绪论 第一章
绪论 第一章
绪论 1.1 微生物概念及其特性 1.2 微生物的形成与发展 1.3 微生物与食品微生物 1.4 食品微生物应用与前景
绪论 1.1 微生物概念及其特性 1.2 微生物的形成与发展 1.3 微生物与食品微生物 1.4 食品微生物应用与前景
绪论 1.1 微生物概念及其特性 1.1.1 微生物的概念 微生物 (microorganism, microbe) 一词，是对所有形 体微小、单细胞或个体结构较为简单的多细胞，甚至无细胞 结构的低等生物的总称，或简单地说是对细小的、人们肉眼 看不见的、只有借助于显微镜才能看见的生物的总称。但近 年来发现有的细菌是肉眼可见的，如1993 年正式确定为细 菌的 Epulopiscium fishlsoni 以及 1998 年报道的 Thiomargarita namibiensis。最近，德国科学家在纳米比海的 海底沉积物中，发现了一种硫细菌, 均为肉眼可见的细菌。 所以上述微生物的定义是指一般的概念，是历史的沿革，但 仍为今天所适用
绪论 1.1 微生物概念及其特性 1.1.1 微生物的概念 微生物 (microorganism, microbe) 一词，是对所有形 体微小、单细胞或个体结构较为简单的多细胞，甚至无细胞 结构的低等生物的总称，或简单地说是对细小的、人们肉眼 看不见的、只有借助于显微镜才能看见的生物的总称。但近 年来发现有的细菌是肉眼可见的，如1993 年正式确定为细 菌的 Epulopiscium fishlsoni 以及 1998 年报道的 Thiomargarita namibiensis。最近，德国科学家在纳米比海的 海底沉积物中，发现了一种硫细菌, 均为肉眼可见的细菌。 所以上述微生物的定义是指一般的概念，是历史的沿革，但 仍为今天所适用
绪论 这些微小的生物包括无细胞结构、不能独立生活的病毒、 亚病毒（类病毒、拟病毒和朊病毒），原核细胞结构的真细 菌、古细菌和有真核细胞结构的真菌（酵母、霉菌等），还 包括原生动物和某些藻类。在这些微小的生物体中，大多数 是我们用肉眼不可见的，尤其是病毒等生物体，即使在普通 的光学显微镜下也不能看到，必须在电子显微镜下才能观察 到。但也有例外，有些微生物尤其是真菌——食用真菌等肉 眼是可见的。由此可见，微生物是一个微观世界里生物体的 总称。它们的大小和特征见表1-1
绪论 这些微小的生物包括无细胞结构、不能独立生活的病毒、 亚病毒（类病毒、拟病毒和朊病毒），原核细胞结构的真细 菌、古细菌和有真核细胞结构的真菌（酵母、霉菌等），还 包括原生动物和某些藻类。在这些微小的生物体中，大多数 是我们用肉眼不可见的，尤其是病毒等生物体，即使在普通 的光学显微镜下也不能看到，必须在电子显微镜下才能观察 到。但也有例外，有些微生物尤其是真菌——食用真菌等肉 眼是可见的。由此可见，微生物是一个微观世界里生物体的 总称。它们的大小和特征见表1-1
绪论 微生物 大小近似值 细胞特征 病毒 0.01～0.25μm 非细胞的 细菌 0.1～10μm 原核生物 真菌 2μm～1m 真核生物 原生动物 2～1000μm 真核生物 藻类 1μm～m 真核生物 表1-1 微生物形态、大小和细胞类型
绪论 微生物 大小近似值 细胞特征 病毒 0.01～0.25μm 非细胞的 细菌 0.1～10μm 原核生物 真菌 2μm～1m 真核生物 原生动物 2～1000μm 真核生物 藻类 1μm～m 真核生物 表1-1 微生物形态、大小和细胞类型
绪论 1.1.2 微生物与人类的关系 微生物是星球上最早出现的生命有机体，生命存在的任 何一个角落都有微生物的踪迹，而且其数量比任何动植物的 数量都多，可能是地球上生物总量的最大组成部分。微生物 与人类社会和文明的发展有着极为密切的关系。中国劳动人 民在史前就利用微生物酿酒，积累了极为丰富的酿酒理论与 经验，创造了人类利用微生物的辉煌实践。早在2000多年前， 祖先就用长在豆腐上的霉菌来治疗疮疖等疾病。1928年，英 国的科学家Fleming 等人发明了青霉素，从此揭示了微生物 产生抗生素的奥秘，其后应用于临床，效果非常显著，开辟 世界医疗史上的新纪元
绪论 1.1.2 微生物与人类的关系 微生物是星球上最早出现的生命有机体，生命存在的任 何一个角落都有微生物的踪迹，而且其数量比任何动植物的 数量都多，可能是地球上生物总量的最大组成部分。微生物 与人类社会和文明的发展有着极为密切的关系。中国劳动人 民在史前就利用微生物酿酒，积累了极为丰富的酿酒理论与 经验，创造了人类利用微生物的辉煌实践。早在2000多年前， 祖先就用长在豆腐上的霉菌来治疗疮疖等疾病。1928年，英 国的科学家Fleming 等人发明了青霉素，从此揭示了微生物 产生抗生素的奥秘，其后应用于临床，效果非常显著，开辟 世界医疗史上的新纪元
绪论 1.1.3 微生物在生物学分类中的地位 在生物学发展的历史上，曾把所有的生物分为动物界和 植物界两大类。而微生物，不仅形体微小、结构简单，而且 它们中间有些类型像动物，有些类型像植物，还有些类型既 有动物的某些特征，又具有植物的某些特征，因而归于动物 或植物都不合适。于是，1866年海克尔（Haeckel）提出区 别动物界与植物界的第三界——原生生物界。它包括藻类、 原生动物、真菌和细菌
绪论 1.1.3 微生物在生物学分类中的地位 在生物学发展的历史上，曾把所有的生物分为动物界和 植物界两大类。而微生物，不仅形体微小、结构简单，而且 它们中间有些类型像动物，有些类型像植物，还有些类型既 有动物的某些特征，又具有植物的某些特征，因而归于动物 或植物都不合适。于是，1866年海克尔（Haeckel）提出区 别动物界与植物界的第三界——原生生物界。它包括藻类、 原生动物、真菌和细菌
绪论 1.1.4 微生物的特点 微生物虽然个体小，结构简单，但它们具有与高等生物 相同的基本生物学特性。遗传信息都是由 DNA 链上的基因 所携带，除少数特例外；微生物的初级代谢途径如蛋白质、 核酸、多糖、脂肪酸等大分子物质的合成途径基本相同；微 生物的能量代谢都以 ATP 作为能量载体。微生物作为生物 的一大类，除了与其他生物共有的特点外，还具有其本身的 特点及其独特的生物多样性：种类多、数量大、分布广、繁 殖快、代谢能力强等，是自然界中其他任何生物不可能比拟 的，而且这些特性归根结底是与微生物体积小，结构简单有 关
绪论 1.1.4 微生物的特点 微生物虽然个体小，结构简单，但它们具有与高等生物 相同的基本生物学特性。遗传信息都是由 DNA 链上的基因 所携带，除少数特例外；微生物的初级代谢途径如蛋白质、 核酸、多糖、脂肪酸等大分子物质的合成途径基本相同；微 生物的能量代谢都以 ATP 作为能量载体。微生物作为生物 的一大类，除了与其他生物共有的特点外，还具有其本身的 特点及其独特的生物多样性：种类多、数量大、分布广、繁 殖快、代谢能力强等，是自然界中其他任何生物不可能比拟 的，而且这些特性归根结底是与微生物体积小，结构简单有 关
绪论 1.1.4.1 代谢活力强 微生物体积虽小，但有极大的比表面积，如大肠杆菌的 比表面积可达30万。因而微生物能与环境之间迅速进行物质 交换，吸收营养和排泄废物，而且有最大的代谢速率。从单 位重量来看，微生物的代谢强度比高等生物大几千倍到几万 倍。如在适宜环境下，大肠杆菌每小时可消耗的糖类相当于 其自身重量的2000倍。以同等体积计，一个细菌在1h内所消 耗的糖即可相当于人在500年时间内所消耗的粮食。 微生物的这个特性为它们的高速生长繁殖和产生大量代 谢产物提供了充分的物质基础，从而使微生物有可能更好的 发挥“活的化工厂”的作用
绪论 1.1.4.1 代谢活力强 微生物体积虽小，但有极大的比表面积，如大肠杆菌的 比表面积可达30万。因而微生物能与环境之间迅速进行物质 交换，吸收营养和排泄废物，而且有最大的代谢速率。从单 位重量来看，微生物的代谢强度比高等生物大几千倍到几万 倍。如在适宜环境下，大肠杆菌每小时可消耗的糖类相当于 其自身重量的2000倍。以同等体积计，一个细菌在1h内所消 耗的糖即可相当于人在500年时间内所消耗的粮食。 微生物的这个特性为它们的高速生长繁殖和产生大量代 谢产物提供了充分的物质基础，从而使微生物有可能更好的 发挥“活的化工厂”的作用
绪论 1.1.4.2 繁殖快 微生物繁殖速度快，易培养，是其他生物不能比的。如 在适宜条件下，大肠杆菌 37℃时世代时间为 18 min，每 24h可分裂80次，每24h的增殖数为1.2×1024个。枯草芽孢 杆菌30℃时的世代时间为31min，每24 h可分裂46次，增殖 数为7.0×1013个。 事实上，由于种种客观条件的限制，细菌的指数分裂速 度只能维持数小时，因而在液体培养中，细菌的浓度一般仅 能达到每毫升108～109个左右
绪论 1.1.4.2 繁殖快 微生物繁殖速度快，易培养，是其他生物不能比的。如 在适宜条件下，大肠杆菌 37℃时世代时间为 18 min，每 24h可分裂80次，每24h的增殖数为1.2×1024个。枯草芽孢 杆菌30℃时的世代时间为31min，每24 h可分裂46次，增殖 数为7.0×1013个。 事实上，由于种种客观条件的限制，细菌的指数分裂速 度只能维持数小时，因而在液体培养中，细菌的浓度一般仅 能达到每毫升108～109个左右