【正文】 發(fā)展，即應(yīng)用微生物學(xué)和基礎(chǔ)微生物學(xué)。微生物在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用使農(nóng)業(yè)微生物學(xué)和獸醫(yī)微生物學(xué)等也成為重要的應(yīng)用學(xué)科。在短短的時(shí)間內(nèi)取得了一系列進(jìn)展，并出現(xiàn)了一些新的概念，較突出的有，生物多樣性、進(jìn)化、三原界學(xué)說；細(xì)菌染色體結(jié)構(gòu)和全基因組測(cè)序；細(xì)菌基因表達(dá)的整體調(diào)控和對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)機(jī)制；細(xì)菌的發(fā)育及其分子機(jī)理；細(xì)菌細(xì)胞之間和細(xì)菌同動(dòng)植物之間的信號(hào)傳遞；分子技術(shù)在微生物原位研究中的應(yīng)用。這是以微生物的代謝產(chǎn)物和菌體本身為生產(chǎn)對(duì)象的生物產(chǎn)業(yè)，所用的微生物主要是從自然界篩選或選育的自然菌種。我國微生物學(xué)的發(fā)展 我國是具有5000年文明史的古國，我國勞動(dòng)人民對(duì)微生物的認(rèn)識(shí)和利用是最早的幾個(gè)國家之一。19101921年間伍連德用近代微生物學(xué)知識(shí)對(duì)鼠疫和霍亂病原的探索和防治，在中國最早建立起衛(wèi)生防疫機(jī)構(gòu)，培養(yǎng)了第一支預(yù)防鼠疫的專業(yè)隊(duì)伍，在當(dāng)時(shí)這項(xiàng)工作居于國際先進(jìn)地位。但總的來說，在新中國成立之前，我國微生物學(xué)的力量較弱且分散，未形成我國自己的隊(duì)伍和研究體系，也沒有我國自己的現(xiàn)代微生物工業(yè)。1999年又啟動(dòng)了從我國云南省騰沖地區(qū)熱海沸泉中分離得到的泉生熱袍菌全基因組測(cè)序，目前取得可喜進(jìn)展。 5Microbiology）是專門研究微生物與食品之間的相互關(guān)系的一門科學(xué)。食品微生物學(xué)所研究的內(nèi)容包括： (1)研究與食品有關(guān)的微生物的活動(dòng)規(guī)律； (2)研究如利用有益微生物為人類制造食品； (3)研究如何控制有害微生物、防止食品發(fā)生腐敗變質(zhì)； (4)但是，不同的食品或在不同的條件下，其微生物的種類、數(shù)量和作用亦不相同。以微生物供應(yīng)或制造食品，這并不是新的概念。概括起來，微生物在食品中的應(yīng)有三種方式：①微生物菌體的應(yīng)用。③微生物酶的應(yīng)用。 微生物引起的食品有害因素主要是食品的腐敗變質(zhì)，因而使食品的營養(yǎng)價(jià)值降低或完全喪失。 5．簡(jiǎn)述我國微生物學(xué)的發(fā)展。了解病毒的一般特性，溫和噬菌體與溶源性，毒性噬菌體與噬菌體增殖及其對(duì)食品發(fā)酵工業(yè)的危害性。原核生物細(xì)胞有明顯的核區(qū)，核區(qū)內(nèi)只有一條雙螺旋結(jié)構(gòu)的脫氧核糖核酸（DNA）構(gòu)成的染色體；原核生物細(xì)胞的核區(qū)沒有核膜包圍，稱為原核。細(xì)菌（bacteria） 細(xì)菌是原核微生物的一大類群，在自然界分布廣，種類多，與人類生產(chǎn)和生活的關(guān)系也十分密切，是微生物學(xué)的主要研究對(duì)象。分別稱為球菌、桿菌和螺旋菌。細(xì)胞是球形或近似球形的。分裂后的細(xì)胞分散而單獨(dú)存在的為單球菌。分裂后兩個(gè)球菌成對(duì)排列，如肺炎雙球菌（Diplococcus原核微生物與真核微生物的主要區(qū)別 細(xì)胞結(jié)構(gòu)原核生物真核生物 細(xì)胞壁復(fù)雜，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體 核糖體70s ③鏈球菌分裂是沿一個(gè)平面進(jìn)行，分裂后細(xì)胞排列成鏈狀，如乳鏈球菌（Streptococcustetragenus）。如金黃色葡萄球菌（Staphylococcus桿菌兩端的不同形狀，常作為鑒別菌種的依據(jù)。還有些桿菌可以產(chǎn)生芽孢稱為芽孢桿菌。例如用來生產(chǎn)淀粉酶與蛋白酶的枯草桿菌（Bacillus乳品工業(yè)中保加利亞乳桿菌（Lactobacillus ①弧菌菌體彎曲呈弧形或逗號(hào)形。如減少螺菌（Spirillum當(dāng)培養(yǎng)條件變化或菌體變老時(shí)，常常引起形態(tài)的改變，尤其是桿菌。Pasteurianus）正常情況下為短桿菌，由于培養(yǎng)溫度的改變而成紡錘狀、絲狀或鏈鎖狀（圖24）。casei）普通正常情況培養(yǎng)為長(zhǎng)桿菌，老熟時(shí)變成無繁殖力的分枝狀的衰頹形（圖25）。如用電子顯微鏡觀察細(xì)胞構(gòu)造或更小的微生物時(shí)，要用更小的單位納米（nm）或埃（197。螺旋菌的長(zhǎng)度是以其自然彎曲狀的長(zhǎng)度來計(jì)算，而不是以其真正的長(zhǎng)度計(jì)算的，細(xì)菌細(xì)胞大小見表22。徑（181?！?乳鏈球菌（Streptococcusvolutans）～ 桿細(xì)m） 普通變形桿菌（Proteussubtilis）～～ 巨大芽孢桿菌（Bacillusvolutans）10～20～ 雖然細(xì)菌的大小差別很大，但一般都不超過幾個(gè)微米，～。一般細(xì)菌在干燥與固定過程中，細(xì)胞明顯收縮，測(cè)量結(jié)果往往只能得到近似值。細(xì)菌細(xì)胞大小還可能與代謝產(chǎn)物的積累或培養(yǎng)基中滲透壓增加有關(guān)。 基本結(jié)構(gòu)是任何一種細(xì)菌都具有的，而特殊結(jié)構(gòu)只限于某些種類細(xì)菌才有，是細(xì)菌分類鑒定的重要依據(jù)。細(xì)胞壁約占細(xì)胞干重的10%～25%。細(xì)菌在一定范圍的高滲溶液中細(xì)胞質(zhì)收縮，但細(xì)胞仍然可保持原來的形狀，在一定的低滲溶液中細(xì)胞則會(huì)膨大，但不致破裂。此外細(xì)胞壁實(shí)際上是多孔性的，可允許水及一些化學(xué)物質(zhì)通過，并對(duì)大分子物質(zhì)有阻攔作用。NAM）兩種氨基糖（圖27a），這兩種氨基糖或直接連接或通過甘氨酸間橋而交替相連形成長(zhǎng)鏈。有許多細(xì)菌在肽聚糖外面還有外膜（outerstain）是丹麥醫(yī)生革蘭（Hans革蘭氏染色程序和結(jié)果 步果 陽性（G+）陰性（G—） 初色95%乙醇10～20s保持紫色脫去紫色 復(fù)在G—細(xì)胞中，乙醇處理不但破壞了胞壁外膜，還可能損傷肽聚糖層和細(xì)胞質(zhì)膜，于是被乙醇溶解的結(jié)晶紫和碘的復(fù)合物從細(xì)胞中滲漏出來，當(dāng)再用襯托的染色液復(fù)染時(shí)，顯現(xiàn)紅色。有的G＋細(xì)菌細(xì)胞壁中含有磷壁酸（teichoicacid），也稱胞壁質(zhì)（murein），它是甘油和核糖醇的聚合物，磷壁酸通常以糖或氨基酸的酯而存在。除鏈球菌外，大多數(shù)G＋細(xì)菌細(xì)胞壁中含極少蛋白質(zhì)。space）。由于糖的種類不同，使各種G—細(xì)胞具有不同特性的LPS。 外膜中還含有幾種蛋白，如脂蛋白、通透蛋白。 壁膜間隙G—細(xì)菌細(xì)胞壁的外膜與細(xì)胞質(zhì)膜之間存在明顯的壁膜間隙，一層薄的肽聚糖處于其間，肽聚糖層和細(xì)胞質(zhì)膜之間的間隙較寬，肽聚糖層至外膜之間的間隙較窄。G＋如果肽聚糖被全部去除無殘余留下，則細(xì)胞壁不能再合成。membrane），是圍繞細(xì)胞質(zhì)外面的雙層膜結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞具有選擇吸收性能，控制物質(zhì)的吸收與排放，也是許多生化反應(yīng)的重要部位。 質(zhì)膜很薄，約5～10nm厚。proteins）。嗜冷細(xì)菌質(zhì)膜的類脂是高度不飽和的，能在低溫下流動(dòng)；而嗜熱細(xì)菌質(zhì)膜類脂的飽和度和支鏈脂肪酸含量較高。當(dāng)質(zhì)膜內(nèi)外兩側(cè)溶質(zhì)的濃度不同時(shí)，水分從低濃度溶質(zhì)一側(cè)通過質(zhì)膜流向高濃度一側(cè)，直到兩側(cè)的濃度達(dá)到平衡，或是由于壓力而阻止水分子進(jìn)一步流動(dòng)時(shí)為止。 (3）中體（mesosome）或中間體細(xì)菌的細(xì)胞膜折皺陷入到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，形成一些管狀或囊狀的形體稱中體或中間體，其中酶系發(fā)達(dá)是能量代謝的場(chǎng)所。據(jù)近代研究表明，細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)可分為細(xì)胞質(zhì)區(qū)和染色質(zhì)區(qū)。 細(xì)胞質(zhì)具有生命物質(zhì)所有的各種特征，含有豐富的酶系，是營養(yǎng)物質(zhì)合成、轉(zhuǎn)化、代謝的場(chǎng)所，不斷地更新細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)和成分，使細(xì)菌細(xì)胞與周圍環(huán)境不斷地進(jìn)行新陳代謝。 由于細(xì)菌核質(zhì)體比其周圍的細(xì)胞質(zhì)電子密度較低，在電子顯微鏡下觀察呈現(xiàn)透明的核區(qū)域，用高分辨率的電鏡可觀察到細(xì)菌的核為絲狀結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是一個(gè)巨大的、連續(xù)的環(huán)狀雙鏈DNA分子（其長(zhǎng)度可達(dá)1mm），比細(xì)菌本身長(zhǎng)很多倍折疊纏繞形成的。質(zhì)粒攜帶著遺傳信息，一般質(zhì)粒攜帶的基因是細(xì)菌細(xì)胞的次級(jí)代謝基因；質(zhì)?？勺晕覐?fù)制、穩(wěn)定遺傳，隨細(xì)菌繁殖在子代細(xì)胞中代代相傳，質(zhì)粒在細(xì)胞中有時(shí)可自行消失，但沒有質(zhì)粒的細(xì)菌不能自行產(chǎn)生。細(xì)胞內(nèi)核糖體常成串聯(lián)在一起，稱為多聚核糖體。顆粒狀內(nèi)含物細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有各種較大的顆粒，大多為細(xì)胞貯藏物,顆粒的多少隨菌齡及培養(yǎng)條件的不同有很大變化。如用甲苯胺藍(lán)、次甲基藍(lán)染色后不呈藍(lán)色而呈紫紅色。由于易被脂溶性染料如蘇丹黑（Sudan ③肝糖（glycogen）粒與淀粉粒（granulose）某些腸道桿菌和芽孢桿菌體內(nèi)可積累一些多聚葡萄糖，用稀碘液可染成紅棕色即為肝糖。 ⑤硫滴硫磺細(xì)菌，如紫色硫細(xì)菌和貝氏硫細(xì)菌等，當(dāng)環(huán)境中含有H2S的量很高時(shí)，它們可以把H2S氧化成硫，在體內(nèi)積累起來，形成大分子的折光性很強(qiáng)的硫滴，為硫素貯藏物質(zhì)。 由于細(xì)菌的發(fā)育階段不同，以及營養(yǎng)和環(huán)境的差異，各種細(xì)菌甚至同種細(xì)菌之間，內(nèi)含物的數(shù)量和成分也可不同，但是同一菌種在相同的環(huán)境條件下常含有相同的內(nèi)含物，這一點(diǎn)有助于細(xì)菌的鑒定。 (1）鞭毛（flagella）某些細(xì)菌能從體內(nèi)長(zhǎng)出纖細(xì)呈波狀的絲狀物稱為鞭毛，是細(xì)菌的“運(yùn)動(dòng)器官”。鞭毛自基粒長(zhǎng)出穿過細(xì)胞壁延伸到細(xì)胞外部（圖212）。鞭毛著生的位置、數(shù)目是細(xì)菌種的特征，依鞭毛的數(shù)目與位置分下列幾種： 單生 兩端單生鞭毛菌 叢生偏端叢生鞭毛菌 兩端叢生鞭毛菌 周生菌體周生鞭毛稱周毛菌，如枯草桿菌（Bacillus 鞭毛是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官，有鞭毛的細(xì)菌在液體中借鞭毛運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方式依鞭毛著生位置與數(shù)目不同而不同。 有些細(xì)菌的表面有比鞭毛短而細(xì)（直徑3～10nm）的菌毛（pili或fimbriae），數(shù)目常多于鞭毛。pili）。沒有明顯邊緣，可以擴(kuò)散到環(huán)境中的稱為粘液層。約占90%，還有多糖或多肽聚合物。某些病原菌如炭疸芽孢桿菌只在寄主體內(nèi)才形成莢膜，在人工培養(yǎng)基上不形成莢膜，形成莢膜的細(xì)菌也不是整個(gè)生活期內(nèi)都形成莢膜，如肺炎雙球菌在生長(zhǎng)緩慢時(shí)形成莢膜。 (3）芽孢（spore）有些細(xì)菌當(dāng)生長(zhǎng)到一定時(shí)期繁殖速度下降，菌體的細(xì)胞原生質(zhì)濃縮，在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)圓形、橢圓形或圓柱形的孢子。 芽孢有較厚的壁和高度折光性，在顯微鏡下觀察芽孢為透明體。acetobutylicum)。cereus）等。但有的菌種需要在營養(yǎng)豐富、適宜溫度的條件下形成芽孢，如蘇云金芽孢桿菌（Bacillus 不論在什么條件下所形成的芽孢其對(duì)不良的環(huán)境都有很強(qiáng)的抵抗能力，有的芽孢在不良的條件下可保持活力數(shù)年、數(shù)十年，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。DPA的結(jié)構(gòu)式為： DPA在芽孢中以鈣鹽的形式存在，占芽孢干重的15%。孢子壁破裂而通過中部、頂端或斜上方伸出新菌體(圖217)。如單球菌、雙球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌等。(2）細(xì)菌菌落特征如果把單個(gè)微生物細(xì)胞接種到適合的固體培養(yǎng)基上后，在適合的環(huán)境條件下細(xì)胞就能迅速生長(zhǎng)繁殖，繁殖的結(jié)果是形成一個(gè)肉眼可見的細(xì)胞群體，我們把這個(gè)微生物細(xì)胞群體稱為菌落（colony）。不產(chǎn)莢膜的菌落表面干燥、皺褶為粗糙型（R型）。 m～4181。它們污染食品后如環(huán)境條件適宜，可在食品表面迅速生長(zhǎng)，一般產(chǎn)生水溶性色素、氧化產(chǎn)物和粘液，引起食品產(chǎn)生異味及變質(zhì)，很多菌在低溫下能很好的生長(zhǎng)，所以在冷藏食品的腐敗變質(zhì)中起主要作用。putrefacicus），可使魚、牛奶及乳制品腐敗變質(zhì)。 (2）醋酸桿菌屬（Acetobacter）醋酸桿菌分布也很普遍，一般從腐敗的水果、蔬菜及變酸的酒類、果汁等食品中都能分離出醋酸桿菌。醋酸桿菌是制醋的生產(chǎn)菌株，在日常生活中常常危害水果與蔬菜，使酒、果汁變酸。分布極廣，存在于水、土壤、飼料和人畜的腸道內(nèi)。好氧或兼性厭氧，有機(jī)營養(yǎng)型。對(duì)其他食品如禽、魚、蛋等食品同樣引起腐敗變質(zhì)。大腸桿菌（E.是人類重要的腸道致病菌。幼齡時(shí)常常變成縷狀或彎曲狀,周生鞭毛，運(yùn)動(dòng)性強(qiáng)。所以，在冷藏食品中可以發(fā)現(xiàn)，是人畜共患利氏菌病的病原菌，可引起人的腦膜炎、敗血癥、肺炎等。從牛乳、乳制品和植物產(chǎn)品中能分離出來。mesenteroide)能利用蔗糖合成大量莢膜物質(zhì)——葡萄糖。 (12）雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）雙歧桿菌最初于1899年由法國巴斯德研究院的蒂賽爾首先從健康母乳喂養(yǎng)嬰兒的糞便中分離出來。 (13）芽孢桿菌屬（Bacillus）細(xì)胞桿狀，有些很大（～～）。因此，在食品工業(yè)中是經(jīng)常遇到的污染菌。subtilis）常常引起面包腐敗，但它們產(chǎn)生蛋白酶的能力強(qiáng)，常用作蛋白酶產(chǎn)生菌。thermosaccharolyticum）可分解糖類引起罐裝水果、蔬菜等食品的產(chǎn)氣性變質(zhì)。botulinum）,其芽孢產(chǎn)生在菌體的中央或極端，芽孢耐熱性極大，能產(chǎn)生很強(qiáng)的毒素。污染食品可使食品變色。革蘭氏陽性，很少運(yùn)動(dòng)，化能異養(yǎng)型，好氧或兼性厭氧。是肌體發(fā)紅發(fā)燒的原因，是溶血性的鏈球菌。lococcus）呈葡萄串狀，革蘭氏陽性。 典型的放線菌除發(fā)達(dá)的基質(zhì)菌絲外，還有發(fā)達(dá)的氣生菌絲和孢子絲(圖219)。放線菌的形態(tài) 基質(zhì)菌絲是緊貼固體培養(yǎng)基表面并向培養(yǎng)基里面生長(zhǎng)的菌絲。 放線菌的孢子有球形,橢圓形或瓜子形等各種形態(tài),孢子表面還有不同的紋飾。放線菌的菌落特征 放線菌的菌落特征因種而異，大致分為兩類： 一類是以鏈霉菌為代表，其早期菌落類似細(xì)菌，后期由于氣生菌絲和分生孢子的形成而變成表面干燥、粉粒狀并常有輻射皺折。有些放線菌（游動(dòng)放線菌科的各屬）還形成孢子囊，長(zhǎng)在氣生菌絲或基內(nèi)菌絲上，孢子囊內(nèi)產(chǎn)生有鞭毛、能運(yùn)動(dòng)或無鞭毛、不運(yùn)動(dòng)的孢囊孢子（圖222）。大多腐生，少數(shù)寄生，在分解復(fù)雜有機(jī)質(zhì)中起重要作用。 (2）鏈霉菌屬（Streptomyces） 在固體培養(yǎng)基上生長(zhǎng)時(shí)，形成發(fā)達(dá)的基質(zhì)菌絲和氣生菌絲。鏈霉菌的許多種類產(chǎn)生對(duì)人類有益的抗生素。菌絲體纖細(xì)，只形成基質(zhì)菌絲，不形成氣生菌絲，在基質(zhì)菌絲上長(zhǎng)出許多小分枝，頂端著生一個(gè)孢子（圖225）。 藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria） 藍(lán)細(xì)菌在過去曾一直被稱為藍(lán)藻或藍(lán)綠藻（Cyanophyta）。藍(lán)細(xì)菌的生殖方式僅知為無性生殖，還沒有發(fā)現(xiàn)有性生殖。藍(lán)細(xì)菌含有光合作用的色素，包括葉綠素a、類胡蘿卜素，特別是β胡蘿卜素和兩種水溶有色蛋白：一種是藍(lán)色藻青蛋白（blue通常這類色素與葉綠素?fù)胶驮谝黄?，使?xì)胞呈藍(lán)綠色，因而得名為藍(lán)細(xì)菌，若在細(xì)胞內(nèi)含有大量的紅色藻紅蛋白，細(xì)胞將呈現(xiàn)紅色、紫色、褐色或黑色。這類原核生物的菌體細(xì)而長(zhǎng)，是屈撓曲折、螺旋狀卷曲的單細(xì)胞，在一螺旋體內(nèi)有一個(gè)或多個(gè)小螺旋，～，長(zhǎng)度2～500mm；革蘭氏染色陰性，無鞭毛，靠體內(nèi)軸絲運(yùn)動(dòng)。昆蟲的消化道內(nèi)生存有螺旋體，特別是以木材為飼料的白蟻。寄生性密螺旋體最重要的是梅毒密螺旋體，它可誘發(fā)人類接觸傳染和先天性梅毒。次年他不幸感染斑疹傷寒（typhus