旧瓶新醋话发酵
“发酵工程”是个新词，但用发酵方法来酿酒、制酱、做醋、做奶酪，却是几千年前人类就掌握了的生物技术。直到今天人们还在继续做这些事。但传统方法的发酵过程非常繁琐，费时费力。比如用小麦、大豆等原料做酱油需要半年到一年的时间，而且还要准备好大大小小、许许多多的容器。现代“发酵工程”的做法可就大不一样了。以日本的一家制酱油的公司为例，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。将各种营养物和水从罐顶慢慢地注入，产品酱油就不停地从罐底流出来，形成一个连续生产的过程。从原料到成品的周期不到3天。这里提到的发酵罐是现代发酵工程的重要标志。目前世界上最大的发酵罐高度超过100米，容量可达4000立方米。
发酵工程的主角是微生物。
微生物是一种通称，它包括了所有形状微小、结构简单的低等生物。一提到微生物，有些人就会皱起眉头，感到憎恶。因为他们想到的是微生物带来了人类的疾病，带来了植物的病害和食物的变质。其实，这种感情是不太公正的。对人类而言，大多数微生物有益无害的，会造成损害的微生物只是少数。就总体来说，微生物是功大于过的，而且是功远远大于过。近年来迅速崛起的发酵工程，正是这些微生物在忙忙碌碌，工作不息，甚至不惜粉身碎骨，才使得五光十色的产品能一一面世。从“乐百氏奶”等乳酸菌饮料，到比黄金还贵的干扰毒等药品，都是微生物对人类的无私奉献。
微生物在发酵过程里充当着生产者的角色，这与它的特性是分不开的。它们具有孙悟空式的生存本领、猪八戒式的好胃口，还组成了天下第一的“超生游击队”。孙悟空是怎么折腾也不会死的英雄。微生物的生存本领也好生了得。它们对周围环境的温度、压强、酸碱度、干湿条件都有极强的适应力，在10千米深的海底，人会被压成一张纸，而有些细菌仍逍遥自在地生活。在零下250℃的超低温下，有些微生物仍不死去，只是处于“冬眠”状态而已。如果条件适宜，微生物会不断繁衍生长，从没有见过它们自行死亡。而这帮不死的小家伙还极为贪吃，甚至饥不择食。好吃的食品自不必说，连石油、塑料、金属氧化物、工业垃圾和DDT、砒霜等毒药，都会成为某些微生物竞相吞吃的美味。吃得多，长得快，繁殖速度自然十分惊人。如果一个大肠杆菌能顺利无阻地繁殖，两天后其重量等于地球重量的4倍！正是微生物的这些特点使它们成为发酵工程中的主将和功臣。发酵罐是微生物在发酵过程中生长、繁殖和形成产品的外部环境装置。它取代了传统的发酵容器——形形色色的培养瓶、酱缸和酒窖。与传统的容器相比，发酵罐最明显的优势在于：它能进行严格的灭菌，能使空气按需要流通，从而提供良好的发酵环境；它能实施搅拌、震荡以促进微生物生长；它能对温度、压力、空气流量实行自动控制；它能通过各种生物传感器测定发酵罐内菌体浓度、营养成分、产品浓度等，并用电脑随时调节发酵进程。所以，发酵罐能实现大规模连续生产，最大限度地利用原料和设备，获得高产量和高效率。这样，人们就可以充分利用发酵方法来生产所需的食品或其他产品。可以简单地说，发酵工程就是通过研究改造发酵作用的菌种，并应用现代技术手段控制发酵过程来大规模工业化地生产发酵产品。
蛋白质是构成人体组织的主要材料，而又是地球上十分缺乏的食品。用发酵工程来大量快速地生产单细胞蛋白，就补充了自然产品的不足。因为在发酵罐内，每一个微生物就是一座蛋白质合成工厂。每一个微生物体重的50～70％都是蛋白质。这样人们就可以利用许多“废料”，来生产高质量的食品。所以，生产单细胞蛋白是发酵工程对人类的杰出贡献之一。
此外，发酵工程还可以制造人体不可缺少的赖氨酸以及许多种医药产品。我们常用的抗菌素几乎都是发酵工程的产品。
发酵工程不仅生产食品和药品，还是解决能源危机的有力武器。石油、煤、天然气这些传统能源终将消耗殆尽，人类怎样才能继续生活下去，科学家们为此耗尽心血。20世纪80年代，人们终于看到了希望：一方面是核能、风能、太阳能利用取得巨大进展；另一方面，发酵工程的出现，可使地球上每年生产的大量纤维物质——稻草、麦杆、玉米秸、灌木、干草、树叶等等，经“发酵工程”转化，成为人类新能源。
在开发生物新能源的同时，发酵工程还可以完成另一个重要使命，即处理废物，净化环境，减少以至基本消除环境污染。
总之，现代发酵工程能够帮助人们制造食品，制造药品，开发能源，净化环境。古老的生物发酵法，一旦用现代高科技方法加以改进，就千百倍地提高了生产效率，使老技术焕发了青春，为人类做出了巨大贡献。
细菌织布不是天方夜谭
大家知道，传统的织布方法离不开纱和织布机。要说细菌织布，那不是“天方夜谭”吧？
当然不是！
英国科技工作者发明了利用细菌织布的方法。这种方法很特别，不需用纱线和梭子，所用的原料竟是营养物质——葡萄糖和其他养料。
科学家将这些织布原料，移入菌种，再给予适宜的温度，细菌就会迅速繁殖生长。每个细菌繁殖的速度可快啦，每小时可以繁殖1亿个。
这样，细菌在适宜的温度等环境条件下，每天可织出3～4厘米长的布来。只要有细菌存在，布就会不断地织出来。当老的细菌“寿终正寝”后，便有新的细菌“前仆后继”接替这一织布工作，完成老细菌未竟的事业，这样循环不断，就能织出“天衣无缝”的布来。
细菌织的布有很多优点，布的纤维长，结实牢固，比普通的布密得多。因为这种无棉纱的布是细菌织成的，所以最适宜作为医疗上的绷带，它能够使伤口形成一种与人的皮肤细胞组织相似的柔软的“皮肤”来，从而促使伤口愈合，疗效显著，很受医生的青睐。
还有，细菌织出的布十分密细，用它来过滤杂质效果极佳。
当然，“细菌工”所消耗的葡萄糖价格昂贵，要实现大规模的细菌织布还有一定困难。
那么，如何大规模生产细菌布呢？
科学家们寄希望于遗传工程。他们把合成纤维束带的基因转移到光合细菌的细胞内，利用太阳能来生产纤维束带。
科学家们预言：这种不用棉纱织出来的布，不仅可用于医疗卫生和工业生产，而且还可以用于人类的衣着服饰，前途十分光明。
细菌“吃”飞机的启示
红霞涂抹的远处群山，机场内，四架喷气式飞机在跑道上滑行，顷刻，它们迎着喷薄的红日，带着浓浓的“白烟”，展翅飞向蓝天。当飞机升到2万米的高度时，突然，一架战鹰形如醉汉，急剧地向下翻滚，一头钻进大海。这是几十年前发生在美国傍海飞机场的悲惨一幕。
令人遗憾的是，类似的悲剧还不止一次。
为什么一架正常飞行的飞机会突然失控呢？这个问题使美国保安人员及有关科学家大伤脑筋。虽进行了详细的调查，但未能找到问题的答案。
后来，有人偶然在一架飞机的燃料箱里发现了一种“锈”物，这无疑是一个重要线索。飞机的燃料及油箱要求是很严格的，怎么会有“锈”物呢？
于是，这种“锈”物就被请到了实验室，化验后问题真相大白！
原来，这罪魁祸首是小不点儿的细菌！
细菌能有这么大的能耐吗？竟能吃掉现代化的喷气式飞机？
这是一种嗜硫细菌，当它在燃料箱体上驻扎之后，就会在那里繁衍生息，以喷气燃料中的硫磺为食，然后，排出代谢产物——硫酸，腐蚀箱体，或通过输油管损害发动机零件，从而造成人们不易觉察的“内伤”，以致造成机损人亡的惨剧。
这事提醒人们，飞机上千万不能让嗜硫细菌“光顾”。
小小的嗜硫细菌蚕食大飞机，这使美国空军蒙受了巨大的损失。
但是，坏事也能变能好事。独具慧眼的科学家因此而受到启发，他们化害为益，对嗜硫细菌加以巧妙利用，获益匪浅。
起初，嗜硫细菌被送到炼油厂，它不负重望，大吃特吃，不断地蚕食石油中的硫磺，有效地使炼油设备、输油管道免遭腐蚀。
接着，它声誉鹊起，被“聘”于炼铜厂。面对坚硬的铜矿石，它以蚂蚁啃骨头的精神，施展出独门功夫——将铜矿石中的硫磺“啃”得干干净净，同时，用自产的硫酸将矿石与铜“各居一方”，极大地提高了铜的开采率。
继而，这小不点儿嗜硫细菌开始转战南北，在锰、钼、亚铝、镍等金属的提炼领域中，以自己的优势，勤奋工作，留下了光辉的足迹。
现在，科学家鉴于嗜硫细菌在冶金工业上所表现的特殊本领，又大胆提出设想，试图将它推到核工业中的炼油作业上，使它为人类作出更大的贡献。
科学上的问题往往就是这样，能化腐朽为神奇，嗜硫细菌本是“吃”飞机的灾星，但科学家具有发现和创新的独特本领，一分为二地对待它，将不利因素化为有利因素，化害为宝，使其成为造福人类的至友。
让微生物生产粮食
生物学家告诉我们：蛋白质是生命活动的物质基础，一切动植物的体内都有蛋白质。
动植物这些显眼的“大生物”含有蛋白质，那些肉眼难见的“小不点儿”微生物，是否也应有蛋白质的成分呢？
是的，微生物虽小，也有蛋白质成分。由于微生物大多是很小很小的单细胞生物，因而人们生产出来的蛋白质，叫做“单细胞蛋白”。
单细胞蛋白的营养价值很高，含有氨基酸种类齐全，不仅超过了米、面，也超了猪肉、鸡肉，还含有许多糖类、脂肪、矿物质和维生素。人体所需要的营养成分，在这里几乎是应有尽有。
既然如此，我们为什么不能像种庄稼或饲养牲畜那样，让微生物在最佳的环境中，“茁壮成长”呢？如果这样，我们不就能获取大量的单细胞蛋白了吗！
是啊，科学的发现需要科学家的想像。
于是，科学家们选育出能利用某种原料的微生物，把它们接种到发酵罐里，让它们在发酵罐里施展本领，大量繁殖。然后，再经过净化、干燥、精炼，就得到了我们所需要的单细胞蛋白。
种庄稼往往受季节的制约，在发酵罐里制造单细胞，就不分数九寒冬和酷暑盛夏了，只要控制好发酵罐里的温度、酸碱度和营养条件，就能源源不断地生产出单细胞蛋白来。
微生物的繁殖速度十分惊人。就细菌来说，每隔20分钟就可以分裂一次，由一个分裂为两个，两个分裂为4个……24小时可分裂72次，产生4.72×1021个后代。
有人做过试验，在适宜的条件下，500千克重的酵母，一昼夜就能繁殖成40000千克，而同样重的一头牛，一昼夜只能增加0.24克。
研究表明：微生物发酵生产蛋白质的速度比植物快500倍，比动物快2000倍。一个细菌，一昼夜发酵生产的蛋白质，等于它自身重量的30～40倍。
然而，0.67公顷（1亩地）的豆田，每年可收获1000多千克大豆，得到400千克的植物蛋白质。工人在工厂里利用微生物发酵生产蛋白质，一年竟能生产10万千克蛋白质。
可见，微生物生产蛋白质的效率是多么高啊！
人们在获得单细胞蛋白的同时，也在不断探索“菌源”。
前几年，科学家发现了一种氢细菌，能利用氢、二氧化碳以及含氧无机盐类作发酵原料来生产单细胞蛋白。既不与工业争原料，也不与农业争土地，是一种理想的生产食物的方法。
之后，科学家又找到一种更理想的固氮氢细菌，它能直接从空气里摄取所需要的氮素，合成我们需要的蛋白质。
目前，经改性的禾本科镰胞生产“真菌肉”，在英国已实现工业化生产。加拿大进行了用一种节杆菌促进植物性食用油高产的试验。我国和日本也进行了如利用产油的假丝酵母、被胞霉等的试验，并获得了类似的结果。用微生物生产新兴食品正在崛起。
随着现代科学技术的发展，人们将不断发现新“菌源”，从而生产廉价的粮食——蛋白质，为人类的生存提供更加充实、更具营养的食物。
地球“清道夫”
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”的排放量也是相当大的。全世界的“三废”数量惊人，并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，人类在地球上将很快没有立足之地了。发酵工程的巨大威力使人们看到了彻底治理环境的曙光。