2第二章微生物的类群与微生物的代谢.

第二章微生物的类群与微生物的代谢调控1.原核生物界：例如细菌、蓝藻2.真菌界：例如酵母菌3.原生生物界：例如草履虫、变形虫4.病毒：例如艾滋病毒、脊髓灰质炎病毒目前已经知道的微生物约有10万种，分布在以下各界中：第一节微生物的类群农田上层15cm处微生物的数量微生物每克土壤中的数量细菌9.8×107放线菌2.0×106真菌1.2×105藻菌2.5×104原生动物3.0×104菌落数与空气清洁度的关系空气清洁度菌落数最清洁的空气1-2洁净空气30个以下普通空气30-150轻度污染空气300以下严重污染空气301以上人体微生态中微生物的含量部位含量部位含量眼睛1g肺20g鼻腔10g肠道1000g口腔20g生殖道20g皮肤200g总量1271g人体消化系统中微生物群体(个/g)回肠结肠直肠或粪便双歧杆菌1041071010拟杆菌1031081010肠杆菌103106106肠球菌－107－乳杆菌－－104一、细菌（原核微生物）1、细菌的结构2、细菌的繁殖：细菌主要是以二分裂的方式进行繁殖3、细菌的菌落1.定义：单个或者少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体，叫做群落。2.特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等。3.功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可以作为菌种鉴定的重要依据。4.举例：如乳酸菌菌落、大肠杆菌菌落。4、生产用细菌（Bacteria）（1）.醋酸细菌（Acetobacter）（a）醋酸杆菌（Acetobacter）·食醋酿造·醋酸菌饮料的发酵生产。如:果醋。（b）葡萄糖氧化杆菌（GluconobacterOxydans）·发酵生产2,5-二酮基-D-葡萄糖酸。而2,5-二酮基-D-葡萄糖酸是生产维生素C的重要前提物质。·发酵生产细菌纤维素。而细菌纤维素具有许多植物纤维素无法比拟的优良性能，是一种新型的生物可降解材料，广泛应用于食品、医药、化工、纺织、造纸等行业。（2）.乳酸细菌（LacticAcidBacteria）主要包括：乳酸球菌（Lactococcus）、乳酸杆菌（Lactobaccillus）和双歧杆菌（Bifidobacterium）等23个属。某些乳酸细菌是目前国际公认的人或动植物典型的益生菌（Probiotics），如：双歧杆菌（Bifidobacterium）、嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）、干酪乳杆菌（L.casei）、鼠李糖乳杆菌（L.rhamnosus）、罗伊氏乳杆菌（L.reuteri）、植物乳杆菌（L.plantarum）、发酵乳杆菌（L.fermentum）、瑞士乳杆菌（L.helveticus）、革氏乳杆菌（L.gasseri）等。大多数乳酸菌广泛应用于食品、医药、养殖、种植、饲料等领域，被公认为是安全的（GRAS，GenerallyRegardAsSaft）微生物。（a）乳酸细菌在发酵乳制品中的应用·采用保加利亚乳杆菌（L.bulgaricus）和嗜热链球菌（Streptococcusthermophilus）发酵生产酸乳产品。·利用不同的乳酸细菌发酵生产各种类型的干酪产品。生产干酪的乳酸细菌分为嗜温型乳酸菌和嗜热型乳酸菌。嗜温型乳酸菌包括：乳酸链球菌、乳脂链球菌、丁二酮链球菌、噬柠檬酸链球菌等乳酸细菌。嗜热型乳酸菌包括：嗜热链球菌、坚忍链球菌、费氏微球菌、乳酸乳杆菌、嗜热乳杆菌、保加利亚乳杆菌、瑞士乳杆菌、发酵乳杆菌、嗜酸乳杆菌、短乳杆菌、布氏乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌等乳酸细菌。·运用产酸型乳酸细菌（乳酸链球菌和乳脂链球菌）和产香型乳酸细菌（噬柠檬酸链球菌、丁二酮链球菌），发酵生产酸制奶油。·采用开菲尔（Kefir）颗粒状发酵剂，发酵生产乳酒。在北高加索、东欧、俄罗斯部分地区，自古就有饮乳酒的习惯。开菲尔发酵剂中含有多种乳酸菌和酵母菌。其中乳酸细菌包括：乳酸链球菌、乳脂链球菌、丁二酮链球菌、噬柠檬酸链球菌、葡聚糖明串珠菌、肠膜明串珠菌，高加索乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、瑞士乳杆菌、短乳杆菌等。酵母菌包括：啤酒酵母、脆壁酵母、开菲尔球拟酵母、高加索乳酒酵母、乳酸克鲁维酵母、乳酸酵母等。（b）乳酸细菌在发酵肉制品中的应用·利用啤酒片球菌、植物乳杆菌以及微球菌、葡萄球菌等发酵生产干制香肠（如：意大利萨拉米）与半干制香肠（如：黎巴嫩大腊肠）。·采用植物乳杆菌、戊糖片球菌和木糖葡萄球菌生产发酵牛肉火腿。（c）乳酸细菌在发酵果蔬中的应用·运用植物乳杆菌、肠膜明串珠菌、片球菌（乳酸片球菌、啤酒片球菌、嗜盐片球菌）、短乳杆菌发酵生产酸泡菜。·利用保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌或者植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌生产发酵番茄汁。·采用双歧杆菌生产发酵胡萝卜汁。·利用植物乳杆菌和乳酸片球菌生产发酵油橄榄。（d）乳酸细菌在发酵植物蛋白中的应用·运用双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌生产发酵大豆乳、花生乳。·利用保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌生产发酵绿豆乳、核桃乳、葵花籽乳。（e）乳酸细菌在发酵谷物和薯类中的应用·以植物乳杆菌、短乳杆菌、发酵乳杆菌与啤酒酵母为发酵剂生产酸面包。·以植物乳杆菌、德氏乳杆菌、布氏乳杆菌与啤酒酵母为发酵剂生产苏打饼干。·利用保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和乳酸克鲁维酵母、脆壁克鲁维酵母生产发酵麦芽汁饮料。·采用保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌生产发酵木薯、红薯、马铃薯饮料。（f）乳酸细菌在酿酒中的应用·运用酒明串珠菌、植物乳杆菌、乳酸片球菌在葡萄酒酿造中进行苹果酸-乳酸发酵，以改善口感，提高品质。·利用乳酸菌在啤酒酿造中发酵生产酸化麦芽和酸化麦汁，可降低啤酒色泽、改善风味、提高稳定性。（g）乳酸细菌在调味品酿造中的应用·在酱油酿造中的发酵后期添加耐盐性乳酸菌（嗜盐片球菌、酱油四联球菌、植物乳杆菌）和耐盐性酵母菌（鲁氏酵母、结合酵母、球拟酵母），可使酱油呈味增香。·在液体深层发酵制醋时，加入乳酸菌和酵母菌，可改善风味。（h）乳酸细菌在乳酸发酵生产中的应用·采用鼠李糖乳杆菌发酵生产L-乳酸。·利用左旋乳酸芽孢杆菌发酵生产D-乳酸。·运用瑞士乳杆菌发酵生产L-乳酸和D-乳酸的外消旋混合物。·采用嗜淀粉乳杆菌直接发酵淀粉生产乳酸。（i）乳酸细菌在生物防腐剂发酵生产中的应用·许多乳酸细菌能够产生细菌素，但迄今为止，乳酸链球菌产生的乳酸链球菌素——Nisin，是乳酸链球菌产生的一种多肽物质，由34个氨基酸残基组成，分子量约为3500Da，是目前唯一公认并应用于食品保藏中的生物防腐剂。·利用乳酸细菌开发新型生物防腐剂——乳酸菌细菌素，潜力巨大。（j）乳酸细菌在发酵生产胞外多糖中的应用·许多乳酸细菌能够产生胞外多糖，如：保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳酸链球菌、乳脂链球菌、干酪乳杆菌、肠膜明串珠菌等。·利用肠膜明串珠菌发酵生产的右旋糖酐（多聚葡萄糖）作为代血浆成分已得到应用。右旋糖酐具有减少血小板凝聚、降低血液粘滞性、防止血栓形成等功能。·乳酸细菌产生的胞外多糖还具有改善发酵乳的组织状态、提高菌株对肠粘膜的吸附能力、抗肿瘤、提高免疫力等诸多生理功能。开发应用前景广阔。（k）利用人体益生型乳酸菌研制开发各种益生菌食品、医药微生态制剂和口服疫苗。（l）利用动植物益生型乳酸菌研制开发各种动物饲料和植物种植的微生态制剂。应用于氨基酸发酵、核苷酸（如：5’-肌苷酸和5’-鸟苷酸）发酵；生产辅酶A。应用于谷氨酸发酵和味精生产。产氨短杆菌（Brevibacteriaceae）谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium）（3）（4）应用于氨基酸发酵。利用烃类生产菌体蛋白。发酵生产维生素B12。微球菌（Micrococcus）黄单胞杆菌（Xanthomonas）（5）（6）发酵生产维生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、色素、果胶酶等。转化类固醇载体。发酵生产淀粉酶，广泛应用于酒精发酵、啤酒酿造、果酒酿造、糊精制造、糖浆制造、纺织品退浆、铜版纸加工、洗衣业、香料加工除淀粉。·发酵生产蛋白酶，其中，酸性蛋白酶用于大豆脱腥、皮毛软化；中性蛋白酶用于皮革脱毛、啤酒酿造、蛋白质分解、肉制品嫩化、蛋白胨和酵母膏的生产；碱性蛋白酶用于洗衣业。假单胞杆菌（Pseudomonas）枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）（7）（8）·发酵生产有机溶剂——丙酮、丁醇、丁二醇。·利用耐热梭状芽孢杆菌和热解糖梭状芽孢杆菌发酵纤维素生产酒精。·发酵葡萄糖生产果糖（葡萄糖的异构化）梭状芽孢杆菌（Clostridium）巨大芽孢杆菌（Bacillusmegaterium）（9）（10）·发酵生产青霉素酶，用于青霉素的检测。·发酵生产强的松医药。腊状芽孢杆菌（Bacilluscereus）节杆菌（Arthrobacter）（11）（12）·发酵生产谷氨酰脱羧酶，可对谷氨酸进行定量分析。·发酵生产天冬酰胺酶，可治疗白血症。·发酵甲烷或甲醇生产单细胞蛋白（SCP）。大肠杆菌（Escherichiacoli）甲烷同化菌（Methylotropicbacteria）（13）（14）（15）·包括：甲烷杆菌（Methanobacterium）甲烷八叠球菌（Methanosarcine）甲烷球菌（Methanococcus）·发酵有机废料生产甲烷，作为新型生物能源。甲烷产生菌二、放线菌（原核微生物）1、放线菌的形态2、放线菌的结构气生菌丝孢子丝孢子基内菌丝培养基3、放线菌的分布放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种类和数量很多。4、放线菌的繁殖放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性抱子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。5生产用放线菌（Actinomycetes）放线菌主要用于各种抗生素。1943年瓦克斯曼发现链霉素后，对抗生素产生菌的各种放线菌进行了研究。链霉菌（Streptomyces）（1）灰色链霉菌（Str.griseus）·发酵生产链霉素。·发酵生产蛋白酶（同枯草芽孢杆菌）。（2）金霉素链霉菌（Str.aureofacieus）·发酵生产金霉素。（3）委内瑞拉链霉菌（Str.Venezuelae）·发酵生产氯霉素。（4）青灰色链霉菌（Str.caespitosus）·发酵生产丝裂霉素。（5）卡那链霉菌（Str.kanamyceticus）·发酵生产卡那霉素。（6）红色链霉菌（Str.erythreus）·发酵生产红霉素。（7）生二素链霉菌（Str.ambofacieus）·发酵生产螺旋霉素。（8）北里链霉菌（Str.kitasatoensis）·发酵生产柱晶白霉素。（9）林肯链霉菌（Str.lincolnensis）·发酵生产林肯链霉素。（10）前胡链霉菌青灰色变种（Str.peuceticusVar.caesius）·发酵生产亚得利亚霉素。（11）轮丝链霉菌（Str.verticillus）·发酵生产博来霉素（碱性糖肽类抗癌抗生素）。（12）兰花链霉菌（Str.orchiadaceus）·发酵生产环丝霉素。（13）产灰黄链霉菌（Str.griseochromogenes）·发酵生产杀稻瘟菌素-S。小单胞菌（Micromonospra）·包括：刺孢小单胞菌（M.echinospora）紫红小单胞菌（M.purpurea）·发酵生产庆大霉素。地中海诺卡氏菌（Nocardiamcditerranei）·发酵生产利福霉素。球拟放线菌·发酵生产甾体激素（医药）。酵母菌一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌。酵母菌是一类单细胞真菌的俗称，分类学上分属于子囊菌纲和半知菌类。特点：个体一般以单细胞状态存在多数营出芽繁殖能发酵糖类产能细胞壁常含甘露聚糖常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境中三、酵母菌（真核微生物）分布及与人类的关系分布：偏酸性的含糖环境。水果、蔬菜、蜜饯的表面，果园土壤中。种类：据1982年的资料，已知的酵母有56属，500多种。酵母菌与人类的