微生物相关名词.doc

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1、一、名称解释1、前体 指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。2、发酵生长因子 从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子3、菌浓度的测定 是衡量产生菌在整个培养过程中菌体量的变化，一般前期菌浓增长很快，中期菌浓基本恒定。补料会引起菌浓的波动，这也是衡量补料量适合与否的一个参数。4、搅拌热 ：在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生可观的热量。搅拌热与搅拌轴功率有

2、关5、分批培养 ：简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。6、接种量 ： 移入种子的体积接种量 接种后培养液的体积7、比耗氧速度或呼吸强度 单位时间内单位体积重量的细胞所消耗的氧气，mmol O2g菌-1h-18、次级代谢产物 是指微生物在一定生长时期，以初级代谢产物为前体物质，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质过程，这一过程的产物，即为次级代谢产物。9、实罐灭菌 实罐灭菌（即分批灭菌）将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备加热至灭菌温度后维持一定时间，在冷

3、却到接种温度，这一工艺过程称为实罐灭菌，也叫间歇灭菌。 10、种子扩大培养 ：指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。11、初级代谢产物 是指微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所需要的物质和能量的过程。这一过程的产物即为初级代谢产物。12、倒种 ：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。 P 14713、维持消耗（m） 指维持细胞最低活性所需消耗的能量，一般来讲，单位重量的细胞在单位时间内用于维持消耗所需的基质的量是一个常数。14

4、、产物促进剂 是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂15、补料分批培养 ：在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种方法很多。 16、发酵热 ：所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。什么叫净热量呢？在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。发酵热引起发酵液的温度上升。发酵热大，温度上升快，发酵热小，温度上升慢。

5、17、染菌率 总染菌率指一年发酵染菌的批（次）数与总投料批（次）数之比的百分率。染菌批次数应包括染菌后培养基经重新灭菌，又再次染菌的批次数在内18、连续培养 ： 发酵过程中一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液，使发酵罐内的体积维持恒定。达到稳态后，整个过程中菌的浓度，产物浓度，限制性基质浓度都是恒定的。 19、临界溶氧浓度 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度20、回复突变 由突变型回到野生型的基因突变21、种子 见种子扩大培养22、培养基 广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长 繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。23、发酵工程：利用微生物特定

6、性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵于现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术集合并发展起来的发酵技术。二、填空题1、 微生物发酵培养（过程）方法主要有 分批 培养、补料分批 培养、连续 培养、半连续 培养四种。2、 微生物生长一般可以分为：调整期、对数期、稳定期和衰亡期。3、 发酵过程工艺控制的只要化学参数 溶解氧、PH、核酸量等.4、 发酵过程控制的目的就是得到最大的比生产率和最大的得率。5、 菌种分离的一般过程 采样、富集、分离、目的菌的筛选。6、 富集培养目的就是让 目的菌 在种群中占优势，使筛选变得可能。7、 根据工业微生

7、物对氧气的需求不同，培养法可分为 好氧培养 和 厌氧培养 两种。8、 微生物的培养基根据生产用途只要分为 孢子 培养基、种子 培养基和发酵培养基。9、 常用灭菌方法：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌10、 常用工业微生物可分为： 细菌、 酵母菌、 霉菌、 放线菌四大类。11、 发酵过程工艺控制的代谢参数中物理参数 温度、压力、搅拌转速、功率输入、流加数率和质量 等12、 环境无菌的检测方法有：显微镜检查法、肉汤培养法、平板培养法、发酵过程的异常观察法等13、 染菌原因： 发酵工艺流程中的各环节漏洞和发酵过程管理不善两个方面。14、 实验室中进行的发酵菌液体发酵方式主要有四种：试管液体培养

8、、浅层液体培养、摇瓶培养、台式发酵罐15、 发酵高产菌种选育方法包括 （自然选育）、（杂交育种）、（诱变育种）、（基因工程育种）、（原生质体融合）。16、 发酵产物整个分离提取路线可分为：预处理、固液分离、初步纯化、精细纯化和成品加工加工等五个主要过程。17、 发酵过程主要分析项目如下 ：pH、排气氧、排气CO2和呼吸熵、糖含量、氨基氮和氨氮、磷含量、菌浓度和菌形态。18、 微生物调节其代谢采用 酶活性、酶合成量、细胞膜的透性。19、 工业微生物菌种可以来自 自然分离，也可以来自从微生物 菌种保藏机构 单位获取。20、 发酵工业上常用的糖类主要有 葡萄糖、糖蜜。21、 工业发酵方式根据所用菌种

9、是单一或是多种可以分为 单一纯种 发酵和 混合 发酵。22、 种子及发酵液进行无菌状况控制常用的方法 显微镜检测法、酚红肉汤培养基法、平板画线培养法、发酵过程的异常观察法。23、 菌种的分离和筛选一般分为 采样、富集、分离、目的菌的筛选步骤。24、 菌种的分离和筛选一般可分为。25、 常用灭菌方法有：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌三、问答题1、发酵工程的概念是什么？发酵工程基本可分为那两个大部分，包括哪些内容?答：发酵工程是利用微生物特定性状好功能，通过现代化工程技术生产有用物质或其直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发

10、展起来的发酵技术。也可以说是渗透有工程学的微生物学，是发酵技术工程化的发展，由于主要利用的是微生物发酵过程来生产产品，因此也称为微生物工程。 一.发酵部分: 1.菌种的特征和选育 2.培养基的特性，选择及其灭菌理论 3发酵液的特性 4.发酵机理。 5.发酵过程动力学 6.空气中悬浮细菌微粒的过滤机理 7.氧的传递。溶解。吸收。理论。 8.连续培养和连续发酵的控制 二.提纯部分 1.细胞破碎，分离 2.液输送，过滤. 除杂 3.离子交换渗析，逆渗透，超滤 4.凝胶过滤，沉淀分离 5溶媒萃取，蒸发蒸馏结晶，干燥，包装等过程和单元操作 2、现代发酵工程所用的发酵罐应具备那些特征？答：（1）、发酵罐应

11、有适宜的径高比。罐身较长，氧的利用率较高；（2）、发酵罐应能承受一定的压力。因为发酵罐在灭菌和正常工作时，要承受一定的压力（气压和液压）和温度；（3）、发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合，实现传质传热作用，保证微生物发酵过程中所需的溶解氧；（4）、发酵罐内应尽量减少死角，避免藏污纳垢，保证灭菌彻底，防止染菌；（5）、发酵罐应具有足够的冷却面积；（6）、搅拌器的轴封要严密，以减少泄露。3、微生物发酵的种子应具备那几方面条件？答:（1）、菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长，迟缓期短。（2）、生理性状稳定。（3）、菌体总量及浓度能满足大量发酵罐的要就。（4）、无杂菌污染。（5）、保持稳

12、定的生产能力。4、发酵工业上常用的氮源有那些，起何作用？答：氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋白质、核酸等）和含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类：有机氮源和无机氮源。 1、无机氮源种类：氨盐、硝酸盐和氨水特点：微生物对它们的吸收快，所以也称之谓迅速利用的氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变化如： (NH4)2SO4 2NH3 + 2H2SO4 NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH 无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺，若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮

13、源称为生理碱性物质，如硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。 所以选择合适的无机氮源有两层意义： 满足菌体生长 稳定和调节发酵过程中的pH2、有机氮源来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟。成分复杂：除提供氮源外，有些有机氮源还提供大量的无机盐及生长因子。有机氮源成分复杂可以从多个方面对发酵过程进行影响，而另一方面有机氮源的来源具有不稳定性。所以在有机氮源选取时和使用过程中，必须考虑原料的波动对发酵的影响5、发酵产品的生产特点是什么，什么是种子扩大培养，其

14、任务是什么？答： （2）、种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。（3）、种子扩大培养的任务： 现代的发酵工业生产规模越来越大，每只发酵罐的容积有几十立方米甚至几百立方米，要使小小的微生物在几十小时的较短时间内，完成如此巨大的发酵转化任务，那就必须具备数量巨大的微生物细胞才行。（1）发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。其主要特点如下： 1，发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较简单。 2，发酵所

15、用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这特性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。 3，发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单的代谢产物。 4，由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。 5，发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如果污染了杂菌，生产上

16、就要遭到巨大的经济损失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的关键。 6，微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。 7，工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快，开可以取得显著的经济效益。 基于以上特点，工业发酵日益引起人们重视。和传统的发酵工艺相比，现代发酵工程除了上述的发酵特征之外更有其优越性。除了使用微生物外，还可以用动植物细胞和酶，也可以用人工构建的“工程菌来进行反应；反应设备也不只是常规的发酵罐，而是以各种各样的生物反应器而代之，自动化连续化程度高，使发

17、酵水平在原有基础上有所提高和和创新。发酵产品的生产特点： 一般操作条件比较温和；以淀粉、糖蜜等为主，辅以少量有机、无机氮源为原料；过程反应以生命体的自动调节方式进行；能合成复杂的化合物如酶、光学活性体等；能进行一些特殊反应，如官能团导入；生产产品的生物体本身也是产物，含有多种物质；生产过程中，需要防止杂菌污染；菌种性能被改变，从而获得新的反应性能或提高生产率。6、培养成分用量的确定有什么规律？答： （1）、参照微生物细胞内元素的比例确定。培养基的成分配比虽然千差万别，但都是用来培养某种微生物的，而不同类型的微生物细胞的成分比例其实是有一定规律的。这些规律可以在很大程度上知道培养基的基本成分配比

18、的选择。 不同种类的微生物内某种成分的含量其实是比较稳定的。培养基最终会被微生物吸收利用，因此其成分比例可以参考该种微生物的成分比例，至少可以作为一个重要依据。另外，尽管不同种类的微生物的成分比例有一定的差异，但还是有一定共性的。所以培养基中这集中营养成分不管由什么具体物质提供，其用量基本上也符合这种关系。（2）参照碳氮比确定。如果培养基中碳源过多，不利产物的合成。同样碳源过少或氮源过少对发酵的影响也是不利的。不同种微生物碳氮比差异很大，既是同种微生物在其不同生理时期对碳氮比要求也有不同，所以最适碳氮比要通过试验确定，一般在100：（120）之间。（3）、其他因素。培养基中一些用量极少的物质一

19、般要严格控制，不能过量。例如，维生素、微量元素、某些生长因子、前体等。具体用量要通过试验确定。培养基中的一些成分的比例会影响培养基的某些理化性质，这时要引起重视。 7、叙述防止发酵菌种退化的具体条件措施有那些？答：（1）控制传代次数：尽量避免不必要的移种和传代，并将必要的传代降低到最低限度，以减少细胞分裂过程中所产生的自发突变几率。（2）创造良好的培养条件：如在赤霉素生产菌G.fujikuroi的培养基中，加入糖蜜、天冬酰胺、谷氨酰胺、5-核苷酸或甘露醇等丰富营养物时，有防止衰退效果。（3）利用不易衰退的细胞传代：对于放线菌和霉菌，菌丝细胞常含有几个细胞核，因此用菌丝接种就易出现衰退，而孢子一

20、般是单核的，用于接种就可避免这种现象。（4）采用有效的菌种保藏方法（5）合理的育种：选育菌种是所处理的细胞应使用单核的，避免使用多核细胞;合理选择诱变剂种类或增加突变位点，以减少分离回复突变；在诱变处理后及分离提纯化，从而保证保藏菌种的纯度。（6）、选用合适的培养基 在培养基中添加某种化学物质可以防止菌种退化。或者选取营养相对贫乏的培养基在菌种保藏培养基，限制菌株的生长代谢减少变异反而发生从而防止菌种的退化。 8、如何选择最适发酵温度？答：1、根据菌种及生长阶段选择。微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要求的温度范围也不同。在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌体，取稍高的

21、温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速；在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期，从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可以推迟衰老。发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有必要，就又提高温度，刺激产物合成到放罐。2、根据培养条件选择。温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，溶氧浓度也可髙些。培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利用快，会使菌过早自溶。3、根据菌生长情况菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些。培养条件适宜，如营养丰富，通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。总的来说，温

22、度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度。9、不同时间染菌对发酵有什么影响，染菌如何控制？答：（1）种子培养期染菌：由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势，而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有很少抗生素（产物）。因而它防御杂菌能力低，容易污染杂菌。如在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。（2）发酵前期染菌：发酵前期最易染菌，且危害最大。原因 发酵前期菌量不很多，与杂菌没有竞争优势；且还未合成产物（抗生素）或产生很少，抵御杂菌能力弱。在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。染菌措施 可以用降低培养温度，调整补料量，用酸碱调pH值，缩短培养周期等措施予以补救。如果前

23、期染菌，且培养基养料消耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重新接种再用。（3）发酵中期染菌 ：发酵中期染菌会严重干扰产生菌的代谢。杂菌大量产酸，培养液pH下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶，产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。措施 降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，或者抗生素生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐，抑制杂菌。（4） 发酵后期染菌：发酵后期发酵液内已积累大量的产物，特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产影响不大。如果染菌严重，又破坏性较大，可以

24、提前放罐。发酵染菌后的措施：染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道。灭菌方法：可通蒸汽灭菌，也可加入过氧乙酸等化学灭菌剂搅拌半小时，才放下水道。否则由于各罐的管道相通，会造成其它罐的染菌，而且直接放下水道也会造成空气的污染而导致其它罐批染菌。 凡染菌的罐要找染菌的原因，对症下药，该罐也要彻底清洗，进行空罐消毒，才可进罐。l 染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒，空气用甲醛熏蒸。特别，若染噬菌体，空气必须用甲醛蒸汽消毒l10、发酵级数确定的依据是什么？答：一般由菌丝体培养开始计算发酵级数，但有时，工厂从第一级种子罐开始计算发酵级数谷氨酸：三级发酵一级种子（摇瓶）二级种子 （小罐）发酵青霉素：三级发酵一

25、级种子 （小罐）二级种子（中罐）发酵1、发酵级数确定的依据：级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响。2、级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一般2-4级。3、 在发酵产品的放大中，反应级数的确定是非常重要 的一个方面11、发挥菌种的最大生产潜力主要考虑那几点？12、什么是半连续培养，说明其优缺点。答：在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液（带放）称为半连续培养。某些品种采取这种方式，如四环素发酵优点 放掉部分发酵液，再补入部分料液，使代谢有害物得以稀释有利于产物合成，提高了总产量。缺点 代谢产生的前体物被稀释，提取的总体积增大13、发酵工程主题微生物有什么特点？答：发酵工程所利用的

26、微生物主要是细菌、放线菌，酵母菌和霉菌特点：(1)对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力 (2)有极强的消化能力 (3)有极强的繁殖能力14、什么叫染菌，对发酵有什么影响，对提炼有什么危害？答：染菌：发酵过程中除了生产菌以外，还有其它菌生长繁殖染菌的影响：发酵过程污染杂菌，会严重的影响生产，是发酵工业的致命伤。 造成大量原材料的浪费，在经济上造成巨大损失l 扰乱生产秩序，破坏生产计划。l 遇到连续染菌，特别在找不到染菌原因往往会影响人们的情绪和生产积极性。l 影响产品外观及内在质量l发酵染菌对提炼的影响：染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和其它杂质。采用有机溶剂

27、萃取的提炼工艺，则极易发生乳化，很难使水相和溶剂相分离，影响进一步提纯。采用直接用离子交换树脂的提取工艺，如链霉素、庆大霉素，染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面，或被离子交换树脂吸附，大大降低离子交换树脂的交换容量，而且有的杂菌很难用水冲洗干净，洗脱时与产物一起进入洗脱液，影响进一步提纯15、结合所学微生物发酵工程课程论述某个工业发酵产品的生产工艺流程（可画图说明），越详细越好。 答：培养基制备 、无菌空气制备 、菌种与种子扩大培养 、发酵培养 、通过化学工程技术分离、提取、精制。 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

28、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

29、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(Escherichia coli)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471022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,

30、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

31、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. 微生物学及其分支学科 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

32、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(Microbiol Physiology) 微生物遗传学(Microbiol Genetics) 微生物生物化学(Microbiol Biochemistry) 微生物分类学(Microbiol Taxonomy) 微生物生态学等(Microbiol Ecology). (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(Fun

33、gi) 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(Intustrial Microbiology) 农业微生物学(Agricultural Microbiology) 医学微生物学(Medical Microbiology) 药用微生物学(Patherological Microbiology) 食品微生物学(Food Microbiology) 兽医微生物学(Viterinary Microbiology)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(Soil Microbiology) 海洋微生物学(Ma

34、rine Microbiology)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

35、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(Antony van Leeuwenhock)发明了第一台简易显微镜(200300倍). 于1669年出版了安东.

36、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(Louis Pasteur, 18221895)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

37、发生说. 微生物学的另一位奠基人是一位德国医生柯赫(Robert Koch, 18431910),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

38、,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.参考资料： 编第三章 微生物的代谢调控理论及其在食品发酵与酿造中的应用1 、发酵生产食醋食醋是人们日常生活所必需的调味品，也是最古老的利用微生物生产的食品之一。食醋生产是利用醋酸菌在充分供氧的条件下将乙醇氧化为醋酸。反应式为： CH 3 COOH+H 2 O 能用于食醋生产的醋酸菌有纹膜醋酸菌（ Acetobacter aceti ）、许氏醋酸菌 ( A. schutzenbachii ) 、恶臭醋酸菌 ( A. rancens ) 和巴氏醋酸菌 (

39、A. pasteurianus ) 等。不同原料还需加入不同的微生物。以淀粉为原料时加入霉菌和酵母菌，糖类为原料时加入酵母菌。获得风味迥异的食醋品种。我国名优食醋有镇江香醋、山西陈醋、江浙玫瑰醋、四川麸醋等。2 酒类：酒类的发酵生产主要是利用酵母菌在厌氧条件下将葡萄糖发酵为酒精的过程。不同酒类的发酵工艺不同：不同的酒类酿造所选用的酵母菌不同。所选用的原料、水质、甚至环境都会影响酒类的品质和风味。纯净的矿泉水往往较河水和自来水好。有人发现，贵州茅台酒之所以具有其独特的芬芳风味，与其酿酒厂环境中存在的微生物区系有关。3 、发酵生产乳制品利用乳酸细菌进行发酵，使成为具有独特风味的食品很多。如酸制奶油

40、、干酪、酸牛乳、嗜酸菌乳（活性乳）、马奶酒、面包格瓦斯以及酸泡菜、乳黄瓜等等。这些乳制品不仅具有良好而独特的风味，而且由于易于吸收而提高了其营养价值。有些乳制品还有抑制肠胃内异常发酵和其他肠道病原菌的生长，因而具有疗效作用，受到人们的喜爱。发酵乳制品的主要乳酸菌有干酪乳杆菌（ Lactobacillus casei ）、保加利亚乳杆菌（ L. bulgaricus ）、嗜酸乳杆菌 ( L.acidophilus ) 、植物乳杆菌（ L.plantraum ）、瑞士乳杆菌（ L. heltyieus ）、乳酸乳杆菌（ L. lactis ）、乳链球菌 ( Streptococcus lactis

41、 ) 、乳脂链球菌（ S. cremoris ）、嗜热链球菌（ S. thermophilus ）、噬柠檬酸链球菌（ S. citrovorus ）、副柠檬酸链球菌 ( S. paracitrovorus )等许多种。嗜柠檬酸链球菌还可以把柠檬酸代谢为具有香味的丁二酮等，使乳制品具有芳香味。不同的乳制品往往需要由不同的乳酸菌发酵，以保证不同的口味和质量。而且常由两种或两种以上的菌种配合发酵，既可使风味独特多样，又可防止噬菌体的危害。4 、发酵生产酱油酱油是包括霉菌、酵母菌和细菌等多种微生物参与原料物质转化的混合作用的结果。对发酵速度、成品色泽、味道鲜美程度影响最大的是米曲霉（ Aspergil

42、lus oryzae ）和酱油曲霉 ( A.sojae )，而影响其风味的是酵母菌和乳酸菌。米曲霉含有丰富的蛋白酶、淀粉酶、谷氨酸胺酶和果胶酶、半纤维素酶、酯酶等。涉及酱油发酵的酵母菌有 7 个属的 23 个种，其中影响最大的是鲁氏酵母（ Saccharomyces rouxii ），易变圆酵母（ Torulopsis versatilis ）等。而乳酸菌则以酱油四联球菌（ Tetrcoccus soyae ） 、嗜盐片球菌（ Pediococcus halophilus ）和酱油片球菌（ P.soyae ）等与酱油风味的形成关系最为密切。因为它们利用糖形成乳酸，再与乙醇反应形成特异香味的乳酸

43、乙酯。也已发现某些芽孢杆菌是影响酱油风味的主要微生物。在酱油生产过程中必须防止霉菌，尤其是那些能产生黄曲霉毒素和其他毒素的曲霉、青霉、镰刀霉（ Fusarium ）的污染，还有其他致病细菌和耐盐性产膜酵母如盐生接合酵母（ Zygosaccharomyces alsus ），粉状毕赤氏酵母（ Pichia farinosa ）等的污染。5 、腐乳的发酵生产腐乳是大豆制品经多种微生物及其产生的酶，将蛋白质分解为胨、多肽和氨基酸类物质以及一些有机酸，有机醇和酯类而制成的具有特殊色香味的豆制品。涉及的微生物主要是毛霉 ( Mucor )中的腐乳毛霉（ M.sufu ）、鲁氏毛霉（ M. rouxian

44、us ）、五通桥毛霉（ M. wutungkial ）、总状毛霉（ M. recemosus ）、华根霉（ Rhizopus chinensis ）等，另外也有利用微球菌（ Micrococcus ）或枯草芽孢杆菌 ( Bacillus subtilis ) 酿造的。6 、面包的发酵生产面包和馒头都是由面粉经酵母菌发酵后制成。在 30 左右时，酵母菌利用经淀粉酶水解的产物麦芽糖、葡萄糖、果糖、蔗糖等，发酵生成二氧化碳、醇、醛、有机酸等。二氧化碳使面团膨胀发孔。在高温下烘烤时使面包成为多孔的海绵状结构，使质地松软可口。发酵过程中产生的有机酸、醇、醛等给予特有的风味。再添加各种辅料使面包增添花色。

45、面包的生产工艺较简单： 7 、氨基酸和维生素 C 等的发酵生产氨基酸不仅是人体所必需，而且是众多食品工业不可缺少的鲜味剂、甜味剂和添加剂，使食品提高了营养价值和蛋白质利用率，增加风味。如象谷氨酸钠即是人们日常生活中菜肴的调味刺，赖氨酸作为大米或饲料的添加剂，有利于蛋白质的合理和高效利用。用于发酵生产谷氨酸的微生物有谷氨酸棒杆菌（ Corynebacterium glutaraicum ）、黄色短杆菌（ Brevibacterium flavum ）等。它们都是球形、短杆至棒状；无鞭毛，不运动，不形成芽孢， G + ，需 O 2 需生物素的细菌。合成途径是在形成丙酮酸后，进一步生成乙酰 -C O A ，进入三羧酸循环，生成 - 酮戊二酸。在有 NH 4 + 存在时由谷氨酸脱氨酶催化生成 L- 谷氨酸。维生素 C 的合成发酵系由两步完成。首先由弱氧化醋杆菌（ A. subaxydans ）、黑色醋杆菌（ A. melanogenum ）、胶醋杆菌（ A. xylinum ）等将山梨醇转化成山梨糖，然后山梨糖由双黄假单胞菌氧化为 - 酮基 -L- 古龙酸，古龙酸再在碱性溶液中转化为烯醇化合物，加入酸后即转化成为 L- 抗坏血酸。8 、有机酸的发酵食品工业和其他工业中都需要大量的有机