1、食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第七章 微生物生态与生态工程 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。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微生物与食品环境之间相互作用的某些规律。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第一节 生态学基本概念一一.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。微生物生态学。微生物生态学微生物生态学(Microbial ecology)(Microbial ecology)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学，是生态学的一个分支
2、。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。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第一节 生态学基本概念如温度、水分、光线及如温度、水分、光线及pHpH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
3、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(ecosystem)(ecosystem)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、生物与环境之间不断循环流动，之间不断循环流动，食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第一节 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
4、态系统的范围和大小可以相差悬殊。生物圈殊。生物圈(Biosphere)(Biosphere)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(hydrosphere)(hydrosphere)、地上岩石、地上岩石生物圈生物圈(1ithosphere)(1ithosphere)、大气生物圈、大气生物圈(atmosphere)(atmosphere)。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第一节 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
5、生物后才能构成生物圈。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34km34km厚度厚度(即即23km23km的的高空加高空加llkmllkm深的海沟深的海沟)。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态系统。态系统。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第一节 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，而小的可以是一个湖
6、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(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(producer)(producer)。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(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中产生的生物量作为食物。中产生的生物量作为食物。食食品品微微生生物物 学学第第七七
7、章章第一节 生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者者(decomposer)(decomposer)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(intergated(intergated ecosystem)ecosystem)。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
8、部统只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忽视的重要影响。忽视的重要影响。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.种群和群落种群和群落种群。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体体(individual)(individual)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群群(population)(popul
9、ation)，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（guildsguilds）。）。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.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(hahitat(hahitat)，或，或称之为生境。称之为生境。群落
10、。群落。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.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群复合体，称之为群落群复合体，称之为群落(Commnunity(Commnunity)。三三.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(mic
11、roenvironment)(microenvironment)。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.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，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。四四.环境梯度和耐受限度环境梯度和耐受限
12、度食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.种群和群落种群和群落环境梯度。环境梯度。植物生态学上，环境梯度植物生态学上，环境梯度(environmental gradients)(environmental gradients)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。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化学因素如湿度、化学因素如湿度、pHpH、糖度、盐度、水、糖度、盐度、水分活度等有
13、关。分活度等有关。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.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pHpH生长极限在生长极限在1.51.51010之间，对水活度适合性强，之间，对水活度适合性强，故霉菌可在自然界中广泛分布。故霉菌可在自然界中广泛分布。食食品品微微生生物物 学学第第七七
14、章章第二节第二节 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)。这些微生物。这些微生物与食品环境相互作用构成了一个具与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，酱油有特定功能的生态系。例如，酱油酿造过程中，酱醅中有霉菌、酵母、酿造过程中，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，它们依附在以豆饼和小麦为原料的酱醅上生长，
15、以豆饼和小麦为原料的酱醅上生长，食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第二节第二节 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产品。由此可见，食品是一种特殊产品。由此可见
16、，食品是一种特殊功能的生态系类型。功能的生态系类型。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章一一.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
17、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。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.表面环境和生物膜表面环境和生物膜表面环境。表面环境。表面作为微生物环境来说十分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重要。因为环境中的养料可以吸附到它的表面上，这样一个表面的微到它的表面上，这样一个表面的微环境的营养水平要比溶液中的营养环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水平高许多。这种情况势必会影响微生物的代谢速度。由于吸附效应，微生物的代谢速度。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比在自由水中还要大很多。比在自由水
18、中还要大很多。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.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，可能看到微生物发育成菌落。到微生物发育成菌落。生物膜。生物膜。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表面上，表面上，食食品品微微生生物物 学学第第七七章章
19、二二.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(Biofilm(Biofilm)。这个过程大致分为三个阶段：第一这个过程大致分为三个阶段：第一阶段是有机质附着在表面，凡是与阶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水接触的物体表面都能很快地形成这一层。第二阶段，开始有细菌膜这一层。第二阶段，开始有细菌膜初步吸附在表面上，起先是醪液中初步吸附在表面上，起先是醪液中正常游离的细菌群体，因物理和化正常游离的细菌群体，因物理和化学作用而暂时地附着于表面，学作用而暂时地附着于表面，食食品品微微生
20、生物物 学学第第七七章章二二.表面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
21、生物表面膜。物表面膜。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.表面环境和生物膜表面环境和生物膜纳塔。气纳塔。气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(Nata(Nata)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素醋酸菌(通常是木醋酸杆菌，通常是木醋酸杆菌，Acetobacter xylinumAcetobacter xylinum)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气界面上生长和繁殖形成一层胶状气界面上生长和
22、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，这层膜就称之为纳塔。这层膜就称之为纳塔。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章三三.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(resource)(resource)。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，微生物在食品环境中生长，使食品的营养物浓
23、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，食食品品微微生生物物 学学第第七七章章三三.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。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。四四.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
24、培养物中测得单个细菌细胞湿重为细胞湿重为1.51.510-12g10-12g。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章三三.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(如酒曲如酒曲)中每克含中每克含109109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胞湿重为胞湿重为1.51.510-3g10-3g。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15kg(15kg(湿重湿重)，折合干重为折合干重为300g300g，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1m1m长的真菌菌长的真菌菌丝
25、湿重约丝湿重约9.49.410-5g10-5g。如果每克干曲料。如果每克干曲料含含5m5m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4.74.710-4g(10-4g(湿重湿重)。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章三三.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，但可以作为参考。可以作为参考。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时间内，与营养的可利用
26、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。食品环境中微生物生长也是如此。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章三三.营养物的供给状况营养物的供给状况因为食品中的营养物质和物理化学因为食品中的营养物质和物理化学条件也不可能同时适合所有微生物条件也不可能同时适合所有微生物的生长和繁殖。微生物在自然环境的生长和繁殖。微生物在自然环境中中(包括食品包括食品)的生长速度一般都低的生长速度一般都低于实验室中测得的最大生长速度，于实验室中测得的最大生长速度，两者可以相差几十倍，或甚至是上两者可以相差几十倍，或甚至是上百倍。百倍。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章五五.种
27、群关系和群落演替种群关系和群落演替种群关系。种群关系。自然环境中，微生物种群总是和其自然环境中，微生物种群总是和其他生物种群混合杂居的。可以预料，共他生物种群混合杂居的。可以预料，共存于同一生境中的两种生物必定存在着存于同一生境中的两种生物必定存在着多种相互关系。这些关系根据对各自的多种相互关系。这些关系根据对各自的利害影响可归纳成利害影响可归纳成8 8种类型。种类型。尽管微生物种群间的关系十分复杂尽管微生物种群间的关系十分复杂多样，但从利害关系上看，不外乎有两多样，但从利害关系上看，不外乎有两类，即协作关系和敌对关系。类，即协作关系和敌对关系。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章五五.种群
28、关系和群落演替种群关系和群落演替 偏利、互利、共生都属于协作关系，偏利、互利、共生都属于协作关系，偏害、竞争、寄生及捕食则属于敌对关系。偏害、竞争、寄生及捕食则属于敌对关系。食品腐败和酿造通常是多种微生物相食品腐败和酿造通常是多种微生物相互作用的结果，其中的关系也同样复杂。互作用的结果，其中的关系也同样复杂。偏利关系。偏利关系。偏利一词源于拉丁语的偏利一词源于拉丁语的“饭饭桌桌”(mensa(mensa)，意为同桌共餐者。特指同，意为同桌共餐者。特指同一个饭桌用餐，一方靠另一方吃剩的残羹一个饭桌用餐，一方靠另一方吃剩的残羹剩饭为生。剩饭为生。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章五五.种群关系
29、和群落演替种群关系和群落演替在生态学上，偏利关系用来描述生活在生态学上，偏利关系用来描述生活在同一生态系统中的两种生物，一方在同一生态系统中的两种生物，一方的生命活动明显对另一方有益。食品的生命活动明显对另一方有益。食品中常见的偏利关系有两种：一种是在中常见的偏利关系有两种：一种是在营养提供上的偏利关系，如曲酒生产营养提供上的偏利关系，如曲酒生产中，根霉或曲霉分解淀粉生成可发酵中，根霉或曲霉分解淀粉生成可发酵性糖。性糖。互生关系。互生关系。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章五五.种群关系和群落演替种群关系和群落演替这种关系是指两种生物生活在同一场这种关系是指两种生物生活在同一场所所(生境生
30、境)，对双方的生命活动都有利。，对双方的生命活动都有利。它们分开时虽然也可单独生活，但还它们分开时虽然也可单独生活，但还是生活在一起时更有利。它可以理解是生活在一起时更有利。它可以理解为一种松散或原始的共生关系，称之为一种松散或原始的共生关系，称之为原始协作为原始协作(protocooperation(protocooperation)。如。如酸奶中发酵剂中保加利亚乳杆菌和嗜酸奶中发酵剂中保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的协作关系。热链球菌的协作关系。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章五五.种群关系和群落演替种群关系和群落演替颉颃或偏害关系。颉颃或偏害关系。偏害关系指一方受害或生长受抑制，偏害关
31、系指一方受害或生长受抑制，另一方则不受影响的关系。如在乳另一方则不受影响的关系。如在乳酸发酵中，乳酸细菌的生命活动产酸发酵中，乳酸细菌的生命活动产生大量乳酸，阻碍了腐败细菌的生生大量乳酸，阻碍了腐败细菌的生长。长。群落演替。群落演替。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章五五.种群关系和群落演替种群关系和群落演替 在一个生态区域中，原有的微在一个生态区域中，原有的微生物群落经过一般的发展时期后，生物群落经过一般的发展时期后，由于某种内外环境因素改变，原有由于某种内外环境因素改变，原有的微生物群落被另一种新的生物群的微生物群落被另一种新的生物群落所取代。称之为群落演替落所取代。称之为群落演替(C
32、ommunity succession)(Community succession)或生态演或生态演替替(ecological succession)(ecological succession)。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第三节第三节 食品环境中的极端微生物食品环境中的极端微生物 自然界中，一些在以前被人们认自然界中，一些在以前被人们认为是生命禁区的高温、低温、高酸、高为是生命禁区的高温、低温、高酸、高碱、高盐、高压或高辐射强度等极端恶碱、高盐、高压或高辐射强度等极端恶劣环境中仍然生活着微生物，如嗜热菌劣环境中仍然生活着微生物，如嗜热菌(thermophiles(thermoph
33、iles)、嗜冷菌、嗜冷菌(psychrophiles(psychrophiles)、嗜酸菌、嗜酸菌(acidophiles(acidophiles)、嗜碱菌、嗜碱菌(basophiles)(basophiles)、嗜盐菌嗜盐菌(halophiles(halophiles)、嗜压菌、嗜压菌(barophiles(barophiles)和耐辐射等。和耐辐射等。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章一一.嗜盐微生物嗜盐微生物 嗜盐菌和耐热菌嗜盐菌和耐热菌 嗜盐菌和耐盐嗜盐菌和耐盐菌在概念上是有所不同的。耐盐菌是菌在概念上是有所不同的。耐盐菌是指那些能耐受一定浓度的盐溶液，但指那些能耐受一定浓度的盐
34、溶液，但在无盐存在条件生长得最好的菌类，在无盐存在条件生长得最好的菌类，如金黄色葡萄球菌。嗜盐菌专指那些如金黄色葡萄球菌。嗜盐菌专指那些一定浓度的盐为菌体生长所必需，且一定浓度的盐为菌体生长所必需，且只有在一定浓度的盐溶液中才生长最只有在一定浓度的盐溶液中才生长最好的菌类。后者依嗜盐浓度不同，好的菌类。后者依嗜盐浓度不同，食食品品微微生生物物 学学第第七七章章一一.嗜盐微生物嗜盐微生物可又分为轻度嗜盐菌可又分为轻度嗜盐菌(最适盐浓度为最适盐浓度为0.20.20.5mol/L)0.5mol/L)，中度嗜盐菌，中度嗜盐菌(最适盐最适盐浓度浓度0.50.52.0mol2.0molL)L)和极端嗜盐菌
35、和极端嗜盐菌(最最适盐浓度适盐浓度3mol3molL)L)，其中部分极端嗜，其中部分极端嗜盐菌是为嗜盐古细菌。盐菌是为嗜盐古细菌。高盐环境。高盐环境。高盐环境总是遍及世界，主要是盐高盐环境总是遍及世界，主要是盐湖，如青海湖湖，如青海湖(中国中国)、大盐湖、大盐湖(美国美国)、死海死海(黎巴嫩黎巴嫩)和里海和里海(俄罗斯俄罗斯)。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章一一.嗜盐微生物嗜盐微生物此外，还有盐场、盐矿。这些高盐环境此外，还有盐场、盐矿。这些高盐环境看上去条件严酷，但仍能成为一个高产看上去条件严酷，但仍能成为一个高产生态系统。生态系统。嗜盐菌也常出现在高盐食物中，如腌嗜盐菌也常出现在高
36、盐食物中，如腌鱼、海鱼和咸肉。这些嗜盐菌生长，除鱼、海鱼和咸肉。这些嗜盐菌生长，除了不太美观以外，还可能带来一些不良了不太美观以外，还可能带来一些不良后果，甚至是严重后果。已报能在咸鱼后果，甚至是严重后果。已报能在咸鱼中生长的嗜盐菌有盐沼盐杆菌中生长的嗜盐菌有盐沼盐杆菌(H.salinarum(H.salinarum)、鲟鱼盐球菌、鲟鱼盐球菌(H.morrhuae(H.morrhuae)。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章一一.嗜盐微生物嗜盐微生物近年来，我国陆续从进口咸鱼中，海鱼近年来，我国陆续从进口咸鱼中，海鱼中分离出嗜盐性弧菌。有关咸鱼中毒事中分离出嗜盐性弧菌。有关咸鱼中毒事件也时有
37、发生。件也时有发生。嗜盐机制。嗜盐机制。嗜盐菌的嗜盐机制仍在不断探索研嗜盐菌的嗜盐机制仍在不断探索研究之中。盐生盐杆菌是这一类群研究最究之中。盐生盐杆菌是这一类群研究最为透彻的种。一般认为，嗜盐杆菌细胞为透彻的种。一般认为，嗜盐杆菌细胞壁是靠钠离子来稳定的，在低钠环境中壁是靠钠离子来稳定的，在低钠环境中细胞壁会破碎并使细胞裂解。细胞壁会破碎并使细胞裂解。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章一一.嗜盐微生物嗜盐微生物这是因为嗜盐杆菌的细胞壁不含有这是因为嗜盐杆菌的细胞壁不含有一般细菌所含的肽聚糖，而是以糖一般细菌所含的肽聚糖，而是以糖蛋白替代肽聚糖。蛋白替代肽聚糖。应用前景。应用前景。嗜盐细菌
38、具有许多特殊生理特嗜盐细菌具有许多特殊生理特性，其中紫膜引人注目。性，其中紫膜引人注目。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.嗜热微生物嗜热微生物嗜热菌和超嗜热菌。嗜热菌和超嗜热菌。细菌是嗜热微生物中最耐热的。按它们细菌是嗜热微生物中最耐热的。按它们最适生长温度不同又可以分为嗜热菌和最适生长温度不同又可以分为嗜热菌和超嗜热菌超嗜热菌(hyperthermophile(hyperthermophile)。嗜热菌。嗜热菌的最适生长温度的最适生长温度65657070，4040以下不以下不能生长。超嗜热菌又称之为嗜高温菌，能生长。超嗜热菌又称之为嗜高温菌，其最适生长温在其最适生长温在808011
39、0110，最低生长，最低生长温度在温度在5555左右。大部分超嗜热菌是古左右。大部分超嗜热菌是古生菌，但也有真细菌归属此类。生菌，但也有真细菌归属此类。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.嗜热微生物嗜热微生物高温环境。高温环境。嗜热微生物生长的环境有热泉嗜热微生物生长的环境有热泉(温温度可达度可达100)100)、草堆、厩肥、煤堆、草堆、厩肥、煤堆、地热区土壤及海底火山附近等处。地热区土壤及海底火山附近等处。嗜热的分子机制。嗜热的分子机制。嗜热微生物对高温的适应机制主嗜热微生物对高温的适应机制主要表现在细胞膜上脂肪酸的成分、耐要表现在细胞膜上脂肪酸的成分、耐高温酶和生物大分子的热稳定性
40、上。高温酶和生物大分子的热稳定性上。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.嗜热微生物嗜热微生物应用前景。应用前景。嗜热细菌在工业生产中的应用潜力在嗜热细菌在工业生产中的应用潜力在于：于：在基因工程中，它可为基因工程菌在基因工程中，它可为基因工程菌的建立提供特异性基因。的建立提供特异性基因。在发酵工业中，可以利用其耐高温在发酵工业中，可以利用其耐高温特性，提高反应温度，增大反应速度，特性，提高反应温度，增大反应速度，减少中温杂菌污减少中温杂菌污食食品品微微生生物物 学学第第七七章章二二.嗜热微生物嗜热微生物染的机会，而且发酵过程不需冷却，染的机会，而且发酵过程不需冷却，可省去深井水的消耗。
41、可省去深井水的消耗。嗜热菌对某些矿物有特殊的侵溶嗜热菌对某些矿物有特殊的侵溶能力，对某些金属具有较强的耐受能力，对某些金属具有较强的耐受能力。利用这类微生物，为矿产资能力。利用这类微生物，为矿产资源开发提供了有希望的前景。源开发提供了有希望的前景。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章三三.嗜冷微生物嗜冷微生物耐冷菌和嗜冷菌。耐冷菌和嗜冷菌。冷适应微生物可根据其生长温度特冷适应微生物可根据其生长温度特性分为两类：一类是必须生活在低温条性分为两类：一类是必须生活在低温条件下且最高生长温度不超过件下且最高生长温度不超过2020，最适，最适生长温度在生长温度在1515，在，在OO可生长繁殖的可生长繁
42、殖的微生物称之为嗜冷菌微生物称之为嗜冷菌(psychrophiles(psychrophiles)；另一类其最高生长温度高于另一类其最高生长温度高于2020，最适，最适温度高于温度高于1515，在，在0 055司生长繁殖的司生长繁殖的微生物称之为耐冷菌微生物称之为耐冷菌(psychrotrophs(psychrotrophs)。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章三三.嗜冷微生物嗜冷微生物冷环境冷环境(生态分布生态分布)。嗜冷菌分布于极地、冰窑、高山、深嗜冷菌分布于极地、冰窑、高山、深海、冷冻土壤等区域。从这些生境中分离海、冷冻土壤等区域。从这些生境中分离的主要嗜冷微生物有针丝藻和微单胞菌等
43、。的主要嗜冷微生物有针丝藻和微单胞菌等。嗜冷的分子机制。嗜冷的分子机制。冷适应微生物在长期进化过程中形成冷适应微生物在长期进化过程中形成了一系列适应低温的机制。这些机制包括了一系列适应低温的机制。这些机制包括营养物质的吸收和转运、营养物质的吸收和转运、DNADNA复制、蛋白复制、蛋白质合成、各种代谢的正常进行等。质合成、各种代谢的正常进行等。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章三三.嗜冷微生物嗜冷微生物应用前景。应用前景。但它们能在低温条件下即可对污染物但它们能在低温条件下即可对污染物进行降解和转化的特性，使其在工业和进行降解和转化的特性，使其在工业和日常生活中具有许多潜在的应用价值。日常生
44、活中具有许多潜在的应用价值。四四.耐辐射微生物耐辐射微生物耐辐射微生物。耐辐射微生物。与上述几类不同，耐辐射微生物只是与上述几类不同，耐辐射微生物只是对高辐射环境更具耐受性对高辐射环境更具耐受性(tolerane(tolerane)，而不是对辐射有特别而不是对辐射有特别“嗜好嗜好”。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章三三.嗜冷微生物嗜冷微生物总的来说革兰氏阳性的耐辐射性比革兰总的来说革兰氏阳性的耐辐射性比革兰氏阳性菌强得多；芽孢菌的耐辐射力远氏阳性菌强得多；芽孢菌的耐辐射力远大无芽孢菌。大无芽孢菌。高辐射环境。高辐射环境。19561956年美国的年美国的AndersonAnderson教授
45、首次在俄勒教授首次在俄勒冈经大剂量辐射灭菌的肉罐头中分离出冈经大剂量辐射灭菌的肉罐头中分离出耐辐射奇异球菌。此后，又从以杀菌为耐辐射奇异球菌。此后，又从以杀菌为目的进行辐射处理的食品、医疗器械或目的进行辐射处理的食品、医疗器械或饲料等样品中，分离出各种耐辐射细菌饲料等样品中，分离出各种耐辐射细菌食食品品微微生生物物 学学第第七七章章三三.嗜冷微生物嗜冷微生物耐辐射的可能机制。耐辐射的可能机制。对耐辐射菌的耐性机理目前尚不清对耐辐射菌的耐性机理目前尚不清楚。但已观察到此类细菌特征可能与其楚。但已观察到此类细菌特征可能与其耐辐射性有关：耐辐射性有关：所有耐辐射菌均有高所有耐辐射菌均有高色素形成能力
46、，其中含有各种类胡萝卜色素形成能力，其中含有各种类胡萝卜素，这可能与耐辐射性有某种联系；素，这可能与耐辐射性有某种联系；细胞壁坚固、细胞膜脂质成分独特；细胞壁坚固、细胞膜脂质成分独特；近年来研究发现，耐辐射菌具有快速有近年来研究发现，耐辐射菌具有快速有效的效的DNADNA准确修复系统，准确修复系统，食食品品微微生生物物 学学第第七七章章三三.嗜冷微生物嗜冷微生物这种对辐射损伤的酶修复功能很可能是这种对辐射损伤的酶修复功能很可能是其耐辐射性的根本原因。其耐辐射性的根本原因。应用前景。应用前景。研究耐辐射菌研究耐辐射菌DNADNA损伤与修复系统损伤与修复系统具有非常重要的价值。它可能为解决日具有非
47、常重要的价值。它可能为解决日益严重因辐射过量所致疾病的治疗提供益严重因辐射过量所致疾病的治疗提供新的线索。另一方面，辐射灭菌已被确新的线索。另一方面，辐射灭菌已被确定为一种理想的冷杀菌方式，而耐辐射定为一种理想的冷杀菌方式，而耐辐射菌是辐射保藏食品腐败的主要原因。菌是辐射保藏食品腐败的主要原因。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第四节第四节 人体微生物区系人体微生物区系一一.人的正常菌群人的正常菌群 菌群大多数对人体健康来说是有菌群大多数对人体健康来说是有益的，有时还是必须的，这些微生物统益的，有时还是必须的，这些微生物统称为正常菌群称为正常菌群(Normal flora)(Normal
48、flora)。二二.皮肤环境和菌群皮肤环境和菌群 皮肤为细菌定居提供一个大而易皮肤为细菌定居提供一个大而易于到达的区域。由于它的表面积较大于到达的区域。由于它的表面积较大(约约2m2)2m2)，皮肤细菌的总数还是可观的，皮肤细菌的总数还是可观的，大约每人有大约每人有10121012个。个。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第四节第四节 人体微生物区系人体微生物区系三三.口腔环境和菌群口腔环境和菌群 主要的口腔栖息地是颊黏膜、舌、主要的口腔栖息地是颊黏膜、舌、龈缝和牙齿。每一处又有一些小栖息地。龈缝和牙齿。每一处又有一些小栖息地。四四.呼吸道环境和菌群呼吸道环境和菌群 除正常无菌的支气管和细
49、支气管之除正常无菌的支气管和细支气管之外，呼吸道的其他部位，即前鼻孔、鼻外，呼吸道的其他部位，即前鼻孔、鼻咽和口咽，都具有特征性的微生物区系。咽和口咽，都具有特征性的微生物区系。食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第四节第四节 人体微生物区系人体微生物区系呼吸道影响正常微生物区系建立的主要呼吸道影响正常微生物区系建立的主要特点是有一个有效的微粒和微生物排除特点是有一个有效的微粒和微生物排除系统，它由两方面组成：系统，它由两方面组成：移除大微粒移除大微粒的前鼻孔鼻毛；的前鼻孔鼻毛；被覆黏蛋白的纤毛上被覆黏蛋白的纤毛上皮细胞，在这里细菌被捕获，通过纤毛皮细胞，在这里细菌被捕获，通过纤毛运动被带到
50、咽后部并被吞咽。运动被带到咽后部并被吞咽。前鼻孔。前鼻孔。衬于这一部位的上皮细胞与皮肤类似，衬于这一部位的上皮细胞与皮肤类似，因此它的正常微生物区系通常由在皮肤因此它的正常微生物区系通常由在皮肤上发现的微生物所组成就不奇怪了，上发现的微生物所组成就不奇怪了，食食品品微微生生物物 学学第第七七章章第四节第四节 人体微生物区系人体微生物区系 这些细菌有表皮葡萄球菌和棒状杆菌。这些细菌有表皮葡萄球菌和棒状杆菌。金黄色葡萄球菌可能占这一菌群的金黄色葡萄球菌可能占这一菌群的8585。鼻咽。鼻咽。鼻咽具有较前鼻孔更为复杂的微生物区鼻咽具有较前鼻孔更为复杂的微生物区系。在葡萄球菌和棒状杆菌之外，还存系。在葡
