微生物的生长繁殖快，代谢能力很强。比如大肠杆菌在适宜的条件下，每20分钟即繁殖一代，24小时即可繁殖72代，由一个菌细胞可繁殖到47×1022个，如果将这些新生菌体排列起来，可绕地球一周有余。正是因为微生物具有生长快，代谢能力强的特点，才使得微生物能够成为发酵工业的产业大军。利用微生物的发酵工程以其生产条件温和，原料来源丰富且价格低廉，产物专一，废弃物对环境污染小和容易处理等特点，而在医药工业、食品工业、农业、冶金工业、环境保护等许多领域得到了广泛的应用，逐步形成了规模庞大的发酵工业。在一些发达国家，发酵工业的总产值占到国民生产总值的5%左右。

　　发酵工程在医学上的应用十分显著，生产出了如抗生素、维生素、动物激素、药用氨基酸、核苷酸（如肌苷）等。目前，常用的抗生素已达100多种，如青霉素类、头孢菌素类、红霉素类和四环素类。

　　发酵工程在食品工业上的应用则包括：生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等，使产品的质量和产量得到明显提高；生产食品添加剂。如L-苹果酸、柠檬酸、谷氨酸、红曲素、高果糖浆等；单细胞蛋白的生产等。

　　2微生物与粮食和食品

　　粮食生产是全人类生存中至关重要的大事。微生物在提高土壤肥力、改进作物特性（如构建固氮植物）、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害、防止粮食霉腐变质以及把多余粮食转化为糖、单细胞蛋白、各种饮料和调味品等方面，都可大显身手。

　　随着当今社会人口压力越来越大，粮食问题的解决也越发迫切，为此世界各国竞相开发微生物蛋白质资源。利用单细胞蛋白质生产高蛋白质新型人造食品，前景十分广阔，如用每年世界石油产量的1%作原料，利用微生物工程来生产单细胞蛋白质，可供1O亿人吃1年。据推算，1座占地不多、年产1000万吨单细胞蛋白质的微生物工厂，相当于12万公顷耕地生产的大豆蛋白，或2000万公顷草地饲养的牛羊所产出的动物蛋白质。利用微生物生产的真菌肉、食用油等在英国、法国、日本已规模化生产，产品已在超级市场出售。由小球藻制成的食品面包已在日本实现规模化生产。螺旋藻被联合国粮农组织称为“人类未来的粮食”、“人类最佳保健品”，素有“植物肉”之称。1kg蘑菇所含蛋白质相当于2kg禽肉或3kg鸡蛋的蛋白质含量。食用菌中蛋白质的含量是小麦、玉米的几倍，大白菜、番茄的几十倍。许多食用菌还具有抗癌、降脂、提高机体免疫力的功效。

　　从微生物食品的发展来看，可食用微生物作为未来开发的食源，尚处于“幼稚”期，但优势明显，开发潜力巨大，具有产业化发展前景。21世纪将是一个微生物制剂时代，我们应高度重视微生物食品，在食品领域中广泛应用生物技术，不断筛选出新的功能菌株，丰富可食用微生物资源，为人类生存与健康服务。

　　3微生物与能源和资源

　　当前，化石能源日益枯竭问题正在严重地困扰着世界各国。微生物在能源生产上有其独特的优点：①把自然界蕴藏量极其丰富的纤维素转化成乙醇。据估计，我国年产植物秸秆多达5～6亿吨，如将其中的10%进行水解和发酵，就可生产燃料酒精700～800万吨，余下的糟粕仍可作饲料和肥料，以保证土壤中钾、磷元素的正常供应。目前已发现有高温厌氧菌例如热纤梭菌等能直接分解纤维素产生乙醇。②利用产甲烷菌把自然界蕴藏量最丰富的可再生资源——“生物量”转化成甲烷。这是一项利国、利民、利生态、利子孙的具有重大战略意义的措施。③利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌类等微生物生产“清洁能源”——氢气。④通过微生物发酵产气或其代谢产物来提高石油采收率。⑤研究微生物电池并使之实用化。