微生物應(yīng)用工業(yè)

1、微生物應(yīng)用工業(yè)Ch3. 微生物之一般特性阮雪芬2003 OctNTUT生理特性微生物的細(xì)胞含:碳水化合物脂肪蛋白質(zhì)核酸各種維生素和礦物質(zhì)培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 代謝物質(zhì)小麥與綠藻之生產(chǎn)成本比較(表3-1)人類(lèi)細(xì)胞與微生物呼吸速度之比較(表3-2)微生物對(duì)自然界物質(zhì)循環(huán)之任務(wù)地球上之物質(zhì)循環(huán)(Fig 3-1)氮元素之循環(huán)(Fig3-2)自然界微生物之存在(1/5)土壤中之微生物: 種類(lèi)與數(shù)量為自然界最多又以細(xì)菌為最多(107/1g)放線(xiàn)菌次之(1056/1g)黴菌(1045/1g)酵母很少空氣中之微生物微生物以本身, 或附在塵粒中,或含在水滴中空中落下菌之菌群別分布(Table3-4)自然界微生物之存在

2、(2/5)淡水及海洋中之微生物淡水:Pseuodomonas屬 & Alcaligenes屬自淨(jìng)作用BOD: 生物化學(xué)的氧需求量污水常見(jiàn)微生物: 細(xì)菌: Sphaerotilns or Beggiotoa黴菌: Geotrichum Candidum海洋:存在很多革蘭氏陰性菌海洋細(xì)菌多屬好鹽性,且大部為好冷菌自然界微生物之存在(3/5)植物與微生物根圈根瘤: 豆科植物的根瘤中共生一種能固定空中氮的根瘤菌菌根: 植物的根共生真菌類(lèi)外生菌根:菌絲不會(huì)進(jìn)入根細(xì)胞,如松茸內(nèi)生菌根:菌絲會(huì)進(jìn)入根細(xì)胞自然界微生物之存在(4/5)動(dòng)物與微生物腸內(nèi)菌大腸菌腸球菌乳酸桿菌反芻動(dòng)物Rummen細(xì)菌為主以纖維素分解

3、菌最重要(Table3-8)自然界微生物之存在(5/5)昆蟲(chóng)與微生物微生物常被昆蟲(chóng)利用作為食物微生物殺蟲(chóng)劑菌體的成分菌體之主要成分-水生活(營(yíng)養(yǎng))細(xì)胞(vegetable cell):70-85%孢子:很少灰分:細(xì)菌:1-14%,酵母: 6-11%,黴菌: 5-13%一般以P,K最多菌體的成分有機(jī)成分(See biochem)ProteinsOnly L amino acids are constituents of proteins菌體的成分-有機(jī)成分Nucleic acids: DNA & RNACarbohydrate:10-60%貯存物質(zhì)細(xì)胞構(gòu)造物質(zhì)核酸成分菌體的成分-有機(jī)成分Lipi

4、dsFree lipidBound lipidVitaminsVitamin B: Co-enzymeB1: CocarboxylaseB2: FADB6: Pyridoxal phosphatePantothenic acid: Coenzyme ANicotinic acid: NAD, NADP微生物之營(yíng)養(yǎng)-分類(lèi)(Table 3-17)微生物同化”碳”營(yíng)養(yǎng)素有二種形式獨(dú)立營(yíng)養(yǎng)菌(Autotrophic microbe)光合成菌: 利用光以產(chǎn)生能量化學(xué)合成菌: 氧化無(wú)機(jī)物獲得能量以合成菌體從屬營(yíng)養(yǎng)菌(Heterotrophic microbe)活物寄生:病原菌死物寄生: 發(fā)酵或腐敗微生物微

5、生物之營(yíng)養(yǎng)-分類(lèi)(續(xù)) (Table 3-17)從屬營(yíng)養(yǎng)菌(Heterotrophic microbe)氮固定菌No-exacting 菌胺基酸要求菌生長(zhǎng)素要求菌胺基酸及生長(zhǎng)素要求菌微生物之營(yíng)養(yǎng)-一般必需之營(yíng)養(yǎng)素碳源單糖類(lèi):葡萄糖 & 果糖雙糖類(lèi): 蔗糖or麥芽糖氮源無(wú)機(jī)鹽類(lèi): P生長(zhǎng)素微生物之營(yíng)養(yǎng)-微生物定量法Fig 3-10原理培養(yǎng)基及其調(diào)製法分類(lèi)依來(lái)源分天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基依形狀分液體固體依用途分普通特殊培養(yǎng)基及其調(diào)製法製備過(guò)濾pH值的調(diào)節(jié)分注殺菌斜面及柱狀培養(yǎng)基培養(yǎng)基之保存培養(yǎng)基及其調(diào)製法常用的天然培養(yǎng)基麴汁麥芽汁肉汁常用的人工培養(yǎng)基緩衝液Phosphate bufferT

6、ris buffer微生物之增殖測(cè)定法Dry cell weight methodCell volume methodCell nitrogen contentSpectrophotomatic methodTotal cell measurement(See Fig3-15&3-16)Viable cell counts微生物之增殖生長(zhǎng)曲線(xiàn)與菌體增殖動(dòng)力學(xué)dx/dt=uxIn E. Coli, one generation=20 mins3 times/1hr72times/24hrsTheoretically, 272=4.72 x 1019, but not.微生物之增殖生長(zhǎng)曲線(xiàn)與菌體增

7、殖動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)曲線(xiàn): 半對(duì)數(shù)曲線(xiàn)Lag phaseLog phase (Exponential phase)Stationary phaseDeath phase微生物之增殖生長(zhǎng)曲線(xiàn)與菌體增殖動(dòng)力學(xué)同調(diào)培養(yǎng)(Synchronous culture)方法:調(diào)節(jié)生理?xiàng)l件應(yīng)用機(jī)械的物理方法死亡速度: -dx/dt=kx微生物的增殖與環(huán)境因子氧好氣性菌通性厭氣性菌厭氣性菌溫度好冷菌好溫菌好熱菌微生物的增殖與環(huán)境因子溫度殺菌法間歇高壓乾燥與水分活性pH Value滲透壓: 微生物在高滲透壓不易生長(zhǎng),故保存食品常添加鹽或糖微生物的增殖與環(huán)境因子Light and Radiation靜水壓化學(xué)藥品抗微生物性物質(zhì): 能殺滅細(xì)菌或抑制其生長(zhǎng)的物質(zhì)微生物間的交互作用互利共生拮抗作用微生物之化學(xué)反應(yīng)氧化反應(yīng) -CH- -C- OH O還原反應(yīng) -C-C- -CH- O OH微生物之化學(xué)反應(yīng)Decarboxylation-CH2-COOH -CH3Deamination-CH- -CH2- NH2Glycosylation微生物之化學(xué)反應(yīng)Hydrolysis H-C-O-CH + H2OH-C-OH + HO-C-