食品微生物（上）

食品微生物（上）徐喜林主編緒論一、微生物與微生物學(xué)二、微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史三、食品微生物及其任務(wù)四、食品微生物學(xué)及其他學(xué)科的關(guān)系五、食品微生物的發(fā)展前景一、微生物與微生物學(xué)（一）微生物及其生物學(xué)特點(diǎn)1.微生物的基本概念及種類（1）什么是微生物（2）常見的微生物種類（3）生物學(xué)分類位置2.微生物的生物學(xué)特點(diǎn)（第2頁）（1）種類多、分布廣（2）生長(zhǎng)繁殖快，代謝能力強(qiáng)（3）遺傳穩(wěn)定性差，容易變異（二）微生物學(xué)及其分支學(xué)科1.微生物學(xué)（1）什么是微生物學(xué)（2）微生物學(xué)的研究目的2.微生物學(xué)的分支學(xué)科（1）根據(jù)基礎(chǔ)理論研究?jī)?nèi)容不同（2）根據(jù)研究的微生物類群不同（3）根據(jù)微生物的應(yīng)用領(lǐng)域不同（4）根據(jù)微生物的生境不同二、微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史1.史前時(shí)期（1）釀酒、面醬、食醋等工藝（2）根瘤菌的問題（3）蒸煮消毒技術(shù)（4）鼠疫的傳染性（5）種牛痘技術(shù)2.啟蒙時(shí)期（1）顯微鏡的發(fā)明者虎克（2）顯微鏡在微生物學(xué)發(fā)展史上的作用3.形成時(shí)期（1）巴斯德的貢獻(xiàn)解釋酒曲的作用；解釋食品腐敗變質(zhì)的原因；發(fā)明巴氏殺菌法，解決了酒類變質(zhì)的問題…….（2）柯赫的貢獻(xiàn)病原微生物研究方面；微生物培養(yǎng)法（固體培養(yǎng)基）；微生物染色。巴斯德科赫4.微生物學(xué)的發(fā)展（1）病原微生物方面（2）免疫學(xué)方面（3）微生物抑制劑方面（4）微生物代謝方面三、食品微生物學(xué)及其任務(wù)1.研究的主要微生物類群（1）真菌：霉菌、酵母（2）細(xì)菌：乳酸菌等（3）病毒2.研究?jī)?nèi)容（1）酒類發(fā)酵微生物（2）食品發(fā)酵微生物（3）引起食品變質(zhì)的微生物（4）食物中毒微生物3.發(fā)展前景估計(jì)（1）菌種篩選、優(yōu)化及應(yīng)用研究（2）機(jī)理研究（3）檢驗(yàn)技術(shù)研究（4）其他方面第一章細(xì)菌和放線菌什么是細(xì)菌？第一節(jié)細(xì)菌的大小和形態(tài)一、細(xì)菌的大小1.計(jì)量單位、表示方法、大致范圍計(jì)量單位：微米表示方法：球菌以直徑；桿菌以寬*長(zhǎng)大致范圍2.測(cè)量方法及注意事項(xiàng)測(cè)量方法：用測(cè)微尺（目鏡、物鏡）注意事項(xiàng)：菌種、菌齡、培養(yǎng)條件、制片技術(shù)、染色方法、儀器種類、操作技術(shù)等

二、細(xì)菌的形態(tài)1.球菌球菌的排列方式雙球菌鏈球菌四聯(lián)球菌八疊球菌葡萄球菌2.桿菌桿菌的排列方式單桿菌桿菌掃描鏡照片鏈桿菌3.螺旋菌弧菌螺旋菌第二節(jié)細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)

一、基本結(jié)構(gòu)1.細(xì)胞壁（1）主要成份：肽聚糖、垣酸(磷壁酸)、脂類等（2）功能：固定外形；保護(hù)；與運(yùn)動(dòng)有關(guān)；參與物質(zhì)交換；和分裂有關(guān)細(xì)胞壁的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（3）.細(xì)菌細(xì)胞革蘭氏染色1884年革蘭姆·克里斯琴(ChristianGram)發(fā)明；細(xì)菌常被分成兩類：G+和G-。染色反應(yīng)的差別是由于兩類細(xì)菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的差異引起。步驟方法結(jié)果陽性(G+)陰性(G-)初染結(jié)晶紫30s紫色紫色媒染碘液30s（魯戈氏液）仍為紫色仍為紫色脫色95%乙醇10~20s保持紫色脫去紫色復(fù)染蕃紅(或復(fù)紅)30~60s仍顯紫色紅色革蘭氏染色革蘭氏陽性菌革蘭氏陰性菌革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌混合染色

2.細(xì)胞膜（1）結(jié)構(gòu)

（2）功能：控制物質(zhì)交換；酶存在場(chǎng)所；參與細(xì)胞壁合成；分泌胞外酶（3）膜蛋白的特點(diǎn)：可動(dòng)性：（水平、垂直）；區(qū)域性（不同功能的蛋白質(zhì)位于膜上的不同位置）3.細(xì)胞質(zhì)(1)主要成份：水、蛋白質(zhì)、脂類、少量多糖和無機(jī)鹽。(2)功能：酶的場(chǎng)所；新陳代謝場(chǎng)所；儲(chǔ)藏。(3）特點(diǎn)：容易被堿性染料著色。4.核質(zhì)（1）成份：核酸（DNA）（2）功能：傳遞遺傳信息5.質(zhì)粒（核質(zhì)以外游離的環(huán)狀雙股DNA)；含有非生命必須基因，能夠自我復(fù)制?？蓮囊粋€(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移另一個(gè)細(xì)胞。在基因工程中有重要作用。

6.其他中體（間體）；異染顆粒；核糖體；內(nèi)含物如肝糖、淀粉粒、脂肪粒、硫滴、氣泡、液泡等。二、特殊結(jié)構(gòu)1.莢膜（1）概念（13頁）（2）成份：多肽和多糖、水（3）功能：碳源和能源儲(chǔ)藏抗干燥抗吞噬與致病性有關(guān)細(xì)菌莢膜鏡檢照片細(xì)菌莢膜電鏡照片2.鞭毛（14頁）（成份為蛋白質(zhì)；功能為運(yùn)動(dòng)器官）

細(xì)菌鞭毛結(jié)構(gòu)示意圖單生鞭毛、叢生鞭毛、對(duì)生鞭毛、周生鞭毛單毛菌大腸桿菌O157的鞭毛端生從毛菌3.纖毛（菌毛、散毛）細(xì)菌纖毛性纖毛4.芽孢（14頁）（概念必須掌握）細(xì)菌產(chǎn)生芽孢后鏡檢照片

第三節(jié)細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖一、寄生與腐生根據(jù)細(xì)菌生態(tài)習(xí)性不同分為兩種類型：寄生型和腐生型

1.腐生型：從無生命的有機(jī)物中獲得營養(yǎng)物。如：引起食品腐敗的霉菌和細(xì)菌。釀酒應(yīng)用的微生物大都屬于此類。

2.寄生型：必須在活的有機(jī)體內(nèi)，從寄主體內(nèi)獲得營養(yǎng)物質(zhì)。（1）絕對(duì)寄生（2）兼性寄生二、細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的條件1.營養(yǎng)物質(zhì)2.酸堿度：一般細(xì)菌需要pH7.2—7.63.溫度：大多數(shù)37℃左右。4.氣體：主要是對(duì)氧氣的需求情況。（1）需氧菌：結(jié)核分支桿菌等（2）厭氧菌：某些芽孢桿菌等（3）兼性厭氧菌：大腸桿菌等（4）微氧菌：較少三、細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖速度與生長(zhǎng)曲線1.細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖速度（1）細(xì)菌繁殖速度的特點(diǎn)（2）限制因素2.細(xì)菌生長(zhǎng)曲線（1）什么是細(xì)菌生長(zhǎng)曲線將細(xì)菌接種在一定量的人工液體培養(yǎng)基中，其生長(zhǎng)過程是有一定規(guī)律的，以菌數(shù)的常用對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，以生長(zhǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，得出一條曲線叫做細(xì)菌生長(zhǎng)曲線。細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線（2）細(xì)菌生長(zhǎng)曲線的四個(gè)時(shí)期及特點(diǎn)（見書）

a延遲期

b對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期

c平衡期

d衰亡期注意：1.各個(gè)時(shí)期的菌體細(xì)胞特點(diǎn)及影響因素

2.能夠畫出細(xì)菌生長(zhǎng)曲線，標(biāo)出各個(gè)時(shí)期

3.根據(jù)細(xì)菌生長(zhǎng)曲線說明一些問題四、細(xì)菌的培養(yǎng)性狀1.菌落（colony）單個(gè)微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部生長(zhǎng)繁殖到一定程度，可以形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體，稱為菌落。當(dāng)固體培養(yǎng)基表面眾多菌落連成一片時(shí)，便成為菌苔(1awn)。2、菌落特征各種細(xì)菌在一定條件下形成的菌落具有一定的穩(wěn)定性和專一性特征，稱為菌落特征。菌落特征是衡量菌種純度、辨認(rèn)和鑒定菌種的重要依據(jù)。3.菌落特征描述菌落特征包括大小，形狀，隆起形狀，邊緣情況，表面狀態(tài)，表面光澤，質(zhì)地，顏色，透明度等。

第四節(jié)放線菌

放線菌是一類單細(xì)胞原核生長(zhǎng)成絲狀的微生物。自然界中分布很廣，主要存在于土壤中，尤其在有機(jī)質(zhì)豐富的中性、偏堿性土壤中含量高。突出特點(diǎn)是產(chǎn)生各種抗生素，目前已發(fā)現(xiàn)有1700多種。其中在臨床和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用的有數(shù)十種，如鏈霉素、土霉素、金霉素、卡那霉素、慶大霉素、慶豐霉素、景崗霉素等。放線菌還產(chǎn)生各種酶及維生素。在皮革生產(chǎn)、石油脫蠟、烴類發(fā)酵、污水處理等方面都有應(yīng)用。放線菌大多數(shù)是腐生菌，少數(shù)是寄生菌，也能引起植物病害、食品腐敗，如馬鈴薯瘡痂病、甜菜瘡痂病等。

一、放線菌的形態(tài)與構(gòu)造1.放線菌的形態(tài)放線菌菌體為單細(xì)胞，菌落由分枝發(fā)達(dá)的菌絲組成。2.放線菌的結(jié)構(gòu)根據(jù)放線菌菌絲的形態(tài)和功能分為營養(yǎng)菌絲（基內(nèi)菌絲）、氣生菌絲和孢子絲三種。

（1）營養(yǎng)菌絲

又稱為初級(jí)菌絲體、一級(jí)菌絲體或基內(nèi)菌絲，匍匐生長(zhǎng)于培養(yǎng)基內(nèi)，主要生理功能是吸收營養(yǎng)物。營養(yǎng)菌絲一般無隔膜；直徑0.2-0.8m；長(zhǎng)度差別很大；短的小于100m，長(zhǎng)的可達(dá)600m；有的產(chǎn)生色素：黃、橙、紅、紫、藍(lán)、綠、灰、褐、黑等，包括脂溶性和水溶性，脂溶性色素局限于菌絲，水溶性色素可在培養(yǎng)基中擴(kuò)散。（2）氣生菌絲

又稱為二級(jí)菌絲。營養(yǎng)菌絲體發(fā)育到一定時(shí)期，長(zhǎng)出培養(yǎng)基外并伸向空間的菌絲為氣生菌絲。（3）孢子絲當(dāng)氣生菌絲發(fā)育到一定程度，其上分化出可形成孢子的菌絲即為孢子絲，又名產(chǎn)孢絲或繁殖菌絲。

3.放線菌的菌落特征

放線菌的菌落由菌絲體組成，一般圓形，初期光平，后期產(chǎn)生皺褶。在光學(xué)顯微鏡下觀察，菌落周圍具有輻射狀菌絲。據(jù)種的不同分為兩類。（1）由大量產(chǎn)生分枝的和氣生菌絲的菌種所形成的菌落，如鏈霉菌。特點(diǎn)：菌落小而不蔓延，質(zhì)地致密，表面呈緊密的絨狀，堅(jiān)實(shí)，干燥，多皺，與培養(yǎng)基結(jié)合緊密，不易挑取，或挑起后不易破碎。有時(shí)氣生菌絲體呈同心圓環(huán)狀，大量孢子布滿整個(gè)菌落表面后，形成絮狀、粉狀或顆粒狀的典型放線菌菌落。有的產(chǎn)生色素。（硬質(zhì)）（2）由不產(chǎn)生大量菌絲的種類形成，如諾卡氏菌。

特點(diǎn)：菌落粘著力差，結(jié)構(gòu)呈粉質(zhì)狀，用針挑取則粉碎。（粉質(zhì)）

二、放線菌的繁殖1.產(chǎn)生孢子繁殖

放線菌主要通過形成無性孢子的方式進(jìn)行繁殖。放線菌生長(zhǎng)到一定階段，一部分菌絲形成孢子絲，孢子絲成熟便分化形成許多孢子，稱為分生孢子。孢子呈白、黃、綠、淡紫、粉紅、藍(lán)、褐、灰等顏色。2.菌絲片斷繁殖也可利用菌絲片斷進(jìn)行繁殖。又分為凝聚分裂和橫隔分裂。3.孢子囊孢子：在孢子囊中形成孢子。三、放線菌的分類

主要根據(jù)形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行分類，如菌絲形狀、孢子絲形狀、孢子的形態(tài)及孢子表面狀態(tài)等。四、發(fā)酵工業(yè)中常見的放線菌

1.諾卡氏菌屬：利福霉素等

2.鏈霉菌屬：鏈霉素、土霉素等

3.小單孢菌屬：慶大霉素等

4.游動(dòng)放線菌屬：抗腫瘤藥物第二章真菌第一節(jié)概述一、什么是真菌1.真菌與真核細(xì)胞微生物真核細(xì)胞微生物包括：真菌、單細(xì)胞藻類和原生動(dòng)物。共同特點(diǎn)是含明顯細(xì)胞核,有核膜，核膜將細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核明顯分開。真菌與原生動(dòng)物的區(qū)別：真菌有細(xì)胞壁而原生動(dòng)物沒有；與單細(xì)胞藻類的區(qū)別：藻類有光合色素，能進(jìn)行光合作用。2.真菌與菌物狹義真菌：分類學(xué)上的真菌界。廣義真菌（菌物）：真菌、假真菌、共生菌等。如真菌、菌根菌、地衣型菌、卵菌和粘菌類。3.真菌的定義

具有真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)，除部分菌群為單細(xì)胞外，多數(shù)為分枝或不分枝的絲狀體，能進(jìn)行有性繁殖和無性繁殖，無根、莖、葉的分化，不含光合色素，不能進(jìn)行光合作用，以寄生或腐生方式生活的一類微生物。3.真菌的菌絲和菌絲體（1）菌絲：構(gòu)成真菌的基本單位。是一種管狀的細(xì)絲，大都無色透明，寬度一般為3-10微米，比細(xì)菌和放線菌大幾倍到幾十倍，菌絲尖端生長(zhǎng)并產(chǎn)生許多分枝，成分枝的菌絲。（2）菌絲體：分枝的菌絲相互交錯(cuò)成團(tuán)則稱為菌絲體。（3）有隔菌絲和無隔菌絲無隔菌絲：多核，只有核分裂，細(xì)胞不分裂。有隔菌絲：有隔膜，每個(gè)細(xì)胞中有1到多個(gè)核。菌絲的發(fā)育過程有隔菌絲和無隔菌絲4.真菌的菌落（1）什么是真菌的菌落：在自然或人工培養(yǎng)基上由一段菌絲或一個(gè)（或一堆）孢子發(fā)展而成的菌絲體的群體。（2）菌落形態(tài)：在一定的培養(yǎng)條件下（溫度、培養(yǎng)基種類），培養(yǎng)一定時(shí)間（一般3~10天）后，呈現(xiàn)的形態(tài)、大小、顏色、紋飾以及菌絲組成。其外觀結(jié)構(gòu)可分為：疏松、緊密、平坦、光滑、皺褶、絲絨狀、氈狀、絮狀、毛狀、繩狀、蠟狀或皮革狀等等。酵母菌的菌落酵母菌的菌落霉菌的菌落三、真菌的分類情況1.按真菌分類學(xué)分類：藻狀菌綱：約有200多個(gè)屬共1500多個(gè)種。子囊菌綱：約有1700多個(gè)屬共26000多個(gè)種。擔(dān)子菌綱：約有24000多個(gè)種。半知菌綱：約有26000多個(gè)種。2.按傳統(tǒng)習(xí)慣分類霉菌：絲狀真菌。酵母菌：酵母狀真菌。蕈菌：大型真菌三、真菌與人類的關(guān)系1.食品制造（1）酵母：面包、啤酒、白酒。（2）霉菌：白酒、水解糖、豆腐乳、醬油、檸檬酸和酶制劑。2.食用菌平菇、香菇、金針菇、銀耳、黑木耳和茯苓。3.名貴真菌：夏草菌、靈芝和猴頭。4.真菌毒素：黃曲霉毒素、鐮刀霉毒素、蕈毒。第二節(jié)酵母菌

酵母是一類以單細(xì)胞為主、以出芽為主要繁殖方式的真菌。已知有幾百種。用途：除了做發(fā)酵劑以外，還可作為動(dòng)物和人的營養(yǎng)原料。害處：使果汁、果醬、蜂蜜、酒類和肉類變質(zhì)。一、酵母的形態(tài)和大小1.酵母的形態(tài)酵母菌細(xì)胞呈卵圓形、圓形或圓柱形。2.酵母細(xì)胞的大?。杭?xì)胞寬約1~5m，長(zhǎng)約5~30m。酵母細(xì)胞形態(tài)酵母細(xì)胞1000倍酵母細(xì)胞掃描電鏡照片酵母細(xì)胞電鏡照片二、酵母的細(xì)胞結(jié)構(gòu)

酵母菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)有細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)及內(nèi)含物。1.細(xì)胞壁組分有：葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質(zhì)及脂類等。2.細(xì)胞質(zhì)膜與原核生物基本相同，但含有固醇(麥角甾醇)。3.細(xì)胞核具有核膜、核仁和染色體，核膜上有大量核孔。4.細(xì)胞質(zhì)含有大量RNA、核糖體、中心體、線粒體、中心染色質(zhì)、內(nèi)質(zhì)膜、液泡等。5.內(nèi)含物在老齡菌中有因營養(yǎng)過剩而形成一些內(nèi)含物，如：異染顆粒、肝糖、脂肪粒、蛋白質(zhì)和多糖。

三、酵母的繁殖方式和生活史1.無性繁殖（1）芽殖是酵母菌進(jìn)行無性繁殖的主要方式。有多邊出芽、兩端出芽和三邊出芽。成熟的酵母菌細(xì)胞，先長(zhǎng)出一個(gè)小芽，芽細(xì)胞長(zhǎng)到一定程度，脫離母細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)，爾后再形成新個(gè)體。問題：芽殖的中染色體套數(shù)有無變化？酵母細(xì)胞芽殖過程（2）裂殖少數(shù)種類的酵母菌與細(xì)菌一樣，借細(xì)胞橫分裂而繁殖。（3）無性孢子繁殖

*擲孢子(ballistospore)

在卵圓形的細(xì)胞上形成小梗，小梗上形成孢子。孢子成熟后通過一種噴射機(jī)制將孢子射出。

*厚垣孢子(chalmydospore）在假絲的頂端形成厚垣孢子。2.有性繁殖兩個(gè)鄰近的性別不同的細(xì)胞各自形成突起，隨即相互接觸，局部融合形成通道，再通過質(zhì)配、核配和減數(shù)分裂，形成4或8個(gè)子核。每個(gè)子核與周圍的原生質(zhì)結(jié)合形成孢子壁，稱為子囊孢子，原來融合后的細(xì)胞稱為子囊。酵母有性孢子的產(chǎn)生過程3.酵母的生活史上代個(gè)體經(jīng)過一系列生長(zhǎng)發(fā)育而產(chǎn)生下一代個(gè)體的全部歷程，就叫該生物的生活史或生命周期（lifecycle)。根據(jù)營養(yǎng)體細(xì)胞存在形式的不同，可將酵母分成三種類型：?jiǎn)坞p倍體型單倍體型雙倍體型（1）單雙倍體型（如釀酒酵母）釀酒酵母的生活史特點(diǎn)：*營養(yǎng)體一般以出芽方式繁殖；*營養(yǎng)體可以單倍體形式存在，也可以2倍體形式存在；*在特定條件下進(jìn)行有性繁殖。（特定條件一般指特制的培養(yǎng)基。如石膏塊培養(yǎng)基、胡蘿卜條培養(yǎng)基等）（2）單倍體型單倍體型酵母生活史特點(diǎn)：*營養(yǎng)體細(xì)胞為單倍體；*無性繁殖一裂殖方式繁殖；*二倍體不能獨(dú)立生活，二倍體期很短。（3）雙倍體型雙倍體型酵母生活史（路德類酵母）特點(diǎn)：*營養(yǎng)體為二倍體，不斷進(jìn)行芽殖，此階段較長(zhǎng)；*單倍體子囊孢子在子囊內(nèi)發(fā)生結(jié)合；*單倍體形式僅以子囊孢子形式存在，故不能獨(dú)立生活。四、酵母的分類*酵母不是分類學(xué)上的名詞，它們從屬于真菌的子囊菌綱和半知菌綱中。*酵母的分類主要依據(jù)是形態(tài)特征和生理生化特性。

形態(tài)特征包括在麥汁瓊脂上的菌落形態(tài)、顏色、質(zhì)地，在麥芽汁中及載片培養(yǎng)時(shí)營養(yǎng)細(xì)胞的形態(tài)、大小繁殖方式、子囊孢子的形態(tài)及大小等。

生理生化特性主要是物質(zhì)代謝情況。五、食品中常見的酵母（見教材）

（一）酵母屬（Saccharomyces）（二）畢赤氏酵母屬（Pichia）（三）漢遜氏酵母屬（Hansenula)）（四）假絲酵母屬（Candida）（五）紅酵母屬（Rhodotorula）（六）球擬酵母屬（Torulopsis）（七）絲孢酵母屬（Trichosporon）第三節(jié)霉菌霉菌不是分類學(xué)上的名詞。霉菌是絲狀真菌的通稱，凡生長(zhǎng)在營養(yǎng)基質(zhì)上形成絨毛狀或棉絮狀菌絲體的真菌，統(tǒng)稱為霉菌。一、霉菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)1.菌絲和菌絲體（1）菌絲霉菌菌絲細(xì)胞結(jié)構(gòu)（2）菌絲體菌絲通過頂端生長(zhǎng)進(jìn)行延伸，并多次重復(fù)分支而形成微細(xì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由許多菌絲相互交織而形成的一個(gè)菌絲集團(tuán)。2.菌絲的分化（1）營養(yǎng)菌絲（基內(nèi)菌絲）和氣生菌絲（2）假根是根霉屬(Rhizopus)真菌的匍匐枝與基質(zhì)接觸處分化形成的根狀菌絲，在顯微鏡下假根的顏色比其它菌絲要深，它起固著和吸收營養(yǎng)的作用。（3）吸器

是某些寄生性真菌從菌絲上產(chǎn)生出來的旁枝，侵入寄主細(xì)胞內(nèi)形成指狀、球狀或叢枝狀結(jié)構(gòu)，用以吸收寄主細(xì)胞中的養(yǎng)料。（4）菌核是由菌絲團(tuán)組成的一種硬的休眠體，一般有暗色的外皮，在條件適宜時(shí)可以生出分生孢子梗、菌絲子實(shí)體等。（5）子實(shí)體是由真菌的營養(yǎng)菌絲和生殖菌絲纏結(jié)而成的具有一定形狀的產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)，如傘菌的子實(shí)體呈傘狀。3.霉菌菌落霉菌菌落疏松，呈絨毛狀、絮狀或蜘蛛網(wǎng)狀，比細(xì)菌菌落大幾倍到十幾倍；霉菌孢子的形狀、構(gòu)造和顏色以及產(chǎn)生的色素使得霉菌菌落表現(xiàn)出不同結(jié)構(gòu)和色澤特征。二、霉菌的繁殖方式和生活史1.無性繁殖（1）孢（子）囊孢子孢子囊電鏡照片（2）分生孢子（3）節(jié)孢子（裂生孢子、粉孢子）（4）厚垣孢子（厚膜孢子）2.有性孢子（1）接合孢子接合孢子照片（2）子囊孢子（3）卵孢子3.霉菌的生活史三、霉菌的分類霉菌分類主要依據(jù)形態(tài)學(xué)特征包括：菌落特征菌絲形態(tài)、結(jié)構(gòu)，有無隔膜孢子類型孢子形狀、表面狀態(tài)其它方面四、常見的霉菌1.毛霉（講稿）毛霉照片400倍2.根霉（講稿）4.青霉（講稿）第三章病毒及其它類型微生物第一節(jié)病毒概述：病毒(virus)是指已知生物中個(gè)體極為微小，不具備細(xì)胞結(jié)構(gòu)，專性（活細(xì)胞）寄生的一類微生物。從19世紀(jì)90年代以來發(fā)現(xiàn)的一千多種病毒中，絕大多數(shù)是對(duì)人類有害的，由微生物引起的人類傳染性疾病中，有80%左右屬于病毒類。并且，最近二、三十年以來，許多導(dǎo)致人類死亡的病毒正在不斷出現(xiàn)，給社會(huì)造成了難以估量的損失。因此，了解病毒的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，對(duì)防治病毒食源性疾病，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。一、病毒的特點(diǎn)1.個(gè)體極為微小大多數(shù)病毒都小于細(xì)菌，可以通過細(xì)菌過濾器，只有在電子顯微鏡下才能直接觀察和測(cè)定，細(xì)菌的大小以μm表示。病毒的大小則以nm來表示，一般在10-300nm之間，與蛋白質(zhì)分子的大小十分接近。2.不具備細(xì)胞結(jié)構(gòu)大多數(shù)病毒都是由蛋白質(zhì)與核酸組成的，而且只含單一類型的核酸(DNA或RNA)。

3.專性寄生病毒不具備獨(dú)立進(jìn)行新陳代謝的酶系統(tǒng)，必須在易感寄生的活體細(xì)胞（寄主）中才能繁殖，在活體外不表現(xiàn)任何生命特征。二、病毒的形態(tài)與大小1.形態(tài)病毒的基本形態(tài)分為球狀、桿狀、蝌蚪狀，此外，還有卵形、磚形、絲形等。動(dòng)物病毒和真菌病毒多呈球狀，如皰疹病毒、蘑菇病毒；少數(shù)如彈形或者磚形，如狂犬病毒，痘病毒，植物病毒多呈桿狀，如苜?；ㄈ~病毒，少數(shù)為球狀，如牽?；ㄈ~病毒；細(xì)菌病毒多為蝌蚪狀，也有微球形及絲狀。如八一噬菌體為蝌蚪狀。2.大小

以納米（nm)表示，一般幾到幾百納米三、病毒的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分1.芯髓：DNA或RNA，但只有一種。2.衣殼：有衣殼粒組成，成分為蛋白質(zhì)。3.囊膜：脂類和蛋白質(zhì)。4.尾部：侵染細(xì)菌的病毒(噬菌體）有尾部。成分為蛋白質(zhì)。病毒的一般結(jié)構(gòu)四、病毒的復(fù)制（繁殖）1.吸附：病毒與寄主細(xì)胞結(jié)合。2.穿入：病毒進(jìn)入細(xì)胞中（多種方式）。3.脫殼：脫掉病毒的衣殼（多種方式）。4.物質(zhì)合成：在病毒遺傳信息的指令下，利用寄主細(xì)胞中的物質(zhì)合成病毒的零件。5.裝配和釋放利用合成的零件，裝配成新的病毒。

吸附侵入物質(zhì)合成（1）初步裝配裝配釋放另一種侵染方式五、噬菌體噬菌體模型BacteriophageandpracticeIndustrialfermentationBiologicalcontrolGeneengineering,λphageSubvirus（亞病毒）Virusthatcontainsonlynucleicacidorprotein.1Viroid（類病毒）Single-strandedRNA2Prions（朊病毒）proteininfectionMadcowdiseaseScrapieinsheep

其它病毒簡(jiǎn)介SARSSevereacuterespiratorysyndromeHIVhumanimmunodeficiencyvirus(人類免疫缺陷病毒)AIDS:acpuiredimmunedeficiencysyndrome(獲得性免疫缺陷綜合癥)艾滋病病毒模型艾滋病病毒模型艾滋病病毒感染生物組織

球形病毒粒子動(dòng)物組織中的病毒粒子

煙草花葉病毒

植物病毒

Prushiner朊病毒核磁共振大腸桿菌T4噬菌體

病毒感染植物

病毒感染花朵病毒模型毛絨玩具第二節(jié)其它類型的微生物一、螺旋體螺旋體為細(xì)長(zhǎng)、波狀彎曲的單細(xì)胞原核微生物，歸于螺旋體目螺旋體科，共有5個(gè)屬，由疏螺旋體屬（Borelia）、脊螺旋體屬（ristispira）、鉤端螺旋體屬（Lept-ospira）、螺旋體屬（Spirochaeta）和密螺旋體屬（Treonema）組成。二、支原體也稱霉形體、類菌質(zhì)體，是介于病毒與立克次氏體之間的單細(xì)胞原核微生物，是支原體科中的唯一屬。廣泛分布在土壤、污水、昆蟲、脊椎動(dòng)物及人體中，大多數(shù)具有致病性。是已知可自由生活的最小生物。三、立克次氏體是一類介于細(xì)菌和病毒之間的專性寄生原核微生物。美國病理學(xué)家HowardTaylorRicketts（1871-1910）于1909年研究斑疹傷寒，并首次發(fā)現(xiàn)了這個(gè)病害的病原菌，第二年不幸感染斑疹傷寒而犧牲。為了紀(jì)念他，把這類病原體命名為立克次氏體。四、衣原體衣原體是專性寄生物，為各種脊椎動(dòng)物（包括和其它哺乳類）的細(xì)胞寄生菌或致病菌。除去鸚鵡熱衣原體對(duì)磺胺類具有抗性外，大多數(shù)對(duì)磺胺及抗菌素敏感。第四章微生物生理第一節(jié)微生物細(xì)胞的化學(xué)組成與營養(yǎng)需求

微生物細(xì)胞的化學(xué)成分以有機(jī)物和無機(jī)物兩種狀態(tài)存在。有機(jī)物包含各種大分子，它們是蛋白質(zhì)、核酸、脂類和糖類，占細(xì)胞干重的99%。無機(jī)成分包括小分子無機(jī)物和各種離子，占細(xì)胞干重的1%。

微生物生長(zhǎng)所需的營養(yǎng)物質(zhì)應(yīng)該包含有組成細(xì)胞的各種化學(xué)元素，即構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)的碳素來源的碳源物質(zhì)，構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)的氮素來源的氮源物質(zhì)和一些含有K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo元素的無機(jī)鹽。

微生物生長(zhǎng)所需要的營養(yǎng)物質(zhì)主要是以的有機(jī)物和無機(jī)物的形式提供的，小部分由氣體物質(zhì)供給。微生物的營養(yǎng)物質(zhì)按其在機(jī)體中的生理作用可區(qū)分為：碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子和水五大類。一、水分水是微生物生長(zhǎng)所必不可少的。水在細(xì)胞中的生理功能主要有：

1.起到溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)的作用營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌必須以水為介質(zhì)才能完成；2.參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)；3.維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；4.因?yàn)樗谋葻岣?，是熱的良好?dǎo)體，能有效地吸收代謝過程中產(chǎn)生的熱并及時(shí)地將熱迅速散發(fā)出體外，從而有效地控制細(xì)胞內(nèi)溫度的變化；5.保持充足的水分是細(xì)胞維持自身正常形態(tài)的重要因素；6.微生物通過水合作用與脫水作用控制由多亞基組成的結(jié)構(gòu)，如酶、微管、鞭毛及病毒顆粒的組裝與解離。二、碳源1.什么是碳源在微生物生長(zhǎng)過程中為微生物提供碳素來源的物質(zhì)稱為碳源(sourceofcarbon)。

2.碳源的種類從簡(jiǎn)單的無機(jī)含碳化合物如CO2和碳酸鹽到各種各樣的天然有機(jī)化合物都可以作為微生物的碳源，但不同的微生物利用含碳物質(zhì)具有選擇性，利用能力有差異。3.碳源的生理作用（1）碳源物質(zhì)通過復(fù)雜的化學(xué)變化來構(gòu)成微生物自身的細(xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物；（2）同時(shí)多數(shù)碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)過程中還能為機(jī)體提供維持生命活動(dòng)的能量；（3）但有些以CO2為唯一或主要碳源的微生物生長(zhǎng)所需的能源則不是來自CO2。種類碳源物質(zhì)備注糖葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露糖、纖維二糖、纖維素、半纖維素、甲殼素、木質(zhì)素等單糖優(yōu)于雙糖，己糖優(yōu)于戊糖，淀粉優(yōu)于纖維素，純多糖優(yōu)于雜多糖。有機(jī)酸糖酸、乳酸、檸檬酸、延胡索酸、低級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪酸、氨基酸等與糖類比效果較差，有機(jī)酸較難進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞后會(huì)導(dǎo)致pH下降。當(dāng)環(huán)境中缺乏碳源物質(zhì)時(shí)，氨基酸可被微生物作為碳源利用。醇乙醇在低濃度條件下被某些酵母菌和醋酸菌利用。脂脂肪、磷脂主要利用脂肪，在特定條件下將磷脂分解為甘油和脂肪酸而加以利用。烴天然氣、石油、石油餾分、石蠟油等利用烴的微生物細(xì)胞表面有一種由糖脂組成的特殊吸收系統(tǒng)，可將難溶的烴充分乳化后吸收利用。CO2CO2為自養(yǎng)微生物所利用。碳酸鹽NaHCO3、CaCO3、白堊等為自養(yǎng)微生物所利用。其他芳香族化合物、氰化物蛋白質(zhì)、核酸等利用這些物質(zhì)的微生物在環(huán)境保護(hù)方面有重要作用。當(dāng)環(huán)境中缺乏碳源物質(zhì)時(shí)，可被微生物作為碳源而降解利用。微生物對(duì)碳源的需求情況三、氮源1.什么是氮源凡是可以被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)的或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)通稱為氮源(sourceofnitrogen)物質(zhì)。2.氮源的種類能被微生物所利用的氮源物質(zhì)有蛋白質(zhì)及其各類降解產(chǎn)物、銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、分子態(tài)氮、嘌呤、嘧啶、脲、酰胺、氰化物。3.氮源生理作用氮源物質(zhì)常被微生物用來合成細(xì)胞中含氮物質(zhì)，少數(shù)情況下可作能源物質(zhì)，如某些厭氧微生物在厭氧條件下可利用某些氨基酸作為能源。微生物對(duì)氮源的利用具有選擇性，如玉米漿相對(duì)于豆餅粉，NH4+相對(duì)于NO3-為速效氮源。銨鹽作為氮源時(shí)會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基pH值下降，稱為生理酸性鹽，而以硝酸鹽作為氮源時(shí)培養(yǎng)基pH值會(huì)升高，稱為生理堿性鹽。種類氮源物質(zhì)備注蛋白質(zhì)類蛋白質(zhì)及其不同程度降解產(chǎn)物(胨、肽、氨基酸等)大分子蛋白質(zhì)難進(jìn)入細(xì)胞，一些真菌和少數(shù)細(xì)菌能分泌胞外蛋白酶，將大分子蛋白質(zhì)降解利用，而多數(shù)細(xì)菌只能利用相對(duì)分子質(zhì)量較小降解產(chǎn)物氨及銨鹽NH3、(NH4)2SO4等容易被微生物吸收利用硝酸鹽KNO3等容易被微生物吸收利用分子氮N2固氮微生物可利用，但當(dāng)環(huán)境中有化合態(tài)氮源時(shí)，固氮微生物就失去固氮能力其他嘌呤、嘧啶、脲、胺、酰胺、氰化物大腸桿菌不能以嘧啶作為唯一氮源，在氮限量的葡萄糖培養(yǎng)基上生長(zhǎng)時(shí)，可通過誘導(dǎo)作用先合成分解嘧啶的酶，然后再分解并利用嘧啶可不同程度地被微生物作為氮源加以利用微生物對(duì)氮源的需求情況四、無機(jī)鹽無機(jī)鹽(inorganicsalt)是微生物生長(zhǎng)必不可少的一類營養(yǎng)物質(zhì)，它們?cè)跈C(jī)體中的生理功能主要是作為酶活性中心的組成部分、維持生物大分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)并維持細(xì)胞的滲透壓平衡、控制細(xì)胞的氧化還原電位和作為某些微生物生長(zhǎng)的能源物質(zhì)等。元素化合物形式(常用)生理功能磷KH2PO4，K2HPO4核酸、核蛋白、磷脂、輔酶及ATP等高能分子的成分，作為緩沖系統(tǒng)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH硫(NH4)2SO4，MgSO4含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、維生素的成分，谷胱甘肽可調(diào)節(jié)胞內(nèi)氧化還原電位鎂MgSO4己糖磷酸化酶、異檸檬酸脫氫酶、核酸聚合酶等活性中心組分，葉綠素和細(xì)菌葉綠素成分鈣CaCl2，Ca(NO3)2某些酶的輔因子，維持酶(如蛋白酶)的穩(wěn)定性，芽孢和某些孢子形成所需，建立細(xì)菌感受態(tài)所需鈉NaCl細(xì)胞運(yùn)輸系統(tǒng)組分，維持細(xì)胞滲透壓，維持某些酶的穩(wěn)定性鉀KH2PO4，K2HPO4某些酶的輔因子，維持細(xì)胞滲透壓，某些嗜鹽細(xì)菌核糖體的穩(wěn)定因子鐵FeSO4細(xì)胞色素及某些酶的組分，某些鐵細(xì)菌的能源物質(zhì)，合成葉綠素、白喉毒素所需無機(jī)鹽及其生理功能元素生理功能鋅存在于乙醇脫氫酶、乳酸脫氫酶、堿性磷酸酶、醛縮酶、RNA與DNA聚合酶中錳存在于過氧化物歧化酶、檸檬酸合成酶中鉬存在于硝酸鹽還原酶、固氮酶、甲酸脫氫酶中硒存在于甘氨酸還原酶、甲酸脫氫酶中鈷存在于谷氨酸變位酶中銅存在于細(xì)胞色素氧化酶中鎢存在于甲酸脫氫酶中鎳存在于脲酶中，為氫細(xì)菌生長(zhǎng)所必需微量元素的生理功能五、生長(zhǎng)因子1.什么是生長(zhǎng)因子

生長(zhǎng)因子(growthfactor)通常指那些微生物生長(zhǎng)所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以滿足機(jī)體生長(zhǎng)，需要外源提供的有機(jī)化合物。2.生長(zhǎng)因子分類根據(jù)生長(zhǎng)因子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和它們?cè)跈C(jī)體中的生理功能的不同，可將生長(zhǎng)因子分為維生素(vitamin)、氨基酸與嘌呤與嘧啶三大類。維生素在機(jī)體中所起的作用主要是作為酶的輔基或輔酶參與新陳代謝；有些微生物自身缺乏合成某些氨基酸的能力，因此必須在培養(yǎng)基中補(bǔ)充這些氨基酸或含有這些氨基酸的小肽類物質(zhì)，微生物才能正常生長(zhǎng)；嘌呤與嘧啶作為生長(zhǎng)因子在微生物機(jī)體內(nèi)的作用主要是作為酶的輔酶或輔基，以及用來合成核苷、核苷酸和核酸。

化合物代謝中的作用對(duì)氨基苯甲酸四氫葉酸的前體，一碳單位轉(zhuǎn)移的輔酶生物素催化羧化反應(yīng)的酶的輔酶輔酶M甲烷形成中的輔酶葉酸四氫葉酸包括在一碳單位轉(zhuǎn)移輔酶中泛酸輔酶A的前體硫辛酸丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的輔基尼克酸NAD、NADP的前體，它們是許多脫氫酶的輔酶吡哆素(B6)參與氨基酸和酮酶的轉(zhuǎn)化核黃素(B2)黃素單磷酸(FMN)和FAD的前體，它們是黃素蛋白的輔基鉆胺素(B12)輔酶B12包括在重排反應(yīng)里(為谷氨酸變位酶)硫胺素(B1)硫胺素焦磷酸脫羧酶、轉(zhuǎn)醛醇酶和轉(zhuǎn)酮醇酶的輔基維生素K甲基酮類的前體，起電子載體作用(如延胡索酸還原酶)氧肟酸促進(jìn)鐵的溶解性和向細(xì)胞中的轉(zhuǎn)移維生素及其在代謝中的作用第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的攝取一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制1.滲透壓的關(guān)系2.膜孔的關(guān)系3.電荷的關(guān)系4.攝入物質(zhì)分子的大小及帶電二、微生物細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換方式1.簡(jiǎn)單擴(kuò)散2.協(xié)助擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?步3.主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?步主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?步主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?步4.基團(tuán)轉(zhuǎn)位基團(tuán)轉(zhuǎn)位第1步基團(tuán)轉(zhuǎn)位第2步基團(tuán)轉(zhuǎn)位第3步基團(tuán)轉(zhuǎn)位第4步第三節(jié)微生物的營養(yǎng)類型微生物在其長(zhǎng)期進(jìn)化過程中，由于生態(tài)環(huán)境的影響，逐漸分化成各種營養(yǎng)類型。根據(jù)微生物對(duì)碳源的要求是無機(jī)的碳化合物（如二氧化碳、碳酸鹽）或是有機(jī)碳化合物可以把微生物分成自養(yǎng)型微生物和異養(yǎng)型微生物兩大類。將碳源物質(zhì)的性質(zhì)和代謝能量的來源結(jié)合將微生物分為光能自養(yǎng)型、光能異養(yǎng)型、化能自養(yǎng)型和化能異養(yǎng)型四種營養(yǎng)類型。一、光能自養(yǎng)型

光能無機(jī)自養(yǎng)型也稱光能自養(yǎng)型，這是一類能以CO2為唯一碳源或主要碳源并利用光能進(jìn)行生長(zhǎng)的微生物，它們能以無機(jī)物如水、硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無機(jī)化合物為電子供體，使CO2固定還原成細(xì)胞物質(zhì)，并且伴隨元素氧（硫）的釋放。藻類、藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌屬于這一類營養(yǎng)類型。藍(lán)細(xì)菌：光合細(xì)菌：二、光能異養(yǎng)型

光能有機(jī)營養(yǎng)型或稱光能異養(yǎng)型，這類微生物不能以CO2作為唯一碳源或主要碳源，以小分子有機(jī)物作為碳源，并需以有機(jī)物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)。紅螺屬的一些細(xì)菌就是這一營養(yǎng)類型的代表。光能有機(jī)營養(yǎng)型細(xì)菌在生長(zhǎng)時(shí)通常需要外源的生長(zhǎng)因子三、化能自養(yǎng)型化能無機(jī)自養(yǎng)型，這類微生物利用無機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能作為它們生長(zhǎng)所需的能量，以CO2或碳酸鹽作為的唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)，利用電子供體如氫氣、硫化氫、二價(jià)鐵離子或亞硝酸鹽等使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。屬于這類微生物的類群有硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌與鐵細(xì)菌等四、化能異養(yǎng)型化能有機(jī)營養(yǎng)型，這類微生物生長(zhǎng)所需的能量來自有機(jī)物氧化過程放出的化學(xué)能，生長(zhǎng)所需要的碳源主要是一些有機(jī)化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等，也即化能有機(jī)營養(yǎng)型微生物里的有機(jī)物通常既是它們生長(zhǎng)的碳源物質(zhì)又是能源物質(zhì)。大多數(shù)微生物屬于化能有機(jī)營養(yǎng)型：絕大多數(shù)的細(xì)菌、全部真菌、原生動(dòng)物以及病毒。劃分依據(jù)營養(yǎng)類型特點(diǎn)碳源自養(yǎng)型(autotrophs)以CO2為唯一或主要碳源異養(yǎng)型(heterotrophs)以有機(jī)物為碳源能源光能型(phototrophs)以光為能源化能型(chemotrophs)以有機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為能源電子供體無機(jī)型(lithotrophs)以還原性無機(jī)物為電子供體有機(jī)型(organotrophs)以有機(jī)物為電子供體微生物營養(yǎng)類型Ⅰ營養(yǎng)類型電子供體碳源能源代表類群光能自養(yǎng)型H2、H2S、或H2OCO2光能著色細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、藻類光能異養(yǎng)型有機(jī)物有機(jī)物光能紅螺細(xì)菌化能自養(yǎng)型H2、H2S、Fe2+、NH3、或NO-2CO2化學(xué)能(無機(jī)物氧化)氫細(xì)菌、硫桿菌、亞硝化單胞菌屬(Nitrosomonas)、硝化桿菌屬(Nitrobacter)、甲烷桿菌屬(Methanobacterium)、醋酸桿菌屬(Acetobacter)化能異養(yǎng)型有機(jī)物有機(jī)物化學(xué)能(有機(jī)物氧化)假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、乳酸菌屬、真菌、原生動(dòng)物微生物的營養(yǎng)類型Ⅱ第四節(jié)微生物的酶和呼吸一、微生物的酶系統(tǒng)微生物生命活動(dòng)中無論同化作用還是異化作用都是細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，而這些生化反應(yīng)絕大多數(shù)是在特定酶的參與下進(jìn)行的，酶推動(dòng)著微生物體內(nèi)代謝的進(jìn)行。不同的微生物具有不同的酶系統(tǒng)，因此在微生物體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生不同的生化反應(yīng)，由于微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收以及吸收后代謝產(chǎn)物的不同，從而表現(xiàn)出微生物某些生理生化特性的不同。因此，微生物的一切生命活動(dòng)取決于酶，沒有酶就沒有種類繁多的微生物生命活動(dòng)現(xiàn)象，也就沒有微生物。由于微生物的種類極其繁多，幾乎所有天然生物的酶類，都可以從微生物中找到；微生物生長(zhǎng)繁殖快，代謝能力非常強(qiáng)，這些特點(diǎn)都為微生物在工業(yè)酶制劑生產(chǎn)上的利用提供了其它生物所不能比擬的優(yōu)勢(shì)。1.微生物酶的種類（1）產(chǎn)生條件分*固有酶微生物在所處的營養(yǎng)基質(zhì)中能固定產(chǎn)生的酶，不論營養(yǎng)基質(zhì)中有無該酶的作用底物存在，都不影響該種酶的產(chǎn)生。*適應(yīng)酶又稱誘導(dǎo)酶，這種酶的產(chǎn)生取決于營養(yǎng)基質(zhì)中有無底物的存在。有底物存在時(shí)，能誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生催化它的酶；底物不存在時(shí)，則催化它的酶也不能產(chǎn)生。

（2）按照催化反應(yīng)的類型分氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂解酶、異構(gòu)酶、合成酶等。（3）按照微生物酶存在和作用部位分*胞外酶（exo-enzyme）胞外酶由微生物細(xì)胞產(chǎn)生后分泌到細(xì)胞外，在細(xì)胞外起催化作用。胞外酶能分解環(huán)境中不能透過細(xì)胞膜的大分子化合物，如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等，使其水解成簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)后供微生物吸收。胞外酶主要是水解酶類，大多是在細(xì)胞質(zhì)膜上合成，然后釋放到細(xì)胞外去的。*胞內(nèi)酶（endo-enzyme）胞內(nèi)酶由微生物細(xì)胞產(chǎn)生后只能在細(xì)胞內(nèi)起催化作用。胞內(nèi)酶能將吸收的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)一步合成或分解成細(xì)胞所需要的物質(zhì)，并在分解代謝過程中獲得能量。胞內(nèi)酶多數(shù)是氧化還原酶，如細(xì)胞色素氧化酶。

2.微生物酶的提取和應(yīng)用（1）微生物酶的提取利用微生物制取酶制劑，其基本過程如下：微生物選育（細(xì)菌、酵母、霉菌、放線菌）→培養(yǎng)→分離（離心、過濾、研磨、超聲波破碎、自溶）→提純（鹽析、溶液抽提、離子交換法）→酶制劑。（2）酶制劑及應(yīng)用（教材）

二、微生物的呼吸作用微生物在生命活動(dòng)中需要能量，主要是通過生物氧化而獲得。所謂生物氧化就是指細(xì)胞內(nèi)代謝場(chǎng)所進(jìn)行的氧化作用。它們?cè)谘趸^程中能分段產(chǎn)生和釋放大量的能量，并以高能鍵形式儲(chǔ)藏在ATP分子內(nèi)，供需要時(shí)利用。這個(gè)氧化過程就是呼吸作用。1.好（有）氧呼吸

以分子氧作為最終電子受體的生物氧化過程，稱為好氧呼吸。許多異養(yǎng)微生物在有氧條件下，以有機(jī)物作為呼吸底物，通過呼吸而獲得能量。以葡萄糖為例，通過EMP(糖酵解）途徑和TCA（三羧酸循環(huán)）被徹底氧化成二氧化碳和水，生成38個(gè)ATP，化學(xué)反應(yīng)式為：

C6H12O6+6O2+38ADP+38Pi→6CO2+6H2O+38ATP2.厭氧呼吸

以無機(jī)氧化物作為最終電子受體的生物氧化過程，稱為厭氧呼吸。能起這種作用的化合物有硫酸鹽、硝酸鹽和碳酸鹽。這是少數(shù)微生物的呼吸過程。例如脫氮小球菌將葡萄糖氧化成二氧化碳和水，而把硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，反應(yīng)式如下：

C6H12O6+12NO3-→6CO2+6H2O+12NO2-+429000卡

3.發(fā)酵作用

如果電子供體是有機(jī)化合物，而最終電子受體也是有機(jī)化合物的生物氧化過程稱為發(fā)酵作用。在發(fā)酵過程中，有機(jī)物既是被氧化了基質(zhì)，又是最終的電子受體，但是由于氧化不徹底，所以產(chǎn)能比較少。酵母菌利用葡萄糖進(jìn)行酒精發(fā)酵，只釋放54000卡熱量，其中只有23000卡貯存于ATP中，其余又以熱的形式散失，反應(yīng)式如下：

C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP思考：微生物的呼吸作用的生理功能是什么？三、微生物的呼吸類型分類1.好氧微生物：主要進(jìn)行有氧呼吸；2.厭氧微生物：主要進(jìn)行厭氧呼吸；3.兼性厭氧微生物：有氧時(shí)有氧呼吸，無氧時(shí)厭氧呼吸或發(fā)酵；4.微氧微生物：進(jìn)行低水平的有氧呼吸。第六節(jié)微生物的分解代謝一、糖的分解微生物將多糖降解后，單糖代謝的主要途徑有：EMP途徑（Embden-Meverhef-ParnusPathway），HMP途徑（Hexose-Mono-PhosphatePathway），ED途徑（Entner-DoudorofPathway），Pk途徑（Phosphoketolasepathway），等四種。1.EMP途徑第一階段可認(rèn)為是不涉及氧化還原反應(yīng)及能量釋放的準(zhǔn)備階段，只是生成兩分子的主要中間代謝產(chǎn)物：甘油醛-3-磷酸。第二階段發(fā)生氧化還原反應(yīng)，合成ATP并形成兩分子的丙酮酸?？偡磻?yīng)式為：C6H12O6+2NAD+2(ADP+Pi)→2CH3COCOOH+2ATP+2NADH22.HMP途徑稱磷酸戊糖途徑，單磷酸己糖途徑總反應(yīng)式為:C6H12O6+3H2O+ADP+Pi+6NADP+NAD→3CO2+CH3COCOOH+ATP+6NADH2+NADH2

3.ED途徑也稱2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸途徑。總反應(yīng)式：

C6H12O6＋ADP+Pi+NADP+NAD→2CH3COCOOH

+ATP+NADPH2+NADH2

4.PK途徑也稱磷酸解酮酶途徑。丙酮酸的去向（1）在有氧條件下生成的丙酮酸可被進(jìn)一步代謝，進(jìn)入三羧酸循環(huán)，氧化成二氧化碳和水，放出大量能量。（2）在無氧條件下，不同的微生物分解丙酮酸后會(huì)積累不同的代謝產(chǎn)物。主要途徑有：乙醇發(fā)酵；乳酸發(fā)酵；丙酸發(fā)酵；丁酸發(fā)酵；混合酸發(fā)酵等。二、蛋白質(zhì)的分解1.蛋白質(zhì)的分解蛋白質(zhì)—--蛋白酶------多肽、氨基酸2.氨基酸的分解（1）脫氨作用：氧化脫氨、還原脫氨、水解脫氨等。（2）脫羧作用：有相應(yīng)的氨基酸脫羧酶催化完成。3.氨基酸的轉(zhuǎn)化三、脂肪的分解1.酯鍵的分解在脂肪酶的作用下水解成甘油和脂肪酸。2.脂肪酸的分解通過β-氧化作用生成大量能量和乙酰輔酶-A，乙酰輔酶-A進(jìn)入三羧酸循環(huán)。（1）氧化形成二氧化碳和水，并生成能量。（2）參與物質(zhì)轉(zhuǎn)化各種營養(yǎng)物質(zhì)分解代謝的關(guān)系思考：微生物分解代謝的生理功能是什么？第七節(jié)微生物的合成代謝一、微生物合成代謝的概念所謂合成代謝，是指微生物利用能量將簡(jiǎn)單的無機(jī)或有機(jī)的小分子前體物質(zhì)同化成高分子物質(zhì)，參與生化反應(yīng)或作為細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)。二、合成代謝的條件微生物合成代謝時(shí)，必須具備三個(gè)條件，那就是代謝能量、小分子前體物質(zhì)和還原劑,只有具備了這三個(gè)基本條件，合成代謝才能進(jìn)行。三、物質(zhì)合成1.碳水化合物的合成原料：?jiǎn)翁恰⒂袡C(jī)酸、二氧化碳、醛、醇等；酶：聚合酶；產(chǎn)物：淀粉、纖維素、肝糖、果膠物質(zhì)等；去向：構(gòu)成細(xì)胞、貯藏物質(zhì)、特殊結(jié)構(gòu)（莢膜）等。2.脂類物質(zhì)的合成原料：有機(jī)酸或無機(jī)酸、醇類；酶：轉(zhuǎn)酰酶、縮合酶、還原酶等；產(chǎn)物：磷脂、脂肪、蠟質(zhì)等；去向：構(gòu)成細(xì)胞（脂蛋白）、貯藏（油滴）。3.氨基酸和蛋白質(zhì)的合成原料：氮素營養(yǎng)；酶：轉(zhuǎn)氨酶、轉(zhuǎn)酰酶、縮合酶等；產(chǎn)物：合成氨基酸后，按遺傳信息合成蛋白質(zhì)。去向：結(jié)構(gòu)組成、形成功能蛋白（酶、毒素等）4.核酸的合成原料：核糖、核酸；酶：聚合酶、連接酶、解旋酶等。產(chǎn)物：核糖核酸、脫氧核糖核酸；去向：構(gòu)成遺傳物質(zhì)。5.次生代謝產(chǎn)物（1）什么是次生代謝產(chǎn)物

微生物合成代謝過程中，由非正常代謝產(chǎn)生，積累于細(xì)胞內(nèi)，獨(dú)立于細(xì)胞結(jié)構(gòu)之外，非生活必需的物質(zhì)。由于這些產(chǎn)物往往是在生長(zhǎng)停止后才開始合成，所以常稱為次生代謝產(chǎn)物。（2）種類抗生素、生長(zhǎng)刺激素、毒素、色素等。思考：微生物合成代謝的生理功能是什么？四、分解代謝和合成代謝的關(guān)系發(fā)酵工業(yè)，涉及最多的是化能異養(yǎng)型微生物。這些微生物合成代謝所需要的代謝能量、小分子前體物質(zhì)和還原劑都是從復(fù)雜的有機(jī)物中獲得。獲得代謝能量、小分子前體物質(zhì)和還原劑的過程也是微生物對(duì)吸收的營養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝的過程，所以，分解代謝和合成代謝是不能分開的，兩者在生物體內(nèi)是有條不紊的平衡過程。第五章環(huán)境因素對(duì)微生物的影響微生物廣泛存在于自然界，同其它生物一樣，必然不斷經(jīng)受周圍環(huán)境中各種因素的影響。環(huán)境條件適宜，微生物能進(jìn)行正常的新陳代謝，旺盛的生長(zhǎng)繁殖；環(huán)境條件不適宜，微生物代謝活動(dòng)就會(huì)受到影響，發(fā)生相應(yīng)的改變，引起一些變異（形態(tài)等方面）；在環(huán)境條件改變過于劇烈，可導(dǎo)致微生物的主要代謝機(jī)能發(fā)生障礙，生長(zhǎng)可受到抑制，甚至可發(fā)生嚴(yán)重變異或死亡。第一節(jié)溫度對(duì)微生物的影響一、微生物的溫度類群1.嗜冷微生物這類微生物生長(zhǎng)溫度大多數(shù)在—10～30℃，特例可達(dá)—34℃左右。它們常生活在寒冷的地方，例如地球的兩極、冷泉、深海以及冷藏場(chǎng)所，是冷藏食品中的主要變質(zhì)菌。例如假單孢菌中有些嗜冷的菌株在低溫下生長(zhǎng)，常造成冷藏食品的腐敗。雪藻

張文敬教授首次在斯瓦爾巴德群島郎伊爾賓冰川上發(fā)現(xiàn)冰川雪藻，也是這次中國伊力特.沐林北極科學(xué)探險(xiǎn)考察隊(duì)目前取得的重要科考成果。極地雪藻Chlamydomonasnivalis

是一種淡水的單細(xì)胞綠藻,在分類學(xué)上屬于綠藻門(Chlorophata)、綠藻綱(Chlorophyceae)、團(tuán)藻目(Volvocales)

有人用不同劑量的紫外線輻射極地雪藻，測(cè)定了色素含量、蛋白質(zhì)和總脂含量以及自由基清除能力的變化。結(jié)果表明，極地雪藻具有較強(qiáng)的抵抗紫外輻射的能力，紫外輻射后細(xì)胞葉綠素和類胡蘿卜素含量增加，增幅隨著輻射時(shí)間的延長(zhǎng)而加大。紫外輻射能使極地雪藻細(xì)胞中蝦青素含量顯著提高。UV-B輻射后，極地雪藻的基本生化成分含量發(fā)生了較為明顯的變化:蛋白質(zhì)含量隨輻射時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸降低,輻射8h后降低了18.3%，而總脂含量則逐步增加,輻射8h后增加了32.0%。經(jīng)過不同時(shí)間UV-B輻射培養(yǎng)以后，極地雪藻在有機(jī)溶劑系統(tǒng)中的清除自由基能力有所提高?？茖W(xué)家采集樣本2.中溫型微生物這類微生物的生長(zhǎng)溫度范圍在10～45℃之間。最適生長(zhǎng)溫度為18～37℃,自然界中絕大多數(shù)微生物都屬于這一大類。生產(chǎn)中的有益微生物、造成人畜致病和食品腐敗的有害微生物也是這一類型。在這一類中又可分為室溫型微生物和體溫型微生物。大多數(shù)植物病原菌和許多土壤微生物是室溫型微生物，它們的最適生長(zhǎng)溫度為20～28℃；人和溫血?jiǎng)游锏募纳鷮儆隗w溫型微生物，它們的最適生長(zhǎng)溫度與其宿主體溫接近，在37～45℃之間。一般細(xì)菌一般放線菌一般霉菌3.嗜熱性微生物它們生長(zhǎng)溫度范圍在25～80℃之間，最適溫度在50～55℃之間，它們常存在于溫泉、堆肥中等環(huán)境中。它們參與堆肥中有機(jī)質(zhì)的分解作用。土壤中也有高溫菌。在發(fā)酵工業(yè)中，如果能找到嗜熱菌作為菌種，可縮短生產(chǎn)周期，防止雜菌污染。在食品工業(yè)中，雖經(jīng)高溫滅菌，但成品中仍有一些嗜熱微生物存在。海底黑煙囪二、微生物對(duì)溫度的適應(yīng)程度溫度是影響生物機(jī)體的重要因素之一。溫度的改變必然影響生物體內(nèi)所進(jìn)行的許多生化反應(yīng)，進(jìn)而影響著它們的生命活動(dòng)。在一定的溫度范圍內(nèi)，每種微生物都有自己的生長(zhǎng)溫度三基點(diǎn)：最低生長(zhǎng)溫度、最適生長(zhǎng)溫度和最高生長(zhǎng)溫度。在生長(zhǎng)溫度三基點(diǎn)內(nèi)，微生物都能生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)速度不一樣。微生物只有處于最適生長(zhǎng)溫度時(shí)，生長(zhǎng)速度才最快，增代時(shí)間最短。三、低溫對(duì)微生物的影響1.冰點(diǎn)以上的低溫

低溫環(huán)境對(duì)微生物生長(zhǎng)不利，但只要有可利用的水分存在，一般都有微生物生存和生長(zhǎng)。

微生物能在低溫下生長(zhǎng)的機(jī)制尚不很清楚，但至少有兩方面的因素。一是其細(xì)胞內(nèi)具有在低溫下仍可有效工作的酶；二是具有低溫下仍可有效輸送物質(zhì)的細(xì)胞膜。2.冰凍對(duì)微生物的影響微生物在受冰凍時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的游離水形成晶體，冰晶體對(duì)微生物細(xì)胞有機(jī)械損傷作用；由于游離水被冰凍，細(xì)胞失去了可利用的水份，造成生理干燥狀態(tài)，使有機(jī)質(zhì)的形成和分解不能正常進(jìn)行；細(xì)胞內(nèi)由于缺水，細(xì)胞質(zhì)濃縮而使粘度增大，電解質(zhì)濃度增加，細(xì)胞質(zhì)的pH值和膠體狀態(tài)發(fā)生改變，甚至?xí)鸺?xì)胞質(zhì)內(nèi)蛋白質(zhì)變性等。

速凍危害??；反復(fù)凍融使損傷加強(qiáng)。四、高溫對(duì)微生物的影響

微生物對(duì)高溫比較敏感，如果超過了微生物所適應(yīng)的最高生長(zhǎng)溫度，一般較敏感的微生物就會(huì)立即死亡。1.熱對(duì)微生物的影響作用機(jī)理高溫之所以對(duì)微生物產(chǎn)生不良影響是因?yàn)楦邷乜梢砸鸺?xì)胞原生質(zhì)膠體變性，使酶結(jié)構(gòu)等受損，細(xì)胞機(jī)能失調(diào)。如果環(huán)境溫度大大超過最高生長(zhǎng)溫度，則細(xì)胞原生質(zhì)很快凝固，結(jié)構(gòu)被破壞，活性消失，細(xì)胞很快死亡。2.微生物的抗熱性（1）相關(guān)因素：微生物種類；細(xì)胞類型等等。（2）有關(guān)參數(shù)

熱力致死時(shí)間（TDT）：是指在一定條件下，殺死一定數(shù)量（99.99%）的微生物所需要的時(shí)間。如大腸桿菌在59.3℃熱力致死時(shí)間為20min。

D值（DRT）：在一定溫度下，細(xì)菌死亡90%所需要的時(shí)間，即為D值，時(shí)間用“min”來表示。也就是活菌數(shù)少一個(gè)對(duì)數(shù)周期所需要的時(shí)間，可用D100=10min形式表示。

F值：是指在一定的基質(zhì)中，溫度在121.1℃，加熱殺死一定數(shù)量的微生物所需要的時(shí)間（min）。這個(gè)參數(shù)在罐頭廠常用，特別是肉罐頭，采用的殺菌溫度為121℃，因罐頭種類不同，包裝規(guī)格不同，罐頭的配方也不一樣，所以F值也不同，生產(chǎn)每種罐頭時(shí)都要預(yù)先進(jìn)行F值的測(cè)定。

Z值：是指縮短90%（或減少一個(gè)對(duì)數(shù)周期）熱力致死時(shí)間而達(dá)到同樣的殺菌效果，所需要升高的溫度，這個(gè)升高的溫度數(shù)即為Z值。例如在82℃，熱力致死時(shí)間為35min，3.5min內(nèi)達(dá)到同樣效果，溫度需升高到90℃，此時(shí)Z值即為8℃（90—82℃）。食品熱殺菌設(shè)備小專題：關(guān)于加熱殺菌高溫高壓滅菌：121℃，15—30min，基本可以殺死絕大部分微生物。適用于培養(yǎng)基等。超高溫瞬時(shí)滅菌（UHT）：130—150℃，2—8S（瞬時(shí)），與高壓滅菌效果接近，適合工業(yè)生產(chǎn)。如目前純牛奶的生產(chǎn)。巴氏殺菌（消毒）：62℃，30min，由巴斯德發(fā)明，解決了酒類變質(zhì)的問題。如現(xiàn)在啤酒的殺菌。間歇滅菌：有效地殺死芽孢。煮沸消毒：煮沸15min。歐姆殺菌：使被處理的物品作為導(dǎo)體，在電流的作用下發(fā)熱。干熱滅菌：160℃，1~2小時(shí)。適用于玻璃儀器、金屬器皿、工具器具等。第二節(jié)水分對(duì)微生物的影響一、水分活性的概念水分活性Aw，它的定義是相同溫度下基質(zhì)環(huán)境中的水蒸汽壓與純水蒸汽壓之比。（講稿）二、水分活性與微生物的關(guān)系各種微生物，在可能生長(zhǎng)發(fā)育的水分活性范圍內(nèi)，均具有狹小的水分活性區(qū)域。例如細(xì)菌的Aw值的下限為0.9，酵母Aw值下限為0.88，霉菌的Aw下限為0.80。

細(xì)菌的Aw值除少數(shù)以外，一般都超過0.9，而最適的Aw值在0.995以上，幾乎接近1。所以淡水中、蔬菜水果上，很多細(xì)菌都能生長(zhǎng)。芽孢形成時(shí)，需要更高的Aw值。例如產(chǎn)氣莢膜梭菌營養(yǎng)體生長(zhǎng)Aw值是0.99，而形成芽孢時(shí)則需要0.993。如果Aw值降低，則細(xì)胞分裂速度變慢，生長(zhǎng)緩慢。例如沙門氏菌適宜生長(zhǎng)的Aw值在0.995～0.99。在這數(shù)字以下，生長(zhǎng)速度明顯下降。

酵母菌需要的水份介于細(xì)菌和霉菌之間。除了耐滲透壓酵母以外，Aw值在0.94～0.88之間。當(dāng)Aw值下降時(shí)，和細(xì)菌一樣細(xì)胞分裂速度變慢，加長(zhǎng)延滯期。食品中由于加入的糖量不足沒把Aw值降到多數(shù)酵母的最低限度以下，所以含糖食品中常有各種酵母菌生長(zhǎng)繁殖。

霉菌的干生性較強(qiáng)，多數(shù)能在較低的Aw值范圍內(nèi)生長(zhǎng)。但Aw值低于0.80以下，霉菌一般不能生長(zhǎng)。霉菌中包含有多種類型，它們的Aw值差別較大。曲霉中多數(shù)Aw值可在0.95以下，毛霉、根霉等Aw值多數(shù)都在0.9以上。另外霉菌孢子萌發(fā)比菌絲生長(zhǎng)需要更高的Aw值。第三節(jié)滲透壓對(duì)微生物的影響一、滲透壓的影響作用

各種微生物對(duì)滲透壓的要求有一定的范圍，一般微生物適宜在等滲的食鹽溶液中生存。凡是需要在濃食鹽溶液（有的需要飽和鹽水）中生長(zhǎng)的微生物叫嗜鹽微生物。此外，有引起含糖分高的糖漿、果醬、濃縮果汁等食品變質(zhì)的酵母菌。霉菌嗜高滲透壓的能力更強(qiáng)。一般在20～25%濃度的鹽中才能被抑制。它能引起很多糖分高的食品、腌制食品、干果類用低水糧食霉變。

總體上來看，高滲透壓對(duì)微生物具有抑制和殺傷作用。因此，人們利用鹽腌和糖漬食品，在高滲溶液中，造成微生物生理干燥，從而使其生命活動(dòng)受到抑制，這種方法往往即是食品加工法，又是保藏法，例如咸蛋和糖蒜等。注意：要分清嗜鹽（糖）和耐鹽（糖）的概念，有些微生物能夠在高濃度鹽（糖）水中生存，但不是必需的，所以叫耐鹽（糖）微生物。二、微生物對(duì)高滲環(huán)境的適應(yīng)性微生物處在不同的滲透壓環(huán)境中，就發(fā)生不同的滲透現(xiàn)象。一種溶液的滲透壓高于細(xì)胞的滲透壓是高滲溶液；細(xì)胞滲透壓相等的為等滲溶液；低于細(xì)胞滲透壓的溶液為低滲溶液。各種微生物承受外部滲透壓的能力不同。在等滲透壓的條件下，微生物的代謝活動(dòng)保持正常，其細(xì)胞外形不變。如果將微生物置于高滲溶液中，則其細(xì)胞內(nèi)的水分要外滲，使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，其結(jié)果導(dǎo)致微生物被抑制或死亡。如果將微生物置于低滲溶液中，則細(xì)胞外水分向細(xì)胞內(nèi)滲透，使細(xì)胞吸水而膨脹，甚至可使細(xì)胞破裂。

第四節(jié)氧化還原電勢(shì)對(duì)微生物的影響一、微生物對(duì)氧化還原電勢(shì)的需求1.什么是氧化還原電勢(shì)

在氧化還原反應(yīng)中，電子從一種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種物質(zhì)，于是在這兩種物質(zhì)之間產(chǎn)生了電位差，這種電位差叫氧化還原電勢(shì)（Eh）。氧化還原電勢(shì)的強(qiáng)弱用毫伏（mV）單位來表示。自然環(huán)境中氧化還原電勢(shì)波動(dòng)在820～-429mV之間。2.氧化還原電勢(shì)（位）的意義氧化還原電位（EH）是一種物質(zhì)給出電子的趨勢(shì)。氧化還原電位越高，則其給出電子的趨勢(shì)越??；氧化還原電位越低，則越易給出電子。由于微生物要利用其環(huán)境中的各類物質(zhì)給出電子時(shí)產(chǎn)生的能量才能生長(zhǎng)。因此，微生物所處環(huán)境中的氧化還原電勢(shì)值對(duì)微生物的生長(zhǎng)有顯著影響。3.氧化還原電勢(shì)與微生物的關(guān)系

微生物對(duì)氧化還原電勢(shì)的需求與他們對(duì)氧氣的需求情況相關(guān)。需氧微生物需要較高的氧化還原電勢(shì)，厭氧微生物需要較低的氧化還原電勢(shì)。環(huán)境中氧化還原電勢(shì)值不同，能夠在其中生活的微生物也會(huì)不同。如果發(fā)酵體系中的氧化還原電勢(shì)值達(dá)不到要求，微生物也就不能生長(zhǎng)。二、微生物所在環(huán)境的氧化還原電勢(shì)1.環(huán)境中的氧化還原電勢(shì)對(duì)微生物的影響

不同食品的氧化還原電勢(shì)差異很大，因而在不同食品中生存的微生物及引起這些食品腐敗變質(zhì)的微生物種類也很不相同。植物性食品，尤其是植物汁液，其氧化還原電位較高，因而在這類食品中生長(zhǎng)并引起腐敗變質(zhì)的多是好氧型的細(xì)菌和霉菌。肉類食品內(nèi)部氧化還原電勢(shì)值低，一般適合厭氧的微生物生長(zhǎng)。食品名稱EH值（mv）微生物類群新鮮水果汁液300~400？櫻桃180桃子175菠菜74干酪-200~-50鮮肉-150~-250？幾種食品的氧化還原電勢(shì)2.微生物對(duì)環(huán)境氧化還原電勢(shì)的影響食品的EH值可影響其上微生物的生長(zhǎng)，反過來，微生物的生長(zhǎng)也會(huì)改變其環(huán)境的EH值。如好氧菌的呼吸作用消耗環(huán)境中的O2,一些還原性代謝產(chǎn)物的積累（H2S、抗壞血酸及含—SH化合物），都可使環(huán)境的EH降低。因此需氧菌的生長(zhǎng)可為厭氧菌的生長(zhǎng)提供有利的EH條件。

三、氧化還原電勢(shì)的影響因素1.化學(xué)成分有些化學(xué)成分，可使其氧化還原電勢(shì)降低，如SH—（巰基）化合物（半胱氨酸、谷胱甘肽），還原糖，抗壞酸等。銅、鐵離子，可使奶的氧化還原電勢(shì)升高。比如：牛奶接觸到銅離子、鐵離子后容易引起脂肪酸的腐敗分解。2.空氣中氧的含量空氣中氧含量和食品接觸氧的情況，是影響食品氧化還原電勢(shì)的主要因素。氧氣可使食品氧化還原電勢(shì)升高，但這種情況受食品狀態(tài)影響。深部不易受氧影響，所以其表面氧化還原電勢(shì)值高，深部低，攪碎的肉氧化還原電勢(shì)值均高。食品、飲料等進(jìn)行真空包裝，就是利用降低氧化還原電勢(shì)和氧限制微生物生命活動(dòng)，從而使食品或飲料得到較長(zhǎng)時(shí)間保藏。3.微生物的生長(zhǎng)微生物在食品中生長(zhǎng)，會(huì)使食品的氧化還原電勢(shì)值降低，這是因?yàn)槲⑸锏纳L(zhǎng)需要氧，產(chǎn)生還原性代謝產(chǎn)物的結(jié)果。另外，食品是一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境，各部分氧化還原電勢(shì)值不一樣，表面高，深部低，故整個(gè)食品的氧化還原電勢(shì)不好表示。

第五節(jié)輻射對(duì)微生物的影響輻射（Radiation)是一種由波或粒子傳遞能量的物理現(xiàn)象。由于波長(zhǎng)不同，各種輻射波的能量也不同，對(duì)微生物的作用也各異。輻射波主要有：可見光、紅外線、紫外線、微波以及其它射線。1.可見光（1）作用機(jī)理：多種情況（2）作用特點(diǎn)：除光合細(xì)菌外，一般微生物的生長(zhǎng)不需要輻射光，輻射光往往對(duì)微生物有害。有些光能營養(yǎng)型的微生物還可利用吸收可見光波，進(jìn)行光合作用。有些微生物，雖然不是光合生物，但表現(xiàn)有一定的趨光性。例如閃光絲霉菌絲的向光部分比背光部分生長(zhǎng)得快。一些真菌在形成子實(shí)體、擔(dān)子果、孢子囊和分生孢子時(shí)，也需要一定的散射光刺激。2.紅外線（1）作用機(jī)理：長(zhǎng)光波的紅外線產(chǎn)生能量，可以提高基質(zhì)和環(huán)境溫度；引起水分蒸發(fā)而干燥，可間接地影響微生物的生長(zhǎng)。（2）作用特點(diǎn)：有一定的殺傷作用，如紅外線消毒設(shè)備等。3.紫外線（1）作用機(jī)理：紫外線能被核酸中的嘌呤、嘧啶吸收產(chǎn)生破壞作用，更明顯的是誘導(dǎo)胸腺嘧啶二聚體的形成，從而抑制了DNA的復(fù)制，發(fā)生細(xì)胞的突變，甚至造成微生物細(xì)胞的死亡。（2）作用特點(diǎn)：

紫外線的波長(zhǎng)范圍為：136~400nm，其中以253~256nm紫外線殺菌作用最強(qiáng)。穿透力差，不易穿透不透明的物質(zhì)，就連玻璃也難以穿透，殺菌作用僅限于物體表層。一般常用于無菌室空間及器材物體表面的消毒，以控制一定空間內(nèi)和一定物體表面達(dá)到少菌或無菌狀態(tài)。

紫外線對(duì)不同種類的微生物致死量不同，革蘭氏陰性菌對(duì)紫外線最敏感，革蘭氏陽性球菌、芽孢對(duì)其抵抗力較強(qiáng)。紫外線照射一些含脂肪和蛋白質(zhì)多的食品等，會(huì)產(chǎn)生異味和變色。紫外線對(duì)生物組織有刺激作用，人的皮膚和眼睛與紫外線接觸后，可引起刺激癥狀，所以在使用紫外線時(shí)，應(yīng)注意必要的保護(hù)。紫外線凈水設(shè)備紫外線設(shè)備4.微波微波一般是指波長(zhǎng)在1mm～1m范圍（其相應(yīng)的為300～30000MHZ）的電磁波。微波已廣泛用于烹調(diào)、脫水與干燥、解凍、消毒與滅菌等許多領(lǐng)域。（1）作用機(jī)理：物品內(nèi)外同時(shí)吸收微波能，其中的微生物細(xì)胞在微波場(chǎng)的作用下，其中的物質(zhì)分子也被極化并做高頻振蕩，摩擦產(chǎn)生熱效應(yīng)，溫度升高。溫度的快速升高使其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而失去生物活性，使菌體死亡或受到嚴(yán)重干擾而無法繁殖。

微波的作用會(huì)使微生物在其生命化學(xué)反應(yīng)的過程中所產(chǎn)生的大量電子、離子和其它帶電粒子的生物性排列組合和運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)生改變，即使微生物的生理活性物質(zhì)發(fā)生變化。同時(shí)，電場(chǎng)也會(huì)使細(xì)胞膜附近的電荷分布發(fā)生改變，導(dǎo)致膜功能障礙，細(xì)胞的正常代謝功能受到干擾破壞，使微生物的生長(zhǎng)受到抑制，甚至停止生長(zhǎng)或使之死亡。微波能還能使微生物細(xì)胞賴以生存的水分活度降低，破壞微生物的生存環(huán)境。另外，微波還可以導(dǎo)致細(xì)胞DNA和RNA分子結(jié)構(gòu)中氫建松弛、斷裂和重新組合，誘發(fā)基因突變，染色體畸變，從而中斷細(xì)胞的正常繁殖能力。（2）作用特點(diǎn)：產(chǎn)熱效率高；產(chǎn)熱均衡，熱的傳導(dǎo)過程很少；設(shè)備投入較高。5.超聲波（1）作用機(jī)理：超聲波（頻率在20000HZ以上）有強(qiáng)烈的生物學(xué)效應(yīng)。在超聲波處理微生物時(shí)，因超聲波的高頻振動(dòng)與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)而造成細(xì)胞周圍環(huán)境的局部真空，引起細(xì)胞周圍壓力的極大變化，這種壓力變化足以使細(xì)胞破裂、死亡。超聲波劇烈振動(dòng)產(chǎn)生的熱效應(yīng)也是造成有機(jī)體死亡的原因之一。（2）作用特點(diǎn)超聲波對(duì)微生物的致死效應(yīng)與超聲波的頻率、處理時(shí)間、微生物種類、細(xì)胞大小、形狀和數(shù)目等均有關(guān)系。如桿菌比球菌，絲狀菌比非絲狀菌，體積大的細(xì)胞比體積小的細(xì)胞在超聲波處理時(shí)更易死亡，細(xì)菌的芽孢比營養(yǎng)體抵抗力更強(qiáng)。

由于超聲波可破碎細(xì)胞，可用來研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，如細(xì)胞內(nèi)酶，免疫物質(zhì)，核酸類物質(zhì)等的提取。為使生物活性物質(zhì)不被失活，在超聲波處理中，通常在低溫下間歇處理以免發(fā)生失活作用。超聲波的殺菌作用用來保藏食品。如牛奶經(jīng)過超聲波處理5～60秒后，可以保存五天不酸敗。一般消毒奶再經(jīng)超聲波處理，在冷藏條件下可以保存18個(gè)月還未發(fā)現(xiàn)變質(zhì)。超聲波細(xì)胞破碎儀6.其它射線

Χ射線、α射線、β射線、