《或正常菌群normalflora》由会员分享，可在线阅读，更多相关《或正常菌群normalflora（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、或正常菌群normalfloraStillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望几个概念几个概念n生物圈：地球上的所有生物。生物圈：地球上的所有生物。n生态系统：生物群落与其无机环境相结合、相生态系统：生物群落与其无机环境相结合、相作用、相调控而成的动态系统。作用、相调控而成的动态系统。n群落：同一环境中两个以上种群由于生活繁殖群落：同一环境中两个以上种群由于生活繁殖上的连锁而构成相依赖、相制约的生物集团。上的连锁而构成相依赖、相制约的生物集团。n种群：生活在同一环境中的同种个体组成
2、的能种群：生活在同一环境中的同种个体组成的能繁殖集团。与同种别地的种群有隔离、有界限。繁殖集团。与同种别地的种群有隔离、有界限。第一节第一节 微微生生物物在在自自然然界界中中的的分分布与菌种资源布与菌种资源本节内容：本节内容：一、微生物在自然界的分布一、微生物在自然界的分布二、菌种资源的开发二、菌种资源的开发土壤中的微生物土壤中的微生物n土壤中的环境条件：土壤中的环境条件：营养、水分、空气、酸碱度、渗透营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度条件都适于微生物的生活，是微生物的大本营、压和温度条件都适于微生物的生活，是微生物的大本营、也是人类最丰富的也是人类最丰富的“菌种资源库菌种资源库”。n土壤
3、中微生物的数量：土壤中微生物的数量：按种类递减按种类递减n细菌细菌放线菌放线菌霉菌霉菌酵母菌酵母菌藻类藻类原生动物原生动物n-10-108 8 -10 -107 7 -10 -106 6 -10 -105 5 -10 -104 4-10-103 3个个/g/gn耕作土壤中，细菌湿重约耕作土壤中，细菌湿重约90 -225kg90 -225kg；以土壤有机质含量为；以土壤有机质含量为2%2%计算，则所含细菌干重约为土壤有机质的计算，则所含细菌干重约为土壤有机质的1%1%左右。左右。n土壤微生物的代谢活动，可改变土壤的理化性质，进行物质转土壤微生物的代谢活动，可改变土壤的理化性质，进行物质转化，因此
4、，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。n若按生物量计算则各种微生物的生物量基本相当。若按生物量计算则各种微生物的生物量基本相当。一、微生物在自然界中的分布一、微生物在自然界中的分布土壤中微生物的含量土壤中微生物的含量n土壤中微生物的含量与土壤有机质含量土壤中微生物的含量与土壤有机质含量有直接关系。有直接关系。n表层耕作土中含量最高，耕作层厚度表层耕作土中含量最高，耕作层厚度20-20-30cm30cm，地表土受阳光直接照射，其中微生物，地表土受阳光直接照射，其中微生物含量较低。含量较低。n采取土样时一般要刮开表土采取土样时一般要刮开表土2-3cm2
5、-3cm后采样。后采样。我国各主要土壤的含菌量我国各主要土壤的含菌量(万万/克干土克干土)土类土类地点地点细菌细菌放线菌放线菌真菌真菌暗棕壤暗棕壤黑龙江呼玛黑龙江呼玛2,3272,3276126121313棕壤棕壤辽宁沈阳辽宁沈阳1,2841,28439393636黄棕壤黄棕壤江苏南京江苏南京1,4061,4062712716 6红壤红壤浙江杭州浙江杭州1,1031,1031231234 4砖红壤砖红壤广东徐闻广东徐闻50750739391111磷质石灰土磷质石灰土西沙群岛西沙群岛2,2292,2291,1051,1051515黑土黑土黑龙江哈尔滨黑龙江哈尔滨2,1112,1111,0241,
6、0241919黑钙土黑钙土黑龙江安达黑龙江安达1,0741,0743193192 2棕钙土棕钙土宁夏宁武宁夏宁武14014011114 4草甸土草甸土黑龙江亚沟黑龙江亚沟7,8637,86329292323嵝土嵝土陕西武功陕西武功9519511,0321,0324 4白浆土白浆土吉林皎河吉林皎河1,5981,59855553 3滨海盐土滨海盐土江苏连云港江苏连云港46646641410.40.4采取土壤样品要考虑的几个问题采取土壤样品要考虑的几个问题n土质肥，微生物含量高，特别肥沃的土壤中细菌土质肥，微生物含量高，特别肥沃的土壤中细菌多，放线菌少；在植物残体枯枝落叶下的土壤中多，放线菌少；在植
7、物残体枯枝落叶下的土壤中较多含有拮抗性真菌。较多含有拮抗性真菌。n离地面离地面5 520cm20cm处的土壤通气良好、不受阳光直射，处的土壤通气良好、不受阳光直射，喊菌量最高。喊菌量最高。n采土季节以春秋两季最好。采土季节以春秋两季最好。n采土方法：选择适当地点、铲除表土、取土样数采土方法：选择适当地点、铲除表土、取土样数十克，盛入事先准备的无菌防水纸袋中，其上记十克，盛入事先准备的无菌防水纸袋中，其上记录采土时间、地点、植被情况等。录采土时间、地点、植被情况等。n多点采土、混合分离，可以代表每一地块上的微多点采土、混合分离，可以代表每一地块上的微生物分布平均情况生物分布平均情况土样的富集培养
8、土样的富集培养n含有目的菌较多的土样不需要富集培养含有目的菌较多的土样不需要富集培养n如果原有样品中目的菌含量低，可以人为地添如果原有样品中目的菌含量低，可以人为地添加相应的基质，培养使之以较其它微生物更快加相应的基质，培养使之以较其它微生物更快的速度生长繁殖，从而提高它们在样品中的比的速度生长繁殖，从而提高它们在样品中的比例，便于分离。例，便于分离。n富集培养的一般方法：采用有利于目的菌种而富集培养的一般方法：采用有利于目的菌种而不利于无关微生物的营养和培养条件，以达到不利于无关微生物的营养和培养条件，以达到使目的菌种在群体中比例上升的目的。使目的菌种在群体中比例上升的目的。n一些有特定物质
9、产生能力的菌种，不容易富集，一些有特定物质产生能力的菌种，不容易富集，只有通过大量艰苦的工作筛选取得。只有通过大量艰苦的工作筛选取得。某些细菌的富集条件某些细菌的富集条件 富集对象富集对象接种菌样添加营养物接种菌样添加营养物(g)(g)特殊培养条件特殊培养条件好氧氨基酸氧化菌好氧氨基酸氧化菌土壤土壤好氧，好氧，pH7.0pH7.0好氧性芽孢杆菌好氧性芽孢杆菌土壤，巴氏消毒土壤，巴氏消毒 好氧，好氧，pH7.0pH7.0氨基酸发酵性梭菌氨基酸发酵性梭菌土壤，巴氏消毒土壤，巴氏消毒 厌氧，厌氧，pH7.0pH7.0耐碱解尿素芽孢菌耐碱解尿素芽孢菌土壤，巴氏消毒土壤，巴氏消毒 尿素尿素50 50 好
10、氧，好氧，pH8.6pH8.6 厌氧八叠球菌厌氧八叠球菌土壤土壤 葡萄糖葡萄糖2020厌氧，厌氧，pH23pH23 乳酸菌乳酸菌植物体或牛奶植物体或牛奶 葡萄糖葡萄糖2020厌氧，厌氧，pH6.5pH6.5 肠道细菌肠道细菌土壤或污水土壤或污水葡萄糖葡萄糖2020，CaCOCaCO3 32020好氧或厌氧，好氧或厌氧， pH7.0pH7.0 丙酸菌丙酸菌干酪干酪 乳酸钠乳酸钠2020厌氧，厌氧，pH7.0pH7.0 醋酸菌醋酸菌果实或生啤酒果实或生啤酒 乙醇乙醇4040 好氧，好氧，pH6.0pH6.0注：培养基成分为酵母膏注：培养基成分为酵母膏10g10g，KHKH2 2POPO4 4或或K
11、 K2 2HPOHPO4 4 1.0g1.0g，MgSOMgSO4 47H7H2 2O 0.2gO 0.2g，加水，加水1000ml1000ml。一般培养在。一般培养在3030下。下。水中的微生物水中的微生物n自然界江河湖海等各种淡水与咸水水域中都生存着相应的自然界江河湖海等各种淡水与咸水水域中都生存着相应的微生物。微生物。n水域中微生物的种类和数量与水域的有机物、无机物的种水域中微生物的种类和数量与水域的有机物、无机物的种类和含量，光照、酸碱度、渗透压、温度、含氧量和有毒类和含量，光照、酸碱度、渗透压、温度、含氧量和有毒物质的含量有密切关系。物质的含量有密切关系。n各种水系：各种水系：水水淡
12、水淡水海水海水地下水：无色杆菌、黄杆菌、革兰氏阳性杆菌、微球菌、地下水：无色杆菌、黄杆菌、革兰氏阳性杆菌、微球菌、诺卡氏菌诺卡氏菌地表水地表水溪水：营养少、主要是革兰氏阴性无芽孢杆菌、溪水：营养少、主要是革兰氏阴性无芽孢杆菌、生丝微菌生丝微菌河水：出现假单孢菌、芽孢、肠杆菌、弧菌、河水：出现假单孢菌、芽孢、肠杆菌、弧菌、螺菌、硫细菌、微球菌、八叠球菌、诺卡氏螺菌、硫细菌、微球菌、八叠球菌、诺卡氏菌、链球菌、螺旋体等菌、链球菌、螺旋体等污水污水生活污水：荧光、绿脓、变形、枯草、阴生活污水：荧光、绿脓、变形、枯草、阴沟、大肠、粪链球菌、病毒和噬菌体沟、大肠、粪链球菌、病毒和噬菌体生产污水：与所含污
13、物有关生产污水：与所含污物有关清水型水生微生物清水型水生微生物n洁净湖泊和水库，微生物数量少（洁净湖泊和水库，微生物数量少（10-1010-103 3/ml/ml），以化），以化能自养型和光能自养型微生物为主，部分腐生细菌，如能自养型和光能自养型微生物为主，部分腐生细菌，如色杆菌、无色杆菌和微球菌等；霉菌中如水霉、绵霉等色杆菌、无色杆菌和微球菌等；霉菌中如水霉、绵霉等的一些种；以及单细胞和丝状的藻类和一些原生动物常的一些种；以及单细胞和丝状的藻类和一些原生动物常在水面生长，数量较少。以上微生物种类可以认为是水在水面生长，数量较少。以上微生物种类可以认为是水中的中的“土著土著”菌群。菌群。n根据
14、微生物对水生环境中的营养要求，将其分为三类：根据微生物对水生环境中的营养要求，将其分为三类：贫营养细菌（贫营养细菌（115mgC/L115mgC/L）、兼性贫营养细菌（指一些）、兼性贫营养细菌（指一些在富营养培养基中经反复培养后也能适应并生长的贫营在富营养培养基中经反复培养后也能适应并生长的贫营养细菌）、富营养细菌（养细菌）、富营养细菌（10gC/L10gC/L）n贫营养指数（贫营养指数（O.IO.I）：某水样中贫营养细菌占总菌数的）：某水样中贫营养细菌占总菌数的百分比百分比n类型：流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水、阴沟水类型：流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水、阴沟水n环境
15、情况：流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，有环境情况：流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，有机物含量大增机物含量大增n微生物数量和类群：微生物数量和类群：n数量：大量外来的腐生细菌，使腐败型水生微生物尤其是细菌和原生数量：大量外来的腐生细菌，使腐败型水生微生物尤其是细菌和原生动物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量达到动物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量达到10107 710108 8个。个。n类群：类群：革兰氏阴性无芽孢杆菌，如革兰氏阴性无芽孢杆菌，如ProteusProteus、E. coliE. coli、Enterobacter aerogenesEnterobacte
16、r aerogenes和和AlcaligenesAlcaligenes等，等，各种各种BacillusBacillus、VibrioVibrio和和SpirillumSpirillum等的一些种等的一些种纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类等原生动物纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类等原生动物还有一些随人畜排泄物和病体污物进入水体的动植物致病菌还有一些随人畜排泄物和病体污物进入水体的动植物致病菌n繁殖及后果：通常因水体环境中的营养等条件不能满足其生长繁殖繁殖及后果：通常因水体环境中的营养等条件不能满足其生长繁殖的要求，加上周围其它微生物的竞争和拮抗关系，一般难以长期生的要求，加上周围其它微生物的竞争和拮抗关
17、系，一般难以长期生存，但由于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。存，但由于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。腐败型水生微生物腐败型水生微生物海水：海水：平均含盐量：平均含盐量：3.5%3.5%，密度大、渗透压高、冰点低，密度大、渗透压高、冰点低微生物组成：微生物组成：多数为革兰氏阴性菌、多嗜盐、河口处有耐盐菌，多数为革兰氏阴性菌、多嗜盐、河口处有耐盐菌，嗜盐菌：嗜盐菌：低嗜盐菌，适于生活在盐浓度低嗜盐菌，适于生活在盐浓度25%25%；中等嗜盐菌，适于生活在盐浓度中等嗜盐菌，适于生活在盐浓度520%520%；高嗜盐菌：适于生活在盐浓度高嗜盐菌：适于生活在盐浓度2030%
18、2030%形态：形态：多有鞭毛，常见多形性、可变为球形、弧形、丝状及螺旋多有鞭毛，常见多形性、可变为球形、弧形、丝状及螺旋状，个体小；状，个体小；生理：生理：兼性厌氧，生长慢，能在低营养下生活，常产色素，分解兼性厌氧，生长慢，能在低营养下生活，常产色素，分解蛋白质能力强，解糖能力低，多嗜冷，对热敏感；蛋白质能力强，解糖能力低，多嗜冷，对热敏感；分布：分布：不均匀，与水深成反比，不均匀，与水深成反比，0-100-10米米少少10-5010-50米米呈上升变化呈上升变化5050米以下数量减少米以下数量减少海底沉积物上海底沉积物上多多常见菌种：常见菌种：假单孢菌、弧菌、螺菌、无色杆菌、黄杆菌假单孢菌
19、、弧菌、螺菌、无色杆菌、黄杆菌水的自净作用水的自净作用n污水中的微生物在污水环境中大量繁殖，逐渐把水中的有污水中的微生物在污水环境中大量繁殖，逐渐把水中的有机物分解成简单的无机物，同时它们的数量随之减少，污机物分解成简单的无机物，同时它们的数量随之减少，污水也就逐步净化变清。水也就逐步净化变清。n水源的饮用价值：水源的饮用价值：良好的饮用水细菌含量应在良好的饮用水细菌含量应在100100个个/ml/ml以以下，当超过下，当超过500500个个/ml/ml时，即不适合作为饮用水。更重要的时，即不适合作为饮用水。更重要的是水中的微生物种类，一般用大肠菌群数作为是否含有病是水中的微生物种类，一般用大
20、肠菌群数作为是否含有病原菌的指标原菌的指标, ,自来水自来水大肠菌群大肠菌群33个个。n在自然水体尤其是快速流动的水中，存在着对有机或无机在自然水体尤其是快速流动的水中，存在着对有机或无机污染物的自净作用。其原因是多方面的，有稀释、沉降、污染物的自净作用。其原因是多方面的，有稀释、沉降、吸附等物理作用，更重要的是各种生物学和生物化学作用，吸附等物理作用，更重要的是各种生物学和生物化学作用，如好氧菌对有机物的分解作用、原生动物对细菌等的吞噬如好氧菌对有机物的分解作用、原生动物对细菌等的吞噬作用，噬菌体对宿主的裂解作用，以及微生物产生的凝胶作用，噬菌体对宿主的裂解作用，以及微生物产生的凝胶物质对污
21、染物的吸附、沉降作用等使水中有机物含量降低，物质对污染物的吸附、沉降作用等使水中有机物含量降低，这种作用称为水的自净作用。是流水不腐的原因。这种作用称为水的自净作用。是流水不腐的原因。空气中的微生物空气中的微生物n空气中的环境条件：空气中的环境条件：无营养和水分、紫外线直射无营养和水分、紫外线直射n存在状态：存在状态：漂浮，短暂停留，以吸附于尘埃微粒上的形式漂浮，短暂停留，以吸附于尘埃微粒上的形式存在。空气中的尘埃颗粒数与微生物数量有直接关系。存在。空气中的尘埃颗粒数与微生物数量有直接关系。n分布：分布：越接近地面的空气含菌量越高，目前人类检测到微越接近地面的空气含菌量越高，目前人类检测到微生
22、物存在的最高处为生物存在的最高处为85km85km的高空。的高空。n种类：种类：球菌、芽孢杆菌、产色素细菌、真菌孢子球菌、芽孢杆菌、产色素细菌、真菌孢子n空气中微生物数量的测定：空气中微生物数量的测定：培养皿沉降法、液体阻留法培养皿沉降法、液体阻留法n空气中微生物的杀灭与去除：空气中微生物的杀灭与去除：紫外线照射、甲醛熏蒸、药紫外线照射、甲醛熏蒸、药物喷雾、过滤除菌等，常用的过滤介质有棉花、纱布、石物喷雾、过滤除菌等，常用的过滤介质有棉花、纱布、石棉滤板、活性炭或超细玻璃纤维过滤纸等。棉滤板、活性炭或超细玻璃纤维过滤纸等。工农业产品上的微生物工农业产品上的微生物n工业品：工业品：n食品：食品：
23、n农产品：农产品：极端环境中的微生物（自学）极端环境中的微生物（自学）微生物引起的工业产品的霉腐微生物引起的工业产品的霉腐n工业品类型：纤维制品、革制品、橡胶制品、油漆、卷烟、工业品类型：纤维制品、革制品、橡胶制品、油漆、卷烟、化妆品等，塑料、水性涂料等，光学镜头、棱镜、建筑化妆品等，塑料、水性涂料等，光学镜头、棱镜、建筑泥浆、钢缆、地下管道、金属材料等，电讯器材、感光泥浆、钢缆、地下管道、金属材料等，电讯器材、感光和录音录象材料、文物、书画等和录音录象材料、文物、书画等n材料劣化：工农业产品因受气候、物理、化学或生物因素材料劣化：工农业产品因受气候、物理、化学或生物因素的作用而被破坏的现象的
24、作用而被破坏的现象n微生物引起的劣化种类：微生物引起的劣化种类：n霉变（霉变（mildewmildew，mouldnessmouldness）：由霉菌引起的劣化）：由霉菌引起的劣化n腐朽（腐朽（decaydecay）泛指在好氧条件下微生物酶解有机质使其劣化的）泛指在好氧条件下微生物酶解有机质使其劣化的现象，常见的如由担子菌引起的木材或木制品的腐朽现象现象，常见的如由担子菌引起的木材或木制品的腐朽现象n腐烂（或腐败，腐烂（或腐败，PutrefectionPutrefection，rotrot）主要指由细菌或酵母菌引）主要指由细菌或酵母菌引起的使物体变软、发臭性的劣化起的使物体变软、发臭性的劣化n
25、腐蚀（腐蚀（corrosioncorrosion）主要指由硫酸盐还原细菌、铁细菌或硫细菌）主要指由硫酸盐还原细菌、铁细菌或硫细菌引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化n变质（变质（deteriorationdeterioration）指由各种生物或非生物因素引起的工农）指由各种生物或非生物因素引起的工农业产品质量下降的现象业产品质量下降的现象霉腐微生物学霉腐微生物学n定义：定义：工农业产品的劣化主要是霉变与腐烂，故研究危工农业产品的劣化主要是霉变与腐烂，故研究危害各种工农业产品的微生物种类、分布、作用机理以及害各种工农业产品的微生物种类、分布、作用机理以及如何防治其危
26、害的科学。如何防治其危害的科学。n霉腐微生物的作用机理：霉腐微生物的作用机理：n通过微生物酶系分解各种工农业产品中的相应组分产生危害。通过微生物酶系分解各种工农业产品中的相应组分产生危害。n在矿物油中生长，不仅因大量菌体阻塞机件，代谢产物会腐蚀金在矿物油中生长，不仅因大量菌体阻塞机件，代谢产物会腐蚀金属器件属器件n硫细菌、铁细菌和硫酸盐还原菌会对金属制品、管道和船体外壳硫细菌、铁细菌和硫酸盐还原菌会对金属制品、管道和船体外壳等产生腐蚀等产生腐蚀n菌体和代谢物属于电解质，对电讯、电机器材等会危及其电学性菌体和代谢物属于电解质，对电讯、电机器材等会危及其电学性能能n有些霉菌分泌的有机酸能腐蚀玻璃以
27、致严重降低光学仪器的性能有些霉菌分泌的有机酸能腐蚀玻璃以致严重降低光学仪器的性能n烟叶、中药材、化妆品建材、图书、文物、档案、艺术品、生物烟叶、中药材、化妆品建材、图书、文物、档案、艺术品、生物标本标本霉腐微生物的控制霉腐微生物的控制n控制其温度、湿度、氧气和养料控制其温度、湿度、氧气和养料n采用有效的化学抑菌剂、杀菌剂或物理杀菌剂采用有效的化学抑菌剂、杀菌剂或物理杀菌剂n在工业产品加工、包装过程中，尽量保持环境卫在工业产品加工、包装过程中，尽量保持环境卫生并严防杂菌污染生并严防杂菌污染工业防霉剂筛选的试验菌种及其特性工业防霉剂筛选的试验菌种及其特性 菌菌 名名 破破 坏坏 性性 能能Aspe
28、rgillus niger（黑曲霉）（黑曲霉）在许多材料上广泛生长，抗铜盐在许多材料上广泛生长，抗铜盐Asp. terreus（土曲霉）（土曲霉）侵蚀多种材料侵蚀多种材料Aureobacidium pullulans（出芽短梗霉）（出芽短梗霉）侵蚀涂漆与喷漆侵蚀涂漆与喷漆Paecilomyces varioti（宛氏拟青霉）（宛氏拟青霉）侵蚀塑料和皮革侵蚀塑料和皮革Penicillium funiculosum（绳状青霉）（绳状青霉）侵蚀织物及多种材料侵蚀织物及多种材料P. ochro-chloron（赭绿青霉）（赭绿青霉）侵蚀塑料与织物，抗铜盐侵蚀塑料与织物，抗铜盐Scopularriops
29、is brevicaulis（短柄帚霉）（短柄帚霉） 侵蚀橡胶侵蚀橡胶Tricoderma viride（绿色木霉）（绿色木霉）侵蚀纤维织物与塑料侵蚀纤维织物与塑料食品上的微生物食品上的微生物n食品的基质条件：食品的基质条件：含有丰富的营养物质和适宜的环境含有丰富的营养物质和适宜的环境n食品上微生物的来源：食品上微生物的来源：食品原料的采收、运输、加工和包装食品原料的采收、运输、加工和包装过程中被微生物污染，食品原料在土壤中生长所正常带有的过程中被微生物污染，食品原料在土壤中生长所正常带有的微生物微生物n污染食品的微生物种类：污染食品的微生物种类：AspergillusAspergillus、
30、PenicilliumPenicillium、FusariumFusarium、 Alternaria Alternaria、PaecilomycesPaecilomyces、RhizopusRhizopus、MucorMucor、TrichodermaTrichoderma、 Phoma Phoma、 Escherichia coli Escherichia coli、Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus、Bacillus subtilisBacillus subtilis、 B. B. megateriummegaterium、 Salmon
31、ella Salmonella、Proteus vulgarisProteus vulgaris、 Pseudomonas aeroginosaPseudomonas aeroginosa、LactobacillusLactobacillus、Streptococcus Streptococcus lactislactis、ClostridiumClostridium、Sacchromyces cerevisiaeSacchromyces cerevisiae等。等。n微生物污染的危害：微生物污染的危害：除引起食品变质外，还可能含有各种致除引起食品变质外，还可能含有各种致病菌和毒素等有害代谢产
32、物，会引起人类的各种严重疾病病菌和毒素等有害代谢产物，会引起人类的各种严重疾病防止霉腐的方法：防止霉腐的方法：n在加工、制造、包装过程中必须特别注意清洁卫生在加工、制造、包装过程中必须特别注意清洁卫生n控制保藏条件控制保藏条件采用低温、干燥、密封等措施采用低温、干燥、密封等措施n添加少量无毒的化学防腐剂添加少量无毒的化学防腐剂如苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸、如苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸、维生素维生素K K、丙酸、二甲基延胡索酸等、丙酸、二甲基延胡索酸等主要食品中常见防腐剂的应用情况主要食品中常见防腐剂的应用情况食品名食品名硝酸盐硝酸盐SOSO2 2环六甲环六甲甲酸甲酸乙酸乙酸丙酸丙酸山梨酸山梨酸苯苯
33、甲酸甲酸 对羟基对羟基联苯联苯烟熏烟熏 亚硝酸盐亚硝酸盐 基胺基胺 苯甲酸酯苯甲酸酯干酪干酪（+ +） （+ +） + + + + （+ +） （+ +） + +肉制品肉制品 + + （+ +） + + （+ +） + +水产品水产品 + + + + + + + + + + + + +蔬菜食品蔬菜食品 + + + + + + + （+ +） 果品果品 + + + + + + + + （+ +） （+ +） 软饮料软饮料 + + + + + + （+ +） 葡萄酒葡萄酒 + + + 面包面包 + + + 糖果糕点糖果糕点 + + （+ +） + + 罐头食品的变质与微生物罐头食品的变质与微生物n
34、罐头食品的种类：罐头食品的种类：n酸性食品罐头：酸性食品罐头：属于一般酸性食品（属于一般酸性食品（pH3.7pH3.74.54.5）者，如番茄、梨、无花果、菠萝和其它水果罐头；者，如番茄、梨、无花果、菠萝和其它水果罐头；属于高酸食品（属于高酸食品（pH3.7pH5pH5的食品称低酸食品，如多数的食品称低酸食品，如多数肉类、海产品、牛奶、玉米和豌豆等；肉类、海产品、牛奶、玉米和豌豆等；pHpH为为4.54.55 5的食的食品则称中酸食品，如肉菜混合物、汤料和沙司等。品则称中酸食品，如肉菜混合物、汤料和沙司等。需要用较高的灭菌温度，特别是肉类罐头。需要用较高的灭菌温度，特别是肉类罐头。变质时，可检
35、出变质时，可检出Bacillus Bacillus stearothermophilusstearothermophilus（嗜热脂肪芽孢杆菌）和（嗜热脂肪芽孢杆菌）和B. B. coagulanscoagulans（凝结芽孢杆菌）等（凝结芽孢杆菌）等“平酸菌平酸菌”，还可分离，还可分离到到Clostridium thermosaccharolyticumClostridium thermosaccharolyticum（嗜热解糖梭（嗜热解糖梭菌）等成算产气菌以及分解蛋白质的菌）等成算产气菌以及分解蛋白质的C. sporogenesC. sporogenes（生孢梭菌）、（生孢梭菌）、C. h
36、istolyticumC. histolyticum（溶组织梭菌）和（溶组织梭菌）和C. C. botulinunbotulinun （肉毒梭菌）等厌氧梭状芽孢杆菌。除平酸（肉毒梭菌）等厌氧梭状芽孢杆菌。除平酸菌外在生长过程中都会产生大量的菌外在生长过程中都会产生大量的CO2CO2和和H2H2，从而引起，从而引起罐头膨胀（罐头膨胀（“胖听胖听”）。其中的）。其中的C. botulinumC. botulinum还会产生还会产生对人畜有剧毒的细菌外毒素对人畜有剧毒的细菌外毒素肉毒毒素。肉毒毒素。农产品上的微生物农产品上的微生物粮食和饲料上的微生物粮食和饲料上的微生物n主要菌种：主要菌种：以青霉属
37、、曲霉属、镰孢霉属以青霉属、曲霉属、镰孢霉属（FusariumFusarium）等的一些种为主。）等的一些种为主。n真菌毒素：真菌毒素：目前已知的五万多种真菌中，至少有两百目前已知的五万多种真菌中，至少有两百多个种能产生一百多种真菌毒素，其中有多个种能产生一百多种真菌毒素，其中有1414种致癌，种致癌，两种是剧毒致癌剂，其一为黄曲霉毒素（两种是剧毒致癌剂，其一为黄曲霉毒素（aflatoxinaflatoxin），），另一种是由某些镰孢菌产生的单端孢烯族毒素另一种是由某些镰孢菌产生的单端孢烯族毒素T2T2。凡。凡是被霉菌严重污染的粮食一般都含有多种真菌毒素，是被霉菌严重污染的粮食一般都含有多种真
38、菌毒素，因此，因此，“防癌必先防霉防癌必先防霉防癌必先防霉防癌必先防霉”。一份。一份“黄变米黄变米”试样中试样中70%70%米粒污染有产毒真菌，并都含有真菌毒素；北京空气米粒污染有产毒真菌，并都含有真菌毒素；北京空气中飘浮的真菌中中飘浮的真菌中11.511.5是产毒真菌。是产毒真菌。n主要真菌毒素：主要真菌毒素：黄曲霉毒素、赭曲霉素、杂色曲霉素、黄曲霉毒素、赭曲霉素、杂色曲霉素、岛青霉素、黄天精、环氯素、展青霉素、桔青霉素、岛青霉素、黄天精、环氯素、展青霉素、桔青霉素、皱褶青霉素、黄绿青霉素、青霉酸、圆弧青霉素、偶皱褶青霉素、黄绿青霉素、青霉酸、圆弧青霉素、偶氮酸、单端孢烯族毒素、二氢雪腐镰刀
39、菌烯酮和氮酸、单端孢烯族毒素、二氢雪腐镰刀菌烯酮和T2T2毒毒素等。素等。n人体的正常微生物区系人体的正常微生物区系正常菌群正常菌群正常菌群正常菌群：生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定且一般是有益无害的微生物，称为正常菌群。定且一般是有益无害的微生物，称为正常菌群。正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，菌群内部的正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，菌群内部的各种微生物之间，也是相互制约而维持相对稳定。各种微生物之间，也是相互制约而维持相对稳定。变化情况：正常菌群是相对的、可变的、有条件的。变化情况：正常菌群是相对的、可变的、有条件的。n机体防御机能
40、减弱时，一部分正常菌群会成为病原微生物；机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会成为病原微生物；n正常菌群在非正常部位时也可引起疾病；正常菌群在非正常部位时也可引起疾病；n由于外界因素的影响，破坏了各种微生物之间的相互制约由于外界因素的影响，破坏了各种微生物之间的相互制约关系，正常菌群也会引起疾病（菌群失调症）。关系，正常菌群也会引起疾病（菌群失调症）。生物体内外的正常菌群生物体内外的正常菌群其它生物体其它生物体n n无菌动物无菌动物无菌动物无菌动物（germ-free animalgerm-free animal）：）：体内外检查不到任何正体内外检查不到任何正常菌群的动物常菌群的动物n n悉生生
41、物悉生生物悉生生物悉生生物（gnotobioticsgnotobiotics）：）：已经人为接种某已知纯种微已经人为接种某已知纯种微生物的无菌动物生物的无菌动物n n根际微生物根际微生物根际微生物根际微生物（rhizosphere microorganismrhizosphere microorganism）：）：植物根系植物根系经常向周围土壤分泌各种外渗物质，故根际有大量微生物经常向周围土壤分泌各种外渗物质，故根际有大量微生物活动。种类组成受植物的种类和植物发育阶段影响。作用活动。种类组成受植物的种类和植物发育阶段影响。作用是改善植物营养、分泌生长刺激素及抗生素等；有时也有是改善植物营养、分
42、泌生长刺激素及抗生素等；有时也有害，与植物争夺害，与植物争夺N N、P P等营养、分泌毒素等。等营养、分泌毒素等。n n附生微生物附生微生物附生微生物附生微生物（epibiotic microbeepibiotic microbe）：）：指生活在植物体表指生活在植物体表面，主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物。叶面面，主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物。叶面微生物是主要的附生微生物。微生物是主要的附生微生物。二、菌种资源的开发二、菌种资源的开发n工业发酵产物的性质：工业发酵产物的性质：n菌体物质菌体物质n生产分解酶类生产分解酶类n生产主流代谢产物、次生代谢产物或生物合成产物生产主流代
43、谢产物、次生代谢产物或生物合成产物n菌种筛选的一般原则和基本步骤：菌种筛选的一般原则和基本步骤：n采集菌样：了解目标菌分布情况、首选样品是土壤采集菌样：了解目标菌分布情况、首选样品是土壤n富集培养：利用选择性培养基的原理，向所采土样中加入某些富集培养：利用选择性培养基的原理，向所采土样中加入某些特殊营养物，并创造一些有利于待分离对象生长的条件，使样特殊营养物，并创造一些有利于待分离对象生长的条件，使样品中少量的能分解利用该营养物的微生物大量繁殖，以提高其品中少量的能分解利用该营养物的微生物大量繁殖，以提高其在群体中的比例，使之便于分离。在群体中的比例，使之便于分离。n纯种分离：见第八章第五节纯
44、种分离：见第八章第五节“菌种的衰退、复壮与保藏菌种的衰退、复壮与保藏”。n性能测定：见第八章第五节性能测定：见第八章第五节“菌种的衰退、复壮与保藏菌种的衰退、复壮与保藏”。第二节第二节微生物与生物环境之间的相互关系微生物与生物环境之间的相互关系n微生物与任何一种生物之间的关系：微生物与任何一种生物之间的关系：n双方获益：共生、互利共栖、协同共栖、互养共栖（双方获益：共生、互利共栖、协同共栖、互养共栖（+）n单方获益，对方受害：寄生、捕食、拮抗（单方获益，对方受害：寄生、捕食、拮抗（+ + ），（），（ + +）n单方获益，对方无害：偏利共栖、卫星状共栖、互生（代谢共栖）单方获益，对方无害：偏利
45、共栖、卫星状共栖、互生（代谢共栖）（+0+0）n互不相扰：无关共栖（互不相扰：无关共栖（0000）n一方受害，对方无益无损：偏害共栖（一方受害，对方无益无损：偏害共栖（0 0 ）n双方受损：竞争共栖（双方受损：竞争共栖（ ）n共栖：两种生物同时栖生于一个环境中，双方的共栖：两种生物同时栖生于一个环境中，双方的生命活动互相作用而形成各种利害关系。共栖伙生命活动互相作用而形成各种利害关系。共栖伙伴彼此离开，各自都有独立生活能力。伴彼此离开，各自都有独立生活能力。一、互生一、互生定义：定义：两种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自两种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢
46、活动而有利于对方，或偏利于一方的生活方式。的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的生活方式。微生物间的互生关系微生物间的互生关系微生物间的互生关系微生物间的互生关系：好氧性自生固氮菌与纤维分解菌好氧性自生固氮菌与纤维分解菌氧化乙酸脱硫单胞菌与一种绿硫细菌，卫星状共栖，脱氢与光合氧化乙酸脱硫单胞菌与一种绿硫细菌，卫星状共栖，脱氢与光合拉曼毛霉与一种红酵母，都是拉曼毛霉与一种红酵母，都是VBVB1 1需求者，都是只能合成硫胺素分子的需求者，都是只能合成硫胺素分子的一半结构；二者共栖时，互相吸收对方分泌物而可以不需要一半结构；二者共栖时，互相吸收对方分泌物而可以不需要VBVB1 1，此，此为代谢共栖。
47、为代谢共栖。人体的肠道正常菌群人体的肠道正常菌群人体的肠道正常菌群人体的肠道正常菌群：排阻、抑制外来致病菌排阻、抑制外来致病菌提供若干种维生素：如提供若干种维生素：如VBVB1 1、B B2 2、B B6 6、B B1212、VKVK、烟酸、泛酸、生物素、叶、烟酸、泛酸、生物素、叶酸等酸等产生若干种酶类产生若干种酶类一定程度的固氮作用一定程度的固氮作用产气体和粪臭素产气体和粪臭素混菌培养与生产实践混菌培养与生产实践混菌培养与生产实践混菌培养与生产实践天然混菌培养天然混菌培养纯种混菌培养（人为的自觉的混合培养或混合发酵技纯种混菌培养（人为的自觉的混合培养或混合发酵技术术生态工程）生态工程）混合发
48、酵举例混合发酵举例nArthrobacter simplexArthrobacter simplex（简单节杆菌）和（简单节杆菌）和Streptomyces Streptomyces roseochromogenesroseochromogenes（玫瑰产色链霉菌）混合培养进行甾体转化（玫瑰产色链霉菌）混合培养进行甾体转化nPropionibacterium shermaniiPropionibacterium shermanii（谢氏丙酸杆菌）和（谢氏丙酸杆菌）和Bacillus Bacillus mesentericusmesentericus（马铃薯芽孢杆菌）或（马铃薯芽孢杆菌）或E.
49、coliE. coli的混合培养可生产颉的混合培养可生产颉氨酸氨酸nCorynebacterium glutamicumCorynebacterium glutamicum（谷氨酸棒杆菌）和（谷氨酸棒杆菌）和E. coliE. coli的混合的混合培养可生产组氨酸培养可生产组氨酸nCellulomonas flavigenaCellulomonas flavigena（产黄纤维单胞菌）和（产黄纤维单胞菌）和Pseudomonas Pseudomonas putidaputida（恶臭假单胞菌）的混合培养可分解（恶臭假单胞菌）的混合培养可分解9798%9798%的预处理稻草粉，的预处理稻草粉，以
50、生产单细胞蛋白以生产单细胞蛋白nTrichoderma virideTrichoderma viride（绿色木霉）（绿色木霉）408.2408.2和和Aspergillus oryzaeAspergillus oryzae（米曲霉）（米曲霉）3.0423.042混合曲可以提高酱油产率混合曲可以提高酱油产率n将将Aspergillus nigerAspergillus niger（黑曲霉）和（黑曲霉）和Zymomonas mobilisZymomonas mobilis（运动发酵（运动发酵单胞菌）包埋在海藻酸钠小球中，可以直接将淀粉浆转化为乙醇单胞菌）包埋在海藻酸钠小球中，可以直接将淀粉浆转化
51、为乙醇 混菌发酵分为同时合作进行与序列发酵两种，是根据混菌发酵分为同时合作进行与序列发酵两种，是根据时间上的先后与否划分的。时间上的先后与否划分的。二、共生二、共生定义：定义：两种生物共居在一起，相互协作分工，相依为命，两种生物共居在一起，相互协作分工，相依为命，以至达到难分难解、合二为一的一种关系。以至达到难分难解、合二为一的一种关系。微生物间的共生关系微生物间的共生关系微生物间的共生关系微生物间的共生关系：地衣地衣产氢产乙酸菌株（产氢产乙酸菌株（S S菌株）与产甲烷细菌（菌株）与产甲烷细菌（MOHMOH菌株）菌株）微生物与植物间的共生关系微生物与植物间的共生关系微生物与植物间的共生关系微生
52、物与植物间的共生关系：根瘤菌与豆科植物根瘤菌与豆科植物放线菌、藻状菌、蓝细菌、分枝杆菌和克雷伯氏菌与一些非豆科放线菌、藻状菌、蓝细菌、分枝杆菌和克雷伯氏菌与一些非豆科植物之间的根瘤植物之间的根瘤菌根，特别多见于兰科、杜鹃科及其它森林树种菌根，特别多见于兰科、杜鹃科及其它森林树种微生物与动物之间的共生关系微生物与动物之间的共生关系微生物与动物之间的共生关系微生物与动物之间的共生关系：白蚁、蟑螂与其消化道中的原生动物及其它微生物（外共生生物）白蚁、蟑螂与其消化道中的原生动物及其它微生物（外共生生物）反刍动物与其瘤胃微生物反刍动物与其瘤胃微生物牛与瘤胃微生物共生关系示意图牛与瘤胃微生物共生关系示意图
53、CO2，CH4，H2等等大量菌体大量菌体有机酸、乙醇有机酸、乙醇从口中呕气从口中呕气排泄物排泄物牛肉、牛奶牛肉、牛奶在皱胃在皱胃中消化中消化瘤胃瘤胃吸收吸收瘤胃瘤胃微生物大量微生物大量繁殖繁殖唾液唾液纤维质纤维质饲料饲料自然自然菌源菌源三、寄生三、寄生定义：定义：一般指一种小型生物生活在另一种较大型生物的一般指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。后者蒙受损害甚至被杀死的现象。微生物间的寄生微生物间的寄生微生物间的寄生微生物间的寄生：噬菌体与其宿主之间的关系噬菌体与其宿主之间
54、的关系真菌对真菌的寄生真菌对真菌的寄生细菌或真菌寄生于原生动物细菌或真菌寄生于原生动物细菌寄生于细菌：蛭弧菌寄生于细菌寄生于细菌：蛭弧菌寄生于Pseudomonas phaseolicolaPseudomonas phaseolicola（栖（栖菜豆假单胞菌）菜豆假单胞菌）微生物与植物之间的寄生关系微生物与植物之间的寄生关系微生物与植物之间的寄生关系微生物与植物之间的寄生关系：植物病原体植物病原体专性寄生物专性寄生物专性寄生物专性寄生物和和和和兼性寄生物兼性寄生物兼性寄生物兼性寄生物微生物与动物之间的寄生关系微生物与动物之间的寄生关系微生物与动物之间的寄生关系微生物与动物之间的寄生关系：各种病
55、原微生物各种病原微生物昆虫病原菌昆虫病原菌生物农药生物农药冬虫夏草冬虫夏草四、拮抗四、拮抗定义：定义：由某种生物所产生的某种代谢产物由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的关系。们的关系。一般多用来指代微生物之间的一般多用来指代微生物之间的“化学战术化学战术”有时也将因某微生物生长而引起的其它条件有时也将因某微生物生长而引起的其它条件改变抑制他种生物的现象称为拮抗，如缺氧改变抑制他种生物的现象称为拮抗，如缺氧、pHpH值改变等值改变等拮抗关系的利用：拮抗关系的利用：为筛选抗生素、食品保为筛选抗生素、食品保藏、医疗保健、动植物病害防治
56、等提供藏、医疗保健、动植物病害防治等提供有效手段。有效手段。定义：定义：一种较大型的生物直接捕捉、吞食一种较大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满足其营养需要的相另一种小型生物以满足其营养需要的相互关系。互关系。微生物间的捕食关系微生物间的捕食关系原生动物吞食细菌和藻类的现象。原生动物吞食细菌和藻类的现象。真菌捕食线虫和其它原生动物的现象真菌捕食线虫和其它原生动物的现象捕食现象的利用捕食现象的利用生物防治生物防治五、捕食五、捕食第三节第三节微生物在自然界物质微生物在自然界物质循环中的作用循环中的作用n生物圈的繁荣发展，能量来源主要依赖于太阳，生物圈的繁荣发展，能量来源主要依赖于太阳，而元素
57、来源主要依赖于由微生物推动的物质循环。而元素来源主要依赖于由微生物推动的物质循环。n地球进化可分为：地球进化可分为：化学进化和生物学进化两个阶化学进化和生物学进化两个阶段。生物学进化分为：单极生态系统、双极生态段。生物学进化分为：单极生态系统、双极生态系统、三极生态系统等三阶段。系统、三极生态系统等三阶段。n原始地球大气的组成氢化物气体：水、氨、甲烷、硫化氢等。原始地球大气的组成氢化物气体：水、氨、甲烷、硫化氢等。n原始海洋汇集了地壳表面大量可溶性化合物，成为诞生原始生命原始海洋汇集了地壳表面大量可溶性化合物，成为诞生原始生命的摇篮的摇篮地球的进化地球的进化n化学进化：化学进化：n由无机小分子
58、生成有机小分子物质由无机小分子生成有机小分子物质n由有机小分子物质形成生物大分子物质由有机小分子物质形成生物大分子物质n由生物大分子组成团聚体或微球体形式的多分子体系，并进一步由生物大分子组成团聚体或微球体形式的多分子体系，并进一步演变为原始生命演变为原始生命n生物进化生物进化n单极生态系统：只存在单一营养类型（异养分解者）的生态系统。单极生态系统：只存在单一营养类型（异养分解者）的生态系统。原始汤中的生物为异养、厌氧、发酵代谢原始汤中的生物为异养、厌氧、发酵代谢n双极生态系统：生态系统中具备了自养与异养（即合成和分解）双极生态系统：生态系统中具备了自养与异养（即合成和分解）两个环节。自养者是
59、蓝细菌。两个环节。自养者是蓝细菌。n三极生态系统：由于不同类型原核生物间发生内共生作用，出现三极生态系统：由于不同类型原核生物间发生内共生作用，出现了真核动物细胞和真核植物细胞，形成了三极生态系统。即出现了真核动物细胞和真核植物细胞，形成了三极生态系统。即出现了食物链。了食物链。水体食物链（一个三极生态系统）水体食物链（一个三极生态系统）消费者消费者分解者分解者生产者生产者大鱼大鱼小鱼小鱼虾类虾类浮游浮游动物动物真菌真菌细菌细菌真菌真菌细菌细菌n大气中的大气中的COCO2 2（0.032%0.032%）周转利用最快。大气中的）周转利用最快。大气中的COCO2 2只只够绿色植物约够绿色植物约20
60、20年使用。年使用。n微生物在碳素循环中的作用：微生物在碳素循环中的作用：把有机物中的碳元素尽快把有机物中的碳元素尽快矿化和释放，从而使生物解处于一种良好的碳平衡循环矿化和释放，从而使生物解处于一种良好的碳平衡循环中。地球上约中。地球上约90%90%的的COCO2 2是由微生物分解作用形成的是由微生物分解作用形成的n微生物的分解作用：微生物的分解作用：光合作用固定的光合作用固定的COCO2 2中大部分以聚中大部分以聚糖形式积累于木本和草本植物躯干中，木材占糖形式积累于木本和草本植物躯干中，木材占60%60%，其，其中中75%75%是纤维素、约是纤维素、约20%20%是木质素和木聚糖、蛋白质仅占
61、是木质素和木聚糖、蛋白质仅占1%1%左右。在草本植物中多糖含量更高。分解纤维素的任左右。在草本植物中多糖含量更高。分解纤维素的任务就是由土壤中的一些特殊微生物来完成的。务就是由土壤中的一些特殊微生物来完成的。一、碳素循环一、碳素循环醇醇+有机酸有机酸H2+CO2碳、氢、氧元素在自然界中的循环碳、氢、氧元素在自然界中的循环有氧条件下有氧条件下无氧条件下无氧条件下光合作用光合作用”发酵作用发酵作用呼吸作用呼吸作用CO2+H2OO2+ “ CH2O” CH4甲烷产生作用甲烷产生作用 化石燃料化石燃料n分解纤维素的微生物主要是担子菌亚门非褶菌目分解纤维素的微生物主要是担子菌亚门非褶菌目的真菌、其它如一
62、些放线菌、细菌和原生动物等的真菌、其它如一些放线菌、细菌和原生动物等也具有这种能力。真菌分解纤维素的能力最强，也具有这种能力。真菌分解纤维素的能力最强，包括一些子囊菌、半知菌和担子菌。包括一些子囊菌、半知菌和担子菌。n分解半纤维素的微生物：真菌在分解半纤维素的分解半纤维素的微生物：真菌在分解半纤维素的开始阶段较为活跃，后期主要靠放线菌。能分解开始阶段较为活跃，后期主要靠放线菌。能分解半纤维素的真菌很多，大大超过能分解纤维素的半纤维素的真菌很多，大大超过能分解纤维素的真菌。真菌。n半纤维素的分解产物有己糖、戊糖，糖醛酸等。半纤维素的分解产物有己糖、戊糖，糖醛酸等。分解纤维素的微生物分解纤维素的微
63、生物二、氮素循环二、氮素循环自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，而微自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，而微生物是整个氮素循环的中心。生物是整个氮素循环的中心。氮元素的自然形态：氮元素的自然形态：（1 1）铵盐、亚硝酸盐、硝铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、（酸盐、（2 2）有机含氮物、（）有机含氮物、（3 3）氮气。）氮气。（一）生物固氮（一）生物固氮据据7070年代中期的统计全球生物圈每年生物固氮达年代中期的统计全球生物圈每年生物固氮达1.71.7 10108 8吨，其中草原吨，其中草原3.5 3.5 10107 7吨，林地吨，林地4.0 4.0 10108 8吨，海洋吨，海洋3.6 3.6 1
64、0108 8吨，其它土壤吨，其它土壤0.6 0.6 10108 8吨。吨。根瘤菌属每年可为每公顷土地固氮达根瘤菌属每年可为每公顷土地固氮达250Kg250Kg。生物固氮与化学固氮的比较生物固氮与化学固氮的比较生物固氮生物固氮化学固氮化学固氮生产条件生产条件温和（中温、常压）高温（温和（中温、常压）高温（500500）高压）高压（200500atm200500atm）产量产量根瘤菌属根瘤菌属250Kg/250Kg/公顷公顷非豆科植物共生固氮菌非豆科植物共生固氮菌 22Kg/ 22Kg/公顷公顷自生固氮菌自生固氮菌 0.5 0.52.5Kg/2.5Kg/公顷公顷共计：共计：1.7 1.7 1010
65、8 8吨吨/ /年年5.0 5.0 10107 7吨吨/ /年年其中：草原其中：草原3.5 3.5 10107 7吨吨 林地林地4.0 4.0 10108 8吨吨 海洋海洋3.6 3.6 10108 8吨吨 其它土壤其它土壤0.6 0.6 10108 8吨吨（二）硝化作用（二）硝化作用（nitrificationnitrification）n定义：土壤或水体中的氨态氮经化能自养菌的氧化定义：土壤或水体中的氨态氮经化能自养菌的氧化而成为硝酸态氮的过程。而成为硝酸态氮的过程。n过程：两阶段过程：两阶段（1 1）由亚硝化细菌参与，铵）由亚硝化细菌参与，铵亚硝酸；（亚硝酸；（2 2）由硝化细菌参与，亚
66、硝酸）由硝化细菌参与，亚硝酸硝酸。硝酸。n意义：是自然界氮素循环中不可缺少的一环，对农意义：是自然界氮素循环中不可缺少的一环，对农业无益。业无益。（三）硝酸盐同化作用（三）硝酸盐同化作用（assimilatory nitrate reduction）定义：定义：绿色植物和微生物在利用硝酸盐的绿色植物和微生物在利用硝酸盐的过程中，硝酸盐被重新还原成过程中，硝酸盐被重新还原成NHNH4 4+ +后再被后再被利用于合成各种含氮有机物，这就是硝酸利用于合成各种含氮有机物，这就是硝酸盐的同化作用。盐的同化作用。（四）氨化作用（四）氨化作用（ammonnificationammonnification）定
67、义：定义：含氮有机物竟微生物的分解产生氨的作用。含氮有机物竟微生物的分解产生氨的作用。含氮有机物的种类：含氮有机物的种类：蛋白质、尿素、尿酸、几丁质等蛋白质、尿素、尿酸、几丁质等分解蛋白质的微生物种类：分解蛋白质的微生物种类：Pseudomonas fluorescensPseudomonas fluorescens（荧光假单胞菌），（荧光假单胞菌），Proteus vulgarisProteus vulgaris（普通变形杆菌）（普通变形杆菌），Bacillus megateriumBacillus megaterium（巨大芽孢杆菌），（巨大芽孢杆菌），B. B. subtilissubt
68、ilis和和B. mycoidesB. mycoides（蕈状芽孢杆菌），（蕈状芽孢杆菌），Clostridium putrificumClostridium putrificum（腐败梭菌）。（腐败梭菌）。分解尿素的细菌如分解尿素的细菌如Sporosarcina ureaeSporosarcina ureae（脲芽孢八叠球菌）（脲芽孢八叠球菌）和和Bacillus pasteuriiBacillus pasteurii（巴氏芽孢杆菌）。（巴氏芽孢杆菌）。分解几丁质的细菌如分解几丁质的细菌如Bacterium chitinophilumBacterium chitinophilum（嗜几丁（嗜
69、几丁杆菌）和杆菌）和Chromobacterium chitinochromaChromobacterium chitinochroma（几丁色色（几丁色色杆菌）等。杆菌）等。意义：意义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植物利用。含氮有机物必须经过微生物降解才能被植物利用。（五）铵盐同化作用（五）铵盐同化作用（assimilation of ammoniumassimilation of ammonium）n所有绿色植物和微生物进行的以铵盐作为营养，合成氨所有绿色植物和微生物进行的以铵盐作为营养，合成氨基酸、蛋白质、核酸和其它含氮有机物的作用。基酸、蛋白质、核酸和其它含氮有机物的作用。（六）
70、异化性硝酸盐还原作用（六）异化性硝酸盐还原作用（ dissimilatory nitrate reduction ）定义：硝酸粒子作为呼吸链的末端电子受体被还原为亚定义：硝酸粒子作为呼吸链的末端电子受体被还原为亚硝酸的反应。有时亚硝酸可进一步通过亚硝酸铵化作用硝酸的反应。有时亚硝酸可进一步通过亚硝酸铵化作用（nitrite ammonificationnitrite ammonification）而产生氨或进一步通过反）而产生氨或进一步通过反硝化作用（硝化作用（denitrificationdenitrification）产生氮气、）产生氮气、NONO或或N N2 2O O。菌种：兼性厌氧菌，
71、行无氧呼吸的菌种。菌种：兼性厌氧菌，行无氧呼吸的菌种。n定义：定义：由硝酸盐还原成由硝酸盐还原成NONO2 2并进一步还原成并进一步还原成N N2 2的过程的过程（广义）。狭义的反硝化作用仅指由亚硝酸还原成（广义）。狭义的反硝化作用仅指由亚硝酸还原成N N2 2的过程。的过程。n条件：条件：厌氧（淹水的土壤或死水塘中）厌氧（淹水的土壤或死水塘中）n菌种：菌种：少数异养和化能自养菌。如：少数异养和化能自养菌。如：Bacillus Bacillus lichenoformislichenoformis（地衣芽孢杆菌）、（地衣芽孢杆菌）、Paracoccus Paracoccus denitrifi
72、cansdenitrificans（脱氮副球菌）、（脱氮副球菌）、Pseudomonas Pseudomonas aeruginosaaeruginosa（铜绿假单胞菌）、（铜绿假单胞菌）、Ps. stutzeriPs. stutzeri（施氏（施氏假单胞菌）、假单胞菌）、Thiobacillus denitrificansThiobacillus denitrificans（脱氮硫（脱氮硫杆菌）以及杆菌）以及SpirillumSpirillum（螺菌属）和（螺菌属）和MoraxellaMoraxella（莫拉（莫拉氏菌属）等。氏菌属）等。n意义：意义：土壤中氮元素流失的重要原因之一。水稻田中
73、土壤中氮元素流失的重要原因之一。水稻田中施用化学氮肥，有效利用率只有施用化学氮肥，有效利用率只有25%25%左右。另外可以左右。另外可以利用水生性反硝化细菌去除污水中的硝酸盐。利用水生性反硝化细菌去除污水中的硝酸盐。（七）反硝化作用（七）反硝化作用（八）亚硝酸氨化作用（八）亚硝酸氨化作用n定义：定义：亚硝酸通过异化性还原可以经羟胺而转亚硝酸通过异化性还原可以经羟胺而转变成氨，叫做亚硝酸的氨化作用。变成氨，叫做亚硝酸的氨化作用。n菌种：菌种：AeromonasAeromonas（气单胞菌属）、（气单胞菌属）、BacillusBacillus（芽孢杆菌属）、（芽孢杆菌属）、Enterobacter
74、Enterobacter（肠杆菌属）、（肠杆菌属）、FlavobacteriumFlavobacterium（黄杆菌属）、（黄杆菌属）、NocardiaNocardia（诺（诺卡氏菌属）、卡氏菌属）、 VibrioVibrio（弧菌属）（弧菌属） 和和 StaphylococcusStaphylococcus（葡萄球菌属）等。（葡萄球菌属）等。三、硫素循环与细菌的金属滤沥三、硫素循环与细菌的金属滤沥n生物体对硫的需要量约为氮的生物体对硫的需要量约为氮的1/101/10。n硫循环与氮循环相似，各环节都有相应的微硫循环与氮循环相似，各环节都有相应的微生物参与。生物参与。n菌种：菌种：1.1.植物和
75、微生物植物和微生物2.2.腐败微生物腐败微生物3.3.好氧：贝日阿托氏菌属、发硫菌属、硫杆菌属好氧：贝日阿托氏菌属、发硫菌属、硫杆菌属 厌氧：绿菌属、着色菌属厌氧：绿菌属、着色菌属4.4.脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属5.5.脱硫单胞菌属脱硫单胞菌属生物体生物体有机硫有机硫S5.异化性硫酸盐还原异化性硫酸盐还原SO421.同化同化性硫酸性硫酸盐还原盐还原4.硫氧硫氧化作用化作用（2）6.异化性异化性硫还原硫还原 H2S2.脱硫脱硫 作用作用3.硫氧硫氧化作用化作用（1）细菌滤沥也称细菌冶金，主要有三步：细菌滤沥也称细菌冶金，主要有三步：1.溶矿：硫酸铜溶出溶矿：硫酸铜溶出2.
76、置换：用铁屑置换铜置换：用铁屑置换铜3.再生浸矿剂：再生浸矿剂：Fe2+Fe3+n能溶解土壤中的磷酸钙或磷灰石的微能溶解土壤中的磷酸钙或磷灰石的微生物较多。靠产酸作用促进磷酸钙溶生物较多。靠产酸作用促进磷酸钙溶解。如硝化细菌和硫化细菌。解。如硝化细菌和硫化细菌。n植素、核酸和磷脂等，能分解这些物植素、核酸和磷脂等，能分解这些物质的微生物更多蜡状、蕈状、多粘芽质的微生物更多蜡状、蕈状、多粘芽孢杆菌、解磷巨大芽孢杆菌等。孢杆菌、解磷巨大芽孢杆菌等。n水体中的可溶性磷酸盐浓度过大造成水体中的可溶性磷酸盐浓度过大造成水体富营养化，进而严重污染水源。水体富营养化，进而严重污染水源。四、磷的循环四、磷的循
77、环生物体生物体有机磷有机磷磷酸或可溶磷酸或可溶性磷酸盐性磷酸盐不溶性磷酸盐不溶性磷酸盐产酸微生物产酸微生物的作用或磷的作用或磷肥生产肥生产植植被被与与微微生生物物的的吸吸收收同同化化微微生生物物的的分分解解作作用用与土壤中的与土壤中的盐基结合盐基结合五、铁的循环五、铁的循环n铁的循环主要在无机物或有机物中的铁的循环主要在无机物或有机物中的FeFe2+2+与与FeFe3+3+之间的氧化还原反应。之间的氧化还原反应。n菌种：化能自养铁细菌，如菌种：化能自养铁细菌，如 纤发菌纤发菌属、泉发菌属和嘉利翁氏菌属；化能属、泉发菌属和嘉利翁氏菌属；化能自养硫细菌，如氧化亚铁硫杆菌。自养硫细菌，如氧化亚铁硫杆
78、菌。第四节第四节 微生物与环境保护微生物与环境保护n环境污染：生态系统的结构、机能受到外来有害物质环境污染：生态系统的结构、机能受到外来有害物质 的影响或破坏，无法进行正常的物质循环。的影响或破坏，无法进行正常的物质循环。n水体污染的表现：无法进行水的自净作用水体污染的表现：无法进行水的自净作用n污水的种类：生活污水、工业有机污水（如屠宰、造纸、污水的种类：生活污水、工业有机污水（如屠宰、造纸、淀粉和发酵工业）、工业有毒污水（如农淀粉和发酵工业）、工业有毒污水（如农药、药、炸药、石油化工、电镀、印染、制革炸药、石油化工、电镀、印染、制革等行业）和其它污等行业）和其它污水（如医院）。水（如医院）
79、。n有害物质的种类：农药、炸药、多氯联苯（有害物质的种类：农药、炸药、多氯联苯（PCBPCB）多环芳）多环芳烃（致癌）酚、氰和丙烯腈等烃（致癌）酚、氰和丙烯腈等n污水处理方法中，最关键、最有效和最常用的是微生物处污水处理方法中，最关键、最有效和最常用的是微生物处理法。理法。水华水华赤潮赤潮一、污水处理中的特殊微生物一、污水处理中的特殊微生物n自然界中微生物的分解能力：自然界中微生物的分解能力：分解氰分解氰诺卡氏菌属等诺卡氏菌属等1414属属4949种种分解多氯联苯分解多氯联苯少数红酵母、假单胞菌少数红酵母、假单胞菌无色杆菌属等无色杆菌属等分解多环芳烃分解多环芳烃产碱杆菌、假单胞菌、产碱杆菌、假
80、单胞菌、棒杆菌、诺卡氏菌棒杆菌、诺卡氏菌分解硝基炸药分解硝基炸药柠檬酸杆菌属、肠杆菌属柠檬酸杆菌属、肠杆菌属克雷伯氏菌属、埃希氏菌属克雷伯氏菌属、埃希氏菌属假单胞菌属等若干菌种假单胞菌属等若干菌种降解高分子物质降解高分子物质恶臭假单胞菌、芽孢杆菌恶臭假单胞菌、芽孢杆菌二、微生物处理污水的原理二、微生物处理污水的原理 高高BOD5的污水进入处理装置后，其中的自然微生物区系的污水进入处理装置后，其中的自然微生物区系在好氧条件下，根据其中营养物质或有毒物质的情况，在可在好氧条件下，根据其中营养物质或有毒物质的情况，在可观上造成了一个选择性的培养条件，并随着时间的推移，发观上造成了一个选择性的培养条件
81、，并随着时间的推移，发生了微生物区系的有规律的更迭，从而使水中的有机物或毒生了微生物区系的有规律的更迭，从而使水中的有机物或毒物不断被降解、氧化、分解、转化或吸附沉降，进而达到去物不断被降解、氧化、分解、转化或吸附沉降，进而达到去除污染物和沉降、分层的效果。其废渣经过厌氧发酵生产沼除污染物和沉降、分层的效果。其废渣经过厌氧发酵生产沼气和有机肥。气和有机肥。污水处理装置是一个小型生态系统，在其中利用污水处理装置是一个小型生态系统，在其中利用各种生理生化性能的微生物类群间的互相配合而各种生理生化性能的微生物类群间的互相配合而进行的一种物质循环过程。进行的一种物质循环过程。污水处理的有关名词污水处理
82、的有关名词nBODBOD5 5（biological oxygen demandbiological oxygen demand）：五日生化需氧量。）：五日生化需氧量。表示水中有机物含量的间接指标。一般指在表示水中有机物含量的间接指标。一般指在2020下，下，1L1L污水中所含的有机物（主要是有机碳源），在进行微生污水中所含的有机物（主要是有机碳源），在进行微生物氧化时，物氧化时，5 5日内所消耗的分子氧的毫克数（或日内所消耗的分子氧的毫克数（或ppmppm数）。数）。n测定方法：取一定量被测水样，用加有磷素营养和经氧测定方法：取一定量被测水样，用加有磷素营养和经氧饱和的稀释用水稀释到一定浓度
83、，然后放在密封瓶中，饱和的稀释用水稀释到一定浓度，然后放在密封瓶中，在在20 20 恒温培养恒温培养5 5天，测定水中残留溶解氧的量。天，测定水中残留溶解氧的量。nCODCOD（chemical oxygen demandchemical oxygen demand）：即化学需氧量。使用）：即化学需氧量。使用强氧化剂使强氧化剂使1L1L污水中的有机物质迅速进行化学氧化时所污水中的有机物质迅速进行化学氧化时所消耗氧的毫克数。实际上许多无机物也能被氧化而影响消耗氧的毫克数。实际上许多无机物也能被氧化而影响CODCOD值。值。CODCOD能在短时间内测得，有利于指导现场操作。能在短时间内测得，有利于
84、指导现场操作。常用的氧化剂是常用的氧化剂是K K2 2CrCr2 2O O7 7，测得为，测得为CODCODCrCr。三、污水处理的主要装置三、污水处理的主要装置污水处理装置污水处理装置节能型节能型耗能型耗能型产能型：产能型：氧化塘法氧化塘法洒水滤床法洒水滤床法活性污泥法活性污泥法生物膜法生物膜法厌氧消化法（即沼气发酵）厌氧消化法（即沼气发酵）推流式曝气法推流式曝气法完全混合曝气法完全混合曝气法生物转盘法生物转盘法塔式滤池法塔式滤池法第五节第五节沼气发酵与环保沼气发酵与环保n沼气（沼气（marsh gasmarsh gas或或swamp gasswamp gas）：又称生物气）：又称生物气（b
85、iogasbiogas），是一种混合可燃气体，其中主要成分为甲），是一种混合可燃气体，其中主要成分为甲烷、还含有少量烷、还含有少量H H2 2、N N2 2、COCO2 2等。等。n沼气发酵：其生化本质是一种由产甲烷细菌进行的甲烷沼气发酵：其生化本质是一种由产甲烷细菌进行的甲烷形成（形成（methanogenesismethanogenesis）过程。）过程。n甲烷形成的阶段理论：甲烷形成的阶段理论：19061906年，年，OmelianskyOmeliansky提出，由纤提出，由纤维素等复杂有机物经甲烷菌分解直接产生维素等复杂有机物经甲烷菌分解直接产生CHCH4 4和和COCO2 2；193
86、01930年代有人将其分为产酸和产气两阶段；年代有人将其分为产酸和产气两阶段；19791979年年BryantBryant提提出三阶段理论。即：出三阶段理论。即：n大分子降解产酸，厌氧和兼性厌氧菌，产物为有机酸、氨、大分子降解产酸，厌氧和兼性厌氧菌，产物为有机酸、氨、H H2 2、COCO2 2；n产氢产乙酸细菌，产物为乙酸和产氢产乙酸细菌，产物为乙酸和H H2 2；n产甲烷菌群，严格厌氧产物为甲烷。产甲烷菌群，严格厌氧产物为甲烷。沼气发酵的意义沼气发酵的意义n生物量的概念：某一时刻存在于一个生态系统中的全生物量的概念：某一时刻存在于一个生态系统中的全部生物体有机物质的总和，称为生物量。部生物
87、体有机物质的总和，称为生物量。n植物秸杆和其它动植物残体是含量最高的生物量，是植物秸杆和其它动植物残体是含量最高的生物量，是一类可再生资源（一类可再生资源（renewablerenewable）或永续资源。）或永续资源。n一步利用一步利用燃烧，快速取得其中约燃烧，快速取得其中约10%10%左右的热能和左右的热能和草木灰草木灰n梯级利用方式：粉碎做牲畜饲料梯级利用方式：粉碎做牲畜饲料畜粪沼气发酵，畜粪沼气发酵，利用其中约利用其中约90%90%化学能化学能固体残渣可做优质肥料，甚固体残渣可做优质肥料，甚至添加到饲料中至添加到饲料中n产甲烷菌是自然界碳素循环中厌氧生物链的最后一个产甲烷菌是自然界碳素
88、循环中厌氧生物链的最后一个成员成员复习题复习题一、名词解释一、名词解释贫营养细菌，水体自净作用，大肠菌群数，正常贫营养细菌，水体自净作用，大肠菌群数，正常菌群，微生态制剂，益生菌剂，菌根，互生，共菌群，微生态制剂，益生菌剂，菌根，互生，共生，拮抗，寄生，捕食，富营养化，活性污泥，生，拮抗，寄生，捕食，富营养化，活性污泥，BOD，COD二、问答题二、问答题1.为什么说土壤是人类最丰富的为什么说土壤是人类最丰富的“菌种资源库菌种资源库”？如何从中筛选出所需要的菌种？如何从中筛选出所需要的菌种？2.何谓混菌培养？试比较它与单菌种培养的优缺何谓混菌培养？试比较它与单菌种培养的优缺点。点。3.什么是氮素循环？为什么说微生物在自然界氮什么是氮素循环？为什么说微生物在自然界氮素循环中起着关键的作用？素循环中起着关键的作用？4.4.什么是水体的自净作用，其生物学和什么是水体的自净作用，其生物学和生化作用有哪些？生化作用有哪些？5.5.简述沼气发酵的过程及意义。简述沼气发酵的过程及意义。6.6.微生物在环境监测方面有那些应用。微生物在环境监测方面有那些应用。7.7.为什么说在治理污水中，最根本、最为什么说在治理污水中，最根本、最有效的手段是微生物处理法？有效的手段是微生物处理法？
