色外，特別是紅色素等則缺乏有用的色素資源。光合細菌富含類(lèi)胡蘿卜素，是天然紅色素的重要來(lái)源，目前已經(jīng)廣泛用于油脂類(lèi)、豆制品、蔬果類(lèi)以及飲料等的著(zhù)色。

光合細菌在醫學(xué)業(yè)中也具廣泛應用前景。光合細菌內富含類(lèi)胡蘿卜素和B族維生素及活性物質(zhì)，具有許多生理活性：抗氧化作用、調脂作用、抗腫瘤作用、免疫活性；光合細菌沒(méi)有毒性，對生殖生長(cháng)有促進(jìn)作用。研究者對光合細菌制藥方面進(jìn)行了不少的研究。劉繼彪等用PSB菌液發(fā)酵中藥，制成了口服液、冷凍干燥產(chǎn)品等中藥制劑，該制劑能夠糾正機體內環(huán)境微量元素平衡紊亂，促使癌細胞向正常細胞轉化并最終全部恢復成正常細胞，對惡性腫瘤治療有較顯著(zhù)的療效，并申請了國家專(zhuān)利［2］。

2.3光合細菌應用于水產(chǎn)畜牧養殖

日本是最早將光合細菌應用于水產(chǎn)養殖的國家。由于光合細菌的菌體無(wú)毒，營(yíng)養豐富，具有固碳、固氮的功能，且在自然界的硫循環(huán)中擔任重要角色，因此在農業(yè)上，能夠改善植物根基土壤的營(yíng)養，提高土壤肥力，增強植物的抗病力。夏清等人研究指出光合細菌菌液可增強甜椒光合速率和過(guò)氧化氫酶活性，增加葉綠素含量，進(jìn)而增產(chǎn)［3］。

在禽畜飼養上， 光合細菌富含輔酶Q10， 能夠促進(jìn)動(dòng)物的生長(cháng)，可提高畜禽出肉率和產(chǎn)蛋率，以及強健體質(zhì)、提高抗病能力。薛志成等通過(guò)添加光合細菌使不同生理時(shí)期及患胃腸病奶牛癥狀消失，恢復產(chǎn)奶，經(jīng)濟效益明顯［4］。光合細菌還可以提升種子發(fā)芽率、成苗率；改良作物品質(zhì)、修復土壤；防治病蟲(chóng)害等。

在水產(chǎn)養殖上，光合細菌可作為養魚(yú)飼料添加劑，作為養魚(yú)和小型甲殼動(dòng)物的餌料，防治魚(yú)病、凈化養殖水質(zhì)。光合細菌作為養殖水質(zhì)凈化劑在國內外已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)性應用階段。付保榮等研究表明鯉魚(yú)養殖水中投放一定量的光合細菌，能明顯去除水中有機物和NH4+-N，增加DO的含量，穩定pH值，同時(shí)使雜藻和有害菌含量減少［5］。若將光合細菌固定，則抑制水體富營(yíng)養化效果更好。

2.4光合細菌應用于新能源

早在1937年，Nakamura最早報道了PSB在黑暗中釋放氫氣的現象。1949年， Gest在“Science”上首次報道了光合細菌具有在光照厭氧條件下轉化有機物產(chǎn)生氫氣的特性。目前研究較多的是深紅螺菌，它可用有機廢料作原料進(jìn)行光合產(chǎn)氫，又由于其細胞含有大約65%的蛋白質(zhì)和大量必需的氨基酸和維生素，所以在光合產(chǎn)氫的同時(shí)，還可以得到單細胞蛋白，也可結合有機廢水的處理，所以，可謂一舉三得，具有重要的經(jīng)濟價(jià)值。隨著(zhù)能源危機的進(jìn)一步持續，美、德和日等國相繼制訂了氫能發(fā)展規劃。我國也把光合生物產(chǎn)氫研究納入國家“863”計劃和“973”計劃。隨著(zhù)其研究及相關(guān)學(xué)科的迅速發(fā)展，光合生物產(chǎn)氫技術(shù)作為一種極具潛力的生物產(chǎn)氫技術(shù)必將走向應用化［6］。

3光合細菌應用的前景

人們從發(fā)現光合細菌到現在，只有100多年的歷史，而從人們開(kāi)始研究到現在也不過(guò)70年，人們對它的認識還很少研究在逐漸深入，其應用領(lǐng)域在逐漸拓寬。目前的研究表明，光合細菌的應用效果顯著(zhù)、確切，某些方面的應用研究已具有一定的推廣價(jià)值。例如作為“微生物凈化劑”在廢水治理中的應用，作為飼料添加劑在養殖業(yè)中的應用等。但對光合細菌的開(kāi)發(fā)利用還存在很大的余地，對它的應用技術(shù)和基礎理論仍需要進(jìn)一步深入研究。目前的研究已顯示出光合細菌作為重要的微生物資源，有著(zhù)廣闊的開(kāi)發(fā)前景，具有不可替代的應用市場(chǎng)，在人類(lèi)活動(dòng)中必將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

目前山東帕克環(huán)保工程公司各項專(zhuān)利技術(shù)廣泛應用于各類(lèi)化工污水處理、紡織印染廢水處理、中藥提取污水處理 、制藥污水處理、淀粉污水處理、酒精乙醇污水處理、精制棉纖維素廢水處理、發(fā)酵類(lèi)污水處理、造紙廢水處理、勞保手套污水處理、食品污水處理、屠宰污水處理、豆腐生產(chǎn)污水處理、軟骨素污水處理、紡織廢水處理、皮革廢水處理、醫藥污水處理、果蔬加工污水處理、馬鈴薯廢水處理、豆制品加工廢水處理和五大電力公司等行業(yè)中來(lái)，超過(guò)了７0%以上行業(yè)基本實(shí)現了廢水再利用和治污副產(chǎn)沼氣資源利用發(fā)電等。

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