我感興趣的微生物發(fā)展

1、我感興趣的微生物發(fā)展食安0901班 牛夢雅 學號：2009309200132我就讀于我校食品科技學院食品質(zhì)量與安全專業(yè)，其課程包括食品微生物學、基礎(chǔ)生物化學、食品衛(wèi)生學、食品保藏學、食品微生物檢疫技術(shù)、食品毒理學等，注定我會與微生物結(jié)下不解之緣。另外，我父母在石家莊華北制藥廠工作，華北制藥廠是全國第一家抗生素生產(chǎn)基地，以青霉素及其衍生物為主要產(chǎn)品。因此，從小對抗生素方面有一定了解。所以，我感興趣的微生物發(fā)展主要是：抗生素的起源及發(fā)展和食品微生物的研究內(nèi)容及發(fā)展前景。一、 抗生素引：微生物工程發(fā)展中的幾個里程碑：1 抗生素工業(yè)生產(chǎn)帶動了生化工程的建立。在20世紀40年代，抗生素工業(yè)開始時的發(fā)酵工

2、業(yè)僅有酒精、乳酸、面包酵母、丙酮丁醇等，這些工業(yè)能為抗生素大生產(chǎn)提供的經(jīng)驗頗有限。而新興的抗生素工業(yè)發(fā)酵，要求大罐無菌深層條件下的通氣攪拌、消毒、發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及后加工技術(shù)都須進行理論探討，找出有關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系，并根據(jù)數(shù)量關(guān)系進行模擬放大，生化工程就是在這種情況下應(yīng)運而生。2生物轉(zhuǎn)化的興起。3微生物發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸。4固定化技術(shù)。因此，抗生素的研制與開發(fā)在整個微生物工程的發(fā)展中占據(jù)了十分重要的地位。（一） 抗生素的概念抗生素（antibiotics）是由微生物（包括細菌、真菌、放線菌屬）或高等動植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類次級代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細胞發(fā)育功能的化

3、學物質(zhì)?，F(xiàn)臨床常用的抗生素有微生物培養(yǎng)液液中提取物以及用化學方法合成或半合成的化合物。目前已知天然抗生素不下萬種。（二） 抗生素的分類由細菌、霉菌或其它微生物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類物質(zhì)。自1943年以來，青霉素應(yīng)用于臨床，現(xiàn)抗生素的種類已達幾千種。在臨床上常用的亦有幾百種。其主要是從微生物的培養(yǎng)液中提取的或者用合成、半合成方法制造。其分類有以下幾種： 1-內(nèi)酰胺類：青霉素類和頭孢菌素類的分子結(jié)構(gòu)中含有-內(nèi)酰胺環(huán)。近年來又有較大發(fā)展，如青霉烯類（thienamycins）、單環(huán)-內(nèi)酰環(huán)類(monobactams)，-內(nèi)酰酶抑制劑(-lactamadeinhibitors

4、)、甲氧青霉素類(methoxypeniciuins)等。 2氨基糖甙類：包括鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小諾霉素、阿斯霉素等。 3四環(huán)素類：包括四環(huán)素、土霉素、金霉素及強力霉素等。 4氯霉素類：包括氯霉素、甲砜霉素等。 5大環(huán)內(nèi)脂類：臨床常用的有紅霉素、白霉素、無味紅霉素、乙酰螺旋霉素、麥迪霉素、交沙霉素等、阿奇霉素。 6作用于G+細菌的其它抗生素，如林可霉素、氯林可霉素、萬古霉素、桿菌肽等。 微生物的次級代謝產(chǎn)物：以初級代謝產(chǎn)物、中心代謝產(chǎn)物等（如氨基酸、有機酸等）為原料而進行合成，與生長不相伴隨，生物功能不明確，其合成常因環(huán)境條件稍為變動而中止，

5、結(jié)構(gòu)遠比初級代謝產(chǎn)物復(fù)雜。如：抗生素、毒素、植物堿、胞外多糖等。7作用于G菌的其它抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、環(huán)絲氨酸、利福平等。 8抗真菌抗生素：如灰黃霉素。 9抗腫瘤抗生素：如絲裂霉素、放線菌素D、博萊霉素、阿霉素等。 10具有免疫抑制作用的抗生素如環(huán)孢霉素。 （三）一類重要的抗生素-內(nèi)酰胺抗生素-內(nèi)酰胺抗生素是分子中含有四元-內(nèi)酰胺環(huán)的一類天然和合成抗生素的總稱，也是迄今為止抗生素中毒性最低、品種最多、臨床應(yīng)用最廣泛的一類抗生素。1 發(fā)現(xiàn)與發(fā)展歷史（1） 青霉素的發(fā)現(xiàn)青霉素是抗菌素的一種，是從青霉菌培養(yǎng)液中提制的藥物，是第一種能夠治療人類疾病的抗生素。青霉素的發(fā)現(xiàn)者是英國細菌學家

6、弗萊明。1928年的一天，弗萊明在他的一間簡陋的實驗室里研究導(dǎo)致人體發(fā)熱的葡萄球菌。由于蓋子沒有蓋好，他發(fā)覺培養(yǎng)細菌用的瓊脂上附了一層青霉菌。這是從樓上的一位研究青霉菌的學者的窗口飄落進來的。使弗萊明感到驚訝的是，在青霉菌的近旁，葡萄球菌忽然不見了。這個偶然的發(fā)現(xiàn)深深吸引了他，他設(shè)法培養(yǎng)這種霉菌進行多次試驗，證明青霉素可以在幾小時內(nèi)將葡萄球菌全部殺死。弗萊明據(jù)此發(fā)明了葡萄球菌的克星青霉素（penicillin）。 1929年，弗萊明發(fā)表了學術(shù)論文，報告了他的發(fā)現(xiàn)，但當時未引起重視，而且青霉素的提純問題也還沒有解決。1935年，英國牛津大學生物化學家錢恩和物理學家弗羅里對弗萊明的發(fā)現(xiàn)大感興趣。錢

7、恩負責青霉菌的培養(yǎng)和青霉素的分離、提純和強化，使其抗菌力提高了幾千倍同，弗羅里負責對動物觀察試驗。與1940年成功獲得較為純凈的青霉素，用于對葡萄球菌和鏈球菌感染的實驗動物進行治療，產(chǎn)生了意想不到的效果。其有效劑量低于當時的任何抗感染藥物，而且未出現(xiàn)任何副作用。青霉素的發(fā)現(xiàn)和大量生產(chǎn)，拯救了千百萬肺炎、腦膜炎、膿腫、敗血癥患者的生命，及時搶救了許多的傷病員。青霉素的出現(xiàn)，當時曾轟動世界。為了表彰這一造福人類的貢獻，弗萊明、錢恩、弗羅里于1945年共同獲得諾貝爾醫(yī)學和生理學獎。第二次世界大戰(zhàn)促使青霉素大量生產(chǎn)。1943年，已有足夠青霉素治療傷兵；1950年產(chǎn)量可滿足全世界需求。青霉素的發(fā)現(xiàn)與研究

8、成功，成為醫(yī)學史的一項奇跡。青霉素從臨床應(yīng)用開始，至今已發(fā)展為三代。（2） 頭孢菌素的發(fā)現(xiàn)1945年，當時意大利撒丁島卡利阿里市行政官員兼細菌學家Guiseppe Broutzu，從海邊靠近排污口的海水中分離到一株后被命名為產(chǎn)黃枝頂孢的霉菌，其代謝產(chǎn)物對青霉素不產(chǎn)生作用的細菌及青霉素也能作用的金黃色葡萄球菌都有抗菌活性，命名為頭孢菌素C，但由于其抗菌活性低，最終未能在臨床上正式使用。（3） 半合成-內(nèi)酰胺抗生素的發(fā)展為已知的青霉素和頭孢菌素裝配上不同的側(cè)鏈后衍生得到的抗菌活性更強、抗菌譜更大、作用時間更長的抗生素，并在現(xiàn)階段實際生產(chǎn)中占據(jù)了抗生素的大半壁江山。（4） 新型的-內(nèi)酰胺抗生素的發(fā)現(xiàn)

9、如青霉烯類（thienamycins）、單環(huán)-內(nèi)酰環(huán)類(monobactams)，-內(nèi)酰酶抑制劑(-lactamadeinhibitors)、甲氧青霉素類(methoxypeniciuins)等。2 作用機理（1） 細菌肽聚糖的生物合成（2） 青霉素結(jié)合蛋白（3） -內(nèi)酰胺抗生素的作用方式3 青霉素藥理作用及適用疾病青霉素藥理作用是干擾細菌細胞壁的合成。青霉素的結(jié)構(gòu)與細胞壁的成分粘肽結(jié)構(gòu)中的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似，可與后者競爭轉(zhuǎn)肽酶，阻礙粘肽的形成，造成細胞壁的缺損，使細菌失去細胞壁的滲透屏障，對細菌起到殺滅作用。 適用疾?。?1溶血性鏈球菌感染，如咽炎、扁桃體炎、猩紅熱、丹毒、蜂窩織炎和

10、產(chǎn)褥熱等 2肺炎鏈球菌感染如肺炎、中耳炎、腦膜炎和菌血癥等 3不產(chǎn)青霉素酶葡萄球菌感染 4炭疽 5破傷風、氣性壞疽等梭狀芽孢桿菌感染 6梅毒(包括先天性梅毒) 7鉤端螺旋體病 8回歸熱 9白喉 10青霉素與氨基糖苷類藥物聯(lián)合用于治療草綠色鏈球菌心內(nèi)膜炎 （四）抗生素的作用部位（1）抑制細胞壁的形成，如青霉素，主要是抑制細胞壁中肽聚糖的合成。多氧霉素（一種效果很好的殺真菌劑）主要作用是抑制真攻細胞壁中幾丁質(zhì)的合成。 （2）影響細胞膜的功能，如多粘菌至少與細胞結(jié)合，作用于脂多糖、脂蛋白，因此對革蘭氏陰性菌有較強的殺菌作用，制霉菌素與真菌細胞膜中的類固醇結(jié)合，破壞細胞膜的結(jié)構(gòu)。 （3）干擾蛋白質(zhì)的合

11、成，通過抑制蛋白質(zhì)生物合成抑制微生物生長的抗生素較多，如卡那霉素、鏈霉素等。 （4）阻礙核酸的合成，主要通過抑制DNA或RNA的合成，抑制微生物的生長，例如利福霉素、博萊霉素等。（五）抗生素研制向更深、更廣的方向發(fā)展1新的抗感染抗生素的篩選繼續(xù)進行原因：抗性致病菌的不斷出現(xiàn)新疾病的冒出2 加大半合成抗生素的研制包括：母核上連接不同的側(cè)鏈對母核進行局部結(jié)構(gòu)改造二、 食品微生物（一） 食品微生物學研究的內(nèi)容食品微生物學（Food Microbiology）是專門研究微生物與食品之間相互關(guān)系的一門科學。它是微生物學一門重要的分支，它融合了普通微生物學、工業(yè)微生物學、醫(yī)學微生物學、農(nóng)業(yè)微生物學與食品有

12、關(guān)的部分，同時又滲透了生物化學、機械化學個化學工程有關(guān)的內(nèi)容。所研究的內(nèi)容包括：研究與食品有關(guān)的微生物的活動規(guī)律研究如何利用有益微生物為人類制造食品如何控制有害微生物，防止食物發(fā)生腐敗變質(zhì)研究檢測食品中微生物的方法，制定食品中微生物指標，而為判斷食品的衛(wèi)生質(zhì)量而提供科學依據(jù)。（二）食品微生物學發(fā)展簡況人類對食品微生物的利用,起源很早。遠在公元前16前11世紀，中國就會利用微生物釀酒。古書曾記載有：“儀狄作酒，禹飲而甘之”。商書中也記載有：“若作酒醴，爾維曲；若作禾羹，爾維鹽媒”。“曲”是用谷物培養(yǎng)霉菌等微生物制成，“”是發(fā)芽的谷物，如作啤酒的麥芽，“媒”是含有乳酸菌之類的菜鹵。當時人們還不知道

13、這是微生物的存在和作用。直到16世紀,荷蘭人A.van列文虎克首次制成了放大200300倍的顯微鏡后，才看到微生物。1857年，微生物學家L.巴斯德證實酒精的發(fā)酵過程由酵母引起，并經(jīng)長期研究，奠定了微生物學的基礎(chǔ)，解決了當時法國由于酒的變質(zhì)給釀造業(yè)帶來的重大損失問題，開創(chuàng)了巴斯德滅菌法（現(xiàn)稱巴氏滅菌法）。這種滅菌方法至今仍應(yīng)用于酒、醋、醬油、牛奶、果汁等食品的滅菌。20世紀以來，由于電子顯微鏡的發(fā)明，生物化學和化學分析技術(shù)等學科的發(fā)展，促進了微生物學從細胞水平、亞細胞水平進入分子水平。尤其是70年代遺傳工程科學的發(fā)展，有力地推動了食品微生物學的發(fā)展。通過誘變、細胞融合等技術(shù)，選育出高產(chǎn)的發(fā)酵食

14、品微生物優(yōu)良菌株，可提高產(chǎn)量，改變食品工業(yè)的面貌。（三） 在食品制造中的主要微生物a) 食品制造中的主要細菌釀造微生物：i. 淀粉液化、糖化微生物：如曲霉素，常用于生產(chǎn)的是：甘薯曲菌AS 3.324,宇佐美曲菌 AS 3.758,東酒一號，黑曲霉AS 3.758ii. 酒精發(fā)酵微生物：如子囊菌亞門酵母屬的酵母iii. 醋酸發(fā)酵微生物：醋酸菌，常用于生產(chǎn)的有：奧爾蘭醋桿菌，許式醋桿菌，惡臭醋桿菌發(fā)酵乳制品的生產(chǎn)菌種：乳酸菌常用：干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、乳酸乳桿菌、乳酸乳球菌、嗜熱鏈球菌等。氨基酸發(fā)酵：生成的氨基酸有特定的生產(chǎn)所用菌株。如谷氨酸：谷氨酸棒桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌、黃色短桿菌b) 食品制造中的酵母面包、啤酒、葡萄酒的制造c) 食品制造中的霉菌醬類、醬油、檸檬酸、蘋果酸的制造d) 食品制造中主要微生物酶制劑酶制劑在食品工業(yè)中的應(yīng)用：i. 在食品保鮮方面ii. 在淀粉類食品生產(chǎn)中的應(yīng)用iii. 在蛋白質(zhì)食品生產(chǎn)中的應(yīng)用iv. 在果蔬食品生產(chǎn)中的應(yīng)用v. 在果酒生產(chǎn)中的應(yīng)用vi. 在食品添加劑生產(chǎn)中的應(yīng)用（四） 食品中的細菌污染食品中常見