微生物与食品通识课.pdf

微生物与食品 生命科学学院 左志晗 skyzzh@mail.tjnu.edu.cn 内容提要  微生物与你和我  微生物的特点  人类对微生物的认知过程  微生物在现代食品工业中的应用  微生物性污染对食品安全的影响 课程开始前谈一谈对微生物的认识和了解 我们生活在一个被大量微生物包围着的环境中 • 空气 • 水体 • 食品 • …… 微生物无处不在 Microorganisms are ubiquitous 人体的微生物 人体体表及体内存在大量的 微生物： 皮肤表面：平均10万个细菌/ 平方厘米； 口腔：细菌种类超过500种； 肠道：微生物总量达100万 亿 ，粪便干重的1/3是细菌， 每克粪便的细菌总数为： 1000亿个。 时时刻刻与微生物 “共舞” 微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！ 微生物是一把十分锋利的双刃剑！ 微生物的主要特点 1.个体微小、结构简单 微生物的个体极其微小，一般以μm或nm作单位 描述之。如一个典型球菌仅φ １μm。 杆菌的平均长度：2微米； 1500个杆菌首尾相连＝一粒芝麻的长度； 10—100亿个细菌加起来的重量＝1毫克； 面积/体积比：人＝1，大肠杆菌＝30万； 这样大的比表面积特别有利于他们和周围环境进 行物质、能量和信息的交换。微生物的其他很多 属性都和它的这一特点相关。 结构简： 微生物结构也是非常简单的，大多数为单细 胞，只有少数为简单的多细胞。如PSTV是359 个核苷酸（RNA）组成的类病毒，长度为 50nm；而朊病毒仅由蛋白质分子组成。 2.吸收多，转化快 微生物吸收和转化物质的能力比动物、植物要 高很多倍： 在合适的环境下，Escherichia coli （大肠杆 菌）每小时内可消耗其自重1000-10000倍的乳糖。 Candida utilis (产朊假丝酵母)合成蛋白质的 能力比大豆强100倍，比食用公牛强10万倍。 微生物的这个特性为它们的快速生长繁 殖和产生大量代谢产物提供了充分的物质基 础，从而使微生物有可能更好地发挥 “活的 化工厂”的作用。人类对微生物的利用主要 体现在它们的生物化学转化能力上。 1头500kg的公牛，24小时生产0.5kg蛋白，而同样重量的 酵母菌，以质量较次的糖蜜和氨水为原料，24小时可以生 产50000kg优质蛋白质。 3.生长旺，繁殖快 微生物具有惊人的生长繁殖速度，其中二等分 裂 （指数分裂）的细菌尤为突出。 研究得最透砌的微生物是Escherichia coli， 其细胞在合适的生长条件下，每分裂一次的时间是 12.5-20.0分钟。如按20分钟分裂一次计，则每小时 24 分裂3次，24小时可达到4.722 ×10 个 （4722吨）， 48小时可达4000个地球重。 由于条件的限制，细菌的指数分裂速度只能维持数小 时，而在液体培养基中，细菌细胞的浓度一般仅能达到 8 9 10 -10 个/ml。 微生物的这一特性在发酵工业上体现在：生产效率高、 发酵周期短。在生物学基本理论的研究上的优越性：科研 周期大大缩短、经费减少、效率提高。 当然，对于危害人、畜和植物等的病原微生物或使 物品发霉的微生物来说，它们的这个特性就会给人类带来 极大的麻烦甚至严重的祸害，因而需要认真对待。 4.适应强、易变异 微生物有极其灵活的适应性，这是高等动植物无法比拟 的，诸如抗热性、抗寒性、抗盐性、抗酸性、抗压力等能力。 在海洋深处的某些硫细菌可在250℃-300℃之间生长； 嗜盐细菌可在饱和盐水中正常生长繁殖； Thiobacillus thiooxidans (氧化硫杆菌)在pH1-2酸性环 境中生长; Bacillus.sp.(未定名)的芽孢在琥珀内蜜蜂肠道中已保 存了2500万年-4000万年。