古生菌大多生长在普通微生物不能生存的那些环境条件,如高温、低温、高盐、高压、高或低的pH等极端环境中。它们体内产生的各种酶一般也能在极端的条件下保持活性，这些酶在实践应用中具有很多优良的形状，在现代生物技术中将发挥巨大的作用。
由嗜热微生物产生的嗜热酶具有高温反应活性,以及对有机溶剂、去污剂和变性剂的较强抗性,使它在食品、医药、制革、石油开采及废物处理等方面都有广泛的应用潜力:食品加工过程中,通常要经过脂肪水解、蛋白质消化、纤维素水解等过程处理。由于常温条件下进行这些反应容易造成食品污染,所以很难用普通的中温酶来催化完成。嗜热性蛋白酶、淀粉酶及糖化酶已经在食品加工过程中发挥了重要作用。例如用淀粉生产高果糖浆时,普通的葡萄糖异构酶在中温条件下催化果糖产量很少,而提高温度将促进果糖的生成。目前已从嗜热的Thermotoga中分离出一种超级嗜热的木糖异构酶,这种酶也能把葡萄糖转化为果糖,这样就能在高温条件下提高果糖的产量。造纸工业传统的方法是利用强酸或强碱进行处理,大约90%的木质素可以被水解,但产生严重的环境污染。从嗜热菌Thermotoga中分离得到1,4 β 木聚糖内切酶,其最适温度为105℃,用这种酶处理木浆可以有效地去除木质素,减少对化学漂白剂的用量,从而减少了对环境的污染。在环境保护方面：嗜热酶在污水及废物处理方面有着其它方法无法比拟的优越性。科学家们不仅利用嗜热酶的耐热性,更重要的是利用它对有机溶剂的抗性。例如人们从嗜热的Sulfolobussolfataricus中分离得到了苹果酸脱氢酶,该酶在极性的乙醇溶液中有很高的活性。另外从ThermjusthermophilusHB8分离得到的3 -P 甘油醛脱氢酶在丙酮、乙醇及甲醇等极性溶剂中也有很高的活性。在许多污染地区,其污染源的主要成分是烷类化合物,由于它们在水中的溶解度随链的增长而降低,随温度的提高而提高,所以用生物法在高温下去除烷类化合物的污染有很大优势。在生物转化及抗生素的生产方面随着对嗜热酶研究的深入,其在生物转化方面的作用日益引起人们的重视。已有报道,嗜热菌对维生素及类固醇等生物物质的修饰有重要作用。在堆肥实验中,Kplan及合作者利用嗜热菌对2,4,6 -三硝基甲苯进行了转化。另外,他们也利用Pseudomonasthermophila中的一种嗜热需氧菌生产出了多种B族维生素。在抗生素的生产中,利用嗜热酶催化获得的抗生素也有报道。在利用嗜热菌获得的9种抗生素中,两种热红菌素及热绿链菌素已进行工业化生产并在医药领域得到应用。虽然自然界赋予嗜热酶耐高温和极强分子稳定性的特性,但由于嗜热酶的来源有限,培养条件苛刻,虽然利用基因工程技术已在中温宿主中得到表达,但酶的表达量低,限制了嗜热酶的广泛应用。目前已得到成功应用的嗜热酶主要有:在基因工程中起重要作用的DNA聚合酶,生产葡萄糖和果糖的淀粉酶及用于氨基酸生产、洗涤和食品加工行业的蛋白酶等。随着对新型嗜热菌的分离及对高温酶反应条件的探索,嗜热酶必将展现更加广阔的应用前景。
嗜冷酶的特殊性质使其在工业生产应用中具有一些优势:低温下催化反应可防止污染(同源的嗜温酶不活泼);经过温和的热处理即可使嗜冷酶的活力丧失,而低温或适温处理不会影响产品的品质等。下面介绍一些具体的工业应用:洗涤剂添加物以及纺织工业:某些嗜冷酶如蛋白酶、酯酶、α -淀粉酶等作为洗涤剂添加物,是其广泛和重要的用途。好处是减少能量消耗和对衣物的磨损;不利之处是它的不稳定性给添加和保存带来了困难。但工业上应用的酶一般是重组体酶,使嗜冷酶在低温下既保持高催化效率又提高稳定性。嗜冷性纤维素酶可以用于生物抛光和石洗工艺过程,能降低温度上的工艺难度和所需酶的浓度,而且嗜冷酶的快速自发失活可提高产品的机械抗性。食品工业:嗜冷酶在食品工业中的应用潜力相当大。牛奶加工业中,嗜冷β 半乳糖苷酶可在兼备高乳糖水解水平的同时缩短水解时间,还可减少细菌污染的风险。果汁提取工艺用的嗜冷性果胶酶可降低粘度,澄清终产品。肉类加工业中,理想的肉类柔嫩酶可在低温条件下作用于结缔组织胶原和弹性硬蛋白,并可在50℃左右失活,在肉类ｐＨ值(ｐＨ4～5)状态下也具有良好的活性。木瓜蛋白酶已经被用于这一方面,但到目前为止,还没有微生物来源的蛋白酶被利用,这主要是由于作用于结缔组织的酶的活性太低。烘焙面包工艺中,嗜冷性淀粉酶、蛋白酶和木糖酶能减少生面团发酵时间,提高生面团和面包心的质量及香味和湿度的保留水平。在乳酪制造业中,使用嗜冷的凝乳酶,可防止剩余的蛋白质水解。脂酶可用于乳制品和黄油的增香、生产类可可脂、提高鱼油中ｎ 3系多聚不饱和脂肪酸含量等。蛋白酶还可用于啤酒的处理、发酵食品的生产、奶酪生产中的催熟作用等。采用嗜冷性微生物蛋白酶在固定化反应器中制作豆奶凝乳只产生轻微的凝块。还有一些嗜冷酶在酿造和白酒工业、动物饲料等应用中比相应的中温酶更好。
生物降解及低水活条件下的生物催化:混合培养的专一嗜冷微生物在污染环境中扩增和接种产生的酶能提高不耐火化学药品的降解能力,但我们对这些微生物知之甚少。目前,处理人类活动所带来的废水污染可能是在生物降解方面的一个可行性用途。在低水活的条件下,嗜冷酶本身的更柔性蛋白质结构使其与嗜温酶和嗜热酶相比有更大的应用前景。近年来有关嗜冷酶的研究日益增多,相信随着研究的持续深入以及生物工程技术的充分利用,嗜冷酶工业应用前景将会更广阔。
嗜碱酶的主要工业用途是作为去污剂添加成份，洗涤试验表明，去污剂中加入嗜碱枯草菌的耐碱蛋白酶，显著提高洗涤效率，在日本，市场 40%的洗涤剂含有该酶添加剂，由美国华盛顿州立大学研究的嗜冷碱性蛋白酶应用于洗涤剂工业，使加酶洗涤剂在冷水中洗涤效果明显加强，改变欧洲传统的热水洗涤方法，从而节约能源，而嗜碱纤维素酶 103的基因被克隆到芽孢杆菌中获得表达，成果已被应用于工业化生产，并在洗涤剂工业中使用，年产量 50-250t。另外碱性淀粉酶还用于纺织品退浆及淀粉粘.在环保方面，利用嗜碱酶的催化作用可对洗涤剂工业、印染工业、造纸工业所产生的碱性废水进行生物处理。个别嗜碱酶还可运用于生物工程方面。
嗜盐酶因其特殊的活性（在高盐浓度下仍保持高活性），可应用于处理海产品，酱制品及化工、制药、石油发酵等工业部门排放的含高浓度无机盐废水以及海水淡化等方面。海藻嗜盐氧化酶在催化结合卤素进入海藻体内代谢中起作用，这对化学工业的卤化过程有潜在的价值。嗜盐碱放线菌 Nocardioides sp M6能快速降解污染物 2，4，6－ 三氯酚， 可应用于环境治理和保护方面。
