食品微生物 第一章 緒論4學(xué)時-yang課件

食品微生物學(xué)FoodMicrobiology1、教材樊明濤趙春燕主編，《食品微生物學(xué)》，鄭州大學(xué)出版社，20102、參考書(1)董明盛、賈英民主編，《食品微生物學(xué)》，中國輕工業(yè)出版社，2006.(2)江漢湖主編，《食品微生物學(xué)》，中國農(nóng)業(yè)出版社，2001(3)周德慶主編，《微生物學(xué)教程》第二版，高等教育出版社，2002(4)沈萍、陳向東主編，《微生物學(xué)》.第2版.北京：高等教育出版社，2006

(5)JamesM.Jay,MartinJ.Loessner,DavidA.Golden.ModernFoodMicrobiology(7thedition).(6)JamesM.Jay編著，徐巖等譯，《現(xiàn)代食品微生物學(xué)》，第五版，2001.(7)MichaelP.Doyle,LarryR.Beuchat,ThomasJ.Montville.FoodMicrobiology(2ndedition)本課程學(xué)習(xí)的教材和參考資料本課程學(xué)習(xí)的教材和參考資料參考網(wǎng)址：1.食品伙伴網(wǎng)2.國家衛(wèi)生部3.國家疾病預(yù)防控制中心4.世界衛(wèi)生組織5.美國食品藥品監(jiān)督管理局6.美國國家疾病預(yù)防控制中心7.美國農(nóng)業(yè)部8.部分學(xué)校網(wǎng)址食品微生物學(xué)緒論第一章原核微生物第二章真核微生物第三章非細胞生物-病毒第四章微生物的營養(yǎng)第五章微生物的代謝第六章微生物的生長與環(huán)境條件第七章微生物的生態(tài)第八章微生物的遺傳變異與育種第九章微生物在食品制造中的應(yīng)用（自學(xué)討論）第十章微生物與食品安全第十一章食品中常見的致病性細菌第十二章食品中常見的真菌及真菌毒素第十三章微生物技術(shù)緒論基本內(nèi)容：微生物的基本概念及其所包含的內(nèi)容，微生物的特點，食品微生物學(xué)的分類地位和研究內(nèi)容，微生物學(xué)的發(fā)展歷史，微生物的應(yīng)用。重點與難點：微生物的基本概念及其所包含的內(nèi)容，微生物的特點、發(fā)展歷史及代表性成就，微生物的應(yīng)用。第一節(jié)微生物與食品微生物學(xué)一、微生物的概念二、微生物的特點三、微生物學(xué)和食品微生物學(xué)一、微生物的概念微生物(microorganism，microbe)1.定義：是一切肉眼看不見或看不清的微小生物的統(tǒng)稱。①是對所有形體微小，單細胞或結(jié)構(gòu)較為簡單的多細胞，甚至無細胞結(jié)構(gòu)的低等生物的統(tǒng)稱。②是指需借助顯微鏡才能觀察到的一群微小生物的總稱。2.包括內(nèi)容：原核類真核類非細胞類二、微生物的特點1.體積小，面積大(最基本的特點）

微生物的一般大小為幾十nm至幾μm，須在顯微鏡下放大至幾百到幾萬倍才能看清。針尖上的細菌桿菌的平均長度：2微米二、微生物的特點（1體積小，面積大）1500個桿菌首尾相連=一粒芝麻的長度乙肝病毒電鏡照片二、微生物的特點（1體積小，面積大）火星隕石中發(fā)現(xiàn)的細菌化石（直徑10nm）二、微生物的特點（1體積小，面積大）二、微生物的特點（1體積小，面積大）二、微生物的特點（1體積小，面積大）

比表面積大特征有利于微生物和周圍環(huán)境進行物質(zhì)、能量、信息的交換。微生物的其它很多屬性都和這一特點密切相關(guān)。二、微生物的特點（1體積小，面積大）德國科學(xué)家H.N.Schulz等1999年在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細菌（sulfurbacterium），其大小可達0.75mm。因含有微小的硫磺顆粒，所以發(fā)出閃爍的白色。當(dāng)它們排列成一行的時候，就好像一串閃亮的珍珠鏈。Thiomargaritanamibiensis，---------“納米比亞硫磺珍珠”二、微生物的特點（1體積小，面積大）二、微生物的特點3.生長旺，繁殖快

微生物繁殖的速度要比植物、動物快得多。

例如：大腸桿菌的繁殖速度為20分鐘一代，24小時達到72代，一個菌體可以繁殖為4.7×1021個，重量達到4722噸；48小時繁殖為2.2×1043個菌體。二、微生物的特點4.適應(yīng)強，易變異

長期的進化過程中，為適應(yīng)多變的環(huán)境，微生物產(chǎn)生了靈活的代謝調(diào)控機制，可產(chǎn)生多種誘導(dǎo)酶，從而使之具有強的抗逆性如抗熱、抗寒、抗干燥、抗酸、抗缺氧、抗壓、抗輻射以及抗毒能力。有些甚至可以在許多生物無法生活的極端環(huán)境中生長，繁衍后代?？箟毫Γ河行┘毦稍?400個大氣壓下生長；耐滲透壓：蜜餞、腌制品，飽和鹽水（NaCl,32%)中都有微生物生長；耐酸堿：

某些氧化硫硫桿菌能生長在ph0.5的硫酸中，而脫氧硫桿菌和一些霉菌生長的最高為pH10-11；二、微生物的特點（4.適應(yīng)性強，易變異）抗逆性強人跡可到之處，微生物的分布必然很多，而人跡不到的地方，也有大量的微生物存在！數(shù)十公里的高空（最高為離地85公里，須用火箭采樣）；幾千米的地下；二、微生物的特點（4.適應(yīng)性強，易變異）適應(yīng)性強二、微生物的特點（4.適應(yīng)性強，易變異）南極Vostok湖冰芯樣品中的微生物

微生物的個體微小，對外界的條件敏感，當(dāng)環(huán)境條件劇烈變化時，大多數(shù)容易死亡，只有極少數(shù)的能發(fā)生好的變異。這一特點有利于進行誘變育種。

例如，青霉素生產(chǎn)菌(Penicillumchrysogenum），該菌1943年每毫升青霉素發(fā)酵液僅20單位青霉素，至80年代由于各國微生物育種工作者的努力和發(fā)酵條件的改善，新的生產(chǎn)用菌株產(chǎn)青霉素的能力不斷提高，每毫升發(fā)酵液已超過5萬單位，有的接近10萬單位。二、微生物的特點（4.適應(yīng)性強，易變異）相反當(dāng)年青霉素對金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus）的最低抑制濃度為0.02μg/ml，因變異使耐藥性菌株的耐藥性比原始菌株高1萬倍。

二、微生物的特點（4.適應(yīng)性強，易變異）二、微生物的特點5.分布廣，種類多微生物分布非常廣，高至12000米的高空，深至10000米的海底，高達90℃以上的溫泉和終年積雪的高山，還有巖石、礦井、沙漠中，都有微生物的存在。

以土壤內(nèi)最多，1克土壤中就有微生物幾億至幾十億個。種類多還反映在:①微生物的生理代謝類型多；②代謝產(chǎn)物種類多；③微生物種數(shù)多。

人的腸道中正常菌群100——400多種微生物,總數(shù)達到100萬億。微生物的分布可以說：無時不有時時有；無外不有處處有。二、微生物的特點（5.分布廣，種類多）目前已定種的微生物有大約10萬余種，遠較動植物為少，但一般認為目前為人類所發(fā)現(xiàn)的微生物還不到自然界中微生物總數(shù)的1%。三、微生物學(xué)和食品微生物學(xué)1.微生物學(xué)定義：微生物學(xué)是研究微生物及其生命活動基本規(guī)律和應(yīng)用的科學(xué)。

具體為：在群體、細胞或分子水平上研究微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進化等生命活動的基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)療衛(wèi)生、食品安全、環(huán)境保護和生物工程等領(lǐng)域的科學(xué)。

分類依據(jù)：研究對象和任務(wù)2.微生物學(xué)研究任務(wù)

微生物學(xué)的根本任務(wù)就是發(fā)掘、利用和改善有益微生物，控制、消滅或改造有害微生物造福人類。

“為人民服務(wù)”三、微生物學(xué)和食品微生物學(xué)三、微生物學(xué)和食品微生物學(xué)3.食品微生物學(xué)

定義：是微生物學(xué)的一個分支學(xué)科，是研究與食品有關(guān)微生物的特性及其在食品中的應(yīng)用和安全控制的科學(xué)。三、微生物學(xué)和食品微生物學(xué)食品微生物學(xué)研究內(nèi)容：食品中微生物與微生物，微生物與食品，微生物、食品、人體之間的相互關(guān)系；食品原料和食品在生產(chǎn)、包裝、貯藏、運輸和消費過程中微生物介導(dǎo)的不安全因素及其控制；微生物對農(nóng)副產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化以生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。

第二節(jié)微生物學(xué)的發(fā)展簡史及應(yīng)用

一、發(fā)展簡史二、微生物的應(yīng)用三、微生物與人類一、發(fā)展簡史1.史前期（約8000年前～1676年）2.初創(chuàng)期（1676～1861年）3.奠基期（1861～1897年）4.發(fā)展期（1897～1953年）5.成熟期（1953～至今）一、發(fā)展簡史1.史前期（約8000年前～1676年）

在人類發(fā)現(xiàn)微生物之前，世界各國人民憑借自已的經(jīng)驗，在實踐中利用有益微生物和防治有害微生物并積累了豐富的實用知識。

例如:天然果酒和啤酒的釀造;牛乳和乳制品的發(fā)酵。宋代還創(chuàng)造過“以毒攻毒”的免疫方法，即用接種人痘預(yù)防天花，這比英國人E.Jenner在1796年發(fā)明的種牛痘預(yù)防天花早半個多世紀。我國8000年前就開始出現(xiàn)了曲蘗釀酒；4000年前埃及人已學(xué)會烘制面包和釀制果酒；2500年前發(fā)明釀醬、醋，用曲治消化道疾??；公元2世紀，張仲景：禁食病死獸類的肉和不清潔食物；公元前112年-212年間，華佗：“割腐肉以防傳染”；公元九世紀痘漿法、痘衣法預(yù)防天花；1346年，克里米亞半島上的法卡城之戰(zhàn)(靼坦人-羅馬人)；16世紀，古羅巴醫(yī)生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不見的生物(livingcreatures)引起的；1641年，明末醫(yī)生吳又可也提出“戾氣”學(xué)說；一、發(fā)展簡史1676年，微生物學(xué)的先驅(qū)荷蘭人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）首次觀察到了細菌。他沒有上過大學(xué)，是一個只會荷蘭語的小商人，但卻在1680年被選為英國皇家學(xué)會的會員。2.初創(chuàng)期（啟蒙期，形態(tài)學(xué)期，1676～1861年）一、發(fā)展簡史（2.初創(chuàng)期）列文虎克首先用自制的放大160倍的顯微鏡在牙垢、雨水、井水及各種有機物浸出液發(fā)現(xiàn)了細菌。列文虎克利用業(yè)余時間制造過400多架單式顯微鏡和放大鏡，放大率一般為50～200倍。樣品夾一、發(fā)展簡史3.奠基期（生理學(xué)期，1861～1897年）

巴斯德、柯赫巴斯德（法國1822—1895）LouisPasteur微生物學(xué)奠基人

柯赫（德國1843－1910）RobertKoch細菌學(xué)的奠基人法國人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德國人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）一、發(fā)展簡史（3.奠基期）一、發(fā)展簡史（3.奠基期）對微生物學(xué)發(fā)展的學(xué)術(shù)貢獻將微生物的研究從形態(tài)的描述發(fā)展到生理學(xué)研究；建立了從微生物的分離、接種、純培養(yǎng)到消毒、滅菌等一系列獨特的微生物技術(shù)，奠定了微生物學(xué)的基礎(chǔ)；揭示了微生物是食品發(fā)酵、食品腐敗和人、畜疾病的原因。巴斯德

(1)發(fā)現(xiàn)并證實發(fā)酵是由微生物引起的；(2)徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說；化學(xué)家出身的巴斯德涉足微生物學(xué)是為了治療“酒病”和“蠶病”著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證實，空氣內(nèi)確實含有微生物，是它們引起有機質(zhì)的腐敗。(3)免疫學(xué)——預(yù)防接種首次制成狂犬疫苗(4)其他貢獻巴斯德消毒法：60～65℃作短時間加熱處理，殺死有害微生物一、發(fā)展簡史（3.奠基期）柯赫a）細菌純培養(yǎng)方法的建立土豆切面→營養(yǎng)明膠→營養(yǎng)瓊脂（平皿）（1）微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的貢獻b）設(shè)計了各種培養(yǎng)基，實現(xiàn)了在實驗室內(nèi)對各種微生物的培養(yǎng)c）流動蒸汽滅菌d）染色觀察和顯微攝影一、發(fā)展簡史（3.奠基期）柯赫（2）對病原細菌的研究作出了突出的貢獻：a）具體證實了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；b）發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌；（1905年獲諾貝爾獎）c）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則——著名的柯赫原則1、在每一相同病例中都出現(xiàn)這種微生物；2、要從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來；3、用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會重復(fù)發(fā)生；4、從試驗發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。一、發(fā)展簡史（3.奠基期）一、發(fā)展簡史4.發(fā)展期（1897～1953年）

進入生化水平研究階段①對酵母菌“酒化酶”進行生化研究；②發(fā)現(xiàn)微生物的代謝統(tǒng)一性；③普通微生物學(xué)開始形成；④開展廣泛尋找微生物的代謝產(chǎn)物；⑤青霉素的發(fā)現(xiàn)推動了微生物工業(yè)化培養(yǎng)技術(shù)的猛進一、發(fā)展簡史5.成熟期（1953～今）分子生物學(xué)水平研究階段

J.Watson和F.Crick——分子生物學(xué)奠基人有*號的為諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎獲得者有*號的為諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎獲得者一、發(fā)展簡史微生物學(xué)發(fā)展史上的3次革命（轉(zhuǎn)折點）1.微生物純培養(yǎng)技術(shù)的建立2.液體深層通氣攪拌技術(shù)的建立3.DNA雙螺旋模型的提出20世紀生命科學(xué)發(fā)展標志性的四大里程碑DNA功能的闡明中心法則的提出遺傳工程的成功人類基因組計劃一、發(fā)展簡史“在近代科學(xué)中，對人類福利最大的一門科學(xué)，要算是微生物學(xué)了?！薄毡緦W(xué)者尾形學(xué)（1977）二、應(yīng)用二、應(yīng)用1.醫(yī)療方面2.工業(yè)方面3.農(nóng)業(yè)方面4.生態(tài)與環(huán)境方面5.生命科學(xué)基礎(chǔ)理論研究的重大貢獻6.食品方面1.醫(yī)療方面1.1外科消毒術(shù)的建立：J.Lister1.2尋找人畜病原菌1.3免疫防治法的應(yīng)用1.4化學(xué)治療劑的發(fā)明1.5抗生素治療的興起1.6用遺傳工程和生物工程技術(shù)使微生物生產(chǎn)生化藥物2.工業(yè)方面2.1自然發(fā)酵與食品、飲料的釀造2.2罐頭保藏2.3厭氧純種發(fā)酵技術(shù)：乙醇，丙酮，丁醇，乳酸，甘油2.4深層液體通氣攪拌培養(yǎng)技術(shù)：抗生素，有機酸，酶制劑3.農(nóng)業(yè)方面3.1以菌治蟲：蘇云金芽孢桿菌3.2以菌治病：農(nóng)用抗生素3.3以菌除草：微生物除草劑3.4以菌培肥：生物固氮肥，鉀細菌3.5以菌促長：赤霉素以菌作藥，以菌當(dāng)飼料，以菌當(dāng)蔬菜，以菌產(chǎn)沼氣4.生態(tài)與環(huán)境方面食物鏈污水處理生物降解5.生命科學(xué)基礎(chǔ)理論研究的重大貢獻生命科學(xué)中常選用的研究對象“模式生物”(modelorganism)5.1歷史上自然發(fā)生說的否定5.2糖酵解機制的認識5.3基因與酶關(guān)系的發(fā)現(xiàn)5.4遺傳密碼的揭示5.5基因工程的開創(chuàng)5.6PCR技術(shù)6.食品方面應(yīng)用：①微生物菌體應(yīng)用②微生物代謝及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物應(yīng)用③微生物酶制劑應(yīng)用④功能保健成分6.食品方面食品安全預(yù)防：①在食品加工、制造中控制和消除微生物②食品的腐敗變質(zhì)③食源性致病菌及食品中毒GMP、HACCP、食品安全風(fēng)險分析等。6.食品方面食品微生物與未來①微生物資源的開發(fā)和利用②菌種改良和基因工程③微生物在農(nóng)副產(chǎn)品加工中的利用④微生物性不安全因素的控制和消除人體體表及體內(nèi)存在大量的微生物：皮膚表面：平均10萬個細菌/平方厘米；口腔：細菌種類超過500種；腸道：微生物總量達100萬億，糞便干重的1/3是細菌，每克糞便的細菌總數(shù)為：1000億個；三、微生物與人類微生物無處不在，我們無時不生活在“微生物的海洋”中。細菌數(shù)億/g土壤，土壤中的細菌總重量估計為：1.034×1015

噸；每張紙幣帶細菌：900萬個；

每個噴嚏的飛沫含4500-150000個細菌，重感冒患者為8500萬個病毒粒子；SARS患者？微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！時時刻刻與微生物“共舞”

是禍？是福？微生物是自然界物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；微生物是人類的朋友！體內(nèi)的正常菌群是人及動物健康的基本保證；

幫助消化、提供必需的營養(yǎng)物質(zhì)、組成生理屏障微生物可以為我們提供很多有用的物質(zhì)；

有機酸、酶、各種藥物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、醬油等等基因工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)；少數(shù)微生物也是人類的敵人！沙門氏菌PathogenReportedOutbreakIllnessDeathCasePercentage(%)CasePercentage(%)PersonPercentage(%)Bacilluscereus173.46394.800.0Proteusvulgaris142.89377.100.0Salmonella316.1181413.800.0VibrioParahemolyticus234.510407.900.0E.Coli(Diarrhea)102.04793.600.0Staphylococcus142.88726.600.0Shigella40.84173.200.0Clostridiumbotalinum51.0440.320.8Aeromonas10.2220.200.0Psedomonascocovenenans10.230.010.4Klebsiellapeneumoniae10.2340.300.0Plesiomonasshigelloides10.290.100.0E.Coli(other)10.2280.200