食品微生物学第一章绪论.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,食品微生物学,*,参考书,1、食品微生物学 江汉湖 贺稚非 中国农业出版社 2002年8月,2、微生物学教程 周德庆 高等教育出版社 2002年复旦,3、微生物学 沈平 范秀容等高等教育出版社 2002年 北京大学,4、食品微生物学郑晓冬等浙江大学出版社2001年,5、微生物生物学 美M.T马迪根等 科学出版社 2001年,6、微生物学实验原理与技术 李平兰 贺稚非 主编 中国农业出版社2005 年,7、Modern Food Microbiology James M.Jay Sixth Edition An Aspen Publication 2000,8、杂志：中国食品学报、食品与发酵工业、食品科学、食品工业科技、及其国外的食品科技杂志。,10/4/2025,1,食品微生物学,第一章绪论,第一节食品微生物学的特点及其食品,微生物学的研究对象,第二节微生物学的发展史,第三节 21世纪的微生物学的展望,第四节 学习本课程的要求,10/4/2025,2,食品微生物学,第一节食品微生物学的特点及其食品微生物学的研究对象,一、概念：,微生物是结构简单繁殖快分布广种类多个体微小肉眼直接看不见的微小生物的总称。,食品微生物学它是在普通微生物学的基础上，专门研究与食品有关的微生物的性状及其在一定条件下微生物与食品的相互关系。利用有益的微生物发酵生产食品，拓展食品的种类，对食品有害的微生物，控制其生长繁殖，防止食品的腐败及疾病的传播，保证其安全性。,10/4/2025,3,食品微生物学,四、微生物学及其主要分支学科,微生物学,基础微生物学,应用微生物学,按微生物种类分,微生物分类学,细菌学,真菌学,病毒学,菌物学,原生动物学,藻类学,按过程或,功能分,按与疾病,的关系分,按生态,环境分,按技术与,工艺分,按应用,范围分,微生物生理学,微生物遗传学,微生物生态学,分子微生物学,细胞生物学,微生物基因组学,免疫学,医学微生物学,流行病学,土壤微生物学,海洋微生物学,环境微生物学,水微生物学,宇宙微生物学,分析微生物学,微生物技术学,发酵微生物学,遗传工程,工业微生物学,食品微生物学,农业微生物学,医学微生物学,药学微生物学,兽医微生物学,预防微生物学,10/4/2025,6,食品微生物学,微生物与其他学科之间的关系,微生物与有机化学、生物化学、遗传学、物理学、营养学、数学等有紧密的联系！,学科知识的交叉是科学创新闪烁火花的源泉！,10/4/2025,7,食品微生物学,五、食品微生物学研究的对象和内容,1、研究的对象：细菌、酵母、霉菌、放线菌和病毒。,2、研究的内容：研究微生物生命活动规律的科学。具体研究微生物的形态结构特征、生理生化特性、生长繁殖规律、分类鉴定、遗传变异、微生物与其它生物之间的相互关系、微生物在食品加工的应用和有害微生物的防止。,10/4/2025,8,食品微生物学,微生物学的基本知识,研究的内容：微生物在食品发酵中的应用,有害微生物的控制,10/4/2025,9,食品微生物学,第二节 微生物学的发展史,1861年，英国的哲学家和教育家斯宾塞在其著名的教育论中指出“人体健康是一切幸福 的要素”这个精辟的观点。在现代科学中，对人类健康关系最大、贡献最为突出的应该算是微生物学了，微生物从产生到现在，为人类社会的进步和发展作出了自己的贡献。,在食品工业方面：通过食品罐藏防腐、酿造技术的改造、纯种厌氧发酵的建立、液体深层通气搅拌大规模培养技术的创建和代谢调控发酵技术的发明，发展到今天的发酵工程，并与遗传工程、细胞工程、酶工程和生物反应器，组成了当今的新学科生物工程学。,在医药方面：建立了六大贡献外科手术的建立、人畜传染病的病原菌的研究、免疫防止法的发明和应用、磺胺等化学治疗剂的普及、抗生素的大规模的生产基因工程菌生产多肽类药物等，控制了传染病，人类的健康水平大幅度提高。,在农业方面：高效、无毒的生物农药、肥料的生物化（如赤霉素）、单细胞蛋白、生物能源。,在环境保护方面：微生物是占地球面积70%以上的海洋和其它水体中光合生产力的基础；是一切食物链的重要环节；是污水处理中的关键角色；是生态农业中最重要的一环；是自然界重要元素循环的首要推动者；是环境污染和监测的重要指示生物。,10/4/2025,10,食品微生物学,在生命科学方面：生命科学的许多的成果是用微生物作为研究对象而取得的，为此，大量研究者还获得了诺贝尔殊荣。微生物还是代表生物学最高峰的分子生物学三大来源之一。在经典的遗传学的发展过程中，早期的科学家认识到微生物具有生长速度快、繁殖周期短、培养的条件简单、表型形状丰富和多数是单倍体等，特别适合做遗传研究的对象，纷纷选用粗糙脉孢菌（红色面包霉）、E.,coli,（大肠杆菌）、酿酒酵母等为研究对象，揭示了许多遗传变异规律，并使经典遗传学迅速发展成为分子遗传学。,在实验室方法学方面的贡献：显微镜和有关制片染色技术，消毒灭菌技术，无菌操作技术，纯种分离培养技术，培养基的制备技术，选择性和鉴别性培养技术，突变型标记和筛选技术，液体深层培养技术和菌种冷冻保藏技术等，这些整套的研究方法技术，向生命科学和生物工程各个领域横向扩散，从而对整个生命科学的发展，作出了方法学上的贡献。,10/4/2025,11,食品微生物学,微生物的发现和微生物学的发展,微生物的利用已经几千年的历史，,距今4千多年前的龙山文化时期有酿酒记载，商代发展成为手工业；早期酱油、醋的酿造；埃及金字塔中发现了面包；唐朝（公元7世纪）食用菌的栽培，18世纪传入西方；病原菌的发现。,但是，微生物的发现却只有三百多年，经历了三个时期：,1、微生物形态学时期,2、微生物生理学时期,3、微生物的分子时代-分子生物学时期,10/4/2025,12,食品微生物学,1、微生物的形态学时期,1590年，荷兰人詹森制作了第一架复式显微镜；,1684（1676）年，荷兰的显微镜业余爱好者-列文虎克用他制作的显微镜详细地观察描述了微生物的形态（河水、雨水、牙垢），观察到杆状、球状、螺旋状的细菌和运动的短杆菌等的图象画下来，命名为“微动体”，并寄给英国皇家协会。他一生中制作了419架显微镜，最大放大率达266倍。,10/4/2025,13,食品微生物学,列文虎克,(1632-1723),与他的显微镜,10/4/2025,14,食品微生物学,列文虎克的第一台显微镜和观察到的牙垢微生物形态,10/4/2025,15,食品微生物学,显微镜的结构,1.目镜；2.镜筒；3.镜臂；4.标本移动器；5.粗动限位器；6.粗调节器；7.细调节器；8.底座；9.反光镜；10.聚光孔径光圈；12.镜台（载物台）；13.物镜；14.物镜转换器,10/4/2025,16,食品微生物学,在他之后的微生物的研究工作进展很慢，一方面的原因是显微镜的技术原因，直到19世纪出现改进型的显微镜被广泛应用才得到发展，更重要的原因是研究微生物的基本技术没有建立，如灭菌技术和微生物的纯培养技术。,19世纪争论的两个焦点问题：,1 微生物能不能自发产生？,2 传染病是什么性质？,这两个问题得到了明确的答案，促使微生物成为了一门新兴的学科。,10/4/2025,17,食品微生物学,2、微生物学的生理学时期,经历了2个世纪的发展，微生物学进入微生物生理水平研究阶段。,1、巴斯德用他设计的实验否定了微生物自生学说。,2、巴斯德在研究酿酒工业占有重要经济地位的法国葡萄酒变酸的原因时发现了其他微生物，否定了自然发酵学说，并证明了各种发酵是由各种特殊的微生物作用产生的，他精辟地指出，葡萄酒的酸败是由酵母以外的另一种微生物（醋酸菌）的第二次发酵作用引起的，因此，他发明了著名的低温杀菌法-巴氏杀菌法（61.7,143F,30分钟,），挽救了法国葡萄酒酿造界免受酸败之苦，他还改进了葡萄酒的工艺，从而提高了产品的质量。,10/4/2025,18,食品微生物学,微生物学之父巴斯德(1822 1895)的贡献,Pasteur(1857)demonstrated that lactic acid fermentation is due to the activity of micro-organisms,Pasteur(1861)conflict over spontaneous generation birth of microbiology as a science,Pasteur(1881)developed anthrax vaccine,Pasteurization,10/4/2025,19,食品微生物学,烧瓶封口,无菌营养液,无生命出现,无菌营养液,出现微生物,无菌营养液,无生命出现,火焰加热空气,棉塞封口,10/4/2025,20,食品微生物学,10/4/2025,21,食品微生物学,对微生物是否引起疾病的实验论证是微生物学发展的又一大推动力。16世纪发现病人会将某些东西传播到健康人身上，使健康人患同样的病。微生物的发现，许多科学家猜测疾病与传染病有关，但是当时却无法证明。,1845年，伯克利（M.J.Berkeley）第一次清楚地证明了霉菌引起爱尔兰土豆枯萎病。,1876年，科赫（Robert Koch）-德国乡村医生，证明了微生物引起疾病，研究了家畜炭疽病，他用显微镜观察患病的动物的血液中有许多细菌，科赫取这种动物的血液少量注射到健康动物体内，健康动物患病死亡，这样重复20次，并镜检动物血液，充满了细菌，并在体外培养成功，为疾病的微生物理论和实验研究奠定了基础，,科赫提出了指导特定微生物与特定疾病相关性研究的科赫定理：,在患病动物体内总能发现特定的微生物，而健康的动物体内则没有；,在动物体外可以纯培养该微生物；,将该微生物接种到易感动物体内会引起同样的疾病；,从试验动物及实验室培养物中重新分离得到的微生物应该是同种微生物。,10/4/2025,22,食品微生物学,10/4/2025,23,食品微生物学,柯赫（1843-1910）对微生物学的贡献,微生物的纯培养技术,证明了微生物是引起传染病的病原,10/4/2025,24,食品微生物学,10/4/2025,25,食品微生物学,以后的20年中许多病原菌被发现，并建立了微生物的纯培养法，固体培养基分离单菌落方法，科赫实验室的工作人员提出用琼脂做固体培养基的固化剂很快被采纳，从而使这位女科学家成为第一位为微生物做出贡献的美国人；同时，科赫的另一位助手发明了培养皿，科赫和同事还发明了细菌染色法、显微镜摄影技术和悬滴培养法等细菌学研究的基本技术，为以后的结核、霍乱等恶性传染病的研究奠定了基础。,1865年，巴斯德的女儿死于败血症，1866年他的另一个女儿死于伤寒，他将研究转向病原微生物。,1865年，英国医生李斯特（Joseph Lister）从巴斯德的研究成果中得到启发，认识到外科手术之后伤口化脓是由于外界微生物侵入的结果，并努力寻找有效的杀菌药物和防止微生物入侵伤口的方法，提出了无菌的外科手术操作法，从此建立了外科消毒术。,1878年，巴斯德接受了科赫的实验方法做了许多微生物研究工作，他发现了免疫作用，在1880年，他宣布了两项巨大进展，发明了鸡霍乱的减毒菌株称为疫苗（Vaccine），这个名称一直沿用至今。1884年，发明了抗狂犬病疫苗，并首次在遭受狂犬咬伤的病孩子身上使用并获得成功。,1909年，德国医生和化学家埃尔里赫（Paul Ehrlich）用化学药剂控制病菌，发现了治疗梅毒的药物606，开创了化学治疗。他的成功鼓舞了无数的科学家去寻找更多、更好的化学治疗剂，终于在1935年，一位德国医生G.Domagk和同事发明了治疗链球菌感染的新药，一种红色的染料-百浪多息，同年证实其有效成分是磺胺。,10/4/2025,26,食品微生物学,1922年医学界成为魔弹的药物-青霉素,弗来明（Alexander Fleming）发现他培养的葡萄球菌被某种杀死了 培养显微镜检测,是普通面包上生长青霉菌 推测产生有,某种化学物质 通过研究确实分泌了具有,抑制其他微生物生长的毒素 命名为盘尼西林（Penicillin）。,1892年，苏联的伊万诺夫斯基发现烟草花叶病毒，开创了病毒学。,1929年报道了该结果，但他的研究结果不被重视，直到1939年，法国的微生物学家发现了一种细菌产生的化合物能用于制止细菌的生长时，弗来明的研究报道才受到重视。,10/4/2025,27,食品微生物学,弗来明,(1881-1955),（Alexander Fleming）,10/4/2025,28,食品微生物学,第二次世界大战的爆发，军队急需医治伤兵伤口的感染，澳大利亚医生和同事开始分离纯化青霉素，并在美国研究成功了青霉素的扩大发酵和提纯工作，1943年青霉素成功地应用在突尼斯和西西里战役中500名伤兵的治疗，第二次世界大战结束时，青霉素生产量扩大，取代了磺胺类药物。青霉素的工业化生产为整个微生物深层发酵工艺提供了一个典型的样板。这个阶段是微生物学大发展的时期，微生物的研究进入了生物化学水平，各学科相互渗透，产生了分支学科，除抗生素工业外，还有有机酸发酵、有机醇发酵等。,1944年，美国微生物学家瓦克斯曼（S.Waksman）从近一万株放线菌中找到了疗效显著的链霉素，接着相继发现了氯霉素、金霉素、土霉素、红霉素、新霉素、万古霉素、卡那霉素和庆大霉素等抗生素。在微生物学发展的生理学时期，以巴斯德和科赫为代表的科学家在微生物学实验方法上取得了突破性的进展，他们创立的加热灭菌法和微生物纯培养等方法至今仍然是微生物学和其他相关学科研究中有效的、无法取代的基本方法。,10/4/2025,29,食品微生物学,3、微生物学的分子时代-分子生物学时期,从巴斯德和科赫时代到20世纪70年代，微生物学又走过了漫长的路。今天微生物学已今成为生物科学中最复杂的学科之一，它对整个生物科学的研究和发展影响很大。从获得诺贝尔生理学或医学奖的近一半的工作都与微生物有关中可见其重要性。,1928年格里菲斯（Frederick Griffith）发现了细菌的转化现象；1944年加拿大细菌学家艾弗里（Oswald Avery）等人通过对转化现象化学本质的研究，证实了核酸才是真正的生物遗传物质；1953年，沃森（Jame Dewey Waston）和克里克（Francis Harry Compton Crick）通过对DNA X射线衍射图片的分析，提出了DNA 双螺旋结构模型，这个研究成果被认为在整个生物学发展史上具有划时代的意义。从此，微生物学研究分子时代。,20世纪70年代，基因工程使得人们可以按照意愿定向改造菌种，使获得新型微生物产品成为可能。如今分子生物学逐渐成熟为一门崭新的独立学科。,10/4/2025,30,食品微生物学,10/4/2025,31,食品微生物学,总结20世纪人类历史上微生物学发生的重大事件,年代,重 大 事 件,1684,1892,1857-,1881,1890,1928,1929,1953,19701972,19821983,1995,人类历史上制作了显微镜，划破了人类历史上看不见微生物的时代,苏联伊万诺夫斯基发现烟草花叶病毒，开创了病毒学时代。,巴斯德证明了葡萄酒的酸败是微生物引起，并发明了著名的巴氏杀菌法，还发明了人类历史上狂犬病疫苗。,柯赫和同事还发明了微生物的纯培养方法、细菌染色法、显微镜摄影技术和悬滴培养法等细菌学研究的基本技术。,Griffith发现细菌转化现象。,Fleming 发现青霉素。,Watson和Crick提出DNA双螺旋结构；为分子生物学研究奠定了基础。,Arber、Smith和Nathans发现并提纯了DNA限制性内切酶,Prusiner发现朊病毒(prion)；,流感嗜血杆菌全基因组测序完成，1997年啤酒酵母全基因组测序完成。,10/4/2025,32,食品微生物学,我国微生物学的发展,我国有5000年文明史的古国，我国劳动人民对微生物的认识和利用是最早的几个国家之一。特别是在制酒、酱油、醋等微生物产品以及用种痘制曲贡献较大。但是微生物作为一门学科进行研究，我国起步较晚。在二十世纪初，中国一批到西方留学的中国科学家开始较系统地介绍微生物学知识，从事微生物学研究工作。,1910-1921年伍连德研究了鼠疫和霍乱的防治，在中国最早建立起卫生防疫机构，培育了人才，这项工作在当时居于国际先进地位。,1920-1930年，汤飞凡等分离和确证了沙眼病原体，在国际上是领先水平，此外在细菌学、病毒学和免疫学等方面的某些领域做出过高水平的成绩。,30年代，开始在高等学校设立酿造科目和农产品制造系，以酿造为主要课程，魏岩寿等在工业微生物学方面做出了开拓性的工作；戴芳澜和俞大绂（fu）是我国的真菌学和植物病理学的奠基人；陈华癸和张宪武对根瘤菌固氮作用的研究创立了我国农业微生物学；高尚荫创建了我国病毒学。,新中国成立后：微生物在我国有了划时代的发展，一些重点大学开设了微生物学专业，50年代以后，轻工院校开设了食品专业、发酵专业，其中食品微生物学是支柱课程，80年代后农业院校建立了食品系，也开设了食品专业，食品微生物学课程和研究工作愈来愈受到重视。,10/4/2025,33,食品微生物学,第三节 21世纪微生物学展望,1 微生物基因组学将全面展开：包括全基因组的序列分析、功能基因分析和比较分析，是结构、功能和进化基因组学交织的学科。,2 研究微生物生态学、环境微生物、细胞微生物学等，为人类的生存和健康发挥积极的作用。,3 微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视，如极端环境下生存和繁殖能力，生长繁殖周期短、易大规模的培养，微生物具备生命现象的特性和共性，将是21世纪进一步解决生物学重大理论问题，如生命的起源与进化等。,4 微生物产业呈现全新的局面：微生物从发现至今，三百年间，特别是二十世纪中期以后，对人类的生产和生活有重大的影响，形成了继动、植物产业后的第三大产业，以微生物的代谢产物和菌体本身为生产对象的生物产业。,5 食品微生物目前受到政府高度重视，开发利用有益的微生物生产食品原料，如有机醇、有机酸、维生素类、核苷酸、氨基酸和医药类等，同时对引起食品腐败的微生物、引起食物中毒的微生物研究防止方法，快速科学的检测方法、修改卫生标准，完善卫生法规等。,10/4/2025,34,食品微生物学,微生物与食品工业的关系,通过食品冷藏、罐藏、干制和盐渍防腐保鲜,利用有益的微生物发酵生产食品如酸奶、火腿等,纯种厌氧发酵技术的建立,液体深层通气搅拌大规模培养技术的创建,利用代谢调控理论提高发酵产物的产量的发明,与食品工业关,系非常地密切,生物工程学,细胞工程,基因工程,发酵工程,酶工程,蛋白质工程,10/4/2025,35,食品微生物学,第四节 学习本课程的目的要求,一 目的：掌握本门课程的基本理论、基本知识、基本技能，开发利用微生物生产对人类生活有利的方面，防止食品腐败变质，保证食品的安全性，杜绝食物中毒。,二 本门课程的教学目标：,1 培养智能型的人才，提高每位同学的智力和能力（包括口头和书面表达能力、思维能力、想象能力、记忆力、分析问题和解决问题的能力、评价他人学术观点的能力以及实际操作能力），在知识的教学中重视能力的提高，素质培养。,2 培养同学们利用已经获得的知识在大脑中建立一个较牢固的,“知识网络”，既有一定的深度和广度，又有一定的历史、现状和发展前景的“立体知识”，使同学们在本学科中能站得高一些、看得远一些、想得深一些，将来走得远一些。,3 培养同学们有进一步继续学习的兴趣和动机。,10/4/2025,36,食品微生物学,三 本课程的教学方法：,1 基本教学法：导知、导学、导思、导法。,2 综合的教学法：采用总结对比教学法、提问法、启发讨论法，让同学们将新旧知识联系起来，并对知识进行深加工；还采用反馈教学法来检验同学们对这门课程掌握的情况，反馈我的教学目标实现情况，即学习中不定期进行测验。,3 教学中有一次讨论课，要求同学们练习写一篇科技论文，并发言讨论，协同各方面的能力提高。,10/4/2025,37,食品微生物学,