微生物相关.

微生物学及食品微生物学发展现状第一部分食品微生物学进展有益微生物的应用----可利用微生物的范围的扩大挖掘已知微生物的潜力发现微生物新资源创造微生物新品种---工程菌有益微生物的应用形式-----微生物发酵原料灭菌接种微生物发酵发酵产品提取、纯化代谢产物微生物代谢产物的修饰和改造菌体有益微生物在食品工业中的应用形式微生物菌体的应用微生物发酵食品的应用微生物代谢产物的应用微生物酶制剂的应用微生物在食品工厂废弃物处理方面的应用（2）有害微生物的监控-----检测与控制微生物卫生标准的制定检测方法的进步和更新食品微生物学进展第二部分微生物分类进展微生物的命名学名（Scientificname）林奈的“双名法”Binominalnomenclature生物界的分类及微生物在生物界中位置六界系统五界系统（1969年Whittaker）三大领域Woese16SrRNA序列分析比较，提出将生物分成为三界(Kingdom)(后来改称三个域)：古细菌Archaea(古生菌)、真细菌Eubacteria)和真核生物(Eukaryotes)。古菌1977年CarlWoeseandGeorgeFox细胞结构化学组成生存环境条件等特殊性古菌古菌是一群具有独特基因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞生物，大多生活在地球上如超高温、高酸碱度、高盐浓度、严格无氧状态等极端环境或生命出现初期的自然环境。古菌的特点形态细胞结构：细胞壁细胞膜代谢方式：多样化呼吸类型：多为严格厌氧繁殖方式：裂殖，慢分布：多为极端环境古菌的特点遗传物质特性：16srRNA序列特征既不同于真细菌，也不同于真核生物对抗生素的敏感性：与真核生物相同，而与真细菌不同古菌分群古菌分为5大类群：产甲烷古菌群、还原硫酸盐古菌群、极端嗜盐古菌群、无细胞壁古菌群极端嗜热和超嗜热代谢元素硫古菌群产甲烷古菌分类产甲烷菌属Gram反应细胞壁主要成分甲烷杆菌属（Methanobacterium）G+假胞壁质甲烷短杆菌（MthanobrevibacterG+假胞壁质甲烷球菌属（MethanococcusG-蛋白质单位，少量葡萄糖胺甲烷微菌属（Methanomicrobium）G-蛋白质亚单位产甲烷菌属（Methanogenium）G-蛋白质亚单位甲烷螺菌属（Methanospirillum）G-蛋白质亚单位，蛋白质鞘甲烷八叠球菌属（MethanosarcinaG+异多糖产甲烷古细菌是一类在形态和生理方面有着极大差异能产甲烷的严格厌氧微生物。其共同点在于利用氢气、二碳化合物（甲酸或乙酸等）在厌氧条件下还原CO2产生甲烷和合成细胞物质。反应式：CO2+4H2CH4+2H2OCH3COOHCO2+CH4细胞中常含有辅酶M（-巯基乙基磺酸）和能在低电位条件下传递电子的因子F420。有些类群能同化CO2营自养生活，但同化CO2不经卡尔文循环，而是将它直接固定为乙酸盐加以利用。产甲烷古细菌主要分布在有机质厌氧分解的环境中，如沼泽、湖泥、污水和垃圾处理场、动物的胃及消化道和沼气发酵池中，包括G+和G-，自养和异养。形态从球状、杆状、丝状到螺旋状等多种类型。主要有甲烷杆菌属（Methanobacterium）产甲烷球菌属（Methanococcus）产甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）产甲烷螺菌属（Methanospirillum）等。极端嗜盐古细菌（Hyperthermophilicarchaea）能在含盐20%-30%甚至饱和盐水中生活生长需要的盐浓度为1.5molL-1NaCI,大多数在3.5-4.0molL-1NaCI时生长最好严格好气，化能有机营养，常以蛋白质、氨基酸等为碳源和能源，细胞内累积高浓度来进行渗透压调节一般因具有类胡萝卜素而呈红、橙等颜色分布在盐湖和晒盐池中，常引起腌制食品等的腐败和脱色主要有嗜盐杆菌属（Halobacterium）和嗜盐球菌属(Halococcus)微生物分类依据1.形态学特征：微生物可利用的形态特征少;形态特征在不同类群中进化速度差异大，不准确。2.生理生化特征3.生态特征微生物分类依据4.血清学反应5.细胞化学成分鉴定：A：细胞壁的化学组成B：全细胞水解液的糖型：C：磷酸类脂的成分分析:D：枝菌酸的分析：E：醌类的分析：微生物分类依据6.核酸的碱基组成和分子杂交A：DNA碱基比例的测定——主要是（G+C）mol%值：同一个种内的不同菌株G+C含量差别应在4～5%以下;同属不同种的差别应低于10～15%B：核酸分子杂交——DNA-DNA和DNA-RNA杂交C：16SrRNA寡核苷酸编目分析微生物分类依据氨基酸序列和蛋白质分析2020/1/124伯杰氏细菌分类系统《伯杰氏细菌鉴定手册》是细菌分类系统的综合和标准，由美国细菌学家协会（现称美国微生物学会）发起编写的，最初指定DavidH.Bergey作为编委会主席，在1923年出版了手册的第一版，相继在1925、1930、1934、1939、1948、1957、1994年出版了第二至第九版，成为国际上细菌学家普遍接受和采用。第九版伯杰氏细菌鉴定手册设立35个群，将古细菌部改编为5个群，全书描写了约500个属。划分为四大类：第一类具细胞壁的革兰氏阴性真细菌第二类具细胞壁的革兰氏阳性真细菌第三类无细胞壁的真细菌第四类古细菌2020/1/1261984-1989年陆续出版的四卷册《伯杰氏系统细菌学手册》第一版，在着重于表观特征描述的基础上，结合化学分类、数值分类特别是DNA相关性分析，及16SrRNA寡核苷酸编目在生物种群间的亲缘关系研究中的应用作了详细的阐述，体现了细菌分类的研究从表观向系统发育体系的发展。除此，还附有每个菌群的生态、分离、保藏及鉴定的方法。第二版由GeorgeGarrity主编分为5卷，将从2000年起陆续出版。这一版纳入了研究核糖体RNA测序所产生的许发育)分类系统。分古细菌和真细菌2个界，下设18门、27纲、73目、186科，包括870余属和4900多个种。真菌分类----Ainsworth分类系统（1971，1983年）真菌界KingdomFungi粘菌门Myxomycota480多种真菌门Eumycota近10万种鞭毛菌亚门（壶菌纲、丝壶菌纲、卵菌纲）接合菌亚门（接合菌纲、毛菌纲）子囊菌亚门（26000多种）担子菌亚门（层菌纲、腹菌纲、锈菌纲、黑粉菌纲24000多种）半知菌亚门（腔孢纲、丝孢菌纲26000多种）《真菌字典》的分类系统1995年,根据16sRNA序列的研究、生物化学和细胞壁组分以及DNA序列分析的结果，国际真菌学研究的权威机构—英国国际真菌研究所（InternationalMycologicalInstitute）出版的第8版《真菌字典》中，将原来的真菌界划分为原生动物界、藻界和真菌界。真菌界仅包括了4个门，即壶菌门、接合菌门、子囊菌门和担子菌门。微生物育种第三部分工业生产自然选育微生物菌种的一般步骤一、含微生物样品的采集二、富集培养三、分离四、筛选和目的产物的鉴别五.毒性试验出发菌株的选择1.自然选育的具有一定生产能力的野生或至少能少量产生目的产物的菌株。2.具有有利性状的菌株，如生长速度快，营养要求低以及产孢子早而多的菌株。3.选择已发生其它变异的菌株。4.采用“增变菌株”（对诱变剂的敏感性比原始菌株大为提高）的变异菌株。诱变育种步骤与方法（一）出发菌株的选择单细胞或单孢子悬液的制备*诱变育种工作中，一般采用3-4个出发菌株，在逐代处理后，将产量高、特性好的菌株留作继续诱变的出发菌株。（二）单细胞或单孢子悬液的制备采用对数期细胞或成熟而新鲜的孢子：用发芽孢子（芽长为孢子Ø0.5-1倍）或直接用斜面孢子。不产生孢子的真菌采用年幼的菌丝体。均匀的悬液。诱变剂及诱变剂量的选择（三）诱变剂及诱变剂量的选择（1）物理诱变剂非电离辐射（只使物质分子或原子中的电子级能提高）----紫外线1.诱变剂的种类紫外线诱变机制紫外线诱变机制电离辐射：杀菌率90%-99.9%•形成胸腺嘧啶二聚体；•嘧啶间的水合作用；•DNA与蛋白质交联，DNA分子间交联；•DNA链断裂。紫外线最有效的波长是2537埃。采用15w紫外线灯管，30cm距离。电离辐射射线种类放射源性质能量范围危险性透过组织的深度X射线X光机电离辐射50-300kv危险，有穿透力几mm-几cm射线放射形同位素及核反应同上达几百万ev同上1cm中子核反应堆或加速器不带电子的粒子1ev-几百万ev危险性高，穿透力强1cm粒子放射性同位素或加速器电子几百万ev有时有危险1cm粒子放射性同位素氦核2106-9106ev内照射，很危险1cm其它物理诱变剂：微波、红外线、激光、高能电子流等。化学诱变剂(2).化学诱变剂缺失诱变剂名称诱变效应羟胺亚硝基胍（NTG）吖啶类亚硝酸5-BUGCATATGC颠换移换回复效应+++++++++/+++化学诱变剂大多数情况下，就突变数量而言，要比电离辐射更有效。化学诱变剂是很经济的，因为只需要少量的合适的诱变剂，设备是实验室的一般玻璃器皿，一个蒸气罩。而用电离辐射进行工作时，设备费用大，并要注意安全性。大部分诱变剂是致癌剂，所以在使用中必须非常谨慎，要避免化学诱变剂与皮肤接触，，且切勿吸入其蒸气，有人对某些诱变剂极其敏感，甚至未直接接触就会过敏，这就更要当心。使用化学诱变剂的优缺点：诱变剂的选择碱基类似物和羟胺具有很高的特异性，但很少使用，回复突变率高，效果不大。亚硝酸和烷化剂应用的范围较广，造成的遗传损伤较多。其中亚硝基胍和甲基磺酸乙酯常被称为“超诱变剂”，甲基磺酸乙酯是毒性最小的诱变剂之一。吖啶类诱变剂可以造成生化代谢途径的完全中断。紫外线仍十分有效。电离辐射是造成染色体巨大损伤的最好诱变剂，它能造成不可回复的缺失突变。但它可能影响邻近基因的性能。2.诱变剂的选择诱变剂量的选择（1）处理剂量大，杀菌率高（90%-99%），在单位存活细胞中负变菌株多，正变菌株少。（2）用小剂量进行诱变处理时，杀菌率约50%-80%，在单位存活细胞中正变株多，然而大幅度提高产量的菌株可能较少。3.诱变剂量的选择诱变剂量的选择（3）化学诱变剂主要是调节浓度、处理时间、处理条件（温度、pH值等）。物理诱变剂主要是控制照射距离、时间和照射过程中的条件（O2、水等）。诱变剂处理方式（1）单因子处理•处理1次•连续重复使用（2）复合因子处理•两个以上因子同时处理•不同诱变剂交替处理4.诱变剂处理方式中间培养（四）中间培养由于在发生了突变尚未表现出来之前，有一个表现延迟的过程，即细胞内原有酶量的稀释过程(生理延迟)，需3代以上的繁殖才能将突变性状表现出来。这个过程对今后的筛选和获得稳定菌株都是极为重要的。表型迟延(Phenotypiclag)指细胞遗传型虽已突变，但表型却需要在DNA复制、分离和细胞分裂后，才表现出来。表型迟延的结果是造成不纯的菌落。分离性迟延和生理性迟延中间培养方法让变异处理后细胞在液体培养基中培养几小时，以让细胞的遗传物质复制，让细胞繁殖几代，以得到纯的变异细胞。这样，隐性的变异就会显现出来，若不经液体培养基的中间培养，直接在平皿上分离就会出现变异和不变异细胞同时存在于一个菌落内的可能，形成混杂菌落，以致造成筛选结果的不稳定和将来的菌株退化。突变株的分离与筛选筛选分初筛和复筛。初筛以迅速筛出大量的达到初步要求的分离菌落为目的，以量为主。复筛则是精选，以质为主，也就是以精确度为主。因此在具体方法上就有差异.例如初筛可以在平皿上直接以菌落的代谢产物与某些染料或基质的作用形成的变色圈或透明圈的大小来挑取参加复筛者，而将90%的菌落淘汰。在数量减少后就要仔细比较参加复筛和再复筛的菌株，最后才能选得优秀菌株。在以后的复筛阶段，还应不断结合自然分离，纯化菌株。（五）突变株的分离与筛选产物活性测定一般突变规律：一个出发菌株通过一次诱变，生产能力提高5%的突变株约为1/50，而生产能力提高10%以上的突变株约