众所周知，真菌能够用来生产生物化学品、酶和包括某些重要抗菌素例如青霉素在内的次级代谢产物。然而，真菌在生物技术中所具有的极为广泛和重要的作用还鲜为人知。真菌在生物技术中的奇异应用为解决目前和将来的许多工业和环境问题提供了最有效的方法和途径。

即使做最保守估计，人类也已分离出过12万种真菌。但许多真菌能够用来生产重要的工业品和医药品的性能一直没被人类所认识。直到本世纪前叶，当柠檬酸被第一次大规模工业生产之后，真菌在工业上的应用才开始展现出来。真菌可用于许多发酵品的制备，这些包括抗菌素、酶和一系列生物化学品的合成_酒精、柠檬酸、葡萄糖酸、衣康酸、氨基酸、维生素、核苷酸以及聚糖类化合物就是利用真菌进行一级代谢所获得的产物方面的例子，而抗菌素例如青霉素、头孢菌素、梭链孢酸以及灰黄霉素就是重要的真菌次级代谢产物。

目前，真菌除被应用于发酵品的生产外，研究者们的注意力越来越多地集中在真菌生物技术在工业应用上。例如，已发现真菌可用于以下技术：

· 环境生物技术

· 液体废物处理和被污染土壤的更新

· 矿物技术和生物湿法冶金

· 生物品的生产，包括可食用蛋白质的生产技术

· 燃料技术，特别是煤液化技术

除此之外，在世界范围内，也有许多研究工作集中在利用真菌用做生物控制剂以根除杂草的生长，以及控制由昆虫和病原菌所造成的植物传染病。

废物处理和被运染土壤的更新

近来研究表明，真菌可用于污水净化，这项生物技术既可作为新的污水处理技术，又可作为那些利用普通污水净化装置难于处理的污水的净化方法。例如希拉梅斯等人利用从下水道污水稳定池中分离出来的七种真菌，来处理污水获得了满意的结果。这些真菌能有效地降低污水吸氧能力、污水中磷酸盐及氨的含量。某些真菌例如像黑曲霉真菌以及毛壳属Cupreum真菌能够明显降低从制革厂排放出的污水中的高毒性鞣酸的浓度。青霉属SP. 真菌能够用于凝聚而包酵母的悬浮物，并能有效地使深色橄榄油废液降解为低分子量的聚酚化合物。日本研究者利用米曲霉真菌已晈功地从液体糖蜜废物中脱除深色成分类黑素。

受危险物品或其它废物污染的土壤的真菌生物更新就是基于木质腐烂类真菌，如最典型的P. Chrysosporium真菌的各种酶活性进行的。这类真菌能产生木质素酶，而这种木质素酶和木质中的木质素酶一样，能使复杂的芳香聚合物降解。幸运的是这种木质素酶不仅只对木质素有降解作用，而对一系列毒物包括氯代联苯、芳香族烃以及氯代二苯并二氧杂环乙烷在内的危害品都具有明显的降解作用。

当用真菌处理土壤污染物时，首先在木屑上培养出真菌，然后将木屑用耕犁翻入到被污染的土壤中。在适当条件下，真菌会继续在木屑上繁殖，同时真菌利用它的酶活性而使污染物发生降解作用。然而，木质腐烂类真菌，例如P. Chrysosporium并不是土壤中的微生物，要它们离开木屑而在受污染的土壤中生长是很困难的，但使用真菌接种物，或利用能在土壤中迅速繁殖的P. Chrysosporium真菌的选择性品种，就可以很好地解决这一问题。白枯病真菌用于治理由于五氯代苯酚积累所造成的土壤污染特别有效，在两个星期内它能使五氯代苯酚的量由每克土壤中含降低到每克土壤中低于2μg。P. Chrysosporium真菌也已被用于被污染土壤中芴的降解。

白枯病真菌在环境毒理学领域有着极为广泛的应用，利用它可以解决一系列的环境污染问题，例如煤焦油废物处理和矿泥以及纸浆的污染整治。不尽人意的是，这类真菌在深层污水中的繁殖情况不是太好，因此目前已开发了相应的新技术，例如在一个转盘上P. Chrysosprium真菌能很快地进行繁殖，然后将整个转盘沉入到要净化的污水层中，这样就可以达到污水净化目的。

目前，白枯病真菌正在越来越多地被应用于造纸工业、木材加工工业。造纸厂每生产1吨纸张要副产3 kg氯化木质素，而通常的处理技术并不能很快地将这些高分子量的氯化木质素污染物处理掉，但木质腐烂类真菌却可以迅速地将其降解。例如，在含有Chrysosporium真菌的反应器中处理漂白纸浆时，能使其中高达70%的有机氯被除去。但这项技术的最大不足是发酵培养期过长以及使纸张的亮度减弱。

需要指出的是，真菌包括赤霉属真菌在内，无论是从天然存在状态的形式，还是以菌丝固定体的形式，目前正在被ICI公司推向商业应用，以用于使无机毒物氰化合物转变为有机物甲酰胺。利用这些真菌在短短的几周内就可以使每毫升水中的2500 μg氰化物完全转化。

煤的液化

采用热化学方法使固态煤转化为液体或气体产品的主要不足是需要高温、高压这样的操作条件。而相比较而言，微生物法使煤液化所需条件要缓和得多，一般在接近室温及大气压力下就可以实现煤的液化。真菌对低级煤或高度风化（氧化）的煤的液化有极好的效能。目前发现煤的生物液化过程按两种机理进行。一种机理是基于酶催化的碳 - 碳键断裂；另一种机理是首先生成碱性物质而使得少量液体的pH值增大，随后又导致更多的固态煤溶解液化。

许多类真菌都能使煤发生液化，由于低级煤和木质素的结构极为相似，因此我们对白枯病真菌能很容易地使这类煤转化并不感到惊讶。这些真菌能产生木质素酶或虫漆酶，而它们分别利用各自的过氧化氢或分子氧去氧化断裂连接在芳香环上的脂肪链中的碳 - 碳键。近来的研究表明，煤中金属离子的存在能极大地减低煤液化的速度。由于微生物真菌能同时溶解煤并把其中的金属离子吸附集中起来，因此它们对固态煤向液体产品的转化过程特别有效，真菌在煤表面繁殖过程中能溶解煤，或在深层煤粉中例如在反应器流化床层上的煤粉中繁殖时使煤溶解。当真菌在煤表面繁殖时，能形成许许多多特殊的小液滴。在最佳条件下，固态煤完全液化大约需要一周的时间，最终形成澄清或黑色液体、这些液体是由各种各样的低极性的组分形成的复杂混合物。而这些组分都是具有中等到高分子量的并表现出相当芳香性的有机化合物。煤液化所得到的液体产品无论是作为化工原料还是作为进一步微生物化变成燃料气体的中间生成物都有其重大意义。

生物品的制造

许多农副产品可用于真菌的培养和繁殖，而培养出的真菌又可用于动物饲料的制造。例如通过嗜酸的小柱孢真菌作用，由亚硫酸盐废料深层发酵或纸浆的酸解可以获得生物品。表面发酵为依靠废料生产真菌类生物品提供了最有效的方法。例如，木霉属类和白地霉真菌可以在桔皮上大量繁殖，所得到的生物品含有30%的粗蛋白，能被动物消化的总量高达80%。几乎任何一种农副产品都可以这种方式被转化，即便是最廉价的谷物杆草和锯屑，由于有丰富的来源，目前也受到了极大的重视。利用真菌甚至可以水解稻草或其它草类制得某些糖类产品，比如葡萄糖、木糖以及甘露糖和其它生物品。

哈帕和莱柴对微生物法处理谷物杆草进行了一项特别令人关注的研究。他们把能够分解纤维素的真菌和一种厌氧二氮固定菌梭状芽孢杆菌结合起来，就能够达到控制杆草中氮的含量高低和杆草被水解的速度快慢。利用这一研究成果，就有可能达到使草类作为化学肥料的目的。并且这样一种处理过程，由于能够增加杆草中蛋白质的含量以及草类的易消化性，因此是一种有效的动物饲料的制造方法，甚至树皮及其提取物也可以作为制造真菌生物品的原料，例如对树皮进行碱抽提的提取物，通过多孔属anceps真菌和P. Chrysosporium真菌发酵降解作用后，每千克树皮可以获得高达136 mg的生物品。某些固态废料通过菌解即可制得可食用蘑菇，比如棉花杆就提供了制取普通蘑菇和牡蛎蘑菇的极好原料。

斯密等人探讨了在植物细胞上繁殖真菌以制取医药品的可能性。从柠檬酸工业排放出的废料也提供了制造有价值的生物品的原料。虽然目前许多这样的废料被排入河流，然而日趋严格的环境保护标准将会极大地限制这种不合理的处理废料的方式。因此对农副产品以及某些废料经济合理的利用将集中在微生物法处理上，以便制做动物饲料、肥料和土壤更新用品。目前从废料中制得的某些生物品的一个特别有趣的用途是它们可以改善滑雪场地上树木的生长状况。因为滑雪场地上的树木经常受到强烈和非自然的磨损而不能生长的太好，但菌解生物品对这里的树木生长却有着奇特的改善作用。

矿物技术

近来，进行了微生物法在矿物技术中应用的尝试，在这一技术中，一般采用具有矿质化能营养功能的菌类（即那些通过固定CO₂以满足它们的碳需要，同时能从无机化学氧化过程中获得能量的菌），例如硫氧化硫杆菌和铁氧化硫杆菌。这些细菌能够有效地使金属矿物液化的功能导致了它们在矿物沥滤技术中的广泛应用。到本世纪末，仅在美国，微生物金属工业的产值将达到900亿美元。

因为异养微生物在繁殖过程中以及能量生成过程中，需要一个有机碳源。因此，对于真菌来说，当被用于矿物沥滤技术中时并没有具有矿质化能营养功能的菌类的效果好。但尽管如此，真菌生物技术也已被广泛应用于从氧化物矿石例如从褐铁矿及赤铁矿中铁的沥滤。那些能够将额外加入的碳源转化为柠檬酸和草酸的真菌类在上述铁的制取过程中效能最好，黑曲霉真菌甚至能从石英砂、粘土以及高岭土中沥滤出铁。这种真菌能极为有效地把某些高岭土中的铁含量降低高达50%，使得高岭土的白亮度有显著改进，而高岭土的白亮度在陶瓷制造业和造纸业上都是影响产品质量的关键性因素参数。真菌所产生的有机酸也可以用于从矿物和岩石中沥滤出金属铝、锰和钛，从硫化矿物中制得铜，以及从砖红壤矿中获得镍。

生物湿法冶金

真菌能够从溶液中吸附金属离子以及放射性物质的性能已引起了研究者们的极大关注，并已利用这一性质在实验室规模土进行了污水中有害金属离子铜、钍、铀以及锶的脱除，同时也进行了从废液中回收贵重金属金和银的实验。当真菌进行自动代谢时，金属离子的吸附首先是一个包含有金属离子与细胞壁键合而独立进行的代谢过程，然后紧接着的是一个金属离子穿过细胞膜进入细胞内部的自动过程。而这两个过程都受环境因素比如温度和其它金属离子存在的影响。实验证明，死的微生物细胞仍能吸附金属离子，但通常用量要比活微生物大。

目前已开发了一种利用废料发酵培养的根霉属arrhizns真菌从生物滤液中连续回收铀的新技术。在这项技术中，采用碳酸钠将铀从真菌中分离出来，这样就使得菌丝体可以再循环利用。美国矿物技术开发公司（AMT）已经开发了一种采用微生物法回收金属的商业应用技术。这项技术，被称为AMT专权生物技术，它采用从一种未公开的微生物所制得的一种非生命的粒化生物吸附剂进行处理废液而达到回收金属的目的。这种粒化生物吸附剂有很高的金属离子吸附容量，并能应用于固定床过滤器或流化床反应器中。目前利用这项技术从氰化金溶液中回收贵金属金已有了商业应用价值。

真菌不仅能从溶液中吸附金属离子，它们也能吸附其它许许多多的一系列的微小粒子，比如小的金属、金属硫化物、碳黑、粘土、元素硫以及煤灰颗粒。这种性能也给真菌提供了良好的工业应用机会。例如，利用这一性能就可以从污水中脱除颗粒状污染物或从溶液中将不溶性贵金属如胶态微粒金回收出来。

尽管目前的许多研究工作都是采用实验室培养的少量菌丝体进行废液中金属离子和其它粒子的吸附，但发酵工业的废料——真菌生物品的存在量是相当可观的。在柠檬酸工业制造发酵过程中，被废弃的生物品真菌仍能从溶液中吸附金属离子。由此看来，从柠檬酸制造过程中获得真菌副产品也许比专门制备菌丝体更是一条经济合理的途径。

生物控制剂

近来由于人们对化学杀虫剂对环境所造成的影响给予越来越多的关注，才使得使用生物控制剂代替化学杀虫剂来防治病虫害的工作有了新的进展。在探讨用真菌来控制菌类病原体、昆虫以及杂草的可能性方面倾注了大量的研究工作。近来由于基因工程技术的应用，这方面的研究有进一步加强的趋势。

尽管目前许多研究工作还停留在实验室或预商业化阶段，但某些有商业应用价值的真菌生物控制剂已的确走向了大规模的应用。例如，近来在美国注册了两种生物除草剂商品，其中一种是利用疫霉属Palmivora真菌来根除一种被称为马利筋的藤本植物杂草。在苏联，Fusarium oxysporum真菌已被用于控制金雀花的生长。这种生物控制剂的商标为“产品F”，据说它的效力可以保留长达80天之久。

生物杀虫剂的研制是基于大约有400种真菌对昆虫和寄生虫有杀伤作用。另外，某些真菌例如Metarhizium anisopliae真菌可以寄生多达二百种不同的昆虫，这样就提供了使用一种杀虫剂就能杀死许多昆虫的可能性。某些真菌已被商业应用于控制那些能侵染种子的病原体。例如，腐霉属ligandrum真菌对控制糖甜菜种子受到侵染特别有效，而木霉属harzianum真菌对控制洋葱的白枯烂病有明显的效果。但是对于生物控制剂的使用，由于环境因素能较大地影响它们的两种性能，一是对扩散程度的影响，一是对杀虫效力的影响，而变得比较复杂。同时，向环境中释放微生物（特别是那些经基因修饰后的微生物）也会带来许多这样那样的问题。因此基于这一点考虑，在温室内使用真菌生物控制剂就显得特别适宜。因为在温室内的目标病原体比较确定，同时温室内的环境因素参数也相对稳定。

[Chemistry & Industry，1990年1月15日]