现代食品微生物学.pdf

1、北 京 市 高 等 教 育 精 品 教 材 立 项 项 目现 代 食 品 微 生 物 学刘 慧 主 编参 编 者 （ 按 章 节 编 写 先 后 顺 序 ）刘 慧 李 铁 晶贺 小 贤 高 秀 芝刘 一 倩 徐 文 生图 书 在 版 编 目 （!“#） 数 据现 代 食 品 微 生 物 学!刘 慧 主 编! 北 京 ： 中 国 轻 工 业 出 版 社 ，“#$!%北 京 市 高 等 教 育 精 品 教 材 立 项 项 目7!9?=;:：9:AB7!9如 发 现 图 书 残 缺 请 直 接 与 我 社 读 者 服 务 部 联 系 调 换.#+#$C,D,#,E(F前 言在 新 世 纪 里 ， 随

2、 着 生 命 科 学 研 究 的 不 断 深 入 和 迅 猛 发 展 ， 食 品 微 生 物 在 农 畜 产 品 的 深 加工 、 食 品 安 全 生 产 等 方 面 都 起 着 巨 大 作 用 。 特 别 是 我 国 改 革 开 放 进 一 步 加 大 力 度 和 加 入!“#后 ， 农 畜 产 品 以 及 食 品 的 生 产 、 加 工 、 监 测 对 食 品 微 生 物 学 知 识 的 要 求 越 来 越 高 。 为了 满 足 教 学 、 科 研 和 生 产 实 践 的 需 要 ， 更 好 地 配 合 食 品 微 生 物 学 的 教 学 改 革 和 课 程 建 设 ，编 著 者 根 据

3、自 己$%年 讲 授 食 品 微 生 物 学 课 程 的 经 验 与 科 研 实 践 ， 在$51)/=?5B)&1C&） 。 由 此 可 见 ， 微 生 物 在 生 物 界 中 占 有 极 其 重 要 的 地 位 。 生 物 的 分 类 表 解如 下 ：!微 生 物 的 特 点微 生 物 与 动 植 物 一 样 具 有 生 物 最 基 本 的 特 征 新 陈 代 谢 、 生 长 发 育 、 衰 老 死 亡 ， 有 生命 周 期 。 除 此 之 外 ， 还 有 其 自 身 的 特 点 ： 即 种 类 多 ， 分 布 广 ； 个 体 小 ， 繁 殖 快 ； 面 积 大 ， 代 谢 旺 ；食 谱

4、杂 ， 易 培 养 ； 适 应 性 强 ， 易 变 异 。（“） 种 类 多 ， 分 布 广 微 生 物 在 自 然 界 是 一 个 十 分 庞 杂 的 生 物 类 群 。 据 统 计 ， 已 发 现 的微 生 物 种 类 多 达“#万 种 以 上 。 据 估 计 ， 人 类 已 发 现 的 微 生 物 种 类 仅 占 自 然 界 中 微 生 物 总 数的“#$， 而 人 类 至 多 仅 开 发 利 用 了 已 发 现 微 生 物 种 类 的“$。 更 大 量 的 微 生 物 资 源 还 有 待于 人 类 发 掘 。 微 生 物 在 自 然 界 的 分 布 极 为 广 泛 。 由 于 微 生

5、物 体 积 小 而 质 量 轻 ， 可 以 随 风 飘荡 ， 走 遍 天 涯 ， 以 致 达 到 “ 无 孔 不 入 ” 的 地 步 。 地 球 上 不 论 在 动 植 物 体 内 外 ， 还 是 土 壤 、 空 气 、沙 漠 、 温 泉 、 河 流 、 深 海 、 冰 川 、 盐 湖 、 高 山 、 油 井 、 地 层 下 都 有 大 量 与 其 相 适 应 的 各 类 微 生 物 聚居 。 利 用 微 生 物 分 布 广 的 特 点 可 以 从 各 种 场 所 分 离 筛 选 生 产 菌 种 ， 开 发 菌 种 资 源 。 如 从 土壤 中 筛 选 生 产 抗 生 素 的 放 线 菌 ，

6、从 果 园 土 壤 中 筛 选 生 产 乙 醇 的 酵 母 菌 等 等 。（%） 个 体 小 ， 繁 殖 快 微 生 物 的 个 体 极 其 微 小 ， 测 量 其 大 小 通 常 用 微 米 （!&） 或 纳 米（&） 为 单 位 。 微 生 物 用 肉 眼 一 般 看 不 见 ， 必 须 借 助 普 通 光 学 （ 或 电 子 ） 显 微 镜 才 能 看 清 。 但也 有 例 外 ， 如 大 型 真 菌 子 实 体 常 肉 眼 可 见 。 微 生 物 的 繁 殖 速 度 惊 人 。 细 菌 一 般 每%#“(#&)即 分 裂“次 ， 细 胞 数 目 比 原 来 增 加“倍 ， 例 如 大

7、肠 杆 菌 在 适 宜 条 件 下%#&)即 分 裂“次 ， 那 么“*后 就 是%(个 ，%+*后 就 是%,%个 ， 即+!,-“#%(个 。 但 实 际 上 由 于 受 空 间 、 营 养 物质 、 代 谢 产 物 、 生 物 拮 抗 及 环 境 条 件 的 限 制 ， 微 生 物 的 几 何 级 数 分 裂 速 度 只 能 维 持 数 小 时 。发 酵 工 业 利 用 微 生 物 繁 殖 快 的 特 点 可 在 短 时 间 内 获 得 大 量 菌 体 和 发 酵 产 物 。 例 如 ， 利 用 啤酒 酵 母 生 产 蛋 白 质 ， 一 般 每.“%*即 “ 收 获 ”“次 ， 而 农

8、作 物 一 般 要“年 才 收 获“次 。（(） 面 积 大 ， 代 谢 旺 微 生 物 代 谢 旺 盛 表 现 为 代 谢 能 力 强 和 代 谢 类 型 多 。 微 生 物 体 积%现 代 食 品 微 生 物 学小 ， 单 位 体 积 表 面 积 大 （ 即 比 表 面 积 大 ） ， 能 迅 速 与 周 围 环 境 进 行 物 质 交 换 ， 使 其 代 谢 速 率 最大 ， 因 此 具 有 很 强 的 合 成 与 分 解 能 力 。 例 如 ，!“#酒 精 酵 母!$能 消 耗 几 千 公 斤 的 葡 萄 糖 转变 为 酒 精 ， 大 肠 杆 菌 每 小 时 可 消 耗 自 重%&倍

9、的 糖 ， 乳 酸 细 菌 发 酵 乳 糖 每 小 时 可 产 生 自 重!&倍 的 乳 酸 ， 产 朊 假 丝 酵 母 合 成 蛋 白 质 的 能 力 是 大 豆 的!&倍 。 此 种 特 性 为 微 生 物 快 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 。 发 酵 工 业 利 用 微 生 物 高 效 率 的 生 物 化 学 转 化 能 力 将 基 质 快 速 转 化 为 发酵 产 品 。 微 生 物 代 谢 类 型 之 多 是 动 植 物 所

10、 不 及 的 ， 它 们 几 乎 能 分 解 地 球 上 的 一 切 有 机 物 ， 既能 分 解 天 然 气 、 石 油 、 纤 维 素 、 木 素 等 初 级 有 机 物 ， 又 能 分 解 氰 化 钾 、 酚 、 聚 氯 联 苯 、(等 有毒 物 质 ， 也 能 合 成 次 生 代 谢 产 物 等 各 种 复 杂 有 机 物 。 微 生 物 有 多 种 产 能 方 式 ， 有 的 利 用 分 解有 机 物 或 无 机 物 的 氧 化 获 得 能 量 ， 有 的 利 用 光 能 进 行 光 合 作 用 ， 有 的 利 用 化 学 能 进 行 化 能 合成 作 用 ， 有 的 能 进 行 有

11、 氧 呼 吸 、 无 氧 呼 吸 或 发 酵 等 而 产 能 。 有 的 具 有 固 定 分 子 态 氮 或 利 用 复杂 有 机 氮 化 物 的 能 力 ， 有 的 具 有 抗 热 、 冷 、 酸 、 碱 、 高 渗 、 高 压 、 高 辐 射 剂 量 等 极 端 环 境 的 特 殊能 力 。 不 同 微 生 物 可 产 生 不 同 的 代 谢 产 物 ， 如 氨 基 酸 、 有 机 酸 、 抗 生 素 和 酶 类 等 ， 在 生 产 实 践中 可 应 用 此 特 点 获 得 种 类 繁 多 的 发 酵 产 品 。（)） “ 食 谱 杂 ” ， 易 培 养 微 生 物 利 用 物 质 的 能

12、 力 很 强 。 凡 是 能 被 动 植 物 利 用 的 物 质 ， 如蛋 白 质 、 糖 类 、 脂 肪 和 无 机 盐 等 微 生 物 均 能 利 用 ， 而 且 有 的 还 能 分 解 动 植 物 不 能 利 用 的 物 质 ，如 纤 维 素 、 石 油 、 塑 料 等 。 微 生 物 容 易 培 养 ， 能 在 常 温 常 压 下 利 用 简 单 的 营 养 物 质 ， 甚 至 工 农业 废 弃 物 生 长 繁 殖 ， 积 累 代 谢 产 物 。 发 酵 工 业 利 用 微 生 物 这 一 特 点 可 以 再 生 资 源 ， 如 以 秸秆 、 米 糠 、 麸 皮 、 废 糖 蜜 、 酒

13、 糟 、 蔗 渣 等 工 农 业 废 弃 物 为 原 料 ， 生 产 食 品 、 医 药 、 化 工 原 料 。（*） 适 应 性 强 ， 易 变 异 微 生 物 有 极 其 灵 活 的 适 应 性 ， 这 是 高 等 动 植 物 不 可 比 拟 的 。 为了 适 应 多 变 的 环 境 条 件 ， 微 生 物 在 长 期 进 化 中 产 生 了 许 多 灵 活 的 代 谢 调 控 机 制 ， 并 有 很 多 种诱 导 酶 （ 占 细 胞 蛋 白 质 含 量 的!&+） 。 一 些 极 端 微 生 物 都 有 相 应 特 殊 结 构 蛋 白 质 、 酶 和 其 他物 质 ， 使 之 适 应 极

14、 端 恶 劣 环 境 。 例 如 ， 海 洋 深 处 的 某 些 硫 细 菌 可 在!&,以 上 的 高 温 下 正 常生 长 ， 一 些 嗜 盐 细 菌 能 在-%+的 盐 水 中 正 常 活 动 。 此 外 ， 微 生 物 为 了 保 护 自 己 形 成 了 一 些细 胞 特 殊 结 构 。 例 如 ， 在 菌 体 外 附 着 的 荚 膜 可 免 受 干 燥 和 寄 主 吞 噬 细 胞 的 吞 噬 ， 细 菌 的 休 眠体 芽 孢 、 蓝 细 菌 的 静 息 孢 子 、 放 线 菌 分 生 孢 子 和 真 菌 孢 子 均 比 其 营 养 细 胞 有 较 强 的 抗 不 良 环境 能 力 。

15、 微 生 物 的 个 体 一 般 都 是 单 细 胞 、 简 单 多 细 胞 或 非 细 胞 的 生 物 ， 其 表 面 积 与 体 积 的 比值 大 ， 使 之 与 外 界 接 触 面 大 而 受 环 境 条 件 影 响 大 ， 一 旦 环 境 条 件 激 烈 变 化 ， 多 数 微 生 物 死 亡 ，少 数 个 体 发 生 变 异 （ 基 因 突 变 ） 而 存 活 下 来 ， 但 由 于 微 生 物 繁 殖 快 、 数 量 多 ， 即 使 变 异 频 率 十分 低 （ 一 般 为!&.*!&.!&） ， 也 容 易 产 生 大 量 变 异 后 代 。 此 种 变 异 涉 及 细 胞 的 形 态 构 造 、 代谢 途 径 、 生 理 类 型 以 及 代 谢 产 物 的 质 或 量 等 性 状 的 变 化 。 人 类 利 用 微 生 物 容 易 变 异 的 特 点实 施 诱 变 育 种 ， 再 进 行 突 变 株 的 筛 选 ， 即 可 在 短 时 间 内 获 得 优 良 菌 种 ， 提 高 产 品 质 量 和 产 量 。微 生 物 易 发 生 变 异 的 特 性 还 常 导 致 菌 种 衰 退 以 及 对 抗 生 素 的 耐 药 性 。-第 一 篇 现 代 食 品 微 生 物 学 总 论