食品微生物学授课课件剖析

第一章微生物学发展史本章基本理论知识1．掌握微生物的基本概念以及微生物在生物分类学中的地位。2．理解并掌握微生物的生物学特点和作用3．了解微生物学的主要分支学科和发展史。4．明确食品微生物学的研究对象和任务。第一节微生物及其在生物分类学中的地位一、微生物的概念及其主要类群二、微生物的生物学分类地位二、微生物的生物学特点与作用一、微生物的概念及其主要类群1.什么是微生物：微生物（microorganism,microbe）是一类个体微小、结构简单，肉眼不可见或看不清楚的微小生物的统称。2.主要微生物类群：这个微小生物类群十分庞杂，它包括小到没有细胞结构的病毒（virus），单细胞原核的细菌（bacteria）、放线菌（actinomyces）、支原体（mycoplasma）、立克次氏体（rickettsia）、衣原体（chlamydia）等和属于真菌的酵母菌（yeast），霉菌（molde）等和原生动物（protozoa）等。3.与食品工业有密切关系的主要类群：主要是细菌、酵母菌、霉菌、放线菌和部分专门侵害微生物的部分病毒（噬菌体,phage），这些微小生物虽然种类不同、形态和大小各异，但是，它们的生物学特性比较接近，所以人们赋予其一个共同的名称----微生物。二、微生物的生物学分类地位1957年Copeland提出四界分类系统：即原核生物界（procaryotae）（细菌、蓝细菌等）；原生生物界（protista)（原生动物、真菌、粘菌和藻类等）；动物界(Animalia)多细胞动物；植物界(Plantae)。1969年Whittaker提出把真菌单独列为一界，即形成了生物五界分类系统，将生物分为：原核生物界、真核原生生物界（protistae）、真菌界（fungi）、动物界植物界。随着对病毒研究的深入，于1977年，我国微生物学家提出把病毒列为一界，即病毒界（vira）。因此在五界分类系统的基础上形成了六界分类系统。根据微生物的定义，我们可以看出，在生物六界分类系统中，其中微生物包括四界。近年来，我国学者又提出了菌物界（myceteae）的概念，菌物界是与动、植物界并行的一大类真核生物，除指一般真菌外，还包括一些既不宜归入动物界，也不宜归入植物界，又不同于一般真菌的真核生物，如粘菌、卵菌等。70年代以后，随着“第三型生物”——古细菌（archaebacteria）的发现，于1978年R.H.Whittaker和L.Margulis提出了三原界（urkingdom）分类系统。认为，在生物进化的早期，存在一类各生物的共同祖先，然后分成三条进化路线，形成了三个原界：古细菌原界：包括产甲烷细菌、极端嗜盐细菌、嗜热嗜酸细菌；真细菌(eubacteria)原界：包括除古细菌以外的其它原核生物；真核生物原界：包括原生动物、真菌、动物和植物。三、微生物的生物学特点与作用微生物除具有生物的共性外，也有其独特的特点，正因为其具有这些特点，才使得这样微不可见的生物类群引起人们的高度重视。（一）种类繁多、分布广泛（二）生长繁殖快，代谢能力强（三）遗传稳定性差，容易发生变异（一）种类繁多、分布广泛种类极其繁多——已发现的微生物达10万种以上，新种不断发现。分布非常广泛——可以说微生物无处不有、无处不在.–极端环境：冰川、温泉、火山口等极端环境；–土壤：土壤是微生物的大本营，一克沃土中含菌量高达几亿甚至几十亿；–空气：空气中也含有大量微生物，越是人员聚集的公共场所，微生物含量越高；–水：水中以江、湖、河、海中含量高，井水次之；–动植物体表及某些内部器官：如皮肤及消化道等。微生物的多样性已在全球范围内对人类产生巨大影响。土壤中微生物的种类繁多，几乎所有的微生物都能从土壤中分离筛选得到，要分离筛选某中微生物，多数情况都是从土壤采取样品。首先微生物为人类创造了巨大的物质财富，目前所使用的抗生素药物，绝大多数是微生物发酵产生的，以微生物为劳动者的发酵工业，为工、农、医等领域提供各种产品。另外微生物也为人类带来巨大危害，如疫病的传播，并且引起疫病传播的新微生物种类总不断出现。（二）生长繁殖快，代谢能力强大肠杆菌（Escherichiacoli）在适宜的条件下，每20分钟即繁殖一代，24小时即可繁殖72代，由一个菌细胞可繁殖到47×1022个，如果将这些新生菌体排列起来，可绕地球一周有余；生理基础:因为微生物的代谢能力很强,由于微生物个体微小，单位体积的表面积相对很大，有利于细胞内外的物质交换，细胞内的代谢反应较快。极大的物质资源:正因为微生物具有生长快、代谢能力强的特点，才使得微生物能够成为发酵工业的产业大军，在工、农、医等战线上发挥巨大作用；在物质转化中的作用:如果没有微生物，自古以来的动、植物尸体不能分解腐烂，早已是动、植物尸体堆积如山，布满全球。（三）遗传稳定性差，容易发生变异微生物个体微小，对外界环境很敏感，抗逆性较差，很容易受到各种不良外界环境的影响；另外，微生物的结构简单，缺乏免疫监控系统,很容易变异。微生物的遗传不稳定性，是相对高等生物而言的，实际上在自然条件下，微生物的自发突变频率为10-6左右。微生物的遗传稳定性差，给微生物菌种保藏工作带来一定不便。另一方面，正因为微生物的遗传稳定性差，其遗传的保守性低，使得微生物菌种培育相对容易得多。通过育种工作，可大幅度地提高菌种的生产性能，其产量性状提高幅度是高等动、植物所难以实现的。第二节微生物学的研究对象、任务和分科一、微生物学及其研究对象二、微生物学的分支学科一、微生物学及其研究对象微生物学概念:概括地讲，微生物学（Microbiology）是研究微生物及其生命活动规律的学科。研究对象:研究的主要内容涉及微生物的形态结构，营养特点，生理生化，生长繁殖，遗传变异，分类鉴定，生态分布以及微生物在工业、农业、医疗卫生、环境保护等各方面的应用。研究微生物及其生命活动规律之目的在于充分利用有益微生物，控制有害微生物，使这些微小生物更好地贡献于人类文明。二、微生物学的分支学科（一）根据基础理论研究内容不同，形成的分支学科微生物生理学（MicrobiolPhysiology）微生物遗传学（MicrobiolGenetics）微生物生物化学（MicrobiolBiochemistry）微生物分类学（MicrobiolTaxonomy）微生物生态学等（MicrobiolEcology）。（二）根据微生物类群不同，形成的分支学科细菌学（Bacteriology）病毒学（Virology）真菌学（Fungi）放线菌学（Actinomycetes）等。（三）根据微生物的应用领域不同，形成的分支学科工业微生物学（IntustrialMicrobiology）农业微生物学（AgriculturalMicrobiology）医学微生物学（MedicalMicrobiology）药用微生物学（PatherologicalMicrobiology）食品微生物学（FoodMicrobiology）兽医微生物学（ViterinaryMicrobiology）等。（四）根据微生物的生态环境不同，形成的分支学科土壤微生物学(SoilMicrobiology)海洋微生物学（MarineMicrobiology）等。第三节食品微生物学及其研究内容食品微生物学:食品微生物学是专门研究与食品有关的微生物的种类、特点及其在一定条件下与食品工业关系的一门学科。尽管人类对食品微生物研究的历史很长，但作为微生物学的一门独立的分支学科——食品微生物学，其仍属一门新兴学科。尤其在我国，人们对食品科学的重视仅是改革开放以来，人们解决了温饱问题之后的事情；食品微生物学是随着食品科学的发展而产生的一个重要的学科。食品微生物研究的主要内容包括三个方面：一、在食品工业中有益的微生物及其应用；二、在食品保藏过程中引起食品变质的微生物及其控制；三、与食品卫生有关的微生物。第四节微生物学的发展简史我们把这个过程分成以下四个阶段加以阐述。一、微生物学的史前时期二、微生物的发现与微生物学的启蒙时期三、微生物学的形成时期四、微生物学的发展时期一、微生物学的史前时期盲目应用时期。人类已经在很多方面利用了微生物，世界各国人民在自己的生产实践中都积累了很多利用有益微生物和防治有害微生物的经验。北魏的贾思勰《齐民要术》一书中，就详细记载了制醋的方法。我国古代劳动人民就利用了盐腌、糖渍、烟熏、风干等。二、微生物发现与微生物学启蒙时期十七世纪，荷兰人吕文虎克（AntonyvanLeeuwenhock）发明了第一台简易显微镜（200～300倍）。于1669年出版了《安东.列文虎克所发现的自然界秘密》。随后在近200年的时期，随着显微镜的不断改进，分辨率的提高，人们对微生物的认识由粗略的形态描述逐步发展到对微生物进行详细的观察和根据形态进行分类研究，形成了启蒙的微生物学。三、微生物学的形成时期由研究微生物形态的启蒙时期到对微生物的生理生化水平研究时期。巴斯德（LouisPasteur,1822～1895）通过对酒曲的研究，证明了酒曲发酵是其中的酵母菌代谢作用，这一研究结果把对微生物的研究由形态转向生理生化研究水平，为微生物学的形成和发展奠定了基础。巴斯德还通过大量实验证明了食品的腐败变质是遭受微生物污染后，微生物生长繁殖而引起的，从根本上否定了“微生物自然发生说”。微生物学的另一位奠基人是一位德国医生柯赫（RobertKoch,1843～1910），他为疾病的病原学说建立了基础。首先从患病动物的病变脏器中分离纯化得到病原菌，通过将病原菌接种回到动物体内，能引起相同症状的疾病，证明了传染病是由某些特定的病原菌传播的。由于巴斯德和柯赫对微生物学的形成作出了极大的贡献，普遍认为，他们两位是微生物学的奠基人。四、微生物学的发展时期本世纪是微生物学的全面发展时期：细胞的结构与功能、细菌的代谢等；微生物在工农业生产上发挥巨大作用；微生物成为生物学研究的主要研究材料；50年代DNA双螺旋解密后，微生物又成了分子生物学的主要研究材料。微生物学、遗传学和生物化学的相互渗透与作用导致了现代分子遗传学的诞生与发展；进入70年代，在微生物的研究基础上，导致了DNA重组技术和基因工程的发展。