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第68章 生物技术(16)

引起流行性感冒的病毒叫流行性感冒病毒,简称流感病毒。流感病毒有球状或长形两种形状。它们能侵害人类、马、猪和一些鸟。流感病毒之所以如此猖獗肆行,是因为它们能够不断地发生变异,每一至两年就会改变一下,令人防不胜防。像1957年的大传染是由亚洲型流感病毒引起的;1968年从香港席卷全球的流感是香港型流感病毒;1973年在澳大利亚和新西兰发生的大规模流感是甲型流感病毒的新毒株——澳大利亚型流感病毒。目前所知,众多能引起流感的病毒每种又可分为若干型和亚型。其中仅鼻病毒就有100多个不同的型。近30年来,大约每10年流感病毒就发生一次变异,这使已经获得免疫力的人因经不住新型流感病毒的进攻而生病。流感病毒的这种变异特性为预防和治疗流行性感冒带来了巨大困难。不过,现在科学家已采取了主动,不仅有了广泛的预防措施,就算一旦发现病毒新变种,也能很快地制成药物治疗,所以流感病毒也不是那么容易作威作福了。

肝炎病毒如何分类

肝炎病毒是引发甲型、乙型和非甲非乙型病毒性肝炎的主要元凶。根据引发肝炎的类型,肝炎病毒大致可分为甲肝病毒和乙肝病毒。甲肝病毒常随不干净的食物被人们“吃”进肚里,然后危及肝脏,侵害全身。由于人们在日常生活中要大量接触各种物品,如果在饮食上不讲究卫生,就很容易得甲型肝炎。如1987年底到1988年上半年间,中国上海地区甲型肝炎大流行,就是因为食用了带有肝炎病毒的不洁毛蚶。甲型肝炎发病突然,传染面广,但容易医治,而且大部分成年人或得过甲型肝炎的人都具有抵抗甲肝病毒的免疫力。因为甲肝病毒在100℃,持续5分钟的环境下不能生存,所以,经常沸煮碗筷是家庭中消灭甲肝病毒的好办法。

乙肝病毒非常顽固,患病后往往长期不能痊愈,而且慢性乙型肝炎还有可能转为肝癌。乙肝病毒能在高温、低温、干燥和紫外线照射等条件下存活很长时间,这给预防和治疗乙型肝炎带来了很大困难。目前国内外还缺少控制乙肝病毒的特效药,主要是针对它的传播途径加强预防措施,如献血人员不能携带乙肝病毒;医院最好使用一次性注射器具;妇女在怀孕前要检查身体,如果发现得了乙型肝炎必须待痊愈后才能怀孕。人们对引发非甲非乙型肝炎的病毒还没有取得足够的认识,但已经确认:非甲非乙型肝炎与甲肝病毒和乙肝病毒无关。非甲非乙型肝炎的死亡率较高,这种肝炎病毒主要是通过输血和注射传播。

如何对付败坏食品的腐败菌

炎热的夏天,水果、蔬菜、鱼肉或米饭等食物,如果保存得不好,很快就会变质、腐败。这种现象,我们通常称为“坏”了或“馊”了。大家知道,食物的败坏,主要是由于微生物中的腐败菌、病菌捣乱的结果。愈是营养价值高的食品,它们就越爱钻营繁衍。许多味美可口的菜肴和食物,一经腐败菌和病菌光顾,不消几天甚至几小时,就会变酸变质,毒素滋生,人吃了就会中毒生病,严重的还会危及生命。长期以来,人们为了保存食物、防止腐败找出了许多办法。例如,新鲜水果用糖或蜜加工成果脯蜜饯;新鲜鱼、肉、蛋用盐腌制成咸鱼、咸肉、咸蛋;蔬菜、笋、鱼等晒成笋干、鱼干、干菜、干蘑菇等,这些都是常用的防腐办法。还有用低温冷藏,化学药品防腐,等等。然而,尽管人们想方设法来消灭和防御病菌,狡猾的病菌总要钻空子,找我们的麻烦。直到人们发现抗生素有防止腐败、抗击病菌的优越性能,病菌才开始变得驯服起来。

抗生素之所以能延长食品的保存期限,主要在于它能干扰或阻碍病菌正常的新陈代谢,使病菌不能进行正常的生命活动,不能生长和繁殖。抗生素溶解在水里后,接触到食物体表面或渗透到组织里去,如同形成一层保护膜,腐败菌或病菌一旦沾上,就会立即被抗生素的“精良武器”所击败。而且,使用抗生素保存蔬菜、水果等食品,对于食物的色、香、味和维生素等营养成分的保持,都比采用腌制法和加热消毒法优越得多,所以抗生素是一种理想的保护剂。在日常生活中,对付腐败菌和病菌侵害、预防食物中毒的办法,就是要加强食品卫生管理,注意饮食卫生,不吃腐、馊、变质食物和不洁瓜果。防止生熟食物交叉污染。鱼、肉、海产品等要充分煮熟,隔餐食物要加热煮沸。发酵食品必须蒸煮、炒透30分钟以上再吃。罐头出现膨胀或色、香、味有改变时都不能再吃。

人们如何利用噬菌体噬菌如命的特点

噬菌体是一种能“吃”细菌的细菌,凡有细菌的地方,都有它们的行踪。噬菌体是所有细菌发酵工厂的大敌,因为它们能把培养液中的有益菌体几乎全部吃光,造成巨大的损失。例如当我们利用一些有益的菌类,在生产抗生素、酒精、醋酸、味精、丙酮、丁醇等产品时,如果闯入了吃益菌的噬菌体,这些有益的菌种将被吃尽,使我们浪费很多原料、动力和劳力。所以制药厂和酿造厂的工程师想方设法阻止噬菌体进入培养罐。大部分噬菌体长得像小蝌蚪。在自然环境条件下,它们只能侵染细菌和一些原生生物,而不能侵染高等动物和植物。

噬菌体的脾气并不都一样。烈性噬菌体侵入细菌后,马上进行营养繁殖,直到使细菌细胞裂解方才善罢甘休。而温和性噬菌体进入细菌细胞内先“潜伏”下来,不但不损伤寄主细胞,反而和寄主的基因组同步复制,等待时机。如果受到外界因素的刺激,比如受到辐射,那么,潜伏的噬菌体会毫不犹豫地“冲”出寄主细胞,从而导致细菌死亡。噬菌体往往都有各自固定的“食谱”。像专爱“吃”乳酸杆菌的噬菌体和专“吃”水稻白叶枯细菌的噬菌体等。根据这一特性,科学家可以从细菌的分布中大致判断出噬菌体的分布情况。

噬菌体虽然给人类造成过严重损失,但是人们还是巧妙地利用了噬菌体噬菌如命的特点,让它们为人类服务。医生们已经成功地把噬菌体请来治疗烫伤和烧伤。因为在烧伤病人的皮肤上很容易繁殖绿脓杆菌,这正好可以满足绿脓杆菌噬菌体的“饱餐”要求。这种特殊的治疗方法已经取得了良好的效果。由于噬菌体具有取材容易,培养方便,生长迅速,食性专一等特点,生物学家常常利用它们来进行核酸的复制、转录、重组等基础理论研究工作。

如何征服病菌

在瞬息万变的生活环境里,我们无时无刻不受到数以亿计的病菌的侵袭。人类为了保卫自身的健康,在体内和体外一直与病菌进行着无声的激战。在保卫人体的外围战中,人们根据不同需要采用了不同的方法来击退病菌的侵犯,灭菌、消毒和防腐,就是三种常用而程度不同的斗争方法。

灭菌,是在一定范围内消灭物体上所有微生物的方法。医院里对手术器械通常采用间歇灭菌法,即把器械煮沸30分钟,在20~37℃的恒温环境中放置一天,这样,某些没有杀死的微生物芽孢会误以为危险期已过,“放心大胆”地进行繁殖,这时再蒸煮杀菌,连续反复几次,手术器械便可以达到完全没有微生物的要求。高压蒸汽和干热空气两种方法都可以用于灭菌,不过由于多数微生物的耐干热性较强,所以高压蒸汽灭菌一般仅需在121℃、30分钟的条件下即可达目的,而干热空气灭菌的条件则为140℃、4小时。除此之外,太阳光中的红外线可以使微生物细胞中的水分大量蒸发,紫外线又能使微生物细胞中的核酸分子发生变化,所以常晒衣服和被褥是一种廉价的灭菌方法。

消毒,是不彻底的灭菌方法。因为在许多场合下不需要把微生物全部杀死,只要消毒就可以了。例如手上碰破了一块皮,可以擦些紫药水或红药水;打针的时候,大夫先用碘酒、后用酒精给皮肤消毒,这些都是为了达到局部灭菌的目的。在使用消毒药水时,千万不要把红药水和碘酒同时擦到皮肤上,以免引起中毒。

巴斯德经过多次实验确认:把鲜牛奶加热到71℃,持续15分钟,即可以消灭其中的结核杆菌和伤寒杆菌,又不至于损坏牛奶的营养价值和风味。在这之后,人们普遍地使用这种方法保存牛奶。这就是有名的巴氏消毒法。依靠各种手段抑制某些微生物生长繁殖的过程,叫做防腐。人们经常把多余的鱼肉、蔬菜和水果或晒干,或盐腌,或制成蜜饯,这是因为微生物的繁殖需要一定的水分,而经过处理的食物不含或只含极少量的水分,从而铲除了滋生微生物的“温床”,起到了保存食物的作用。微生物的生长还受温度的影响,一般细菌在30~37℃、霉菌在25~28℃生长最旺盛,如果降低温度便可以减弱微生物的生命活动,或者使它们处于休眠状态,因此人们利用冰箱、冷库来贮藏肉、蛋。但是冷藏仅仅是为了防腐,达不到灭菌和消毒的作用,所以冷藏食物需要有时间限制,一旦超过了冷藏期,微生物适应了低温环境,会从休眠中“醒来”,导致食物变质。肉类一般在低温下可以保存一年左右,蛋类的保存期更长一些。时至今日,人们找到了并且还在继续寻找战胜有害微生物的有利武器。

发酵工程是利用微生物特殊功能而生产产品的吗

发酵工程亦称微生物工程,是利用微生物的许多特殊功能生产对人类有用的产品,或直接把微生物应用于工业生产的一种技术体系。其基本环节是:菌种繁育—扩大培养—产品提取。发酵工程的产品有两类,一类是微生物本身,另一类是微生物的代谢物。微生物本身,有的可作细菌肥料,如固氮微生物肥料,可拌种施用;有的专吃有机物和有毒物质,以达到净化水的目的;有的可大量培养酵母细胞,生产单细胞蛋白。其代谢产物,有的可用来生产抗菌素,有的可用来生产氨基酶和核苷酸,有的可用来分解秸秆,制造酒精。

曲霉为何被称作酿造“博士”

在真菌家族中有一位酿造“博士”,叫曲霉,味道鲜美的腐乳就是靠它酿制成功的。豆腐是制腐乳的原料,由于豆腐中含有的蛋白质不易被水溶解,所以未经加工的豆腐淡而无味。曲霉有一个“绝招”,它可以分泌出一种能分解蛋白质的酶,把豆腐中丰富的蛋白质分解成各种氨基酸,氨基酸刺激人舌头上的味蕾,于是人就尝到了鲜味。

曲霉的菌丝有膈膜,属于多细胞霉菌。它的菌落带有各种颜色,黄曲霉、红曲霉、黑曲霉等曲霉菌,就是由菌落的颜色而得名。曲霉具有能分解蛋白质等复杂有机物的绝招,从古至今,它们在酿造业和食品加工方面大显身手。早在2 000年以前,中国人民已懂得依靠曲霉来制酱;民间酿酒造醋,常把它请来当主角。中国特有的调味品豆豉,也是曲霉分解黄豆的杰作。现代工业则利用曲霉生产各种酶制剂、有机酸,以及农业上的糖化饲料。然而,曲霉家族中也有一些败类。例如长期放在阴暗处的大豆或花生往往长出“黄毛”,这是一种含毒素的黄曲霉。黄曲霉毒素不仅会造成家禽和家畜中毒甚至死亡,而且还会诱发人类癌症,特别是肝癌。因此,久置发霉的豆子或花生绝不能食用,也不能当饲料。

酵母菌是发酵之母吗

松软可口的馒头,香喷喷的大面包,是靠酵母菌的帮助才烤制出来的。假如你消化不良,食欲不振,医生会给你开些酵母片,让酵母菌帮助你把胃里的不容易消化的东西统统打扫干净。酵母菌是微生物王国中的“大个子”,它们有的呈球形和卵形,还有的长得像柠檬或腊肠。绝大多数的酵母菌以出芽方式进行无性繁殖,样子很像盆栽仙人掌的出芽生长。

酵母菌本领非凡,它们可以把果汁或麦芽汁中的糖类(葡萄糖)在缺氧的情况下,分解成酒精和二氧化碳,使糖变成酒。它能使面粉中游离的糖类发酵,产生二氧化碳气体,在蒸煮过程中,二氧化碳受热膨胀,于是馒头就变得松软,所以被称为发酵之母。酵母菌浑身是“宝”,它们的菌体中含有一半以上的蛋白质。有人证明,每100千克干酵母所含的蛋白质,相当于500千克大米、217千克大豆或250千克猪肉的蛋白质含量。第一次世界大战期间,德国科学家研究开发食用酵母,样子像牛肉和猪肉,被称为“人造肉”。第二次世界大战爆发后,德国再次生产食用酵母,随后,英、美和北欧的很多国家群起仿效。这种新食品的开发和利用,被认为是第二次世界大战中继发明原子能和青霉素之后的第三个伟大成果。酵母菌还含有多种维生素、矿物质和核酸等。家禽、家畜吃了用酵母菌发酵的饲料,不但肉长得快,而且抗病力和成活率都会提高。酵母菌在自然界中分布很广,但它们既怕过冷又怕过热,所以市场上出售的鲜酵母一般要保存在10~25℃之间。

醋酸梭菌是制醋的能手吗

醋是家家必备的调味品。烧鱼时放一点醋,可以除去腥味;有些菜加醋后,风味更好,还能增进食欲,帮助消化。镇江香醋、山西陈醋,都是驰名中外的佳品。1856年,在法国立耳城的制酒作坊里,发生了淡酒在空气中自然变醋这一怪现象,由此引起了一场历史性的大争论。当时有的科学家认为,这是由于酒吸收了空气中的氧而引起的化学变化。而法国微生物学家、化学家巴斯德,令人信服地证明酒变成醋是由于制醋巧手——醋酸梭菌的缘故。

原来,一般制醋有三个过程:第一步,曲霉“博士”先把大米、小米或高粱等淀粉类原料变成葡萄糖;第二步由酵母菌把糖变成酒精。如果生产到这一步,人们就可以喝上美酒了。但是,由酒变醋,还得有第三步,这就要醋酸梭菌来完成。醋酸梭菌是一种好氧性细菌,它们可以从空气中落到低浓度的酒桶里,在空气流通和保持一定温度的条件下,迅速生长繁殖,进行好氧呼吸,使酒精氧化,就这样它们一面“喝酒”,一面把酒精变成了味香色美的酸醋。

醋酸梭菌有个很大特点,就是对酒精的氧化不够彻底,往往只氧化到生成有机酸的阶段,所以有机酸便积累起来。人们利用它的这个特点,不仅用来生产醋酸,而且还广泛用于丙酸、丁酸和葡萄糖酸的生产。醋酸梭菌还能将山梨中含有的山梨醇转化成山梨糖,这是自然界少有然而却是合成维生素C的主要原料。另外,醋酸梭菌还可以用于生产淀粉酶和果胶酶。醋酸梭菌虽然是制醋巧手,但酿酒师傅可不欢迎它们,因为它们常常跑到酒桶里搞“恶作剧”,把一桶美酒搞得酸溜溜的。所以,酿酒师傅总是把酒桶盖得严严实实的,不让醋酸梭菌混入酒桶,即使有少量溜进桶里的醋酸梭菌也会因喘不过气来而被闷死。最后,酿酒师傅还要给酒桶加温,残存的醋酸梭菌和其他“捣乱”的微生物会一一被消灭掉,这时,酿酒师傅就放心地等着出美酒了。

为何说烃氧化菌是采油的向导

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