sp00緒論 食品微生物學(xué)教材

食品微生物學(xué)?主講: 賈澤峰?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院微生物系(9#504)?電話：824-1935?E-mail:zfjia@和bio211@163.comBlog:

微生物論壇：/microbiology/教材及參考書(shū)：※《食品微生物學(xué)》何國(guó)慶、賈英民主編中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社2002《食品微生物學(xué)》江漢湖主編中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社2002《食品微生物學(xué)》吳金鵬主編農(nóng)業(yè)出版社1992《新編食品微生物學(xué)》張文治編著中國(guó)輕工業(yè)出版社1995《普通微生物學(xué)》（第二版）周德慶高等教育出版社2002《微生物學(xué)》沈萍主編高等教育出版社2000《微生物學(xué)》張文治主編高等教育出版社2005講授內(nèi)容：第一部分：食品微生物基礎(chǔ)知識(shí)微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)與代謝、生長(zhǎng)、遺傳與育種、微生物生態(tài)學(xué)等第二部分：微生物在食品工業(yè)中的利用微生物菌體的利用、微生物發(fā)酵工藝(酒精發(fā)酵、醬油和食醋的釀制)、面包和酸奶的制作等第三部分：食品衛(wèi)生的微生物學(xué)檢驗(yàn)食品的微生物污染及腐敗變質(zhì)現(xiàn)象、食品衛(wèi)生的微生物學(xué)檢驗(yàn)緒

論?在生命世界里，除了我們熟知的動(dòng)物、植物，還有一個(gè)神秘的群體。它們太微小了，以至用肉眼看不見(jiàn)或看不清楚，它們的名字叫微生物。一花一世界，一沙一天堂，掌中握無(wú)限，霎那成永恒。——威廉·布萊克《天真的預(yù)言》（Auguries

of

Innocence），1863一、什么是微生物？微生物（microorganism,microbe）是一群個(gè)體微小，肉眼看不見(jiàn)的，單細(xì)胞或簡(jiǎn)單多細(xì)胞或沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物的統(tǒng)稱(chēng)?！靶　?、“簡(jiǎn)”、“低”原核類(lèi)：細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體、衣原體等；還包括古細(xì)菌。真核類(lèi)：真菌（酵母菌、霉菌、擔(dān)子菌）、原生動(dòng)物、顯微藻類(lèi)和粘菌等。非細(xì)胞類(lèi)：病毒和亞病毒（包括類(lèi)病毒、擬病毒、朊病毒）。真核類(lèi)：非細(xì)胞類(lèi)：二、微生物的特點(diǎn)植物中的紅杉高達(dá)112米；動(dòng)物中的藍(lán)鯨長(zhǎng)達(dá)33.5米最小微生物是病毒，如細(xì)小病毒的直徑只有20納米（1納米為百萬(wàn)分之一毫米）微生物一般指體形在0.1毫米以下的小生物，個(gè)體微小的特性使微生物獲得了高等生物無(wú)法具備的五大特征，即：??????1、體積小面積大2、吸收多轉(zhuǎn)化快3、生長(zhǎng)旺繁殖快4、適應(yīng)強(qiáng)變異頻5、分布廣種類(lèi)多（易培養(yǎng)）1、體積小，面積大微生物的個(gè)體極其微小。表示微生物大小的單位是微米或納米。微生物的個(gè)體比面值大?

我們知道，把一定體積的物體分割得越小，它們的總表面積就越大，可以把物體的表面積和體積之比稱(chēng)為比面值。如果把人的比面值定為1，則大腸桿菌的比值竟高達(dá)30萬(wàn)！這樣一個(gè)小體積大面積系統(tǒng)是微生物與一切大型生物相區(qū)別的關(guān)鍵所在。?2、吸收多，轉(zhuǎn)化快比面值大，與外界環(huán)境的接觸面特別大，有利于通過(guò)體表吸收營(yíng)養(yǎng)和排泄廢物，就使其“胃口”十分龐大。而且，微生物的食譜又非常廣泛，凡是動(dòng)植物能利用的營(yíng)養(yǎng)，微生物都能利用，大量的動(dòng)植物不能利用的物質(zhì)，甚至劇毒的物質(zhì)，微生物照樣可以視為美味佳肴。我們可以利用微生物這個(gè)特性，發(fā)揮“微生物工廠”的作用，使大量基質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為大量有用的化工、醫(yī)藥產(chǎn)品或食品，為人類(lèi)造福，使有害物質(zhì)化為無(wú)害，將不能利用的物質(zhì)變?yōu)橹参锏姆柿稀?、生長(zhǎng)旺，繁殖快微生物以驚人的速度“生兒育女”。例如大腸桿菌在合適的生長(zhǎng)條件下，12.5～20分鐘便可繁殖一代，每小時(shí)可分裂3次，由1個(gè)變成8個(gè)。每晝夜可繁殖72代，由1個(gè)細(xì)菌變成4722366500萬(wàn)億個(gè)（重約4722噸），經(jīng)48小時(shí)后，則可產(chǎn)生2.2×1043個(gè)后代，如此多的細(xì)菌的重量約等于4000個(gè)地球之重。若干微生物的代時(shí)（分裂1次所需的時(shí)間）和每日增殖率如表1所示。4、適應(yīng)強(qiáng)，變異頻對(duì)“極端環(huán)境”具有驚人的適應(yīng)力。1）低溫：多數(shù)細(xì)菌能耐0℃到－196℃的溫度；2）高溫：在海洋深處的某些硫細(xì)菌可在250℃-300℃的高溫條件下正常生長(zhǎng)；3）飽和鹽水：一些嗜鹽細(xì)菌甚至能在飽和鹽水中正常生活；4）干燥：產(chǎn)芽孢細(xì)菌和真菌孢子在干燥條件下能保藏幾十年、幾百年甚至上千年。5）耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射、抗靜水壓等特性在微生物中也極為常見(jiàn)。變異頻：微生物個(gè)體微小，與外界環(huán)境的接觸面積大，容易受到環(huán)境條件的影響而發(fā)生性狀變化（變異）。盡管變異發(fā)生的機(jī)會(huì)只有百萬(wàn)分之一到百億分之一，但由于微生物繁殖快，也可在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量變異的后代。正是由于這個(gè)特性，人們才能夠按照自己的要求不斷改良在生產(chǎn)上應(yīng)用的微生物，如青霉素生產(chǎn)菌的發(fā)酵水平由每毫升20單位上升到近10萬(wàn)單位，利用變異和育種得到如此大幅度的產(chǎn)量提高，在動(dòng)植物育種工作中簡(jiǎn)直是不可思議的。5、分布廣，種類(lèi)多“身在菌中不知菌”：1)土壤是各種微生物生長(zhǎng)繁殖的大本營(yíng)；2)空氣里懸浮著無(wú)數(shù)細(xì)小的塵埃和水滴，它們是微生物在空氣中的藏身之地;3)各種水域中也有無(wú)數(shù)的微生物;4)從人和動(dòng)植物的表皮到人和動(dòng)物的內(nèi)臟，也都經(jīng)常生活著大量的微生物。李蟠在高空采集微生物的照片160米到5300米微生物種類(lèi)繁多：迄今為止，我們所知道的微生物約有10萬(wàn)種，有人估計(jì)目前已知的種只占地球上實(shí)際存在的微生物總數(shù)的20%，微生物很可能是地球上物種最多的一類(lèi)。微生物資源是極其豐富的，但在人類(lèi)生產(chǎn)和生活中僅開(kāi)發(fā)利用了已發(fā)現(xiàn)微生物種數(shù)的1%。易于培養(yǎng)??很多微生物極易生長(zhǎng)，在許多天然物質(zhì)上都可以生長(zhǎng)，也可以大量人工培養(yǎng)。三、微生物學(xué)的發(fā)展1、感性認(rèn)識(shí)階段（史前期）大約在距今8000年前一直至公元1676年間。未見(jiàn)微生物個(gè)體，但能自發(fā)地與微生物打交道，在實(shí)踐中開(kāi)展利用有益微生物和防治有害微生物的活動(dòng)。但由于在思想方法上長(zhǎng)期停留在“實(shí)踐—實(shí)踐—實(shí)踐”的基礎(chǔ)上，因此只能長(zhǎng)期處于低水平的應(yīng)用階段。這一時(shí)期，世界各國(guó)人民在自己的生產(chǎn)實(shí)踐中都累積了許多利用有益微生物和防治有害微生物的經(jīng)驗(yàn)，例如發(fā)面，天然果酒和啤酒的釀造，牛乳和乳制品的發(fā)酵以及利用霉菌來(lái)治療一些疾病等。我國(guó)古代勞動(dòng)人民在利用微生物方面的成就:在當(dāng)時(shí)應(yīng)用水平最高并獨(dú)樹(shù)一幟的應(yīng)首推我國(guó)人民在制曲、釀酒方面的偉大創(chuàng)造。我國(guó)人民在距今約8000年至4500年間，已發(fā)明了制曲釀酒工藝，我國(guó)的曲蘗釀酒起源于約8000年前，4000年前的“龍山文化時(shí)期”釀酒技術(shù)已經(jīng)十分發(fā)達(dá)，商代（公元前17世紀(jì)到公元前11世紀(jì)）釀酒已成為獨(dú)立的手工業(yè)。在2500年前的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，已知制醬和醋。在農(nóng)業(yè)方面，在2000年前，已發(fā)現(xiàn)豆科植物的根瘤有增產(chǎn)作用，并采用積肥、漚糞、壓青和輪作等農(nóng)業(yè)措施，來(lái)利用和控制有益的微生物的生命活動(dòng)，從而提高作物產(chǎn)量。continue在醫(yī)藥方面，我們的祖先早在2500年前就知道利用麥曲治療腹病。另外，在傳染病及其流行規(guī)律的認(rèn)識(shí)，對(duì)消毒、滅菌措施的利用等方面都有過(guò)一定的貢獻(xiàn)。此外，在宋代還創(chuàng)造過(guò)“以毒攻毒”的免疫方法，發(fā)明用種人痘來(lái)預(yù)防天花，這要比英國(guó)人E.Jenner在1796年發(fā)明種牛痘預(yù)防天花早半個(gè)世紀(jì)。continue我國(guó)古代勞動(dòng)人民在利用微生物方面的成就:2、形態(tài)學(xué)發(fā)展階段（初創(chuàng)期）1676年——1861年從1676年列文虎克用自制的單式顯微鏡觀察到細(xì)菌個(gè)體起，直至1861年近200年的時(shí)間。在這一時(shí)期中，人們對(duì)微生物的研究?jī)H停留在形態(tài)學(xué)描述的低級(jí)水平上，而對(duì)它們的生理活動(dòng)及其與人類(lèi)實(shí)踐活動(dòng)的關(guān)系卻未加研究，因此，微生物學(xué)作為一門(mén)學(xué)科在當(dāng)時(shí)還未形成。微生物學(xué)的先驅(qū)者—列文·虎克列文虎克的貢獻(xiàn)：（1）制作了419架顯微鏡或放大鏡，50－200倍，266倍；用顯微鏡觀察了許多微生物，1676年首次觀察到細(xì)菌；發(fā)表論文400篇，其中375篇寄往英國(guó)皇家學(xué)會(huì)發(fā)表。3、生理學(xué)發(fā)展階段（奠基期）1861年～1897年該時(shí)期主要特點(diǎn)：微生物學(xué)開(kāi)始創(chuàng)建；開(kāi)始運(yùn)用“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的思想方法開(kāi)展研究；創(chuàng)立了一套獨(dú)特的微生物學(xué)研究方法；進(jìn)入了尋找人類(lèi)和動(dòng)物病原菌的黃金時(shí)期。出現(xiàn)了微生物學(xué)發(fā)展史上的第一個(gè)“淘金熱”。?本時(shí)期的主要代表人物：法國(guó)的巴斯德——微生物學(xué)的奠基人，“微生物學(xué)之父”。德國(guó)的科赫——細(xì)菌學(xué)的奠基人。巴斯德（Louis

Pasteur）主要貢獻(xiàn)：提出了生命只能來(lái)自生命的胚種學(xué)說(shuō)，否定了自然發(fā)生學(xué)說(shuō)；指出了傳染病、發(fā)酵、腐敗的真正原因是微生物活動(dòng)的結(jié)果；建立了一系列消毒、滅菌的方法。預(yù)防接種提高機(jī)體的免疫力。柯赫(Robert

Koch)主要貢獻(xiàn)為：（1）建立了研究微生物的一系列重要方法，如發(fā)明了固體培養(yǎng)基、微生物的純種分離、顯微染色技術(shù)、顯微攝影技術(shù)等；（2）利用平板分離方法尋找并分離到許多病原菌，如炭疽病菌（1877）、結(jié)核桿菌（1882）、鏈球菌（1882）、霍亂球菌（1883）等；（3）提出了柯赫法則（1884）。1905年，科赫獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)，主要是為了表彰他在肺結(jié)核研究方面的貢獻(xiàn)。1982年，我國(guó)郵電部發(fā)行了一枚紀(jì)念郵票，紀(jì)念科赫發(fā)現(xiàn)肺結(jié)核病原菌一百周年?？坪辗▌t（Koch’s

postulates）：病原微生物總是在患傳染病的動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)，而不存在于健康個(gè)體中；這一微生物可以離開(kāi)動(dòng)物體，并被培養(yǎng)為純種培養(yǎng)物；這種純培養(yǎng)物接種到敏感動(dòng)物體中，出現(xiàn)相應(yīng)的病癥；該微生物可以從該患病的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中從新分離出來(lái)，并可實(shí)現(xiàn)體外再次培養(yǎng)，它仍然與原始病原微生物相同。4、生化水平研究階段（發(fā)展期）1897年～1953年微生物學(xué)發(fā)展迅速的時(shí)期，進(jìn)入微生物生化研究的時(shí)代，各學(xué)科相互滲透，形成了許多應(yīng)用微生物的分支學(xué)科，如抗生素發(fā)酵、有機(jī)酸發(fā)酵、氨基酸發(fā)酵等；發(fā)現(xiàn)微生物的代謝統(tǒng)一性，開(kāi)展尋找微生物的有益代謝產(chǎn)物，出現(xiàn)了微生物學(xué)發(fā)展史上的第二個(gè)“淘金熱”；青霉素的發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了微生物工業(yè)化培養(yǎng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)。1897年，布赫納(Buchner)研究磨碎了的酵母菌的發(fā)酵作用，因而把酵母菌的生命活動(dòng)和酶的化學(xué)緊密聯(lián)系起來(lái)加利福尼亞大學(xué)的M.Doudoroff，普通微生物學(xué)5、分子生物學(xué)發(fā)展階段（成熟期）1953年～現(xiàn)在，從1953年4月25日Watson和Crick在英國(guó)的《自然》雜志上發(fā)表關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型起，整個(gè)生命科學(xué)就進(jìn)入了分子生物學(xué)研究的新階段。本時(shí)期的特點(diǎn)為：（1）微生物學(xué)從一門(mén)在生命科學(xué)中較為孤立的以應(yīng)用為主的學(xué)科，迅速成長(zhǎng)為一門(mén)十分熱門(mén)的前沿基礎(chǔ)學(xué)科；（2）在基礎(chǔ)理論的研究方面，逐步進(jìn)入到分子水平的研究，微生物迅速成為分子生物學(xué)研究中的最主要的對(duì)象；（3）在應(yīng)用研究方面，向著更自覺(jué)、更有效和可人為控制的方向發(fā)展，至70年代初，有關(guān)發(fā)酵工程的研究已與遺傳工程、細(xì)胞工

程和酶工程等緊密結(jié)合，微生物已成為新興的生物工程中的主角。微生物在生物工程中處于主角地位，就是微生物學(xué)發(fā)展史上的第三個(gè)“淘金熱”。四、食品微生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容和發(fā)展概況1、食品微生物學(xué)(Food

Microbiology)：是微生物學(xué)的一分支學(xué)科，它是專(zhuān)門(mén)研究微生物與食品之間的相互關(guān)系的一門(mén)科學(xué)。2、研究?jī)?nèi)容：（1）與食品有關(guān)的微生物的生命活動(dòng)規(guī)律。（2）如何利用有益微生物為人類(lèi)制造食品。（3）如何控制有害微生物，防止食品發(fā)生腐敗變質(zhì)。（4）檢測(cè)食品中微生物的方法，制定食品中的微生物指標(biāo)，從而判斷食品的衛(wèi)生質(zhì)量而提供科學(xué)依據(jù)。3、食品微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)況：公元4000年前人們已經(jīng)掌握了釀酒和食品保藏的技術(shù)。公元3000前年埃及人食用牛奶和乳 。公元前3000-1200年間，猶太人用鹽保藏食品；中國(guó)和希臘人已經(jīng)食用咸魚(yú)，后來(lái)傳至羅馬等國(guó)家。1795年，罐頭問(wèn)世。1860年，巴斯德首次用加熱法殺死酒中微生物。利用微生物制造食品陸續(xù)出現(xiàn)，如酒、飲料、味精、面包等。殺菌效果和保藏方法不斷改進(jìn)，有利于提高食品質(zhì)量。食品衛(wèi)生方面，許多國(guó)家相繼制定和頒布了不同食品的微生物指標(biāo)。4.食品微生物學(xué)的任務(wù)有益微生物在食品制造中的應(yīng)用。微生物在食品中的應(yīng)用有三種方式：微生物菌體的利用、微生物代謝產(chǎn)物的應(yīng)用、微生物酶的應(yīng)用。有害微生物對(duì)食品的危害及防止。食品微生物學(xué)工作者應(yīng)設(shè)法控制或消除微生物對(duì)人類(lèi)的危害作用，采用現(xiàn)代檢測(cè)手段，對(duì)食品的微生物進(jìn)行檢測(cè)，以保證食品的安全