微生物虽然距离我们很近，甚至可以说它们就存在于我们体内，但我们当中还是会有人常常感觉微生物很可怕，再加上某些西方科幻电影中对生化世界的展示，更容易让人产生恐惧的心理。其实，我们之所以感到恐惧主要是因为我们还不了解它，了解了自然就不觉得害怕，相反，或许你还会觉得有趣，觉得有的微生物对人类贡献还是蛮大的呢！那些对人类有益的微生物我们通常称为有益菌。
第一节人类对微生物的利用
1.弗莱明爵士和青霉素
20世纪40年代，亚历山大·弗莱明爵士发明了青霉素。由于青霉素在抑制伤口感染方面的特殊疗效，它的发明者亚历山大·弗莱明爵士的名字和故事直到今天，都有人传颂。
20世纪40年代以前，人类一直未能掌握一种副作用小、能高效治疗细菌性感染的药物。当时如果有人患了肺结核，那么就意味着此人不久就会离开人世。为了改变这种局面，科研人员进行了长期探索，然而在这方面所取得的突破性进展却源自一个意外发现。由于一次幸运的过失，亚历山大·弗莱明意外地发现了青霉素。在1928年夏天，弗莱明外出度假，把实验室里在培养皿中正生长着细菌这件事给忘了。3周后当他回到实验室时，注意到一个与空气意外接触过的金黄色葡萄球菌培养皿中长出了一团青绿色霉菌。在用显微镜观察这只培养皿时弗莱明发现，霉菌周围的葡萄球菌菌落已被溶解。这意味着葡萄球菌可以被霉菌的某种分泌物所抑制。此后的鉴定表明，上述霉菌为点青霉菌，因此弗莱明将它分泌的抑菌物质称为青霉素。
遗憾的是，虽然他发现了青霉素，但是弗莱明一直未能找到提取高纯度青霉素的方法，于是他一代代地培养点青霉菌菌株，并于1939年将菌种提供给准备系统研究青霉素的澳大利亚生物化学家钱恩和病理学家弗洛里（Howard Walter Florey）。
通过一段时间的紧张实验，弗洛里、钱恩终于用冷冻干燥法提取了青霉素晶体。
之后，弗洛里在一种甜瓜上发现了一种霉菌，可供大量提取青霉素。他用玉米粉调制出了相应的培养液，用来培植这种霉菌。弗洛里和钱恩在1940年用青霉素重新做了实验。他们给8只小鼠注射了致死剂量的链球菌，然后给其中的4只用青霉素治疗。几个小时之内，只有用青霉素治疗过的那4只小鼠还健康地活着。“这真像一个奇迹！”
弗洛里说道。此后一系列临床实验证实了青霉素对链球菌、白喉杆菌等多种细菌感染的疗效。青霉素之所以在不损害人体细胞的情况下能杀死病菌，原因在于青霉素所含的青霉烷能使病菌细胞壁的合成发生障碍，导致病菌溶解死亡，而人和动物的细胞则没有细胞壁。但是青霉素也有缺点，就是会使个别人发生过敏反应，所以在应用前必须做皮试。在这些研究成果的推动下，美国制药企业于1942年开始对青霉素进行大批量生产。到了1943年，制药公司已经发现了批量生产青霉素的方法。当时英国和美国正在和纳粹德国交战，而这种新的药物对控制伤口感染非常有效。到1944年，药物的供应已经足够治疗第二次世界大战期间所有参战的盟军士兵。
1945年，弗莱明、弗洛里和钱恩因“发现青霉素及其临床效用”而共同荣获了诺贝尔生理学和医学奖。
2.酿造博士——曲霉
在真菌家族中有一位酿造高手叫曲霉，我们今天吃到的腐乳之所以味道鲜美就全靠它了。
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，所以未加工的豆腐淡而无味。但是由于曲霉可以分解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。
曲霉属于多细胞霉菌，它的菌丝有隔膜。它的菌落带有各种颜色，如黄曲霉、红曲霉、黑曲霉等曲霉菌，就是由菌落的颜色而命名的。由于曲霉具有能分解蛋白质等复杂有机物的绝招，从古至今，在酿造业和食品加工方面，它们可以说是大显身手。早在2000年以前，我国人民已懂得依靠曲霉来制酱。另外，我国特有的调味品豆豉，以及民间酿酒造醋，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。
3.发酵神手——酵母菌
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。假如你消化不良或是食欲不振，医生会给你开一些酵母片，让酵母菌帮你把胃里不容易消化的东西统统打扫干净。
酵母菌是微生物王国里的大个子，它们有的长得像柠檬，还有的呈现球形或卵形。绝大多数酵母菌的无性繁殖是以出芽方式进行的，样子很像盆栽仙人掌的出芽生长。
酵母菌本领非凡，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，于是馒头变得松软。所以酵母菌被称为发酵之母。它还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。
酵母菌的菌体中含有一半以上的蛋白质，浑身是“宝”。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。德国科学家在第一次世界大战期间，研究开发食用酵母，它的样子很像牛肉或猪肉，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，英美和北欧很多国家群起仿效，也开始生产食用酵母。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。酵母菌还含有多种矿物质、维生素和核酸等。家禽、家畜吃了用酵母菌发酵的饲料，不但抗病力和成活率都有了很大的提高，而且肉也长得快。
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都要保存在10℃～20℃。
4.制醋高手——醋酸梭菌
醋是家家必备的调味品。
有些菜加醋后，风味更加好，还能增进食欲，帮助消化；烧鱼时放一点醋，可以除去腥味。
镇江的香醋、山西的陈醋，都是驰名中外的调味佳品。
1856年，在法国立耳城的制酒作坊里，发生了一怪现象，就是淡酒在空气中自然变成醋了。这一现象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气而发生的化学变化。
而法国微生物学家、化学家巴斯德，却令人信服地证明酒变化醋是由于制醋巧手——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类变成酒精。
如果生产到这一步，人们就可以喝上美酒了。但是，由酒为醋，还需要第三步，这就要醋酸梭菌来完成了。醋酸梭菌是一种好气性细菌，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醋酸。
醋酸梭菌有个很大的特点，就是对酒精不能进行彻底氧化，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，而且还广泛用于葡萄糖酸、丙酸、丁酸的生产。
醋酸梭菌可以用来生产淀粉酶和果胶酶，还能将山梨中含有的山梨醇转化成山梨糖，这是自然界少有的，然而它却是合成维生素C的主要原料。
醋酸梭菌虽然本领非凡，是制醋巧手，但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，因此酿酒师傅可不欢迎它们。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被闷死。最后，酿酒师傅还要给酒桶加温，这样，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。
5.肠道卫士——乳酸菌
乳酸菌具有肠道保健和健康提升功能，受到医学界的一致肯定。
近几年在消费性市场中，也吹起一股乳酸菌相关商品的流行风。从饮料类的优酪乳，零嘴类的优格、乳酸糖果与巧克力，到各种标榜含有乳酸菌的保健食品，无一不声称有益健康、保健肠道与提升免疫力。而国人也从大众媒体中懵懂得知，乳酸菌有Ａ菌、Ｂ菌之分，但对这些媒体广告中所诉求的乳酸菌菌种的各种保健功效，恐怕仍是一知半解。
事实上，乳酸菌要能真正发挥肠道保健功效，必须有一定的条件，就是乳酸菌必须能通过胃酸与胆碱的作用区域，不受强酸及强碱的影响，保留它的活性并安全抵达肠道，才能发挥广告中所说的肠道保健功效。目前卫生署公告衡量肠道保健食品的标准，乃是以Ｂ菌，即比菲德氏菌存活在肠道中的数量为标准。肠道内的比菲德氏菌含量越高，代表其肠道保健效果越佳；反之，肠道内比菲德氏菌的消失或减少，即是人体不健康的表示。
一般食品中添加的Ａ菌──嗜酸性乳酸杆菌，或Ｂ菌──比菲德氏菌等乳酸菌，生命力较脆弱，虽具有肠道保健功效，但它们很容易在产品加工过程中死亡，且在通过胃酸及胆碱的作用区域时，易受强酸强碱影响，使抵达肠道的活性菌数大量减少，肠道保健功能也因而大打折扣。针对此点，部分食品业人士以肠衣膜包裹乳酸菌以便于它通过胃酸及胆碱的作用区域。但它的膜衣已先行溶解，仍不免在抵达肠道的过程中造成乳酸菌的死亡。
6.取氮能手——固氮菌
氮是合成蛋白质的主要来源，是植物生长不可缺少的元素之一。
固氮菌擅长从空中取氮，它们能把空气中植物无法吸收的氮气转化成氮肥，源源不断地供植物享用。
在形形色色的固氮菌中，根瘤菌是名声最大的固氮菌。根瘤菌平常生活在土壤中，以动植物残体为养料，自由自在地过着腐生生活。根瘤菌与豆科植物是共生关系，因此人们也把根瘤菌叫做共生固氮菌。
当土壤中有相应的豆科植物生长时，根瘤菌便迅速地向它的根部靠拢，并从根毛弯曲处进入根部。豆科植物的根部细胞在根瘤菌的刺激下迅速分裂、膨大，形成了大大小小的“瘤子”，为根瘤菌供应丰富的养料，提供理想的活动场所，让根瘤菌生长繁殖。根瘤菌又会卖力地从空气中吸收氮气，为豆科植物提供氮元素，使它们枝繁叶茂，欣欣向荣。根瘤菌生产的氮肥除了可以满足豆科植物的需要外，还能分出一些来帮助“远亲近邻”，或者储存一部分留给“晚辈”，所以我国历来有种豆肥田的习惯。
还有一些固氮菌，比如圆褐固氮菌，它们并不住在植物体内，也能自己从空气中吸收氮气，繁殖后代，死后将遗体“捐赠”给植物，使植物得到大量氮肥。这类固氮菌叫自生固氮菌。
氮气占空气总量的78.12%，是空气成分中的主要成分。固氮菌可以轻易地切断束缚氮分子的化学键，把氮分子变为能被植物消化、吸收的氮原子。
现在，人类生产氮肥使用的化学方法，既需要非常苛刻的条件如高温、高压等，而且还浪费了大量的原料，氮分子的有效利用率很低。固氮菌每年固定的氮肥是全世界生产氮肥总量的几倍，每年从空气中约固定1.5亿吨氮肥。我国科学家在20世纪70年代仿制出与固氮菌功能相似、能够固氮的分子。目前，人类已经逐渐掌握了利用固氮菌“巧施氮肥”的本领。
7.采油向导——烃氧化菌
石油是工业的“血液”。但寻找和开采石油却不容易，因为石油深深地埋藏在地下。那么，怎样才能找到它呢？原来，微生物王国中的烃氧化菌居然可以成为石油勘探队员的向导。
我们知道，石油是由名叫“烃”的各种碳氢有机化合物组成的。
石油虽然被深埋在地下，但总有一些烃会透过岩层缝隙跑到地层浅处。而烃氧化菌有个怪癖，生性喜欢吃烃，过着以烃为“食”的生活，它们专门聚集在含烃的土壤中。虽然偷偷溜到地表层来的烃很少，但对烃氧化菌来说，很少量的烃足以维持生命并繁殖后代了。因此，勘探队员如果在某地区的土壤里发现大量的烃氧化菌，那么说明那里很可能有石油。于是，配合其他找矿手段，就可以确定石油矿藏的分布范围了。因此烃氧化菌无形中就成了采油向导。
另外，烃氧化菌还可以为人类除弊兴利，净化污水，保护环境。工业废水中常常含有能污染环境的有毒烃，人们利用烃氧化菌的食性，在废水池中“放养”少量烃氧化菌，它们边“吃”边繁殖，最后，有毒烃被吃光了，废水也就变成了有用的水。因此，烃氧化菌本身又是优质饲料。
8.吃蜡冠军——石油酵母
在石油化工公司的炼油厂中，寄宿了一批爱“吃蜡”的食客，它们就是被称为“石油酵母”的解脂假丝酵母和热带假丝酵母。
炼油厂为什么要供养这批食客呢？原来，蜡的含量多少与石油产品的质量有很大关系。在高空飞翔的飞机，如果使用含蜡量高的汽油，那么高空的低温会使蜡凝固起来，堵塞机内各条输油管，使飞机发生严重事故。因此，石油产品需要经过脱蜡处理。工业上有多种脱蜡的方法，但是消耗材料和能源多，设备复杂。于是，炼油厂的工程师从微生物实验中请来了这批专爱吃蜡的食客——石油酵母。
