【正文】 發(fā)展更加迅速。Winogradsky 柯赫除了在病原菌方面的偉大成就外，在微生物基本操作技術(shù)方面的貢獻更是為微生物學的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，這些技術(shù)包括：①用固體培養(yǎng)基分離純化微生物的技術(shù)，這是進行微生物學研究的基本前提，這項技術(shù)一直沿用至今；②配制培養(yǎng)基（見第三章），也是當今微生物研究的基本技術(shù)之一。其它貢獻 一直沿用至今天的巴斯德消毒法（60～65℃作短時間加熱處理，殺死有害微生物的一種消毒法）和家蠶軟化病問題的解決也是巴斯德的重要貢獻，它不僅在實踐上解決了當時法國酒變質(zhì)和家蠶軟化病的實際問題，而且也推動了微生物病原學說的發(fā)展，并深刻影響醫(yī)學的發(fā)展。此外，巴斯德還發(fā)現(xiàn)乳酸發(fā)酵、醋酸發(fā)酵和丁酸發(fā)酵都是不同細菌所引起的。證實發(fā)酵是由微生物引起的 究竟發(fā)酵是一個由微生物引起的生物過程還是一個純粹的化學反應過程，曾是化學家和微生物學家激烈爭論的問題。1877年，巴斯德研究了雞霍亂，發(fā)現(xiàn)將病原菌減毒可誘發(fā)免疫性，以預防雞霍亂病。巴斯德的試驗徹底否定了“自生說”，并從此建立了病原學說，推動了微生物學的發(fā)展。 “自生說”是一個古老學說，認為一切生物是自然發(fā)生的。巴斯德 巴斯德原是化學家，曾在化學上做出過重要的貢獻，后來轉(zhuǎn)向微生物學研究領(lǐng)域，為微生物學的建立和發(fā)展做出了卓越的貢獻。Koch,18431910)為代表的科學家才將微生物的研究從形態(tài)描述推進到生理學研究階段，揭露了微生物是造成腐敗發(fā)酵和人畜疾病的原因，并建立了分離、培養(yǎng)、接種和滅菌等一系列獨特的微生物技術(shù)。這在微生物學的發(fā)展史上具有劃時代的意義。1695年，安東列文虎克（Antony在我國隆慶年間就開始用人痘預防天花。公元6世紀（北魏時期）,我國賈思勰的巨著《齊民要術(shù)》詳細地記載了制曲、釀酒、制醬和釀醋等工藝。盡管如此，人們已經(jīng)在廣泛的應用微生物了。隨著微生物學的不斷發(fā)展，已形成了基礎(chǔ)微生物學和應用微生物學，又可分為許多不同的分支學科，并還在不斷的形成新的學科和研究領(lǐng)域。這在工業(yè)上已有許多成功的例子。微生物學的主要分支學科 微生物的個體一般都是單細胞、簡單多細胞或非細胞的。為了適應多變的環(huán)境條件，微生物在其長期的進化過程中就產(chǎn)生了許多靈活的代謝調(diào)控機制，并有種類很多的誘導酶（可占細胞蛋白質(zhì)含量的10%）。因此，在生產(chǎn)實踐和生物學基本理論問題的研究中，利用微生物的前景是十分廣闊的。任意取一把土或一粒土，就是一個微生物世界，其中含有不同種類的微生物。分解地球上貯量最豐富的初級有機物——天然氣、石油、纖維素、木質(zhì)素的能力，屬微生物專有；微生物有著多種產(chǎn)能方式，如細菌光合作用、嗜鹽菌紫膜的光合作用、自養(yǎng)細菌的化能合成作用、各種厭氧產(chǎn)能途徑；生物固氮作用；合成各種復雜有機物——次生代謝產(chǎn)物的能力；對復雜有機物分子的生物轉(zhuǎn)化能力；分解氰、酚、多氯聯(lián)苯等有毒物質(zhì)的能力；抵抗熱、冷、酸、堿、高滲、高壓、高輻射劑量等極端環(huán)境能力；以及獨特的繁殖方式——病毒的復制增殖，等等。微生物在自然界是一個十分龐雜的生物類群。種類多、分布廣 這對緩和人類面臨的人口增長與食物供應矛盾也有著重大意義。如生產(chǎn)用做發(fā)面鮮酵母的Saccharmyces事實上，由于種種客觀條件的限制，細菌的指數(shù)分裂速度只能維持數(shù)小時，因而在液體培養(yǎng)中，細菌的濃度一般僅能達到每毫升108～109個左右。萬億個（重約(大腸埃希氏菌，簡稱大腸桿菌)，其細胞在合適的生存條件下，～。繁殖快 utilis（產(chǎn)朊假絲酵母）合成蛋白質(zhì)的能力比大豆強100倍，比食用公牛強10萬倍。代謝活力強 微生物雖然個體小，結(jié)構(gòu)簡單，但它們具有與高等生物相同的基本生物學特性。微生物的生物學特性 非細胞型生物 病毒界（Vira） 2但經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)，病毒和細胞型生物是有共同特性：①遺傳物質(zhì)是DNA（部分病毒是RNA）；②使用共同的遺傳密碼。根據(jù)核結(jié)構(gòu)的不同，1969年魏塔科（Whittaker）提出五界系統(tǒng)，即動物界、植物界、原生生物界、真菌界和原核生物界。 它包括藻類、原生動物、真菌和細菌。病毒甚至沒有細胞，只有蛋白質(zhì)外殼包圍著的遺傳物質(zhì)，且不能獨立生活。因此，微生物通常包括病毒、細菌、真菌、原生動物和某些藻類，它們的大小和特征見表11。第1章 緒 論本章的學習目的與要求 掌握微生物的概念和生物學特征，及其在生物分類中的地位；了解微生物學和其主要分支學科，微生物學的形成與發(fā)展，以及食品微生物學研究的內(nèi)容與任務(wù)。 表11.2μm～1m真核生物 原生動物2～1000μm真核生物 藻類1μm～幾米真核生物 但是有些例外。 微生物在生物分類中的地位 在生物發(fā)展的歷史上，曾把所有的生物分為動物界和植物界兩大類。 隨著科學的發(fā)展，新技術(shù)和研究方法的應用，尤其是電子顯微鏡和超顯微結(jié)構(gòu)研究技術(shù)的應用，發(fā)現(xiàn)了生物的細胞核有兩種類型，一種是沒有真正的核結(jié)構(gòu)，稱為原核，其細胞不具核膜，只有一團裸露的核物質(zhì)；另一種是由核膜、核仁及染色體組成的真正的核結(jié)構(gòu)稱為真核。五界系統(tǒng)的生物都有細胞結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，我國學者于1979年提出將無細胞結(jié)構(gòu)病毒立為病毒界，從而建立了六界系統(tǒng)。微生物種類多、數(shù)量大、分布廣、繁殖快、代謝能力強，是自然界中其他任何生物不可能比擬的，而且這些特性歸根結(jié)底是與微生物體積小，結(jié)構(gòu)簡單有關(guān)。微生物體積小，有極大的表面積/體積比值，因而微生物能與環(huán)境之間迅速進行物質(zhì)交換，吸收營養(yǎng)和排泄廢物，而且有最大的代謝速率。 微生物繁殖速度快，易培養(yǎng)，是其他生物不能比的。如按20分鐘分裂一次計，則每小時分裂3次，每晝夜可分裂72次，后代數(shù)為： cerevisiae另外微生物繁殖速度快的生物學特性對生物學基本理論的研究也帶來了極大的優(yōu)越性——它使科學研究周期大大縮短、經(jīng)費減少、效率提高。迄今為止，我們所知道的微生物約有10萬種。不同微生物可以有不同的代謝產(chǎn)物，如抗生素、酶類、氨基酸及有機酸等，還可以通過微生物的活動防止公害?？梢赃@樣說，凡是有高等生物存在的地方，就有微生物存在，即使在極端的環(huán)境條件如高山、深海、冰川、沙漠等高等生物不能存在的地方，也有微生物存在。 適應性強、易變異 微生物有極其靈活的適應性，這是高等動、植物所無法比擬的。 圖11它們通常都是單倍體，加之它們具有繁殖快、數(shù)量多和與外界直接接觸等原因，即使其變異頻率十分低（一般為105～1010），也可以在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量變異后代。但若保存不當，菌種的優(yōu)良特性易發(fā)生退化，這種易變異的特點又是微生物應用中不可忽視的。其主要分支學科見圖11。我國勞動人民很早就認識到微生物的存在和作用，也是最早應用微生物的少數(shù)國家之一。在農(nóng)業(yè)上，雖然還不知道根瘤菌的固氮作用，但已經(jīng)在利用豆科植物輪作提高土壤肥力。人痘預防天花是我國對世界醫(yī)學上的一大貢獻，這種方法先后傳到俄國、日本、朝鮮、土耳其及英國，1798年英國醫(yī)生琴納（Jenner）提出用牛痘預防天花。Van列文虎克把自己積累的大量結(jié)果匯集在《安東 生理學時期 繼列文虎克發(fā)現(xiàn)微生物世界以后的200年間，微生物學的研究基本上停留在形態(tài)描述和分門別類階段。從而奠定了微生物學的基礎(chǔ)，同時開辟了醫(yī)學和工業(yè)微生物等分支學科。主要集中在下列三個方面： ①圖12到了17世紀，雖然由于研究植物和動物的生長發(fā)育和生活循環(huán)，是“自生說”逐漸消弱，但是由于技術(shù)問題，如何證實微生物不是自然發(fā)生的仍是一個難題，這不僅是“自生說”的一個頑固陣地，同時也是人們正確認識微生物生命活動的一大屏障。 ②其后它又研究了牛、羊炭疽病和狂犬病，并首次制成狂犬疫苗，證實其免疫學說，為人類防病、治病做出了重大貢獻。巴斯德在否定“自生說”的基礎(chǔ)上，認為一切發(fā)酵作用都可能與微生物的生長繁殖有關(guān)。為進一步研究微生物的生理生化奠定了基礎(chǔ)。 (2)這兩項技術(shù)不僅是具有微生物研究特色的重要技術(shù)，而且也為當今動植物細胞的培養(yǎng)做出了十分重要的貢獻。等）、病毒學（Ivanowsky、Beijerinck等）、植物病理學和真菌學（Bary、Berkeley等）、釀造學（Hensen、Jorgensen 現(xiàn)代微生物學的發(fā)展 20世紀上半葉微生物學事業(yè)欣欣向榮。環(huán)境微生物學在土壤微生物學研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。 20世紀80年代以來，在分子水平上對微生物研究迅速發(fā)展，分子微生物學應運而生。微生物從發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在短短的300年間，特別是20世紀中葉，已在人類的生活和生產(chǎn)實踐中得到廣泛的應用，并形成了繼動、植物兩大生物產(chǎn)業(yè)后的第三大產(chǎn)業(yè)。 中國學者開始從事微生物學研究在20世紀之初，那時一批到西方留學的中國科學家開始較系統(tǒng)的介紹微生物知識，從事微生物學研究。戴芳瀾和俞大紱等是我國真菌學和植物病理學的奠基人；陳華癸和張憲武等對根瘤菌固氮作用的研究開創(chuàng)了我國農(nóng)業(yè)微生物學；高尚蔭創(chuàng)建了我國病毒學的基礎(chǔ)理論研究和第一個微生物學專業(yè)。近年來，我國學者瞄準世界微生物學科發(fā)展前沿，進行微生物基因組學的研究，現(xiàn)已完成痘苗病毒天壇株的全基因組測序，最近又對我國的辛德畢斯毒株（變異株）進行了全基因組測序。因此如何發(fā)揮我國傳統(tǒng)應用微生物技術(shù)的優(yōu)勢，緊跟國際發(fā)展前沿，趕超世界先進水平，還需作出艱苦的努力。食品微生物學（Food食品微生物學是食品科學與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，學習這門課程的目的是為食品專業(yè)的學生打下牢固的微生物學基礎(chǔ)和熟練的食品微生物學技能。微生物在自然界廣泛存在，在食品原料和大多數(shù)食品上都存在著微生物。 有益微生物在食品制造中的應用 隨著對微生物與食品關(guān)系的認識日益深刻，逐步闡明微生物的種類及其機理，也逐步擴大了微生物在食品制造中的應用范圍。人們食用的食品是經(jīng)過微生物發(fā)酵作用的代謝產(chǎn)物，如酒類、食醋、氨基酸、有機酸、維生素等。微生物酶制劑在食品及其它工業(yè)中的應用日益廣泛。 有害微生物對食品的危害及防止 所以食品微生物學工作者應該設(shè)法控制或消除微生物對人類的這些有害作用，采用現(xiàn)代的檢測手段，對食品中的微生物進行檢測，以保證食品安全性，這也是食品微生物學的任務(wù)之一。 4．簡述微生物學的形成和發(fā)展，及各個發(fā)展時期的代表人物和其科學貢獻。了解幾種常見的細菌、霉菌和酵母菌的生物學特性以及在食品加工業(yè)中的應用。由于生物科學的不斷深入和手段的不斷改善，尤其是電子顯微鏡的應用和細胞超微結(jié)構(gòu)的研究，發(fā)現(xiàn)細胞生物的細胞核存在著兩種類型，稱之為真核與原核。 細菌個體形態(tài)雖然細菌種類繁多，但其基本形態(tài)分為：球狀、桿狀和螺旋狀?？煞譃椋?①單球菌 ②雙球菌80s（線粒體和葉綠體中的核糖體為70s） 具單位膜的細胞器無有幾種細胞器 呼吸系統(tǒng)在部分質(zhì)膜和內(nèi)膜中在線粒體中 光合色素m 注：s是沉降系數(shù)（svedberg）,用來測定顆粒大小。如四聯(lián)微球菌（Micrococcus ⑥葡萄球菌分裂面不規(guī)則，多個球菌聚在一起，像一串串葡萄。桿菌桿菌的形態(tài)也依種的不同有所差異，有的菌體呈紡錘狀，有的桿菌有明顯分枝。此外菌體排列的形式也有不同，排列成對的稱雙桿菌，形成鏈狀的稱鏈桿菌。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用到的細菌大多數(shù)是桿菌。pekinense）。螺旋菌細胞呈彎曲狀，根據(jù)其彎曲程度不同而分為弧菌和螺旋菌。 ②螺旋菌菌體回轉(zhuǎn)如螺旋，螺旋數(shù)目的多少及螺距大小隨菌種不同而異。各種細菌在幼齡時和適宜的環(huán)境條件下表現(xiàn)出正常形態(tài)?；尉褪怯捎诨瘜W或物理因素的刺激，阻礙細胞的發(fā)育引起形態(tài)的異常變化，如巴氏醋酸桿菌（Acetobacter如乳酪芽孢桿菌（Bacillus m）。 球菌的大小以其直徑表示，桿菌、螺旋菌的大小以寬度長度來表示。細菌的大小 球細ureae）chroococcum）～ 旋動泡硫菌（Thiophysam）寬度（181。delbruckii）～～ 枯草桿菌（Bacillus旋細rubrum）～～ 迂回螺菌（Spirillum 由于細菌個體大小有很大差異，以及所用固定和染色方法不同，測量結(jié)果可能不一致。一般幼齡的菌體比成熟的或老齡的菌體大的多，但寬度變化不明顯。細菌細胞的結(jié)構(gòu) 細菌的基本結(jié)構(gòu)包括細胞壁、細胞質(zhì)膜、細胞質(zhì)及細胞核等四部分組成，有些細菌還有莢膜、鞭毛和芽孢等特殊結(jié)構(gòu)（圖26）。為堅韌、略具有彈性的結(jié)構(gòu)。失去細胞壁的各種形態(tài)的菌體都將變成球形。有鞭毛的細菌失去細胞壁后，可仍保持其鞭毛但不能運動，可見細胞壁的存在是鞭毛運動所必需的，可能是為鞭毛運動提供可靠的支點。acid,四肽鏈同其它氨基糖四肽依次連接（圖27b）形成堅韌的肽聚糖套層。革蘭氏染色（Gram 表23經(jīng)結(jié)晶紫染色的細胞用碘液處理后形成不溶性復合物，乙醇能使它溶解，所以染色的前二步結(jié)果是一樣的，但在G＋細胞中，乙醇還能使厚的肽聚糖層脫水，導致孔隙變小，由于結(jié)晶紫和碘的復合物分子太大，不能通 過細胞壁，保持著紫色。 ①革蘭氏陽性細菌的細胞壁 G＋細菌細胞壁具有較厚（2080nm）而致密的肽聚糖層，多達20層，占細胞壁成分的60%～90%，它同細胞膜的外層緊密相連（圖29）。 如果細胞壁的肽聚糖層被消溶，G＋細胞成為原生質(zhì)體（protoplasts），細胞壁不復存在，而只存留細胞膜。在細胞壁和細胞質(zhì)膜之間有一個明顯的空間，稱為壁膜間隙（periplasmicO特異多糖由重復分支的碳水化合物分子組成，含有已糖（葡萄糖、半乳糖和鼠李糖）和二脫氧已糖。KDO）。肽聚糖層和外膜的內(nèi)層之間通過脂蛋白連接起來。 盡管細胞壁是細菌的重要結(jié)構(gòu)成分，但自然界也存在無壁細菌，如支原體屬于 這一類。這種缺乏堅硬的肽聚糖細胞壁的L型細胞可以繼續(xù)繁殖，甚至再形成胞壁。membrane）,簡稱質(zhì)膜（plasma磷脂的親水和疏水雙重性質(zhì)使它具有方向性，由雙層磷脂構(gòu)成的質(zhì)膜其疏水的兩層脂肪酸鏈相對排列在內(nèi)，親水的兩層磷酸基則相背排列在外，類似于G—細菌