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1、微生物應用工業微生物應用工業Ch3. Ch3. 微生物之一般特性微生物之一般特性阮雪芬阮雪芬2003 Oct2003 OctNTUTNTUT生理特性微生物的細胞含:碳水化合物脂肪蛋白質核酸各種維生素和礦物質培養基營養物質 代謝物質小麥與綠藻之生產成本比較(表3-1)人類細胞與微生物呼吸速度之比較(表3-2)微生物對自然界物質循環之任務地球上之物質循環(Fig 3-1)氮元素之循環(Fig3-2)自然界微生物之存在(1/5)土壤中之微生物: 種類與數量為自然界最多又以細菌為最多(107/1g)放線菌次之(1056/1g)黴菌(1045/1g)酵母很少空氣中之微生物微生物以本身, 或附在塵粒中,或
2、含在水滴中空中落下菌之菌群別分布(Table3-4)自然界微生物之存在(2/5)淡水及海洋中之微生物淡水:Pseuodomonas屬 & Alcaligenes屬自淨作用BOD: 生物化學的氧需求量污水常見微生物: 細菌: Sphaerotilns or Beggiotoa黴菌: Geotrichum Candidum海洋:存在很多革蘭氏陰性菌海洋細菌多屬好鹽性,且大部為好冷菌自然界微生物之存在(3/5)植物與微生物根圈根瘤: 豆科植物的根瘤中共生一種能固定空中氮的根瘤菌菌根: 植物的根共生真菌類外生菌根:菌絲不會進入根細胞,如松茸內生菌根:菌絲會進入根細胞自然界微生物之存在(4/5)動物與微
3、生物腸內菌大腸菌腸球菌乳酸桿菌反芻動物Rummen細菌為主以纖維素分解菌最重要(Table3-8)自然界微生物之存在(5/5)昆蟲與微生物微生物常被昆蟲利用作為食物微生物殺蟲劑菌體的成分菌體之主要成分-水生活(營養)細胞(vegetable cell):70-85%孢子:很少灰分:細菌:1-14%,酵母: 6-11%,黴菌: 5-13%一般以P,K最多菌體的成分有機成分(See biochem)ProteinsOnly L amino acids are constituents of proteins菌體的成分-有機成分Nucleic acids: DNA & RNACarbohydrate
4、:10-60%貯存物質細胞構造物質核酸成分菌體的成分-有機成分LipidsFree lipidBound lipidVitaminsVitamin B: Co-enzymeB1: CocarboxylaseB2: FADB6: Pyridoxal phosphatePantothenic acid: Coenzyme ANicotinic acid: NAD, NADP微生物之營養-分類(Table 3-17)微生物同化”碳”營養素有二種形式獨立營養菌(Autotrophic microbe)光合成菌: 利用光以產生能量化學合成菌: 氧化無機物獲得能量以合成菌體從屬營養菌(Heterotrop
5、hic microbe)活物寄生:病原菌死物寄生: 發酵或腐敗微生物微生物之營養-分類(續) (Table 3-17)從屬營養菌(Heterotrophic microbe)氮固定菌No-exacting 菌胺基酸要求菌生長素要求菌胺基酸及生長素要求菌微生物之營養-一般必需之營養素碳源單糖類:葡萄糖 & 果糖雙糖類: 蔗糖or麥芽糖氮源無機鹽類: P生長素微生物之營養-微生物定量法Fig 3-10原理培養基及其調製法分類依來源分天然培養基合成培養基半合成培養基依形狀分液體固體依用途分普通特殊培養基及其調製法製備過濾pH值的調節分注殺菌斜面及柱狀培養基培養基之保存培養基及其調製法常用的天然培養基
6、麴汁麥芽汁肉汁常用的人工培養基緩衝液Phosphate bufferTris buffer微生物之增殖測定法Dry cell weight methodCell volume methodCell nitrogen contentSpectrophotomatic methodTotal cell measurement(See Fig3-15&3-16)Viable cell counts微生物之增殖生長曲線與菌體增殖動力學dx/dt=uxIn E. Coli, one generation=20 mins3 times/1hr72times/24hrsTheoretically, 272=
7、4.72 x 1019, but not.微生物之增殖生長曲線與菌體增殖動力學生長曲線: 半對數曲線Lag phaseLog phase (Exponential phase)Stationary phaseDeath phase微生物之增殖生長曲線與菌體增殖動力學同調培養(Synchronous culture)方法:調節生理條件應用機械的物理方法死亡速度: -dx/dt=kx微生物的增殖與環境因子氧好氣性菌通性厭氣性菌厭氣性菌溫度好冷菌好溫菌好熱菌微生物的增殖與環境因子溫度殺菌法間歇高壓乾燥與水分活性pH Value滲透壓: 微生物在高滲透壓不易生長,故保存食品常添加鹽或糖微生物的增殖與環
8、境因子Light and Radiation靜水壓化學藥品抗微生物性物質: 能殺滅細菌或抑制其生長的物質微生物間的交互作用互利共生拮抗作用微生物之化學反應氧化反應 -CH- -C- OH O還原反應 -C-C- -CH- O OH微生物之化學反應Decarboxylation-CH2-COOH -CH3Deamination-CH- -CH2- NH2Glycosylation微生物之化學反應Hydrolysis H-C-O-CH + H2OH-C-OH + HO-C-HMethylation(加CH3)RS-SR RS-CH3 Esterification-COOH +R-OH -COORDehyration微生物之化學反應CondensationAminationAcetylationAmidation
