第三章-微生物反应动力学.pptVIP

3.1.1微生物的分类与命名 微生物（Microorganism， microbe）是对那些肉眼不能直接观察到、微小的、但能维持生命并繁殖的生物的通称， 包括细菌、放线菌、变形菌、 真菌、藻类和原生动物等。 分类：界（Kingdom）、门（Phylum）、纲（Class）、目（Order）、科（Family）、属（Genus）、种（Species）。 种以下有变种（Variety）、型（Form）、品系（Strain）等。 命名：“双名法”。 属名：大写字母开头，是拉丁词的名词，用以描述微生物的主要特征； 种名：小写字母打头，是一个拉丁词的形容词，用以描述微生物的次要特征。 例如：Staphylococcus aureus，前一个词是属名，是拉丁语的名词，是“葡萄球菌”的意思。第二个词字是种名，是拉丁语的形容词，意思是“金黄色”。所以学名是“金黄色葡萄球菌”。 霉菌(mould, mold)是丝状真菌(filamentous fungi)的一个通俗名称，在自然界分布很广，其生长所要求的相对温度比细菌低。真菌有核，呈丝状，直径一般为3～10μm，多分枝，有或无隔膜。 霉菌多为腐生菌，也 有少数寄生于动物或 植物体内。它们具有 广泛的降解和合成能 力，是发酵生产某些 重要物质的主力军。 酵母菌(yeast) 是一个通俗名称，是典型的真核生物，多为单细胞，有的也呈丝状。有的酵母通过出芽进行无性繁殖，也有的酵母进行分裂繁殖。酵母既可进行好氧呼吸，又能进行厌氧呼吸。酵母菌在酒类酿造中是不可缺少的。 病毒(virus)是存在于动物、植物、昆虫、真菌、藻类和细菌细胞内的专性寄生物，是最小的微生物。病毒本身不具备或具备最低的合成和代谢能力，只能在寄主细胞内生长繁殖，常导致寄主细胞被破坏和死亡。寄生于细菌细胞内的病毒又称为噬菌体。噬菌体是危害细菌发酵的重要根源。 3.1.2 微生物的化学组成 微生物菌体的80%左右是水分。 湿菌体（wet cell mass）所含水分是指菌体在100℃前后干燥直到恒重时减少的量。除去水分的菌体称为干菌体（dry cell mass）。 微生物菌体中除水分外，其余为蛋白质、碳水化合物、脂肪、核酸、维生素和无机物等化学物质。 细胞中某些元素（除碳、氧、氮和氢外）的含量，一般以磷、钾为多，其次是钙、镁、硫、钠、氯、铁、锌、硅等。另外，还含有微量的铝、铜、锰、钴等。 3.1.3 生长特性 由于微生物种类各异，不同微生物的生长特性亦有很大差别。 细菌以分裂方式进行的繁殖。在适宜的生长 酵母菌的生长方式有出芽繁殖、裂殖和芽裂（如同菌丝生长）三种。在最适条件下，酵母在45 min内就可以分裂，比较典型的分裂时间为90～120 min。 霉菌的生长特性是菌丝伸长和分枝。从菌丝体（顶端生长）的顶端细胞间形成隔膜进行生长，一旦形成一个细胞，它就保持其完整性。霉菌的倍增时间可短至60～90 min，但典型的霉菌倍增时间为4～8 h。 病毒能在活细胞内繁殖，但不能在一般培养基中繁殖。病毒是通过复制方式进行繁殖，即感染细胞后“接管”寄主细胞的生物合成机构，按病毒的遗传特性，合成病毒的核酸和蛋白质，并且以指数方式进行复制，幂大于2。 3.1.4 影响微生物反应的环境因素 一、营养物质 分为碳源、氮源、无机元素、微量营养素或生长因素等。 碳源是指可构成微生物细胞和代谢产物中碳架来源的营养物质。碳源的主要作用是构成细胞物质和供给微生物生长发育所需的能量。大多微生物以有机含碳化合物作为碳源和能源，例如糖类、淀粉、油脂等。光能自养微生物（ photoautotroph）是利用光为能源，二氧化碳为主要碳源。 氮源主要是提供合成原生质和细胞其它结构的原料，一般不提供能量。在微生物工业中，硫氨、尿素、豆饼和玉米浆等是较为常用的氮源。 无机元素的主要功能是：构成细胞的组成成分；作为酶的组成成分；维持酶的作用；调节细胞渗透压、氢离子浓度和氧化还原电位等。需要量较大的无机元素是磷、硫、镁、铁、钾、钙等，还需要几种微量的金属元素，如锰，钴，铜，锌等。 生长因素（growth factor）：微生物维持正常生活所不可缺少的，但其需要量又不大。根据化学结构和代谢功能可将其分为三类：即维生素、氨基酸和嘌呤、嘧啶。工业生产中，常利用玉米浆等作生长因素的供应量。 二、温度 是影响微生物生长和繁殖的最重要的因素之一。在一定范围内，微生物的代谢活动与生长繁殖随着温度的上升而增加，温度上升到一定程度，开始对机体产生不利影响，如温度继续提高，细胞功能急骤下降，以至死亡。 各种生物有其最适生长温度、最高生长温度与最低生长温度，并且，最适、最高和最低温度回因环境条件变化而变化。 三、溶解氧与氧化还原电位Eh 氧是在溶解状态下被微生物利用的，可以培养基的氧