食品微生物-PPT课件.ppt

1、l 一、微生物与微生物学一、微生物与微生物学(Microbe)(Microbe)l什么是微生物什么是微生物? ? 这是首先要解决的问题这是首先要解决的问题. .l在生产实践中在生产实践中, ,在日常生活中在日常生活中, ,我们常常可以看我们常常可以看到下面的现象到下面的现象: :通过发酵可以生产大量的抗菌通过发酵可以生产大量的抗菌素素, ,味精和酶制剂味精和酶制剂; ;谷物大豆可以做出面包和酱谷物大豆可以做出面包和酱油油; ;农田种上红花草就能肥田农田种上红花草就能肥田; ;衣服发霉衣服发霉, ,食品食品腐败腐败; ;人类和动植物的传染病人类和动植物的传染病, ,而且这些传染病而且这些传染病容

2、易流行。所有这些都是微生物作用的结果。容易流行。所有这些都是微生物作用的结果。l 那么,到底什么是微生物呢? 简单地说,微生物是一群体形微小,构造简单的低等生物的总称。从广义上讲,它包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、病毒、类病毒、蓝绿藻、螺旋体、支原体、衣原体、立克次氏体、粘菌、单细胞藻类和原生动物等。在食品工业中,较为常见与常用的微生物属于前面五大类。l微生物,顾名思义:微就是细小,小的意思,小到什么程度,是用肉眼直接看不到的,如细菌,我们现在谁也看不见,但它确确实实就在我们面前,而且有许多。它虽然小,但它具有一定的形态、结构,且能在适宜的环境中生长、繁殖,也就是说它是有生命的物体生物,其它的

3、生物也是如此。l那么好了,现在我们可以下定义了。综合起来讲,微生物的定义就是肉眼直接看不见的肉眼直接看不见的, ,必须借助于显微必须借助于显微镜，放大数十、数百、甚至数千倍才能观察到的镜，放大数十、数百、甚至数千倍才能观察到的, ,有一有一定的结构、形态定的结构、形态, ,能在适宜环境中生长繁殖的细小生物。能在适宜环境中生长繁殖的细小生物。l现在现在, ,我们知道了微生物的定义我们知道了微生物的定义, ,那么那么, ,微生物到底在那微生物到底在那些地方存在些地方存在? ?它们吃什么东西它们吃什么东西, ,与我们人类以及其它动与我们人类以及其它动植物有什么关系等等许多问题成了人们亟待解决的问植物

4、有什么关系等等许多问题成了人们亟待解决的问题题。这样一来这样一来, ,微生物学就应用而生了。微生物学就应用而生了。l微生物学微生物学: :研究微生物的形态研究微生物的形态, ,生理生理, ,分类以及它们与生分类以及它们与生物界、非生物界的相互作用物界、非生物界的相互作用, ,与人类生产和生活的利害与人类生产和生活的利害关系的科学。关系的科学。l 二、微生物的特点二、微生物的特点: :l微生物与动植物相比较,具有以下特点:l1 1、种类多，分布广、种类多，分布广l种类种类：据统计，已发现的微生物种类达十万种以上，广泛分布于自然界中。按其结构，组成等差异分为三大类：l （1）非细胞型微生物：体积极

5、微小，能通过滤菌器，只能在活细胞内生长繁殖，病毒就属于这一类。l （2）原核细胞型微生物：仅有原始的核，无核膜和核仁，缺乏完整的细胞器，这类微生物如细菌，衣原体，支原体，立克次氏体，螺旋体和放线菌。l （3）真核细胞型微生物：细胞核的分化程度较高，有核膜，核仁和染色体，细胞内有完整的细胞器，真菌和微细藻类即真核细胞型微生物。l分布分布：微生物在自然界的分布是极其广泛的，上至几万米的高空，下至数千米的深海；热至90的温泉，冷至-80的南极；盐湖、沙漠、人体内外、动植物组织、化脓的伤口等到处都有微生物的足迹，真可谓无微不至，无孔不入。凡是有高等生物存在的地方，都有微生物的存在，甚至没有高等生物的地

6、方，也有微生物的存在。微生物之所以分布广，与其本身小而轻是密切相关的。衡量微生物个体的大小，通常以微米（ m ） 为 单 位 ， 例 如 ， 大 肠 杆 菌 的 大 小 为0.40.71.04.0m。从重量上来讲，每个细菌的重量一般只有110911010mg，也就是说，大约10亿个细菌才有1mg重，病毒子就更小了。 l微生物虽然分布广泛，但其分布密度是不一样的，它随着外界环境条件的不同而异。一般地说，外界环境条件适宜，也就是说，有机物质丰富的地方，微生物的种类和数量就多。一个感冒病人，打一个喷嚏含有1500万个左右个病毒。土壤更是微生物的大本营。在1g肥沃的土壤里，含有几十亿个微生物。相反，如

7、果营养缺乏，条件恶劣的地方，微生物的种类和数量就大大减少了。 l微生物的分布广泛，对我们人类来讲，有利的一面，那就是我们可以更好地开发菌种资源，从各种环境筛选我们所需要的微生物。例如，我国曾多次从土壤中筛选到许多抗生素的生产菌。在我们内蒙古地区广大的牧区,可以分离到许多别处没有的优良的乳酸菌; 有害的方面，那就是所谓有害菌的作用（传染疾病、细菌武器、食品腐败变质等）。2、繁殖快、繁殖快l 微生物的繁殖速度非常惊人，拿细菌来讲，一般每隔20-30min即可分裂一次，这样细胞的数目就比原来增加一倍。假如一个细菌每20min分裂一次，而且每个子细胞都有同样的繁殖能力，那么1h后，就变成8个，2h后变

8、成64个。24h后可繁殖72代，这样一来，原来的一个细胞(一个细菌)就变成了272个细菌。如果按10亿个细菌重量1mg计算，则272个细菌的重量就超过4722吨。假使再这样繁殖45天的话，它就会形成和地球同样大的物体。当然，这仅仅是理论推断，在实际中。由于种种原因，这种情况并不能存在，具体什么原因，我们以后会讲到。l总之，不管怎么说，微生物的繁殖速度是惊人的。正是这种惊人的繁殖速度，为在短时间内获得大量的菌体提供了极为有利的条件。例如:利用培养酵母菌来生产蛋白质，一般每隔812h就能收获1次，而农作物一般要每年或至少半年才能收获1次。相反，如果发酵生产受到微生物的污染，其危害也是十分严重的。

9、l3、食谱杂、食谱杂l微生物利用物质的能力很强。凡是能被动物、植物利用的物质，例如：蛋白质、糖类及无机盐等，微生物都能利用。有些不能被动植物利用的物质，也能找到能利用它们的微生物。例如纤维素、石油、塑料等，不少微生物能将它们分解。另外,还有一些对动植物有毒的物质，例如：氰、酚、聚氯联苯等,也有一些微生物能对付它们。 美国康奈尔大学早在70年代初期就分离到能分解DDT的微生物，日本也发现了分解聚氯联苯的红酵母。 微生物这个特点有利于我们开展综合利用变废为宝，为社会创造财富。这样，农村中的农副产品可以进一步加工，如秸杆发酵后作为家畜的饲料；纤维素分解成单糖，进行酒精发酵等都可以提高农副产品的利用率

10、；污水处理、制造堆肥等等能将有害物质化为无害，把不能利用的物质变成了植物能吸收的肥料，又减少了环境污染。这些都是有利的一面。然而，对我们人类有用的食品和原材料，由于保管不当，也会被微生物占为己有，加以利用而造成浪费。这一方面也应引起我们的注意。再有传染病的发生。 l4、代谢旺盛、代谢旺盛l微生物虽然个体很小，但却“胃口”很大，能“吃”会“拉”，代谢能力非常强，素有“小型化工厂”之称。从单位重量来看，微生物的代谢强度比高等动物大几千到几万倍。比方说：1酒精酵母1天内能消耗掉几千糖，转变成酒精。从工业生产的角度来看，他能够将基质较多地转变为有用的产品。例如：用乳酸菌生产乳酸，每个细胞（菌体）可以产

11、生为其体量103104倍的乳酸。l代谢旺盛的另一个表现形式就是微生物的代谢类型非常多，而且有些是动植物不具有的，例如：生物固氮作用等。l在生产实践中，应用微生物的这个特点，不仅可以获得种类繁多的发酵产品，而且可以找到比较简单的生产工艺。在理论研究上，可以更好地揭示生命的本质。但是，在食品卫生的微生物学方面，食品遇到腐败微生物，发酵过程中污染了杂菌等情况下，如果微生物代谢越旺盛，则损失就越大。如果病原微生物在人和动物体内代谢旺盛的话，就将引发各种传染性疾病。l5、适应性强、适应性强l微生物对外界环境条件具有很强的适应能力，有些微生物在其身体外面形成保护层，以提高自己对外界环境的抵抗力。l例如：肺

12、炎双球菌有了荚膜，就可以抵抗白血球的吞噬作用。另外一种保护形式，就是及时形成休眠体，然后长期处于休眠状态，即细菌的芽孢、放线菌的分生孢子、真菌的各种孢子等。这些孢子较营养体更具有抵抗不良环境的能力，一般能存活数月、数年、甚至数十年，尤其是细菌的芽孢。l在生产实践中，常利用这个特点来保藏菌种和诱变育种。例如，人们常常利用物理或化学的因素迫使微生物诱变，从而改变它的遗传性质和代谢途径，使其适应新的人为的环境条件，以满足人类生产生活的需要。l6、容易培养、容易培养l由于微生物的食谱较杂，对营养的要求一般来说不高，因而，培养基原料来源广泛，容易培养。许多不易被人和动植物所利用的农副产品、工厂下脚料，例

13、如：麸皮、酒糟、酱渣等都可以用来培养微生物。如果从效益角度来讲，不仅解决了微生物的原料问题，而且为工农业生产中的废料处理找到了出路，做到了综合利用，变废为宝，大大提高了经济效益。另外，大多数微生物反应条件温和，一般能在常温常压下生长繁殖，进行各种新陈代谢和生命活动，不需要什么复杂昂贵的设备，比化学法具有无比的优越性。除此之外，微生物培养不受季节、气候的影响，因而，可以常年累月的进行工业化生产。l总而言之，微生物的这些特点使其在生物界中占据了特殊的地位。它不仅被广泛的用于生产实践，而且已成为进行生命科学研究的理想材料，从而推动和加快了生命科学研究的发展进程。特别是在当今的新技术浪潮中，微生物学研

14、究更加引起了人们的重视，从而被优先开发和利用。微生物工程也作为生物工程的突破口而得到迅速发展。 例如：爱温博格大肠杆菌RNA聚合酶l三、微生物与人类的关系三、微生物与人类的关系l绝大多数对人类有益或必须。 l1、 益处：益处：l（1）农业：根瘤菌；l（2）工业：皮革脱毛，石油脱脂；l（3）医药：抗生素；l（4）污水处理；l（5）畜牧业：发酵饲料，单细胞蛋白饲料；l（6）食品：菌体、代谢产物、酶制剂；l（7）自然界物质转化； l2、害处：害处：l（1）传染病；l（2）食品和饲料的腐败变质；l（3）食物中毒；l（4）肿瘤；l四、微生物学的任务四、微生物学的任务l自然界中广泛存在的这些微生物，它们与

15、人类的关系非常密切。它们中的大多数对人类是无害的，或者是有益的，甚至是人类生产和生活中不可缺少的。只有少数微生物是物质的腐败菌，人类和动植物的病原菌，能给人类带来危害。l绿色植物，通过光合作用，将CO2、水和其它无机物合成有机物，从而成为人和动物的食物来源，这一点是非常重要的。微生物则将自然界的有机残体分解，把CO2和矿物质释放到土壤和大气中，为植物提供合成有机物质的材料，也是非常重要的。否则，如果植物得不到CO2的补充，不能合成有机物质，一切生命将无法存在。l抗生素可抑制或杀死某些病原菌，是医药卫生方面的一支重要力量。目前已发现的抗生素主要是由微生物产生的，例如：常用的青霉素、链霉素、土霉素

16、、四环素、庆大霉素、卡那霉素等等，广泛用于医疗卫生方面。另外，畜用抗生素的应用也很广泛。近年来，农用抗生素的发展也很快。可见，抗生素对人和动植物病害的防治方面都具有很重要的意义。此外，微生物还广泛地用于国民经济的许多部门，例如：食品、饲料、生物工程、制革、纺织、石油化工、冶金及环境工程等各个方面。l五、微生物学的发展概况五、微生物学的发展概况l1、古人类对微生物的利用：l“距今60007000年前的仰韶文化时期，已大量采食蘑菇”（郭沫若中国史稿）。l汉胜之书是我国最早的一部个人专著农书，书中记载了黄河流域的农民如何肥田、倒茬，并提出瓜与豆类作物换茬与间作。这就是利用了根瘤菌的固氮作用。l第五世

17、纪，贾思勰著的“齐民要术”是我国一部宝贵的古农书,书中就有关于酿酒的栏目。l2、微生物的发现及发展阶段l在17世纪，荷兰科学家吕文虎克首次自制了可以放大300倍的显微镜，并观察到了微生物。到18世纪，自然科学家们才用各种改进的显微镜对各种类型的微生物进行了广泛的研究。但也只限于形态的观察和根据形态所进行的微生物分类方面的工作。l3、生理学发展阶段l如图如图1所示：所示：l（1）19世纪，法国科学家巴斯德Louis pasteur（18221895）l 自然发生学说：“”l 空气学说：“”l 巴斯德杀菌法、狂犬病疫菌等多方面的贡献；l（2）柯赫建立了微生物学研究的基本技术l 细菌的分离和纯化技术

18、，培养基的制备及涂片染色技术。l 提出了证明病原菌所必需的条件。即柯赫法则柯赫法则：毒力、数量、侵入途径。l4、近代微生物学的发展l19世纪是微生物学全面发展的时期，生物化学的不断发展，促进了微生物生理学的飞速发展，随即进入了分子生物学发展时期，70年代发展起来了遗传工程。l近年来，生物技术的发展很快使微生物为人类作出了更多的贡献，例如：用微生物生产胰岛素、生长激素、病毒干扰素等已获得成功。随着微生物学的发展，以及其涉及人类的生产和生活，因而微生物逐步形成了许多分支学科。l（1）研究微生物学基本问题的：）研究微生物学基本问题的：普通微生物学，微生物分类学，微生物生理学，微生物生态学，微生物遗传

19、学等。l（2）研究微生物种类的：）研究微生物种类的：细菌学，真菌学，病毒学等。l（3）应用微生物学方面的：）应用微生物学方面的：农业微生物学，工业微生物学，医学微生物学，兽医微生物学，食品微生物学，乳品微生物学，石油微生物学，海洋微生物学，土壤微生物学等。l五、我国食品微生物学的发展及任务五、我国食品微生物学的发展及任务l1、食品微生物学的发展l建国前：只有古老的酿造业生产一些食品；l建国后：发展较快，如味精的生产由化学法生产发展成为微生物发酵法；柠檬酸的生产则由进口变成由微生物生产的自产；白酒的生产也有了较大的提高。另外，应用微生物生产酶制剂、单细胞蛋白等。随着人民生活水平的不断提高，与微生

20、物有关的食品不断得到普及，并且出现了各种具有生物活性功能的保健食品。l2、食品微生物学的任务l微生物在自然界广泛存在，在食品原料和大多数食品上都存在着微生物。但是，不同的食品或同一种食品在不同的条件下，所生长的微生物的种类、作用、数量亦不相同。l（1）食品微生物学：研究与食品有关的微生物的特性，研究与食品有关的微生物的特性，微生物与食品的相互关系及其生态条件的科学。微生物与食品的相互关系及其生态条件的科学。所以，从事食品科学的人员应该了解微生物与食品的关系，也就是说，微生物既可以在食品制造中发挥着有益的作用，又可以通过食品给人类带来危害。 l（2）微生物在食品中的应用，有以下三个方面la、微生物菌体的应用：食用菌，单细胞蛋白；lb、微生物代谢产物的应用：酒类、食醋、氨基酸、维生素等。lc、微生物酶的应用：豆腐乳、酱油、酶制剂等。 在微生物应用中，也会发生由微生物引起的食品的腐败变质，因而造成食品营养价值的降低或全部丧失；病原菌及其毒素引起食物中毒，从而影响人体健康，甚至危害生命。因此，食品微生物学工作者应设法控制或消除微生物对人类的这些有害作用，从而为人类提供既有益于人体健康，营养丰富，又能保证食用安全的食品。