食品微生物第六章微生物的生态

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1、 生态学(Ecology)：研究生物系统与其环境条件间相互作用规律性的科学。微生物生态学(Microbiological Ecology)：研究微生物群体（微生物区系或正常菌群）与其周围的生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。 研究微生物生态的意义.研究微生物的生态的分布规律，有助于开发丰富的菌种资源，防止有害微生物的活动.研究微生物间及其与它种生物间的相互关系，有助于发展新的微生物农药、微生物肥料以及积极防治人和动、植物病虫害，也有利于发展食品混菌发酵、序列发酵和生态农业.研究微生物在自然界物质循环中的作用，有利于阐明地球进化和生物进化的原因，也可促进探矿、冶金、保护环境、提高土壤肥力以及

2、开发生物能等各项生产事业的发展 为 什 么 土 壤 是 微 生 物 的 “ 大 本 营 ” ？1、 为 微 生 物 提 供 了 良 好 的 源 、 源 、 能 源 。2、 为 微 生 物 提 供 有 机 物 、 无 机 盐 、 微 量 元 素 。4、 土 壤 值 范 围 5.5 8.5之 间 。5、 温 度 、 季 节 与 昼 夜 温 差 不 大 。6、 土 壤 颗 粒 空 隙 间 充 满 着 空 气 和 水 分 。7、 适 宜 的 渗 透 压 。3、 满 足 了 微 生 物 对 水 分 的 要 求 。 一.土壤中的微生物 细 菌 生 物 量 ： 单 位 体 积 内 活 细 胞 的 重 量 。

3、 每 克 肥 土 可 含 亿 个 细 菌 。以 每 亩 半 尺 深 耕 作 层 土 壤 重 30万 计 ， 细 菌 活 重约 100 450斤 。 放 线 菌多 分 布 在 有 机 物 较 丰 富 的 碱 性 土 壤 中 。(几 万 -几 百 万 )/克 土 壤 土 壤 中 放 线 菌 数 量 仅 次 于 细 菌由 于 菌 体 大 ， 其 生 物 量 与 细 菌 接 近 。 真 菌 真 菌 主 要 分 布 在 接 近 地 面 的 土 层 中 ， 以 丝 状 体 和 孢 子体 形 式 存 在 于 土 壤 中 ， (几 千 几 十 万 个 )/每 克 土 壤 。 由 于 菌 体 粗 大 ， 其 生

4、 物 量 不 低 于 细 菌 ， 放 线 菌 ， 为0.6mg g土 壤 ， 菌 丝 最 长 可 达 40米 。 如 酵 母 在 果 园 土壤 里 含 量 几 十 万 个 g土 壤 。藻 类 和 原 生 动 物藻 类 （ 万 个 克 土 ）原 生 动 物 （ 万 个 克 土 ）纤 毛 虫 ， 鞭 毛 虫 、 肉 足 虫 等 为 主 ， 它 们 以 其 它 微 生 物和 有 机 物 碎 片 为 食 ， 对 其 它 几 类 微 生 物 的 数 量 起 调 节作 用 。 微 生 物 在 土 壤 中 的 分 布 的 影 响 因 素土 壤 深 度 对 微 生 物 分 布 的 影 响有 机 物 含 量 对

5、 微 生 物 分 布 的 影 响碳 源 对 微 生 物 分 布 的 影 响酸 碱 度 影 响 微 生 物 分 布 土 壤 中 微 生 物 的 数 量 ： 按 种 类 递 减细 菌 放 线 菌 霉 菌 酵 母 菌 藻 类 原 生 动 物耕 作 土 壤 中 ， 细 菌 湿 重 约 90 225kg； 以 土 壤 有机 质 含 量 为 2%计 算 ， 则 所 含 细 菌 干 重 约 为 土 壤 有 机质 的 1%左 右 。土 壤 微 生 物 的 代 谢 活 动 ， 可 改 变 土 壤 的 理 化 性 质 ，进 行 物 质 转 化 ， 因 此 ， 土 壤 微 生 物 是 构 成 土 壤 肥 力的 重

6、要 因 素 。若 按 生 物 量 计 算 则 各 种 微 生 物 的 生 物 量 基 本 相 当 。 微 生 物 的 水 域 环 境 水 中 无 机 盐 水 中 有 机 物 值温 度光 线二 、 水 体 中 的 微 生 物淡 水 中 的 微 生 物海 水 中 的 微 生 物 淡 水 中 的 微 生 物细 菌 总 数 不 得 超 过 ： 100个 /毫 升 饮 用 水 消 毒 常 用 方 法 ：大 肠 菌 群 指 数 不 得 超 过 ： 3个 /升 我 国 相 关 法 规 对 饮 用 水 微 生 物 指 标 的 规 定 ：加 入 液 态 氯 或 次 氯 酸 盐 海 水 中 的 微 生 物平 均

7、含 盐 量 ： 3.5%， 密 度 大 、 渗 透 压 高 、 冰 点 低 。微 生 物 组 成 ： 多 数 为 革 兰 氏 阴 性 菌 、 多 嗜 盐 、 河 口处 有 耐 盐 菌 ；形 态 ： 多 有 鞭 毛 ， 常 见 多 形 性 、 可 变 为 球 形 、 弧 形 、丝 状 及 螺 旋 状 ， 个 体 小 ；生 理 ： 兼 性 厌 氧 ， 生 长 慢 ， 能 在 低 营 养 下 生 活 ， 常产 色 素 ， 分 解 蛋 白 质 能 力 强 ， 解 糖 能 力 低 ， 多 嗜 冷 ，对 热 敏 感 ；分 布 ： 不 均 匀 ， 与 水 深 成 反 比 ， 0 10米 少 ；1050米 呈

8、 上 升 变 化 ； 50米 以 下 数 量 减 少 ； 海 底沉 积 物 上 多 ；常 见 菌 种 ： 假 单 孢 菌 、 弧 菌 、 螺 菌 、 无 色 杆 菌 、 黄杆 菌 清 水 型 水 生 微 生 物 洁 净 湖 泊 和 水 库 ， 微 生 物 数 量 少 (10-103/ml)， 以 化能 自 养 型 和 光 能 自 养 型 微 生 物 为 主 ， 部 分 腐 生 细 菌 ，如 色 杆 菌 、 无 色 杆 菌 和 微 球 菌 等 ； 霉 菌 中 如 水 霉 、绵 霉 等 的 一 些 种 ； 以 及 单 细 胞 和 丝 状 的 藻 类 和 一 些原 生 动 物 常 在 水 面 生 长

9、 ， 数 量 较 少 。 以 上 微 生 物 种类 可 以 认 为 是 水 中 的 “ 土 著 ” 菌 群 。 根 据 微 生 物 对 水 生 环 境 中 的 营 养 要 求 ， 将 其 分 为 三类 ： 贫 营 养 细 菌 （ 1-15mgC/L） 、 兼 性 贫 营 养 细 菌（ 指 一 些 在 富 营 养 培 养 基 中 经 反 复 培 养 后 也 能 适 应并 生 长 的 贫 营 养 细 菌 ） 、 富 营 养 细 菌 （ 10gC/L） v类型及环境情况：流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水、阴沟水；流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，有机物含量大增。v微生物数量和类

10、群：数量：大量外来的腐生细菌，使腐败型水生微生物尤其是细菌和原生动物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量达到107108个；类群：革兰氏阴性无芽孢杆菌，纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类等原生动物，还有一些随人畜排泄物和病体污物进入水体的动植物致病菌v繁殖及后果：通常因水体环境中的营养等条件不能满足其生长繁殖的要求，加上周围其它微生物的竞争和拮抗关系，一般难以长期生存，但由于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。腐 败 型 水 生 微 生 物 水 的 自 净 作 用q污 水 中 的 微 生 物 在 污 水 环 境 中 大 量 繁 殖 ， 逐 渐 把水 中 的 有 机 物 分 解 成 简 单 的

11、 无 机 物 ， 同 时 它 们 的数 量 随 之 减 少 ， 污 水 也 就 逐 步 净 化 变 清 。q水 源 的 饮 用 价 值 ： 良 好 的 饮 用 水 细 菌 含 量 应 在 100个 /ml以 下 ， 当 超 过 500个 /ml时 ， 即 不 适 合 作 为 饮用 水 。 更 重 要 的 是 水 中 的 微 生 物 种 类 ， 一 般 用 大肠 菌 群 数 作 为 是 否 含 有 病 原 菌 的 指 标 。q在 自 然 水 体 尤 其 是 快 速 流 动 的 水 中 ， 存 在 着 对 有机 或 无 机 污 染 物 的 自 净 作 用 。 其 原 因 是 多 方 面 的 ，有

12、稀 释 、 沉 降 、 吸 附 等 物 理 作 用 ， 更 重 要 的 是 各种 生 物 学 和 生 物 化 学 作 用 ， 这 种 作 用 称 为 水 的 自净 作 用 。 是 流 水 不 腐 的 原 因 。 空 气 干 燥 ， 不 利 于 微 生 物 生 命 活动 ， 不 是 微 生 物 生 长 繁 殖 的 场 所但 却 飘 浮 着 相 当 数 量 的 微 生 物 ，来 自 地 面 、 动 植 物 、 尘 土 。三 、 空 气 中 的 微 生 物城 市 街 道 、 医 院 、 畜 舍 等 公 共 场 所 空 气 中含 量 高 ； 森 林 、 海 洋 、 高 纬 度 地 带 的 空 气 中微

13、 生 物 含 量 很 少 。 微 生 物 在 空 气 中 只 能 短 时 间 停 留 ， 就要 落 地 ， 大 部 分 死 亡 ， 包 括 一 些 人 体 病原 菌 。但 结 核 、 白 喉 ， 炭 疽 等 杆 菌 和 肺 炎 双球 菌 、 葡 萄 球 菌 、 流 感 病 毒 、 脊 髓 灰 质炎 病 毒 抗 性 比 较 强 。 能 传 染 疾 病 。微 生 物 在 空 气 传 播 的 距 离 是 无 限 的 ， 因而 其 分 布 是 世 界 性 的 。 空 气 中 的 微 生 物 的 数 量 是 大 气 污 染 程 度的 标 志 之 一 四.食品中的微生物大米 灰绿曲霉，白曲霉，黄曲霉，赭曲

14、霉，桔青霉，圆弧青霉，常见青霉 面粉 黄曲霉，谢瓦曲霉，青霉，毛霉 小麦 曲霉，青霉，芽枝霉，链格孢霉，葡萄孢霉，镰孢霉，长蠕孢霉，茎点霉，木霉，拟青霉 小麦粉 白曲霉，桔青霉，圆弧青霉，芽枝霉，葡萄孢霉，茎点霉，头孢霉 玉米粉 灰绿曲霉，纯绿青霉，圆弧青霉，镰孢霉 玉米面 葡萄曲霉，黄曲霉，青霉 大豆粉 黄曲霉，杂色曲霉，青霉 花生 黄曲霉，灰绿曲霉，溜曲霉，桔青霉，绳状青霉，根霉，镰孢霉，粘霉，茎点霉 调味料 灰绿曲霉，白曲霉，黑曲霉，青霉 微 生 物 引 起 的 劣 化 种 类 ：霉 变 （ mildew， mouldness） ： 由 霉 菌 引 起 的 劣 化腐 朽 （ decay）

15、 泛 指 在 好 氧 条 件 下 微 生 物 酶 解 有 机质 使 其 劣 化 的 现 象 ， 常 见 的 如 由 担 子 菌 引 起 的 木材 或 木 制 品 的 腐 朽 现 象腐 烂 （ 或 腐 败 ， Putrefection， rot） 主 要 指 由 细 菌或 酵 母 菌 引 起 的 使 物 体 变 软 、 发 臭 性 的 劣 化腐 蚀 （ corrosion） 主 要 指 由 硫 酸 盐 还 原 细 菌 、 铁 细菌 或 硫 细 菌 引 起 的 金 属 材 料 的 侵 蚀 、 破 坏 性 劣 化变 质 （ deterioration） 指 由 各 种 生 物 或 非 生 物 因 素

16、引 起 的 工 农 业 产 品 质 量 下 降 的 现 象 正 常 菌 群 ： 生 活 在 健 康 动 物 各 部 位 ， 数 量 大 ，种 类 较 稳 定 且 一 般 是 有 益 无 害 的 微 生 物 ， 称为 正 常 菌 群 。正 常 菌 群 与 人 体 的 关 系 ： 一 般 能 维 持 平 衡 ，菌 群 内 部 的 各 种 微 生 物 之 间 ， 也 是 相 互 制 约而 维 持 相 对 稳 定 。 变 化 情 况 ： 正 常 菌 群 是 相 对 的 、 可 变 的 、有 条 件 的 。机 体 防 御 机 能 减 弱 时 ， 一 部 分 正 常 菌 群会 成 为 病 原 微 生 物

17、；正 常 菌 群 在 非 正 常 部 位 时 也 可 引 起 疾 病 ；由 于 外 界 因 素 的 影 响 ， 破 坏 了 各 种 微 生物 之 间 的 相 互 制 约 关 系 ， 正 常 菌 群 也 会 引起 疾 病 （ 菌 群 失 调 症 ） 。 无菌动物与悉生动物：无菌动物：凡在体内外检查不到任何正常菌群的动物称为无菌动物； 悉生生物：凡已人为地接种上已知纯种微生物的无菌动物或无菌植物，称为悉生生物 根际微生物：存在于植物根际（根系存在的范围）的微生物由于受到植物根系分泌物（糖类、氨基酸和维生素等）和根系死亡脱落物（碳水化合物）的影响，植物根际的微生物数量较跟际外高，但种类较单一，且在不

18、同的植物根际微生物的种类会发生变化。根际微生物的存在，对植物有益。主要表现在：改善了植物的营养条件；分泌植物生长刺激物质；分泌抗生素类物质；有时根际微生物对植物也会产生有害的影响。附生微生物：生活在植物体表面，借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物，如叶面微生物、浆果表面微生物 微生物间的相互关系微生物与高等植物间的关系微生物与人体及动物间的相互关系 种间共处：两种微生物相互无影响的生活在一起，不表现出明显的有利或有害关系。如乳杆菌和链球菌。互生：微生物间比较松散的联合，在联合中一方或双方都有利。如氨化菌和硝化菌。共生：两种微生物紧密结合在一起形成一种特殊的共生体，在组织和形态上产生了新的结构，

19、在生理上有一定的分工。共生分为互惠共生和偏利共生。如藻类与真菌共生形成的地衣。拮抗：两种微生物生活在一起时，一种微生物产生某种特殊的代谢产物或改变环境条件，从而抑制甚至杀死另一种微生物的现象。 竞争：生活在一起的微生物，为了生长争夺有限的营养或空间，结果使两种微生物的生长均受到抑制。竞争在自然界普遍存在，是推动微生物发展和进化的动力。寄生：一种生物生活在另一种生物体表或体内，从后者的细胞、组织或体液中取得营养，前者称为寄生物，后者称为寄主，寄生物一般对寄主是有害的。如噬菌体与细菌。捕食：一种微生物直接吞食另一种微生物。如原生动物对细菌的捕食，捕食关系在控制种群密度，组成生态系食物链中，具有重要意义。 根际微生物与高等植物间的互生关系微生物与高等植物间的共生关系（根瘤菌与豆科植物形成的共生体、菌根菌与高等植物的共生）微生物在高等植物中的寄生。 人体正常微生物群落与人体间的互生关系瘤胃微生物与反刍动物间的共生关系微生物与昆虫间的共生关系。如白蚁与其肠内原生动物形成的外共生，微生物与许多昆虫（蚜虫）的内共生。微生物在动物体内的寄生