【正文】 0min， 可以殺死微生物的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，但不能達(dá)到完全滅菌的目的，用于不適于高溫滅菌的食品，如牛乳、醬腌菜類、果汁、啤酒、果酒和蜂蜜等，其主要目的是殺死其中無(wú)芽孢的病原菌（如牛奶中的結(jié)核桿菌或沙門(mén)氏桿菌），而又不影響它們的風(fēng)味。 微生物的生理微生物的生理 ③ 超高溫瞬時(shí)滅菌法。滅菌的溫度在 135～ 137℃ 時(shí)間 3～ 5s， 可殺死微生物的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和耐熱性強(qiáng)的芽孢細(xì)菌，但污染嚴(yán)重的鮮乳在 142℃ 以上殺菌效果才好。超高溫瞬時(shí)滅菌法現(xiàn)廣泛用于各種果汁、牛乳、花生乳、醬油等液態(tài)食品的殺菌。微生物的生理微生物的生理 ④ 高壓蒸汽滅菌法。高壓蒸汽滅菌法是實(shí)驗(yàn)室和罐頭工業(yè)中常用的滅菌方法。高壓蒸汽滅菌是在高壓蒸汽鍋內(nèi)進(jìn)行的，鍋有立式和臥式兩種，原理相同，鍋內(nèi)蒸汽壓力升高時(shí)，溫度升高。一般采用 104 Pa的壓力， ℃ 處理 15～ 30min， 也有采用較低溫度（ 115℃ ）下維持 30min左右，可達(dá)殺菌目的。罐頭工業(yè)中要根據(jù)食品的種類和殺菌的對(duì)象、罐裝量的多少等決定殺菌式。實(shí)驗(yàn)室常用于培養(yǎng)基、各種緩沖液、玻璃器皿及工作服等滅菌。 微生物的生理微生物的生理 ⑤ 間歇滅菌法。是用流通蒸汽反復(fù)滅菌的方法，常常溫度不超過(guò) 100℃ ，每日一次，加熱時(shí)間為 30min， 連續(xù)三次滅菌，殺死微生物的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。每次滅菌后，將滅菌的物品在（ 28～ 37℃ ）培養(yǎng)，促使芽孢發(fā)育成為繁殖體，以便在連續(xù)滅菌中將其殺死。 微生物的生理微生物的生理 輻射 利用輻射進(jìn)行滅菌消毒，可以避免高溫滅菌或化學(xué)藥劑消毒的缺點(diǎn)，所以應(yīng)用越來(lái)越廣，目前主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面： （ 1）接種室、手術(shù)室、食品、藥物包裝室常應(yīng)用紫外線殺菌。 （ 2）應(yīng)用 β 射線作食品表面殺菌， γ 射線用于食品內(nèi)部殺菌。經(jīng)輻射后的食品，因大量微生物被殺滅，再用冷凍保藏，可使保存期延長(zhǎng)。 微生物的生理微生物的生理 過(guò)濾 采用機(jī)械方法，設(shè)計(jì)一種濾孔比細(xì)菌還小的篩子，做成各種過(guò)濾器。通過(guò)過(guò)濾，只讓液體培養(yǎng)基從篩子中流下，而把各種微生物菌體留在篩子上面，從而達(dá)到除菌的目的。這種滅菌方法適用于一些對(duì)熱不穩(wěn)定的體積小的液體培養(yǎng)基的滅菌以及氣體的滅菌。它的最大優(yōu)點(diǎn)是不破壞培養(yǎng)基中各種物質(zhì)的化學(xué)成分。但是比細(xì)菌還小的病毒仍然能留在液體培養(yǎng)基內(nèi)，有時(shí)會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)一定的麻煩。 微生物的生理微生物的生理 常用控菌的化學(xué)方法 一般化學(xué)藥劑無(wú)法殺死所有的微生物，而只能殺死其中的病原微生物，所以是起消毒劑的作用，而不是滅菌劑。 消毒劑能迅速殺滅病原微生物的藥物。防腐劑能抑制或阻止微生物生長(zhǎng)繁殖。一種化學(xué)藥物是殺菌還是抑菌，常不易嚴(yán)格區(qū)分。消毒劑在低濃度時(shí)也能殺菌（如 1： 1000硫柳汞）。由于消毒防腐劑沒(méi)有選擇性，因此對(duì)一切活細(xì)胞都有毒性，不僅能殺死或抑制病原微生物，而且對(duì)人體組織細(xì)胞也有損傷作用，所以只能用于體表、器械、排泄物和周?chē)h(huán)境的消毒。常用的化學(xué)消毒劑有：石碳酸、來(lái)蘇水（甲醛溶液）、氯化汞、碘酒、酒精等。 微生物的生理微生物的生理 微生物的代謝 代謝（ metabolism） 是微生物細(xì)胞與外界環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)交換的過(guò)程，即微生物細(xì)胞不停地從外界環(huán)境中吸收適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在細(xì)胞內(nèi)合成新的細(xì)胞物質(zhì)并儲(chǔ)存能量，這是微生物生長(zhǎng)繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)它又把衰老的細(xì)胞和不能利用的廢物排出體外。因而它是細(xì)胞內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)的總和。由于代謝活動(dòng)的正常進(jìn)行，保證的微生物的生長(zhǎng)繁殖，如果代謝作用停止，微生物的生命活動(dòng)也就停止。因此代謝作用與微生物細(xì)胞的生存和發(fā)酵產(chǎn)物的形成緊密相關(guān)。微生物的代謝包括微能量代謝和物質(zhì)代謝兩部分。 微生物的生理微生物的生理 微生物的能量代謝 微生物在進(jìn)行生命活動(dòng)都需要能量，如微生物細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸、生物合成、細(xì)胞分裂、鞭毛運(yùn)動(dòng)等都要利用能量。它主要是通過(guò)生物氧化而獲得能量。所謂生物氧化就是發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)的一系列產(chǎn)能性的氧化反應(yīng)總和，即物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的連續(xù)的氧化還原反應(yīng)，逐步分解并釋放能量的過(guò)程，這是一個(gè)產(chǎn)能代謝過(guò)程。 微生物的生理微生物的生理（呼吸）類型 根據(jù)在底物進(jìn)行氧化時(shí)，脫下的氫和電子受體的不同，微生物的呼吸可分為三個(gè)類型，即：好氧呼吸、厭氧呼吸和發(fā)酵。 （ 1）好氧呼吸 以分子氧作為最終電子受體的生物氧化過(guò)程稱為好氧呼吸。是許多異養(yǎng)型好氧微生物和兼性厭氧微生物在有氧條件下的主要產(chǎn)能方式。微生物通過(guò)有氧呼吸可以將有機(jī)物基質(zhì)徹底氧化，產(chǎn)生大量的能量。以葡萄糖為例，通過(guò) EMP途徑和 TCA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： 微生物的生理微生物的生理 （ 2）厭氧呼吸 以無(wú)機(jī)氧化物作為最終電子受體的生物氧化過(guò)程稱為厭氧呼吸。在無(wú)氧條件下，一些厭氧和兼性厭氧微生物可以通過(guò)無(wú)氧呼吸獲得生長(zhǎng)所需的能量，但最終電子受體是含氧的無(wú)機(jī)鹽類，如硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽以及 CO2或延胡索酸等有機(jī)物，而不是自由的氧分 （ 3）發(fā)酵作用 指電子供體和最終電子受體都是有機(jī)化合物的生物氧化過(guò)程稱為發(fā)酵作用，在發(fā)酵過(guò)程中，有機(jī)物質(zhì)即是被氧化的基質(zhì)，又是最終的電子受體，由于發(fā)酵作用不能使基質(zhì)徹底氧化分解，因此發(fā)酵的產(chǎn)能水平很低，大部分能量仍儲(chǔ)存在發(fā)酵產(chǎn)物中。 微生物的生理微生物的生理 生物氧化鏈 微生物從呼吸底物脫下的氫和電子向最終受氫 (電子 )體轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)一系列的中間傳遞體，這些中間傳遞體按一定順序排列成鏈，最終將電子傳遞給氧，這稱為生物氧化鏈，也稱為呼吸鏈或電子傳遞鏈。它主要由脫氫酶、輔酶 Q和細(xì)胞色素等組成。主要存在于真核微生物的線粒體中，在原核微生物中，則和細(xì)胞膜及中間體結(jié)合在一起。它的主要功能是傳遞氫和電子，同時(shí)在電子傳遞過(guò)程中釋放能量合成 ATP。 微生物的生理微生物的生理 ATP的產(chǎn)生 生物氧化為微生物的生命活動(dòng)獲得了能量，而 ATP的產(chǎn)生就是電子從供體經(jīng)呼吸鏈至最終電子受體的結(jié)果。 ATP是微生物體內(nèi)能量的主要傳遞者。當(dāng)微生物獲得能量后，首先是將它們轉(zhuǎn)換成 ATP。 當(dāng)需要能量時(shí)， ATP分子上的高能鍵水解，重新釋放能量，并可重新貯存。因此 ATP對(duì)于微生物的生命活動(dòng)具有重大的意義。 利用光能合成 ATP的反應(yīng)，稱為光合磷酸化。利用生物氧化過(guò)程中釋放的能量，合成 ATP反應(yīng)，稱為氧化磷酸化。氧化磷酸化作用是生物體內(nèi)普遍存在的，光合磷酸化僅限于光合生物中才有。微生物通過(guò)氧化磷酸化生成 ATP的方式有底物水平磷酸化和電子傳遞磷酸化兩種。 微生物的生理微生物的生理 微生物的分解代謝 微生物的物質(zhì)代謝由分解代謝和合成代謝兩個(gè)過(guò)程組成。分解代謝是指細(xì)胞將大分子物質(zhì)分解成簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)，并在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生能量。合成代謝是指細(xì)胞利用簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)合成復(fù)雜大分子物質(zhì)，在這個(gè)過(guò)程中要消耗能量。合成代謝利用的小分子物質(zhì)來(lái)源于分解代謝過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物或環(huán)境中的小分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 微生物的生理微生物的生理 微生物的分解代謝途徑 由于分解代謝能釋放出能量供細(xì)胞生命活動(dòng)，因此，微生物只有進(jìn)行旺盛的分解代謝才能更多地合成微生物細(xì)胞物質(zhì)，并提高其生長(zhǎng)繁殖的速率。由此可見(jiàn)分解作用在物質(zhì)代謝中是十分重要的。 在自然界中維持微生物生命活動(dòng)的有機(jī)物是纖維素、淀粉等糖類物質(zhì)，也是地球上最豐富的有機(jī)物質(zhì)。人們?cè)诶梦⑸镞M(jìn)行食品加工和工業(yè)發(fā)酵時(shí)，也是以糖類物質(zhì)為主要的碳源和能源物質(zhì)。因此，微生物的糖代謝是微生物分解代謝的一個(gè)重要方面。 微生物的生理微生物的生理 （ 1）糖酵解途徑（ Embden Meverhef Parnus Pathway） 簡(jiǎn)稱 EMP途徑 也叫已糖雙磷酸降解途徑 .這個(gè)途徑的特點(diǎn)是當(dāng)葡萄糖轉(zhuǎn)化成 1， 6二磷酸果糖后，在果糖二磷酸醛縮酶的作用下，裂解為 3磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮，再由此轉(zhuǎn)化為 2分子丙酮酸。 EMP途徑由連續(xù)的 4階段組成： 第一階段：磷酸己糖的生成。這一階段包括以下四步反應(yīng)： 微生物的生理微生物的生理 ① 葡萄糖在己糖激酶的催化下，生成 1磷酸葡萄糖，同時(shí)消耗 1分子的 ATP。 由葡萄糖催化生成 1磷酸葡萄糖的反應(yīng)是一步耗能的不可逆反應(yīng)，為糖酵解的第一個(gè)限速反應(yīng)。己糖激酶（葡萄糖激酶）是糖酵解反應(yīng)的第一個(gè)關(guān)鍵酶。葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞首先進(jìn)行磷酸化，可以使葡萄糖不能自由通過(guò)細(xì)胞膜而逸出細(xì)胞，為葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)的代謝作好了物質(zhì)準(zhǔn)備。 微生物的生理微生物的生理 ② 1 磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖變位酶的催化下，生成 6磷酸葡萄糖 ③ 6 磷酸葡萄糖在己糖異構(gòu)酶的催化下生成 6磷酸果糖 微生物的生理微生物的生理 ④ 6 磷酸果糖在磷酸果糖激酶的催化下生成 1， 6二磷酸果糖，同時(shí)消耗 1分子 ATP。 這是糖酵解過(guò)程的第二個(gè)限速反應(yīng)，磷酸果糖激酶是糖酵解的第二個(gè)關(guān)鍵酶。 糖酵解的第一階段是耗能的反應(yīng)過(guò)程。從葡萄糖開(kāi)始，每分子的葡萄糖生成 1分子的 1， 6二磷酸果糖，需消耗 2 分子的 ATP。 微生物的生理微生物的生理 第二階段： 1， 6二磷酸果糖降解為 3磷酸甘油醛。這一階段包括以下兩步反應(yīng)： ① 1 ， 6二磷酸果糖在縮醛酶的催化下， 1， 6二磷酸果糖裂解為磷酸二羥丙酮和 3磷酸甘油醛。此步反應(yīng)是可逆的。 ② 3 磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮是同分異構(gòu)體，在磷酸丙糖異構(gòu)酶催化下可互相轉(zhuǎn)變。 微生物的生理微生物的生理 第三階段：由 3磷酸甘油醛生成 2磷酸甘油酸。這一階段包括以下 3步反應(yīng)： ① 3 磷酸甘油醛在 3磷酸甘油醛脫氫酶的催化下，將 3磷酸甘油醛的醛基氧化成羧基，同時(shí)也將羧基中的羥基磷酸化。 微生物的生理微生物的生理 ②1 ， 3二磷酸甘油酸在磷酸甘油激酶的催化下，將其高能磷酸鍵從羧基上轉(zhuǎn)移到 ADP上，形成 ATP和 3磷酸甘油酸。 此反應(yīng)是糖酵解中第一個(gè)產(chǎn)生 ATP的反應(yīng)，該反應(yīng)屬于底物水平磷酸化。 ③ 3 磷酸甘油酸在磷酸甘油酸變位酶的催化下，將磷酸基從它的 C3位轉(zhuǎn)移到 C2位，形成 2磷酸甘油酸。在催化反應(yīng)中 Mg2+參加是必需的，該反應(yīng)是可逆的。 微生物的生理微生物的生理 第四階段： 2磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸帷＿@一階段包括以下兩步反應(yīng)： ① 2磷酸甘油酸在烯醇化酶的催化下生成磷酸烯醇式丙酮酸。 反應(yīng)中脫去水的同時(shí)引起分子內(nèi)部能量的重新分配，形成一個(gè)高能磷酸鍵，為下一步反應(yīng)做了準(zhǔn)備。 微生物的生理微生物的生理 ② 磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶的催化下，轉(zhuǎn)變?yōu)楸帷? 反應(yīng)中磷酸烯醇式丙酮酸將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給 ADP生成ATP， 這是糖酵解途徑中的第二次底物水平磷酸化。 此步反應(yīng)是糖酵解途徑中的第三個(gè)限速反應(yīng)，丙酮酸激酶是糖酵解途徑中的第三個(gè)關(guān)鍵酶。 微生物的生理微生物的生理 糖酵解途徑的全部反應(yīng)如圖 32所示 圖 32 糖酵解途徑 微生物的生理微生物的生理 總的反應(yīng)式為： 糖酵解途徑是微生物的一條重要的糖代謝通路。糖酵解途徑中生成的丙酮酸是糖的無(wú)氧酵解和有氧分解的交叉點(diǎn)。在缺氧的情況下，丙酮酸被還原為乳酸；有氧的情況下，進(jìn)入 TCA循環(huán)，被徹底氧化為二氧化碳和水，并生成 ATP。 微生物的生理微生物的生理 （ 2）三羧酸循環(huán)（ Tricarboxylic Acid Cycle）， 簡(jiǎn)稱TCA循環(huán) TCA循環(huán)是在細(xì)胞的線粒體中進(jìn)行的，它由一連串的反應(yīng)組成。 TCA循環(huán)的反應(yīng)如下： ① 乙酰 CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸 在檸檬酸合成酶的催化下，乙酰 CoA中的乙酰基與草酰乙酸發(fā)生縮合反應(yīng)，生成三羧酸循環(huán)中的第一個(gè)三羧酸 ——檸檬酸。該步反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，是三羧酸循環(huán)中的第一個(gè)限速步驟，檸檬酸合成酶為三羧酸循環(huán)的第一個(gè)關(guān)鍵酶。 微生物的生理微生物的生理 ② 檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸 檸檬酸在順烏頭酸酶的催化下，經(jīng)過(guò)脫水形成第二個(gè)三羧酸 —— 順烏頭酸，后者再經(jīng)加水形成第三個(gè)三羧酸 —— 異檸檬酸 微生物的生理微生物的生理 ③ 異檸檬酸氧化脫羧生成 α 酮戊二酸 異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶的催化下生成草酰琥珀酸，后者迅速脫羧生成 α 酮戊二酸。反應(yīng)中脫下的氫由 NAD+接受形成 NADH+H+進(jìn)入呼吸鏈，氧化成 H2O ， 釋放出 ATP。 此步反應(yīng)是三羧酸循環(huán)中的第一次氧化脫羧反應(yīng)，也是三羧酸循環(huán)中的第二步限速步驟，異檸檬酸脫氫酶是三羧酸循環(huán)中的第二個(gè)關(guān)鍵酶。 微生物的生理微生物的生理 ④ α 酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰 CoA α 酮戊二酸在 α 酮戊二酸氧化脫羧酶系的催化下，氧化脫羧生成琥珀酰 CoA。 此步反應(yīng)是三羧酸循環(huán)中的第二個(gè)氧化脫羧反應(yīng)，也是三羧酸循環(huán)中的第三步限速步驟， α 酮戊二酸氧化脫羧酶系是三羧酸循環(huán)中的第三個(gè)關(guān)鍵酶。 微生物的生理微生物的生理 ⑤ 琥珀酰 CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸 琥珀酰 CoA在琥珀酸硫激酶的催化下，高能硫酯鍵被水解生成琥珀酸，并使二磷酸鳥(niǎo)苷（ GDP） 磷酸