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1、食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第七章第七章 微生物生态与生态工程微生物生态与生态工程 在自然环境中许多不同种类在自然环境中许多不同种类的微生物总是混合杂居。某一区的微生物总是混合杂居。某一区域内生长的微生物种类及其多样域内生长的微生物种类及其多样性反映出这一自然环境的特点。性反映出这一自然环境的特点。把食品看成是微生物生长的特殊把食品看成是微生物生长的特殊环境，可以从生态学角度来讨论环境，可以从生态学角度来讨论微生物与食品环境之间相互作用微生物与食品环境之间相互作用的某些规律。的某些规律。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七
2、七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生态学基本概念一一一一.微生物生态学与生态系统微生物生态学与生态系统微生物生态学与生态系统微生物生态学与生态系统微生物生态学。微生物生态学。微生物生态学。微生物生态学。微生物生态学微生物生态学微生物生态学微生物生态学(Microbial ecology)(Microbial ecology)(Microbial ecology)(Microbial ecology)是是是是研究微生物与环境之间相互作用的科研究微生物与环境之间相互作用的科研究微生物与环境之间相互作用的科研究微生物与环境之间相互作用的科学，是生态学的一个分支。所谓环境学，是生态学的一个分支。
3、所谓环境学，是生态学的一个分支。所谓环境学，是生态学的一个分支。所谓环境是指生物赖以生存的空间，由非生物是指生物赖以生存的空间，由非生物是指生物赖以生存的空间，由非生物是指生物赖以生存的空间，由非生物环境和生物环境两大部分组成。非生环境和生物环境两大部分组成。非生环境和生物环境两大部分组成。非生环境和生物环境两大部分组成。非生物环境是除生物以外的环境，包括一物环境是除生物以外的环境，包括一物环境是除生物以外的环境，包括一物环境是除生物以外的环境，包括一系列物理、化学、生物因素所构成系列物理、化学、生物因素所构成系列物理、化学、生物因素所构成系列物理、化学、生物因素所构成。食食食食品品品品微微微
4、微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生态学基本概念如温度、水分、光线及如温度、水分、光线及如温度、水分、光线及如温度、水分、光线及pHpHpHpH等，是生物生等，是生物生等，是生物生等，是生物生存的场所。生物环境是指来自研究对象存的场所。生物环境是指来自研究对象存的场所。生物环境是指来自研究对象存的场所。生物环境是指来自研究对象以外的其他生物的作用和影响。如营养以外的其他生物的作用和影响。如营养以外的其他生物的作用和影响。如营养以外的其他生物的作用和影响。如营养竞争、空间竞争和互利共生等。竞争、空间竞争和互利共生等。竞争、空间竞争和互利共生等。竞争、
5、空间竞争和互利共生等。生态系统。生态系统。生态系统。生态系统。生态系统生态系统生态系统生态系统(ecosystem)(ecosystem)(ecosystem)(ecosystem)是指在一定区域内是指在一定区域内是指在一定区域内是指在一定区域内生活的生物与其非生物环境之间相互紧生活的生物与其非生物环境之间相互紧生活的生物与其非生物环境之间相互紧生活的生物与其非生物环境之间相互紧密结合而形成的系统。在这个系统中，密结合而形成的系统。在这个系统中，密结合而形成的系统。在这个系统中，密结合而形成的系统。在这个系统中，物质、能量在生物与生物、生物与环境物质、能量在生物与生物、生物与环境物质、能量在生
6、物与生物、生物与环境物质、能量在生物与生物、生物与环境之间不断循环流动，之间不断循环流动，之间不断循环流动，之间不断循环流动，食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生态学基本概念形成一个能够自己维持下去的、相对稳形成一个能够自己维持下去的、相对稳形成一个能够自己维持下去的、相对稳形成一个能够自己维持下去的、相对稳定的，并具有一定独立性的统一整体。定的，并具有一定独立性的统一整体。定的，并具有一定独立性的统一整体。定的，并具有一定独立性的统一整体。生态系统的范围和大小可以相差悬生态系统的范围和大小可以相差悬生态系统的范围和大小可以相
7、差悬生态系统的范围和大小可以相差悬殊。生物圈殊。生物圈殊。生物圈殊。生物圈(Biosphere)(Biosphere)(Biosphere)(Biosphere)构成一个范围构成一个范围构成一个范围构成一个范围最大的生态系统。它是地球表面全部生最大的生态系统。它是地球表面全部生最大的生态系统。它是地球表面全部生最大的生态系统。它是地球表面全部生物以及与之相关的自然环境的总称，包物以及与之相关的自然环境的总称，包物以及与之相关的自然环境的总称，包物以及与之相关的自然环境的总称，包括水生物圈括水生物圈括水生物圈括水生物圈(hydrosphere)(hydrosphere)(hydrosphere)
8、(hydrosphere)、地上岩石、地上岩石、地上岩石、地上岩石生物圈生物圈生物圈生物圈(1ithosphere)(1ithosphere)(1ithosphere)(1ithosphere)、大气生物圈、大气生物圈、大气生物圈、大气生物圈(atmosphere)(atmosphere)(atmosphere)(atmosphere)。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生态学基本概念由于水土和大气中只有出现生物后才能由于水土和大气中只有出现生物后才能由于水土和大气中只有出现生物后才能由于水土和大气中只有出现生物后才能构成生物
9、圈。因此，生物圈的范围大致构成生物圈。因此，生物圈的范围大致构成生物圈。因此，生物圈的范围大致构成生物圈。因此，生物圈的范围大致可以说是地球外壳可以说是地球外壳可以说是地球外壳可以说是地球外壳34km34km34km34km厚度厚度厚度厚度(即即即即23km23km23km23km的的的的高空加高空加高空加高空加llkmllkmllkmllkm深的海沟深的海沟深的海沟深的海沟)。在这一范围内，。在这一范围内，。在这一范围内，。在这一范围内，生物与自然环境之间相互作用，相互渗生物与自然环境之间相互作用，相互渗生物与自然环境之间相互作用，相互渗生物与自然环境之间相互作用，相互渗透，进行着巨大的生物
10、地球化学变化。透，进行着巨大的生物地球化学变化。透，进行着巨大的生物地球化学变化。透，进行着巨大的生物地球化学变化。生物圈内包含有许多大小不等的生生物圈内包含有许多大小不等的生生物圈内包含有许多大小不等的生生物圈内包含有许多大小不等的生态系统。态系统。态系统。态系统。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生态学基本概念大的如绵绵数亿平方米的森林生态系统，大的如绵绵数亿平方米的森林生态系统，大的如绵绵数亿平方米的森林生态系统，大的如绵绵数亿平方米的森林生态系统，而小的可以是一个湖泊或是一口池塘。而小的可以是一个湖泊或是一口池塘。而小
11、的可以是一个湖泊或是一口池塘。而小的可以是一个湖泊或是一口池塘。在水域生态系统在水域生态系统在水域生态系统在水域生态系统(aquatic ecosystem)(aquatic ecosystem)(aquatic ecosystem)(aquatic ecosystem)如淡水湖中，微生物是生产者如淡水湖中，微生物是生产者如淡水湖中，微生物是生产者如淡水湖中，微生物是生产者(producer)(producer)(producer)(producer)。在晴天时，表层水光线充。在晴天时，表层水光线充。在晴天时，表层水光线充。在晴天时，表层水光线充足，蓝细菌和绿藻利用阳光和二氧化碳足，蓝细菌和绿
12、藻利用阳光和二氧化碳足，蓝细菌和绿藻利用阳光和二氧化碳足，蓝细菌和绿藻利用阳光和二氧化碳进行光合作用产生碳水化合物。消费者进行光合作用产生碳水化合物。消费者进行光合作用产生碳水化合物。消费者进行光合作用产生碳水化合物。消费者(consumer)(consumer)(consumer)(consumer)如动物和人则利用光合作用如动物和人则利用光合作用如动物和人则利用光合作用如动物和人则利用光合作用中产生的生物量作为食物。中产生的生物量作为食物。中产生的生物量作为食物。中产生的生物量作为食物。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生
13、态学基本概念当他们死亡时，细菌和浮游生物等分解当他们死亡时，细菌和浮游生物等分解当他们死亡时，细菌和浮游生物等分解当他们死亡时，细菌和浮游生物等分解者者者者(decomposer)(decomposer)(decomposer)(decomposer)将有机物分解为简单的将有机物分解为简单的将有机物分解为简单的将有机物分解为简单的组成单元，供给水生植物所需要的营养组成单元，供给水生植物所需要的营养组成单元，供给水生植物所需要的营养组成单元，供给水生植物所需要的营养物质。由此可见，生物就是这样与环境物质。由此可见，生物就是这样与环境物质。由此可见，生物就是这样与环境物质。由此可见，生物就是这样与
14、环境结合在一起，彼此之间相互依赖，形成结合在一起，彼此之间相互依赖，形成结合在一起，彼此之间相互依赖，形成结合在一起，彼此之间相互依赖，形成一个有组织的完整生态系一个有组织的完整生态系一个有组织的完整生态系一个有组织的完整生态系(intergated(intergated(intergated(intergated ecosystem)ecosystem)ecosystem)ecosystem)。相对而言，微生物生态系。相对而言，微生物生态系。相对而言，微生物生态系。相对而言，微生物生态系统只不过是完整生态系统的一个组成部统只不过是完整生态系统的一个组成部统只不过是完整生态系统的一个组成部统只
15、不过是完整生态系统的一个组成部分，但对完整生态系统的功能有着不可分，但对完整生态系统的功能有着不可分，但对完整生态系统的功能有着不可分，但对完整生态系统的功能有着不可忽视的重要影响。忽视的重要影响。忽视的重要影响。忽视的重要影响。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落种群。种群。种群。种群。在自然环境中，同种微生物的许多个在自然环境中，同种微生物的许多个在自然环境中，同种微生物的许多个在自然环境中，同种微生物的许多个体体体体(individual)(individual)(individual)(indivi
16、dual)常生活在同一生境中，常生活在同一生境中，常生活在同一生境中，常生活在同一生境中，以群体的方式存在。在一定时间里生以群体的方式存在。在一定时间里生以群体的方式存在。在一定时间里生以群体的方式存在。在一定时间里生活在同一生境的同一个体细胞生长形活在同一生境的同一个体细胞生长形活在同一生境的同一个体细胞生长形活在同一生境的同一个体细胞生长形成的生物群体，在生态学上称之为种成的生物群体，在生态学上称之为种成的生物群体，在生态学上称之为种成的生物群体，在生态学上称之为种群群群群(population)(population)(population)(population)，而把代谢上相关的，而
17、把代谢上相关的，而把代谢上相关的，而把代谢上相关的群体组成的种群称之为共位群群体组成的种群称之为共位群群体组成的种群称之为共位群群体组成的种群称之为共位群（guildsguildsguildsguilds）。）。）。）。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落种群通常是由一个亲代细胞经过连种群通常是由一个亲代细胞经过连种群通常是由一个亲代细胞经过连种群通常是由一个亲代细胞经过连续的有丝分裂而形成的相似个体所续的有丝分裂而形成的相似个体所续的有丝分裂而形成的相似个体所续的有丝分裂而形成的相似个体所组成。一个种群通
18、常生活在一定的组成。一个种群通常生活在一定的组成。一个种群通常生活在一定的组成。一个种群通常生活在一定的范围内，并占据着一定空间。生态范围内，并占据着一定空间。生态范围内，并占据着一定空间。生态范围内，并占据着一定空间。生态学上，把一个种群生活的环境称之学上，把一个种群生活的环境称之学上，把一个种群生活的环境称之学上，把一个种群生活的环境称之为该种群的栖息地为该种群的栖息地为该种群的栖息地为该种群的栖息地(hahitat)(hahitat)(hahitat)(hahitat)，或称，或称，或称，或称之为生境。之为生境。之为生境。之为生境。群落。群落。群落。群落。食食食食品品品品微微微微生生生生
19、物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落在自然界中，一个种群的细胞很少是单在自然界中，一个种群的细胞很少是单在自然界中，一个种群的细胞很少是单在自然界中，一个种群的细胞很少是单独存在的，它们总是与其他种群细胞相独存在的，它们总是与其他种群细胞相独存在的，它们总是与其他种群细胞相独存在的，它们总是与其他种群细胞相联系，构成一个在生理上相互弥补的种联系，构成一个在生理上相互弥补的种联系，构成一个在生理上相互弥补的种联系，构成一个在生理上相互弥补的种群复合体，称之为群落群复合体，称之为群落群复合体，称之为群落群复合体，称之为群落(Commnunit
20、y)(Commnunity)(Commnunity)(Commnunity)。三三三三.微生物的微环境微生物的微环境微生物的微环境微生物的微环境 微生物的个体很小，所以它生活的微生物的个体很小，所以它生活的微生物的个体很小，所以它生活的微生物的个体很小，所以它生活的环境也就十分微小，甚至肉眼看不见。环境也就十分微小，甚至肉眼看不见。环境也就十分微小，甚至肉眼看不见。环境也就十分微小，甚至肉眼看不见。因此，微生物生态学家称之为微环境因此，微生物生态学家称之为微环境因此，微生物生态学家称之为微环境因此，微生物生态学家称之为微环境(microenvironment)(microenvironment
21、)(microenvironment)(microenvironment)。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落 由于时间和空间的不同，微环境由于时间和空间的不同，微环境由于时间和空间的不同，微环境由于时间和空间的不同，微环境的物理化学条件也会发生很快的改变。的物理化学条件也会发生很快的改变。的物理化学条件也会发生很快的改变。的物理化学条件也会发生很快的改变。因此说，微环境本身也是非均质的，因此说，微环境本身也是非均质的，因此说，微环境本身也是非均质的，因此说，微环境本身也是非均质的，而且在一个给定的微环境
22、中，其条件而且在一个给定的微环境中，其条件而且在一个给定的微环境中，其条件而且在一个给定的微环境中，其条件变化很快。地球上存在无数的微生物变化很快。地球上存在无数的微生物变化很快。地球上存在无数的微生物变化很快。地球上存在无数的微生物微环境。正是因为如此，我们今天才微环境。正是因为如此，我们今天才微环境。正是因为如此，我们今天才微环境。正是因为如此，我们今天才看得到微生物种的多样性。看得到微生物种的多样性。看得到微生物种的多样性。看得到微生物种的多样性。四四四四.环境梯度和耐受限度环境梯度和耐受限度环境梯度和耐受限度环境梯度和耐受限度食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七
23、七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落环境梯度。环境梯度。环境梯度。环境梯度。植物生态学上，环境梯度植物生态学上，环境梯度植物生态学上，环境梯度植物生态学上，环境梯度(environmental gradients)(environmental gradients)(environmental gradients)(environmental gradients)一词是用一词是用一词是用一词是用来阐明生物种或生物群落沿着经度或纬来阐明生物种或生物群落沿着经度或纬来阐明生物种或生物群落沿着经度或纬来阐明生物种或生物群落沿着经度或纬度或是从海平面到山顶的分布。度或是从海平
24、面到山顶的分布。度或是从海平面到山顶的分布。度或是从海平面到山顶的分布。耐受限度。耐受限度。耐受限度。耐受限度。微生物在一个环境中存活与生长不微生物在一个环境中存活与生长不微生物在一个环境中存活与生长不微生物在一个环境中存活与生长不但取决于营养，而且与环境中各种物理但取决于营养，而且与环境中各种物理但取决于营养，而且与环境中各种物理但取决于营养，而且与环境中各种物理化学因素如湿度、化学因素如湿度、化学因素如湿度、化学因素如湿度、pHpHpHpH、糖度、盐度、水、糖度、盐度、水、糖度、盐度、水、糖度、盐度、水分活度等有关。分活度等有关。分活度等有关。分活度等有关。食食食食品品品品微微微微生生生生
25、物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落一般来讲，一种微生物对某一因子一般来讲，一种微生物对某一因子一般来讲，一种微生物对某一因子一般来讲，一种微生物对某一因子的耐受范围较宽，而对另一种因子的耐受范围较宽，而对另一种因子的耐受范围较宽，而对另一种因子的耐受范围较宽，而对另一种因子的耐受范围就可能较窄。但是，如的耐受范围就可能较窄。但是，如的耐受范围就可能较窄。但是，如的耐受范围就可能较窄。但是，如果某一微生物对多种生态因子均有果某一微生物对多种生态因子均有果某一微生物对多种生态因子均有果某一微生物对多种生态因子均有耐受性。那么，这一微生物常会
26、分耐受性。那么，这一微生物常会分耐受性。那么，这一微生物常会分耐受性。那么，这一微生物常会分布广泛，如霉菌的布广泛，如霉菌的布广泛，如霉菌的布广泛，如霉菌的pHpHpHpH生长极限在生长极限在生长极限在生长极限在1.51.51.51.510101010之间，对水活度适合性强，故之间，对水活度适合性强，故之间，对水活度适合性强，故之间，对水活度适合性强，故霉菌可在自然界中广泛分布。霉菌可在自然界中广泛分布。霉菌可在自然界中广泛分布。霉菌可在自然界中广泛分布。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第二节第二节第二节第二节 食品作为特殊的微生物生态系食品作为特殊的
27、微生物生态系食品作为特殊的微生物生态系食品作为特殊的微生物生态系 食品可以看成是一个特殊的微食品可以看成是一个特殊的微食品可以看成是一个特殊的微食品可以看成是一个特殊的微生物生态系。因为自然加工的食品生物生态系。因为自然加工的食品生物生态系。因为自然加工的食品生物生态系。因为自然加工的食品总是存在着多种微生物区系总是存在着多种微生物区系总是存在着多种微生物区系总是存在着多种微生物区系(microbial flora)(microbial flora)(microbial flora)(microbial flora)。这些微生物与。这些微生物与。这些微生物与。这些微生物与食品环境相互作用构成了
28、一个具有食品环境相互作用构成了一个具有食品环境相互作用构成了一个具有食品环境相互作用构成了一个具有特定功能的生态系。例如，酱油酿特定功能的生态系。例如，酱油酿特定功能的生态系。例如，酱油酿特定功能的生态系。例如，酱油酿造过程中，酱醅中有霉菌、酵母、造过程中，酱醅中有霉菌、酵母、造过程中，酱醅中有霉菌、酵母、造过程中，酱醅中有霉菌、酵母、细菌并各自组成群落，它们依附在细菌并各自组成群落，它们依附在细菌并各自组成群落，它们依附在细菌并各自组成群落，它们依附在以豆饼和小麦为原料的酱醅上生长，以豆饼和小麦为原料的酱醅上生长，以豆饼和小麦为原料的酱醅上生长，以豆饼和小麦为原料的酱醅上生长，食食食食品品品
29、品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第二节第二节第二节第二节 食品作为特殊的微生物生态系食品作为特殊的微生物生态系食品作为特殊的微生物生态系食品作为特殊的微生物生态系与酱醅的水分、含盐量、湿度、发与酱醅的水分、含盐量、湿度、发与酱醅的水分、含盐量、湿度、发与酱醅的水分、含盐量、湿度、发酵容器的形状和大小、保湿方式以酵容器的形状和大小、保湿方式以酵容器的形状和大小、保湿方式以酵容器的形状和大小、保湿方式以及环境状况等都有密切的关系，从及环境状况等都有密切的关系，从及环境状况等都有密切的关系，从及环境状况等都有密切的关系，从而形成了一个人工生态系统。系统而形成了一个人工生态
30、系统。系统而形成了一个人工生态系统。系统而形成了一个人工生态系统。系统内微生物与酱醅环境相互作用的结内微生物与酱醅环境相互作用的结内微生物与酱醅环境相互作用的结内微生物与酱醅环境相互作用的结果，促进了酱醅中物质转化及能量果，促进了酱醅中物质转化及能量果，促进了酱醅中物质转化及能量果，促进了酱醅中物质转化及能量流动，最终酿造出色味俱佳的酱油流动，最终酿造出色味俱佳的酱油流动，最终酿造出色味俱佳的酱油流动，最终酿造出色味俱佳的酱油产品。由此可见，食品是一种特殊产品。由此可见，食品是一种特殊产品。由此可见，食品是一种特殊产品。由此可见，食品是一种特殊功能的生态系类型。功能的生态系类型。功能的生态系类
31、型。功能的生态系类型。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章一一一一.食品生境的不均一性食品生境的不均一性食品生境的不均一性食品生境的不均一性 食品是一个不均一的体系。这食品是一个不均一的体系。这食品是一个不均一的体系。这食品是一个不均一的体系。这种不均一性是由于食品组织结构和种不均一性是由于食品组织结构和种不均一性是由于食品组织结构和种不均一性是由于食品组织结构和组成上的固有特性以及外部环境变组成上的固有特性以及外部环境变组成上的固有特性以及外部环境变组成上的固有特性以及外部环境变化和微生物活动的结果。如一块五化和微生物活动的结果。如一块五化和微生物活动的
32、结果。如一块五化和微生物活动的结果。如一块五花肉，肥瘦区域分明，形成不同性花肉，肥瘦区域分明，形成不同性花肉，肥瘦区域分明，形成不同性花肉，肥瘦区域分明，形成不同性质的微环境。肥肉区允许脂肪分解质的微环境。肥肉区允许脂肪分解质的微环境。肥肉区允许脂肪分解质的微环境。肥肉区允许脂肪分解菌生长，而瘦肉区支持蛋白质分解菌生长，而瘦肉区支持蛋白质分解菌生长，而瘦肉区支持蛋白质分解菌生长，而瘦肉区支持蛋白质分解菌生长。由此可见，不均一性直接菌生长。由此可见，不均一性直接菌生长。由此可见，不均一性直接菌生长。由此可见，不均一性直接影响着微生物种群的分布。影响着微生物种群的分布。影响着微生物种群的分布。影响
33、着微生物种群的分布。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面环境。表面环境。表面环境。表面环境。表面作为微生物环境来说十分重表面作为微生物环境来说十分重表面作为微生物环境来说十分重表面作为微生物环境来说十分重要。因为环境中的养料可以吸附到要。因为环境中的养料可以吸附到要。因为环境中的养料可以吸附到要。因为环境中的养料可以吸附到它的表面上，这样一个表面的微环它的表面上，这样一个表面的微环它的表面上，这样一个表面的微环它的表面上，这样一个表面的微环境的营养水平要比溶液中的营养水境的营养水
34、平要比溶液中的营养水境的营养水平要比溶液中的营养水境的营养水平要比溶液中的营养水平高许多。这种情况势必会影响微平高许多。这种情况势必会影响微平高许多。这种情况势必会影响微平高许多。这种情况势必会影响微生物的代谢速度。由于吸附效应，生物的代谢速度。由于吸附效应，生物的代谢速度。由于吸附效应，生物的代谢速度。由于吸附效应，表面的微生物数量和活动强度通常表面的微生物数量和活动强度通常表面的微生物数量和活动强度通常表面的微生物数量和活动强度通常比在自由水中还要大很多。比在自由水中还要大很多。比在自由水中还要大很多。比在自由水中还要大很多。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七
35、七章章章章二二二二.表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面环境和生物膜有一个小试验可以验证这一点：将一片有一个小试验可以验证这一点：将一片有一个小试验可以验证这一点：将一片有一个小试验可以验证这一点：将一片载玻片浸在有微生物环境中，停留一段载玻片浸在有微生物环境中，停留一段载玻片浸在有微生物环境中，停留一段载玻片浸在有微生物环境中，停留一段时间后取出，在显微镜下观察，可能看时间后取出，在显微镜下观察，可能看时间后取出，在显微镜下观察，可能看时间后取出，在显微镜下观察，可能看到微生物发育成菌落。到微生物发育成菌落。到微生物发育成菌落。到微生物发育成菌落。生物膜。生物膜。生物膜。生物
36、膜。当我们考查液态发酵中微生物生态当我们考查液态发酵中微生物生态当我们考查液态发酵中微生物生态当我们考查液态发酵中微生物生态环境时，表面环境是一个不可忽视的因环境时，表面环境是一个不可忽视的因环境时，表面环境是一个不可忽视的因环境时，表面环境是一个不可忽视的因素。因为微生物和营养都通常被吸附在素。因为微生物和营养都通常被吸附在素。因为微生物和营养都通常被吸附在素。因为微生物和营养都通常被吸附在表面上，表面上，表面上，表面上，食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面微生物利用营养进行生
37、长繁殖，表面微生物利用营养进行生长繁殖，表面微生物利用营养进行生长繁殖，表面微生物利用营养进行生长繁殖，逐步形成表面生物膜逐步形成表面生物膜逐步形成表面生物膜逐步形成表面生物膜(Biofilm)(Biofilm)(Biofilm)(Biofilm)。这。这。这。这个过程大致分为三个阶段：第一阶个过程大致分为三个阶段：第一阶个过程大致分为三个阶段：第一阶个过程大致分为三个阶段：第一阶段是有机质附着在表面，凡是与水段是有机质附着在表面，凡是与水段是有机质附着在表面，凡是与水段是有机质附着在表面，凡是与水接触的物体表面都能很快地形成这接触的物体表面都能很快地形成这接触的物体表面都能很快地形成这接触的
38、物体表面都能很快地形成这一层。第二阶段，开始有细菌膜初一层。第二阶段，开始有细菌膜初一层。第二阶段，开始有细菌膜初一层。第二阶段，开始有细菌膜初步吸附在表面上，起先是醪液中正步吸附在表面上，起先是醪液中正步吸附在表面上，起先是醪液中正步吸附在表面上，起先是醪液中正常游离的细菌群体，因物理和化学常游离的细菌群体，因物理和化学常游离的细菌群体，因物理和化学常游离的细菌群体，因物理和化学作用而暂时地附着于表面，作用而暂时地附着于表面，作用而暂时地附着于表面，作用而暂时地附着于表面，食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面
39、环境和生物膜表面环境和生物膜运动着的细菌也可以因营养物质的运动着的细菌也可以因营养物质的运动着的细菌也可以因营养物质的运动着的细菌也可以因营养物质的引诱而朝着它作定向运动，进而附引诱而朝着它作定向运动，进而附引诱而朝着它作定向运动，进而附引诱而朝着它作定向运动，进而附着在表面上。这时细菌只是以一端着在表面上。这时细菌只是以一端着在表面上。这时细菌只是以一端着在表面上。这时细菌只是以一端附着，使菌体与表面呈直角，因而附着，使菌体与表面呈直角，因而附着，使菌体与表面呈直角，因而附着，使菌体与表面呈直角，因而附着往往不很牢固。这一阶段大约附着往往不很牢固。这一阶段大约附着往往不很牢固。这一阶段大约附
40、着往往不很牢固。这一阶段大约需要几个小时。第三阶段，当初步需要几个小时。第三阶段，当初步需要几个小时。第三阶段，当初步需要几个小时。第三阶段，当初步吸附在表面的细菌分泌出胞外聚合吸附在表面的细菌分泌出胞外聚合吸附在表面的细菌分泌出胞外聚合吸附在表面的细菌分泌出胞外聚合物时，就使细菌和表面黏在一起，物时，就使细菌和表面黏在一起，物时，就使细菌和表面黏在一起，物时，就使细菌和表面黏在一起，形成较为牢固的吸附层，此即微生形成较为牢固的吸附层，此即微生形成较为牢固的吸附层，此即微生形成较为牢固的吸附层，此即微生物表面膜。物表面膜。物表面膜。物表面膜。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第
41、第第第七七七七章章章章二二二二.表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面环境和生物膜纳塔。气纳塔。气纳塔。气纳塔。气液界面上微生物的生液界面上微生物的生液界面上微生物的生液界面上微生物的生长过程还可以纳塔长过程还可以纳塔长过程还可以纳塔长过程还可以纳塔(Nata)(Nata)(Nata)(Nata)为例加以为例加以为例加以为例加以说明。纳塔是菲力宾的传统发酵食说明。纳塔是菲力宾的传统发酵食说明。纳塔是菲力宾的传统发酵食说明。纳塔是菲力宾的传统发酵食品。它是以椰子水为原料，接种产品。它是以椰子水为原料，接种产品。它是以椰子水为原料，接种产品。它是以椰子水为原料，接种产纤维素醋酸菌纤维
42、素醋酸菌纤维素醋酸菌纤维素醋酸菌(通常是木醋酸杆菌，通常是木醋酸杆菌，通常是木醋酸杆菌，通常是木醋酸杆菌，Acetobacter xylinum)Acetobacter xylinum)Acetobacter xylinum)Acetobacter xylinum)进行静置培进行静置培进行静置培进行静置培养制成。培养过程中醋酸菌在液养制成。培养过程中醋酸菌在液养制成。培养过程中醋酸菌在液养制成。培养过程中醋酸菌在液气界面上生长和繁殖形成一层胶状气界面上生长和繁殖形成一层胶状气界面上生长和繁殖形成一层胶状气界面上生长和繁殖形成一层胶状纤维素膜，其中包含着醋酸菌菌体，纤维素膜，其中包含着醋酸菌菌体
43、，纤维素膜，其中包含着醋酸菌菌体，纤维素膜，其中包含着醋酸菌菌体，这层膜就称之为纳塔。这层膜就称之为纳塔。这层膜就称之为纳塔。这层膜就称之为纳塔。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章三三三三.营养物的供给状况营养物的供给状况营养物的供给状况营养物的供给状况 生态学把营养称之为资源生态学把营养称之为资源生态学把营养称之为资源生态学把营养称之为资源(resource)(resource)(resource)(resource)。在自然情况下，营养通。在自然情况下，营养通。在自然情况下，营养通。在自然情况下，营养通常是以间歇方式进入生态系统中的。常是以间歇方式进
44、入生态系统中的。常是以间歇方式进入生态系统中的。常是以间歇方式进入生态系统中的。微生物在食品中与在空气和水微生物在食品中与在空气和水微生物在食品中与在空气和水微生物在食品中与在空气和水中的环境迥然不同。因为食品中含有中的环境迥然不同。因为食品中含有中的环境迥然不同。因为食品中含有中的环境迥然不同。因为食品中含有丰富的微生物所需营养，微生物在食丰富的微生物所需营养，微生物在食丰富的微生物所需营养，微生物在食丰富的微生物所需营养，微生物在食品环境中生长，使食品的营养物浓度品环境中生长，使食品的营养物浓度品环境中生长，使食品的营养物浓度品环境中生长，使食品的营养物浓度和环境状况发生了改变，结果反过来
45、和环境状况发生了改变，结果反过来和环境状况发生了改变，结果反过来和环境状况发生了改变，结果反过来也会影响微生物本身，也会影响微生物本身，也会影响微生物本身，也会影响微生物本身，食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章三三三三.营养物的供给状况营养物的供给状况营养物的供给状况营养物的供给状况导致食品中异源微生物种群生长起伏。导致食品中异源微生物种群生长起伏。导致食品中异源微生物种群生长起伏。导致食品中异源微生物种群生长起伏。这种变化往往比微生物在空气中、水中这种变化往往比微生物在空气中、水中这种变化往往比微生物在空气中、水中这种变化往往比微生物在空气中、水中更为
46、激烈和迅速，这是食品生态系统的更为激烈和迅速，这是食品生态系统的更为激烈和迅速，这是食品生态系统的更为激烈和迅速，这是食品生态系统的特点之一。特点之一。特点之一。特点之一。四四四四.生物量和生长速度生物量和生长速度生物量和生长速度生物量和生长速度生物量。生物量。生物量。生物量。生物量的计算方法常以细胞数量为生物量的计算方法常以细胞数量为生物量的计算方法常以细胞数量为生物量的计算方法常以细胞数量为基础。在实验室培养物中测得单个细菌基础。在实验室培养物中测得单个细菌基础。在实验室培养物中测得单个细菌基础。在实验室培养物中测得单个细菌细胞湿重为细胞湿重为细胞湿重为细胞湿重为1.510-12g1.51
47、0-12g1.510-12g1.510-12g。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章三三三三.营养物的供给状况营养物的供给状况营养物的供给状况营养物的供给状况如果某种干曲如果某种干曲如果某种干曲如果某种干曲(如酒曲如酒曲如酒曲如酒曲)中每克含中每克含中每克含中每克含109109109109个个个个细菌细胞来计算，那么每克干曲料中细细菌细胞来计算，那么每克干曲料中细细菌细胞来计算，那么每克干曲料中细细菌细胞来计算，那么每克干曲料中细胞湿重为胞湿重为胞湿重为胞湿重为1.510-3g1.510-3g1.510-3g1.510-3g。由此推算，每吨。由此推算，每吨
48、。由此推算，每吨。由此推算，每吨干曲料中细菌生物量约为干曲料中细菌生物量约为干曲料中细菌生物量约为干曲料中细菌生物量约为15kg(15kg(15kg(15kg(湿重湿重湿重湿重)，折合干重为折合干重为折合干重为折合干重为300g300g300g300g，即细菌生物量约占曲，即细菌生物量约占曲，即细菌生物量约占曲，即细菌生物量约占曲料重量的万分之三。又如料重量的万分之三。又如料重量的万分之三。又如料重量的万分之三。又如1m1m1m1m长的真菌菌长的真菌菌长的真菌菌长的真菌菌丝湿重约丝湿重约丝湿重约丝湿重约9.410-5g9.410-5g9.410-5g9.410-5g。如果每克干曲料。如果每克干
49、曲料。如果每克干曲料。如果每克干曲料含含含含5m5m5m5m真菌菌丝计，则每克曲料含真菌菌真菌菌丝计，则每克曲料含真菌菌真菌菌丝计，则每克曲料含真菌菌真菌菌丝计，则每克曲料含真菌菌丝约丝约丝约丝约4.710-4g(4.710-4g(4.710-4g(4.710-4g(湿重湿重湿重湿重)。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章三三三三.营养物的供给状况营养物的供给状况营养物的供给状况营养物的供给状况这些数字在各种曲料中或有出入，但这些数字在各种曲料中或有出入，但这些数字在各种曲料中或有出入，但这些数字在各种曲料中或有出入，但可以作为参考。可以作为参考。可以作为
50、参考。可以作为参考。生长速度。生长速度。生长速度。生长速度。实验室微生物纯培养中细胞指数实验室微生物纯培养中细胞指数实验室微生物纯培养中细胞指数实验室微生物纯培养中细胞指数生长的情形在自然界是极其罕见的。生长的情形在自然界是极其罕见的。生长的情形在自然界是极其罕见的。生长的情形在自然界是极其罕见的。自然界微生物生长通常只出现在很短自然界微生物生长通常只出现在很短自然界微生物生长通常只出现在很短自然界微生物生长通常只出现在很短时间内，与营养的可利用性紧密相连。时间内，与营养的可利用性紧密相连。时间内，与营养的可利用性紧密相连。时间内，与营养的可利用性紧密相连。食品环境中微生物生长也是如此。食品环