微生物应用工业

微生物應用工業Ch3.微生物之一般特性阮雪芬2003OctNTUT生理特性•微生物的細胞含:–碳水化合物–脂肪–蛋白質–核酸–各種維生素和礦物質•培養基–營養物質–代謝物質•小麥與綠藻之生產成本比較(表3-1)•人類細胞與微生物呼吸速度之比較(表3-2)微生物對自然界物質循環之任務•地球上之物質循環(Fig3-1)•氮元素之循環(Fig3-2)自然界微生物之存在(1/5)•土壤中之微生物:–種類與數量為自然界最多–又以細菌為最多(107/1g)–放線菌次之(105~6/1g)–黴菌(104~5/1g)–酵母很少•空氣中之微生物–微生物以本身,或附在塵粒中,或含在水滴中–空中落下菌之菌群別分布(Table3-4)自然界微生物之存在(2/5)•淡水及海洋中之微生物–淡水:Pseuodomonas屬&Alcaligenes屬•自淨作用•BOD:生物化學的氧需求量•污水常見微生物:–細菌:SphaerotilnsorBeggiotoa–黴菌:GeotrichumCandidum–海洋:存在很多革蘭氏陰性菌•海洋細菌多屬好鹽性,且大部為好冷菌自然界微生物之存在(3/5)•植物與微生物–根圈–根瘤:豆科植物的根瘤中共生一種能固定空中氮的根瘤菌–菌根:植物的根共生真菌類•外生菌根:菌絲不會進入根細胞,如松茸•內生菌根:菌絲會進入根細胞自然界微生物之存在(4/5)•動物與微生物–腸內菌•大腸菌•腸球菌•乳酸桿菌–反芻動物•Rummen細菌為主–以纖維素分解菌最重要(Table3-8)自然界微生物之存在(5/5)•昆蟲與微生物–微生物常被昆蟲利用作為食物–微生物殺蟲劑菌體的成分•菌體之主要成分---水–生活(營養)細胞(vegetablecell):70-85%–孢子:很少•灰分:–細菌:1-14%,酵母:6-11%,黴菌:5-13%–一般以P,K最多菌體的成分•有機成分(Seebiochem)–ProteinsOnlyLaminoacidsareconstituentsofproteins菌體的成分---有機成分–Nucleicacids:DNA&RNA–Carbohydrate:10-60%•貯存物質•細胞構造物質•核酸成分菌體的成分---有機成分–Lipids•Freelipid•Boundlipid–Vitamins•VitaminB:Co-enzyme–B1:Cocarboxylase–B2:FAD–B6:Pyridoxalphosphate–Pantothenicacid:CoenzymeA–Nicotinicacid:NAD,NADP微生物之營養---分類(Table3-17)•微生物同化”碳”營養素有二種形式–獨立營養菌(Autotrophicmicrobe)•光合成菌:利用光以產生能量•化學合成菌:氧化無機物獲得能量以合成菌體–從屬營養菌(Heterotrophicmicrobe)•活物寄生:病原菌•死物寄生:發酵或腐敗微生物微生物之營養---分類(續)(Table3-17)–從屬營養菌(Heterotrophicmicrobe)•氮固定菌•No-exacting菌•胺基酸要求菌•生長素要求菌•胺基酸及生長素要求菌微生物之營養---一般必需之營養素•碳源–單糖類:葡萄糖&果糖–雙糖類:蔗糖or麥芽糖•氮源•無機鹽類:P•生長素微生物之營養---微生物定量法•Fig3-10原理培養基及其調製法•分類–依來源分•天然培養基•合成培養基•半合成培養基–依形狀分•液體•固體–依用途分•普通•特殊培養基及其調製法•製備–過濾–pH值的調節–分注–殺菌–斜面及柱狀培養基–培養基之保存培養基及其調製法•常用的天然培養基–麴汁–麥芽汁–肉汁•常用的人工培養基•緩衝液–Phosphatebuffer–Trisbuffer微生物之增殖•測定法–Drycellweightmethod–Cellvolumemethod–Cellnitrogencontent–Spectrophotomaticmethod–Totalcellmeasurement(SeeFig3-15&3-16)–Viablecellcounts微生物之增殖生長曲線與菌體增殖動力學•dx/dt=ux•InE.Coli,onegeneration=20mins3times/1hr72times/24hrs•Theoretically,272=4.72x1019,butnot.微生物之增殖生長曲線與菌體增殖動力學•生長曲線:半對數曲線–Lagphase–Logphase(Exponentialphase)–Stationaryphase–Deathphase微生物之增殖生長曲線與菌體增殖動力學•同調培養(Synchronousculture)•方法:–調節生理條件–應用機械的物理方法•死亡速度:-dx/dt=kx微生物的增殖與環境因子•氧–好氣性菌–通性厭氣性菌–厭氣性菌•溫度–好冷菌–好溫菌–好熱菌微生物的增殖與環境因子•溫度–殺菌法•間歇•高壓•乾燥與水分活性•pHValue•滲透壓:–微生物在高滲透壓不易生長,故保存食品常添加鹽或糖微生物的增殖與環境因子•LightandRadiation•靜水壓•化學藥品–抗微生物性物質:能殺滅細菌或抑制其生長的物質•微生物間的交互作用–互利共生–拮抗作用微生物之化學反應•氧化反應-CH--C-OHO•還原反應-C-C--CH-OOH微生物之化學反應•Decarboxylation-CH2-COOH-CH3•Deamination-CH--CH2-NH2•Glycosylation微生物之化學反應•HydrolysisH-C-O-CH+H2OH-C-OH+HO-C-H•Methylation(加CH3)RS-SRRS-CH3•Esterification-COOH+R-OH-COOR•Dehyration微生物之化學反應•Condensation•Amination•Acetylation•Amidation