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1食品微生物学第一章绪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（variolavirus）(smallpox)；艾滋病(AIDS，acquiredimmunodeficiencysyndrome)2（humanimmunodeficiencyvirus）；疯牛病(madcowdisease)(bovinespongiformencephalopathy,BSE)；埃博拉病毒（Ebolavirus）；SARS（SARS冠状病毒）；禽流感（AvianInfluenza）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(prokaryoticmicrobe)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）。真核微生物(eukaryoticmicrobe)包括：真菌（fungi），原生动物（protozoan），显微藻类（micro-algae）。非细胞微生物(acellularmicrobe)包括：病毒（virus），类病毒（viroid），朊病毒（prion,virino）。2.微生物在生物界中的地位3Whittaker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。图微生物学的主要分支学科4三食品微生物学（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、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；1346年，克里米亚半岛上的法卡城之战(靼坦人-罗马人)；516世纪，古罗巴医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见的生物(livingcreatures)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发展1664年，英国人虎克（RobertHooke）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（Antonyvanleeuwenhoek）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6发展时期经历时间特点和标记代表人物史前期8000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”)AnthonyVanLeeuwenhoek(1632—1723)(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LouisPasteur(1822—1895)(微生物学的奠基人)，RobertKoch（1843—1910)(细菌学的奠基人)发展期1897年～1953年①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②“普通微生物学”作为一门学科开始形成①E．Buchner②M．Doudoroff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工程学科的主角J．D．Watson和H．F.C.Crick(DNA双螺旋结构模型的创立)7（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”(spontaneousgeneration)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：60～65℃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（Bacillusanthracis）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Koch’spostulates1Theorganismshouldbeconstantlypresentinanimalssufferingfromthediseaseandshouldnotbepresentinhealthyindividuals.2Theorganismmustbecultivatedinapurecultureawayfromtheanimalbody.83Suchaculture,wheninoculatedintosusceptibleanimals,shouldinitiatethecharacteristicdiseasesymptoms.4Theorganismshouldbereisolatedfromtheseexperimentalanimalsandculturedagaininthelaboratory,afterwhichitshouldstillbethesameastheoriginalorganism.c）发现了肺结核病的病原菌(结核分枝杆菌（Mycobacteriumtuberculosis）)；（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1小时内可分解其自重1000—10000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础，从而使微生物有可能更好地发挥“活的化工厂”的作用。93.生长旺，繁殖快在适宜条件下，细菌通常每20～30min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①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）②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、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。①人体肠道中的正常菌群②万米深海底部的耐热硫细菌③几万米高空中的微生物④地层下的微生物(2)种类多①微生物的生理代谢类型多②代谢产物种类多③微生物的种数多10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％。第二章原核微生物的形态结构与功能微生物分类命名微生物的分类单位：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(Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology)：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(Typestrain)Bifidobacteriumbifidum模式种(Typespecies)ATCC29521(2)种以下的概念①亚种(Subspecies，subsp．，ssp.)一般指除某一明显而稳定的特征与模式种不同外，其余鉴定特征均与模式种相同的种。如Bacteroidesfragilissubsp.ovatus11Bacilluscereussubsp.mycoides②变种(Variety，Var．)变种是亚种的同义词，已不用。如BacillussubtilisVar．niger③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。④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EscherichiacoliBE.coliK12E.coliO-157:H7BacillussubtilisAS1.398B.subtilisBF7658ClostridiumacetobutylicumACTT824⑤群(Group)有些微生物的种类特征介于两种微生物之间，彼此不易严格区分，通常就把这两种微生物和介于它们之间的种类统称为一个“群”。(3)命名①俗名(Commonname,Vernacularname)：如：Tuberclebacillus用于表示Mycobacteriumtuberculosis②学名（scientificname）林奈(CarolusLinnaeus)的双名法(BinominalSystemofNomenclature)：学名＝属名+种的加词+(首次定名人)+现名定名人+定名年份如：EscherichiacoliEscherichiacoli(Migula)CastellanietChalmers1919三名法：属名+种的加词+subsp．或var.＋亚种或变种的加词12Saccharomycescerevisiaevar.ellipsoideus细胞是绝大多数生物的基本结构单