食品微生物学

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1、1食品微生物学食品微生物学第一章第一章 绪绪 论论一 微生物与你和我二 微生物学的研究对象三 食品微生物学四 微生物学的发展简史五 食品微生物与未来六 微生物的特点一一 微生物与你和我微生物与你和我微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！微生物是人类的朋友！ 微生物是自然界物质循环的关键环节； 体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障 微生物可以为我们提供很多有用的物质；有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等等基因工程为代表的现代生物技术；少数微生物也是人类的敌人！鼠疫（plague） ；天花（variola virus ）(smallpo

2、x)；艾滋病(AIDS ，acquired immunodeficiency syndrome) 2（human immunodeficiency virus ） ；疯牛病(mad cow disease) (bovine spongiform encephalopathy, BSE) ；埃博拉病毒（Ebola virus） ；SARS（ SARS 冠状病毒） ；禽流感（Avian Influenza ） 可以说，微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍”的破坏。它给人类带来的利益不仅是享受，而且实际上涉及到人类的生

3、存。“在近代科学中，对人类福利最大的一门科学，要算是微生物学了。 ” 日本学者尾形学在“家畜微生物学”（1977）二、微生物学研究对象1. 什么是微生物？微生物(microorganism,microbe)是指需借助显微镜才能观察到的一群微小生物的总称 微生物包括： 原核微生物(prokaryotic microbe)的类群：细菌（bacteria） （真细菌 eubacteria 和古细菌 archaea） ，放线菌（actinomycetes） ，支原体（mycoplasma） ，立克次氏体（rickettsia） ，衣原体（chlamydia） ，和蓝细菌（cyanobacteria）

4、。 真核微生物(eukaryotic microbe)包括：真菌（fungi） ，原生动物（protozoan） ，显微藻类（micro-algae） 。 非细胞微生物(acellular microbe)包括：病毒（virus） ，类病毒（viroid） ，朊病毒（prion, virino） 。32. 微生物在生物界中的地位Whittaker 的五界系统P.H.Raven 等的六界系统Woese 的三域系统3. 研究内容及分科微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科。 其主要的分科见图。4图 微生物学的主要分

5、支学科三 食品微生物学（一） 食品微生物学是微生物学的一个分支学科（二） 食品微生物学与微生物学的侧重点不同微生物学： 探讨微生物的一般规律食品微生物学： 探讨食品与微生物之间的关系（三）食品微生物学也是一门涉及多学科领域的科学（四）食品微生物学研究内容食品微生物学:是研究食品的原料、产品及其加工、贮存中有关微生物的种类、性状及其作用的科学，进而，在食品制造和保藏过程中充分利用有益微生物的作用，抑制有害微生物的生长繁殖，防止食品腐败变质和疾病的传播。1 食品腐败2 食物中毒与食源性传染病3 发展多样的发酵食品四、四、 微生物学的发展简史微生物学的发展简史（一）发现和认识微生物以前的历史 我国

6、8000 年前就开始出现了曲蘖酿酒； 4000 年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒； 2500 年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病； 公元六世纪(北魏时期)贾思勰的巨著“齐民要术”； 公元 2 世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物； 公元前 112 年-212 年间，华佗：“割腐肉以防传染”； 公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；5 1346 年，克里米亚半岛上的法卡城之战(靼坦人-罗马人)； 16 世纪，古罗巴医生 G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见的生物(living creatures)引起的； 1641 年，明末医生吴又可也提出“戾气”学说；（二）微生物的发现和微生物学的

7、发展1664 年，英国人虎克（Robert Hooke）曾用原始的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察。1676 年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在 1680 年被选为英国皇家学会的会员。表 微生物学的发展简史7发展时期经历时间特 点 和 标 记代 表 人 物史前期8 000年前公元1676年人类已在应用微生物，如发酵、酿造等，但未发现微生物的存在各国劳动人民初创期1676年1861年世界上第一次发现了微生物的存在(当时称为“微动体”)Anthony Van Leeuwe

8、nhoek(16321723) (自制了世界上第一台显徽镜，为世界上第一个看到细菌的人)奠基期1861年1897 年开创了寻找病原微生物的“黄金时期”，并从形态描述进到生理学研究的新水平Louis Pasteur (18221895) (微生物学的奠基人)，Robert Koch（18431910)(细菌学的奠基人)发展期1897年1953 年用无细胞酵母汁发酵酒精成功，开创了微生物生化研究的新时期“普通微生物学”作为一门学科开始形成EBuchnerMDoudoroff成熟期1953年以后DNA 结构的双螺旋模型建立。微生物成为分子生物学中的重要研究对象。20 世纪 70 年代后微生物成为生物

9、工程学科的主角JDWatson 和HF.C.Crick(DNA 双螺旋结构模型的创立)8（三） 微生物学发展的奠基者1.巴斯德 (1) 彻底否定了“自然发生” (spontaneous generation)学说；著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。(2) 发现并证实发酵是由微生物引起的；化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“蚕病”(3) 免疫学预防接种首次制成狂犬疫苗(4)其他贡献巴斯德消毒法：6065作短时间加热处理，杀死有害微生物2.柯赫（1）微生物学基本操作技术方面的贡献a）细菌纯培养方法的建立b）设计了各种培养基，实现了在实验室

10、内对各种微生物的培养c）染色观察和显微摄影（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：a）具体证实了炭疽杆菌（Bacillus anthracis）是炭疽病的病原菌；b ）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则著名的柯赫定理Kochs postulates1 The organism should be constantly present in animals suffering from the disease and should not be present in healthy individuals.92 The organism must be cultivated in a

11、pure culture away from the animal body.3 Such a culture, when inoculated into susceptible animals, should initiate the characteristic disease symptoms.4 The organism should be reisolated from these experimental animals and cultured again in the laboratory, after which it should still be the same as

12、the original organism. c ）发现了肺结核病的病原菌(结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）)；（1905年获诺贝尔奖）3 微生物学发展过程中的重大事件五 食品微生物与未来1 微生物资源的开发和利用2 菌种改良和基因工程3 微生物在农副产品加工中的利用4 微生物性不安全因素的控制和消除六、微生物的特点六、微生物的特点1.体积小，面积大比面值：单位体积所占有的面积（面积/体积） 。体积小、面积大是微生物五大共性的基础，因为一个小体积大面积系统必然有一个巨大的营养物吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的接受面。2. 吸收多，转化快发酵乳糖的细菌在

13、1 小时内可分解其自重 1 00010 000 倍的乳糖；Candidautilis(产朊假丝酵母)合成蛋白质的能力比大豆强 100 倍，比食用公牛强 10万倍。微生物的这个特性为它们的高速生长繁殖和产生大量代谢产物提供了充分的物质基10础，从而使微生物有可能更好地发挥“活的化工厂”的作用。3. 生长旺，繁殖快在适宜条件下，细菌通常每 2030min 即可分裂 1 次，繁殖 1 代，经 24h 培养，一个细胞可繁殖成 4 万亿亿个细胞。4. 适应强，易变异 适应性微生物有极其灵活的适应性（耐高温、低温、干燥、盐、酸、碱，抗辐射、静水压等）变异性最常见的变异形式是基因突变，它可以涉及到形态构造、

14、代谢途径、生理类型、各种抗性、抗原性以及代谢产物的质或量的变异等。 5.分布广，种类多（1）分布广 “无孔不入”:在动物体内外，植物体表面，土壤、河流、空气，平原、高山、深海，冰川、海底淤泥，盐湖、沙漠，油井、地层下以及酸性矿水中，都有大量与其相适应的微生物在活动着。人体肠道中的正常菌群万米深海底部的耐热硫细菌几万米高空中的微生物地层下的微生物 (2)种类多 微生物的生理代谢类型多 代谢产物种类多 11微生物的种数多微生物的资源是极其丰富的。估计目前人类至多仅开发利用了已发现微生物种数的1。第二章第二章 原核微生物的形态结构与功能原核微生物的形态结构与功能 微生物分类命名微生物分类命名微生物的

15、分类单位： 界(Kingdom） 、门(Phylum)、纲(Class)、 目(Order)、科(Family)、 属(Genus)、种(Species(1)种的概念伯杰氏鉴定细菌学手册(Bergeys Manual of Determinative Bacteriology)：典型培养菌及所有与它密切相同的其他培养菌一起称为细菌的一个“种”。 种是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内其他种有着明显差异的菌株的总称。典型菌株(Type strain) Bifidobacterium bifidum模式种(Type species) ATCC 29521(2)种以下的概念亚种(Su

16、bspecies，subsp ，ssp.) 一般指除某一明显而稳定的特征与模式种不同外，12其余鉴定特征均与模式种相同的种。如 Bacteroides fragilis subsp. ovatusBacillus cereus subsp. mycoides变种(Variety，Var) 变种是亚种的同义词，已不用。如 Bacillus subtilis Varniger型(Type) 自然界同一地区可能有同一种微生物的各种类型，它们之间的差异往往不像变种那么显著。菌株或品系(Strains) 由一个特殊微生物单细胞繁衍而来的培养物，通常称为菌株。如如 Escherichia coli B E. coli K12 E.coli O-157:H7 Bacillus