微生物与健康-微生物与人类生活

微生物在医药学中的应用
• 抗生素
– 青霉素
• 疫苗
– 利用病原体制造疫苗
• 天然药物和营养品
– 冬虫夏草、灵芝
• 基因工程
– 利用微生物制造大量药剂 – 基因治疗
微生物在食品工业上的利用
一. 从纤维素到奶、肉
反刍动物的胃由几部分组成， 第一部分也是最大部分为瘤胃 瘤胃微生物是共生在反刍动物 瘤胃中的细菌和原生动物等微生 物的总称，数量极多，主要包括 细菌、原虫、真菌和噬菌体。 细菌的品种多、数量大，已从 瘤胃中分离出细菌达200多种。
中国泡菜、韩国泡菜和日本泡菜
中国泡菜，历史最长，主要以萝卜和白菜（酸菜）为主，中 国是泡菜的故乡。 韩国泡菜的独特之处在于引入了辣椒，发酵出来的有乳酸味 道的泡菜是世界其他地方没有的，其中这要归功于辣椒的主成 分“Capsaicin（辣椒素）”，它能预防泡菜的酸败，起保持美 味的作用，目前世界知名度最高。 日本泡菜（新香）基本没有自然发酵的过程。
五.微生物食品和药品－大型真菌
食用蘑菇
是理想的天然食品或多功能食品，学名双孢蘑菇 中国曾在世界上首次驯化并人工栽培成功了香菇， 木耳、金耳、银耳、金针菇、猴头菇、竹荪等。 野生的如牛肝菌、羊肝菌、正红菇等也可以大量采 集。
食药两用真菌
黄油（butter) 也叫牛油或白脱
巴氏消毒 牛奶
发酵 曲引
黄油层
去除多余液体
冲洗，加盐
曲引：乳脂链球菌、乳链球菌二丁酮新亚种、乳链球菌
乳酪（Cheese) ,皮萨饼中常用。
凝乳的形成：其中需要加入凝乳酶（牛胃中细菌中得到） 处理：去除水分 催熟：依赖微生物的活性
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三. 从蔬菜到泡菜、腌菜
蔬菜制泡菜、腌菜的作用机理和奶制品相同，也是乳酸菌 的作用。 不同之处在于牛奶中的糖类可以被直接利用，蔬菜中的糖 需要从组织中释放并水解后利用。 泡菜中的不同风味是由于发酵过程中产生的酸、酯和二丁 酮的种类及含量不同造成的。 泡菜中加盐的目的是抑制杂菌生长（渗透压灭菌）和吸取 蔬菜汁。 发酵利用的菌群都是蔬菜的正常菌群，最重要的是肠膜明 串珠菌。 发酵过程中，随着酸度的提高肠膜明串珠菌逐渐被乳酸菌 取代。
乳酸菌
乳糖 ＋水
乳酸
可溶性酪蛋白 ＋ 乳酸 ＋钙离子 不溶性蛋白凝乳
不同奶制品的风味和特征，主要是由于在发酵和加工过 程中采用不同的微生物的缘故。 生产高质量的奶制品，必须将杂菌去除，然后根据不同 的目的加入纯培养的菌种。 酸奶产业中常用的细菌：保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌， 乳链菌。
嗜热链球菌
黄油、乳酪的制作
• 化工原料：微生物的代谢产物，如乳酸， 醋酸，甘油，1，3丙二醇，2，3丁二醇等。
• 生物能源：燃料乙醇，生物柴油，沼气， 生物电池
微生物在农业上的应用
• 固氮作用：固氮细菌将大气中的氮气转变 为含氮化合物，供植物吸收
• 有机堆肥 • 帮助植物生长：真菌和植物根部共生形成
菌根。 • 病虫害防治 • 作物改良
单细胞蛋白的优点：
生长快，酵母菌繁殖速度为3小时一代，一天内一个细胞可 以增殖到28个。达到相同的细胞量，豆类需要3周，禽类需要 3个月，牛需要3年。 蛋白含量高，微生物蛋白含量占细胞干重的30~70%，豆类 占25％，小麦占12%, 大米8%。 维生素含量高，酵母菌含有丰富的维生素。 营养需求简单，可以为工业废物或副产品。 不受地域限制，可以在世界各地培养，不受气候、土壤影 响。 易改良，通过基因工程，可以达到人类期望的特征。
消化与吸收
1.瘤胃微生物生存条件：
瘤胃内高度厌氧、营养丰富，有利于厌氧微生物生存。 （1）保证营养物质和水分供应 （2）渗透压接近血液 （3）温度高达39-41°C （4）pH在5.5-7.5之间（唾液缓冲，VFA吸收） （5）内容物高度乏氧（CO2，NH3，少量氮、氢、氧）
2.瘤胃微生物及其作用：
（1）纤毛虫（全毛虫、贫毛虫） 含糖、蛋白质和纤维素分解酶类 全毛虫分解淀粉产生乳酸 水解脂类、氧化不饱和脂肪酸、降解蛋白质，吞噬细菌 贫毛虫除分解淀粉外，发酵果胶、半纤维素和纤维素 与细菌共生—“微型反刍动物”
消化与吸收
2.瘤胃微生物及其作用：
（2）细菌： 种类繁多。发酵糖类、分解乳酸的细菌；分 解纤维素的细菌（占活菌1/4）；分解蛋白质 的细菌；蛋白质合成、维生素合成的细菌。
微生物在食品工业上的利用
• 酵母菌广泛利用于制作馒头、酒、醋等 • 利用乳酸菌制造乳酪、乳酸食品 • 利用霉菌制造酱油、米酒 • 乳杆菌用于制作泡菜、豆腐乳 • 红曲霉制作可食用的红色色素 • 微生物本身常被当作食品，如香菇
微生物在工业上的应用
• 发酵工业：利用微生物生产甲醇，乙醇， 有机酸等。
• 皮革脱毛、棉布脱浆：利用微生物产生的 蛋白酶、淀粉酶。
（3）真菌： 分解纤维素、糖等（占瘤胃微生物总量8%） 含纤维素酶、木聚糖酶、糖苷酶、蛋白酶等
微生物与微生物之间、微生物与宿主之间信息交流，相 互制约，协同作用——共 生
二. 从牛奶到奶制品
牛奶中含有丰富的营养成分：脂肪酸、蛋白质，乳糖、 维生素等，是微生物理想的培养基。
从乳牛身上获得牛奶时，其中已含有多种细菌。将新鲜 牛奶置于室温下，由于其中乳酸菌的作用，牛奶发生自 然发酵的产酸过程，由乳糖发酵产生乳酸，乳酸使蛋白 质凝固。
单细胞蛋白应用的前景
一些单细胞蛋白食品已经应用广泛，酵母发酵的馒头、面 包、黄酱等。 日本单细胞蛋白已经加入许多食品中，如冰淇淋、面包和 糕点。 心理因素、安全性原因制约发展。 ✓ 核酸含量高，酵母菌6～11％，细菌10～18％，消化后形 成尿酸，易引起痛风症或风湿性关节炎。 ✓ 某些单细胞蛋白对动物体有害，如一些细菌蛋白。 ✓ 氨基酸供应不平衡。
Capsaicin(辣椒素）
四.微生物食品－单细胞蛋白
细菌和其它微生物含有和牛排一样多的蛋白质。 酿酒酵母的副产品－酵母菌菌体作为饲料添加剂，已经有 100多年的历史。 1966年，在麻省理工学院的会议上，第一次提出了单细胞 蛋白的概念，单细胞蛋白理论上包括了所有微生物的食品。 用酵母来解决人类的饥饿问题的尝试，在东非、印度和印 尼都遭到了失败，主要原因是心理作用作用和传统思想的影 响。