微生物与健康0701课件

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密码：84706344微生物与健康董悦生yshdong@,dys333@163.com生化楼209室，Tel:84706344

影响微生物生长的主要环境因素温度pH氧气微生物的生长繁殖及其控制温度生长速度温度停此生长致死最低最高最适嗜冷微生物（低温微生物）

中温微生物嗜热微生物（高温微生物）低温对微生物的影响嗜冷微生物（低温微生物）

酶系在低温下仍能起催化作用细胞膜含较多的不饱合脂肪酸在低温下仍具有通透性。嗜冷机制：TagDNA聚合酶的发现及PCR技术用于疾病检验1985年,美国Cetus公司人类遗传研究室的年轻科学家Kary,Mullis发明了具有划时代意义的聚合酶链式反应（PolymeraseChainreaction，PCR),实现了人们在体外无限扩增DNA片段的梦想。Saiki首次应用PCR技术成功地扩增了人-珠蛋白DNA，并应用于镰刀状红细胞贫血的产前诊断。Mullis发明PCR（获得了诺贝尔奖）1972年mullis毕业于加州大学伯克利分校，获得博士学位，论文题目为“时间反演的宇宙学意义”毕业后打过零工，在实验室做过专门杀老鼠的工作。1979年经人介绍进入cetus公司，负责合成DNA1983年5月一个夜晚，驱车从旧金山开往mendocino的路上，蜿蜒盘旋的公路使他产生灵感，能不能无限循环扩增DNA片段。公司例会，无人支持，6个月间无数的失败。1984年获得成功。申请专利（因为tagDNA酶的应用）1993年获得诺贝尔化学奖PCR（聚合酶链式反应）的原理人工合成一对寡核苷酸引物与待测DNA片段两条链的两段互补由高温变形、低温复性和室温延伸组成一个周期循环进行使DNA扩增。PCR（聚合酶链式反应）的原理温度变化：22C---94C----55C---72C---94C疾病诊断：梅毒螺旋体、结核杆菌、乙肝病毒，肿瘤。考古法医学（亲子鉴定）农业学PCR特点及应用领域应用：特点：特异性强灵敏度高简便快速:2小时TagDNA聚合酶的发现由我国台湾科学家钱嘉韵女士所分离1973年，钱嘉韵就读于美国俄亥俄州辛辛那提大学生物系，她的导师对黄石公园里热泉中发现的嗜热菌十分好奇，就让钱嘉韵以该细菌作为研究主题。在另一位老师的指导下，钱学会了从细胞中分离蛋白质，成功分离出该细菌耐高温的TaqDNA聚合酶。Taq聚合酶在97.5°C时的半衰期为9分钟。它的最适温度为75-80°C，72°C时能在10秒内复制一段1000bp的DNA片段。这种较高的酶活性有明显的温度依赖性。低温下，TaqDNA聚合酶表现活性明显降低，90°C以上时合成DNA的能力有限。TagDNA聚合酶的特性低温对微生物的影响代谢降低生长繁殖停滞仍然存活常在低温下对菌种和食品保藏。pH影响细胞膜透性与稳定性

影响物质溶解度影响细胞表面电荷分布因此影响微生物生长、繁殖，发育。各类微生物能够生长的pH值较宽，但细胞内部pH值却接近中性。微生物的活动也能改变环境中的pH值嗜酸性微生物嗜碱性微生物耐酸及耐碱微生物根据氢离子浓度对微生物分类氧气专性好氧菌（obligateorstrictaerobes）兼性厌氧菌（facultativeanaerobes）耐氧菌（aerotolerantanaerobes）厌氧菌（anaerobes）微好氧菌（microaerophilicbacteria）超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶

（Catalase）固体培养法液体培养法好氧菌的固体培养厌氧菌的固体培养好氧菌的液体培养厌氧菌的液体培养试管培养三角瓶（摇瓶）台式发酵罐高层琼脂柱厌氧培养皿Hungaterool-tubetechnique厌氧罐厌氧手套箱微生物培养法实验室培养法生产实践中的培养微生物装置固体培养法液体培养法好氧菌-曲法培养厌氧菌-堆积培养发酵罐（Fermenter）

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厌氧罐anaerobicjarAnaerobicGloveBoxDifferentculturemethodsLiquidCultureBatchcultureBatch&Continuousculture10ml20ml-1L1L->1000LFermentor挂曲小曲红曲近代人工踏制大曲AwholeprocessofDA-QUprepationfermenterfermenter

有害微生物的控制几个基本概念物理灭菌因素的代表—高温化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂消毒(disinfection)：杀死或消除物体上的病原微生物的方法灭菌（sterilition）：杀死物体上全部微生物的方法防腐(antisepsis)：用理化方法防止抑制微生物生长的方法几个基本概念化疗(chemotherapy)：利用对病源菌具有高度毒力而对宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病源微生物的生长繁殖高温灭菌辐射作用高渗作用干燥超声波控制微生物的物理因素高温灭菌多数细菌，酵母菌和霉菌的营养细胞和病毒在50-65℃10min可以致死。一般噬菌体65－80ºＣ致死。

放线菌霉菌的孢子比营养细胞抗热性强，76－80℃10min可以杀死。细菌芽孢，在100ºＣ下５－20min才能致死。

嗜热脂肪芽孢杆菌可在80ºＣ条件下生活，在120℃，12min才能杀死。同种微生物老龄菌比幼菌耐热。高温灭菌干热灭菌(dryheatsterilization)湿热灭菌(mosistheatsterilization)

焚烧灭菌法：常用与废弃物动物尸体等处理。烘烤灭菌法：实验室用干燥箱烘烤接种工具。湿热灭菌(mosistheatsterilization)

煮沸灭菌法（煮沸消毒法）高压蒸汽灭菌法间歇灭菌法巴斯德消毒法：（巴氏消毒法）该法比干热灭菌效果好，因为蛋白质在有水的情况下容易凝固，如含水50％，蛋白质凝固温度为56ºＣ；含水６％蛋白质凝固温度为160-170ºＣ煮沸灭菌法（煮沸消毒法）物品在水中煮沸15min，可杀死所有营养细胞和一部分芽孢。在水中加入１％的Ｎa2CO3或２－５％的碳酸效果更好。此法适合注射器和解剖用具的消毒。高压蒸汽灭菌(normalautoclaving)是湿热灭中最好方法，通常在1.05kg/cm2的压力下（此时温度121ºＣ）处理15－30min。要排冷，否则会形成假压，虽然压力达到要求，温度却达不到相应高度，而影响灭菌效果。间歇灭菌法(fractionalsterilization)是用常压蒸汽反复几次进行灭菌的方法。主要用于不宜高压灭菌的培养基，不耐热的药物和营养物等。方法是将待灭菌物品置于蒸锅内加热到沸腾维持15-30min杀死营养细胞，取出冷却后在37ºＣ恒温培养24小时，使芽孢萌发，再用此法灭菌，反复三次，即可达到灭菌目的。巴氏消毒法(pasteurization)是食品（牛奶）和酿造（啤酒）工业中常用的方法。具体做法是61.7－62.8ºＣ处理30min或71.6ºＣ处理15min。这样既可杀死病原微生物，又不致损坏营养，可保留食品饮料原有风味。根据：结核杆菌在62ºＣ下15min被致死。辐射可见光紫外线（非电离辐射）X射线与γ射线紫外线（非电离辐射）杀菌机制：诱导核酸形成胸腺嘧啶二聚体，从而干扰了核酸的复制；O2O3O2+O紫外线各种微生物对紫外线抗性干细胞强于湿细胞芽孢，孢子强于营养细胞多倍体＞二倍体＞单倍体高渗作用等渗溶液对微生物生长有利细菌处于低渗液中会吸水膨胀乃至破裂细胞处于高渗液中会脱水引起质壁分离导致死亡—用物理阻菌的方法除去液体或空气中的细菌。常用滤器：薄膜滤器、玻璃滤器、石棉滤器（Seitz）特点：只能除去细菌，不能除去病毒、支原体、L型细菌。应用：用于一些不耐高温灭菌的血清、毒素、抗生素，以及空气的除菌。滤过除菌法除菌滤膜与过滤器0.45微米以下孔径的薄膜滤器

是一种机械的作用因素，每秒超过2万次振动的声波即为超声波。常用的超声波发生器能产生20-100千赫的声波。可使细菌细胞壁裂解而死亡。超声波杀菌法控制微生物的化学物质(因素)表面消毒剂抗代谢物抗生素化学治疗剂溶液状态气体状态生物药物素酸和碱重金属极其盐类有机化合物

氧化剂卤素染色剂

表面活性剂

表面消毒剂(surfacedisinfactant)酸和碱

微生物细胞中的DNA，RNA，CL，Pr，E只有在中性条件下才能体现活性，因此强酸碱具杀菌作用。医院病房常用乙酸消毒。重金属极其盐类是杀菌剂和防腐剂，作用最强的是Hg,Ag,Cu,作用机理：使蛋白质变性，使酶失活。（与酶的－SH结合）0.02－0.2％Hgcl2（升汞）溶液对大多数细菌有致死作用。CuSO4对真菌、藻类有强杀伤力，波尔多（CuSO4＋碳）防植物病害。另外还有砷，铋、锑的化合物是治疗梅毒的特效药。0.1－1％AgNO3

可消毒皮肤，1％浓度新生儿点眼预防眼炎有机化合物醇、醛、酚是常用的杀菌剂。杀菌机制①损伤细胞壁②使蛋白质变性（细胞膜，E失活）③抑制脱氢酶，氧化酶活性。有机化合物甲醛：纯甲醛为气体，37－40％水液为福尔马林。醇是脱水剂蛋白质变性剂，70％乙醇杀菌效果最好。酚：3－5％的石碳酸溶液几分钟即可致死细菌甲酚杀菌力最强，煤酚皂液（来苏尔）为甲酚和肥皂的混合液。氧化剂K2MnO4使菌体蛋白质氧化，使酶失活。

0.1－3％浓度可用于皮肤、果品、餐具消毒。H2O2清洗伤口。酪氨酸+I2→二碘酪氨酸

卤素

碘杀菌力强，3－7％碘溶于70－83％的乙醇中成碘酒。氯及氯化物常用于水及食品消毒与水结合放出原子氧（O）用于消毒。氯，碘是常用的消毒剂表面活性剂具有降低表面张力效应的物质叫表面活性剂。常用的有新吉尔灭等，去污剂，肥皂等。表面张力降低可抑菌或杀菌。家庭实用消毒方法:食品消毒从口入的疾病有以下几类:人畜共患疾病:布氏杆菌、肺吸虫病、肝吸虫病等。细菌性食物中毒：沙门氏菌，葡萄球菌、致泻性大肠杆菌。肠道寄生虫病：蛔虫病、扰虫病最常见。霉菌毒素致病：黄曲霉菌产生的黄曲霉素（花生、花生油、大米、豆类，玉米），剧毒，可引起人与动物的急性中毒死亡，还有致癌性，长期食用可引起肝癌或其它癌症。海产品的消毒：

海产品受海水中病原微生物的影响，可能带菌，如霍乱杆菌，甲型肝炎病毒等。冲洗对毛蛤、文蛤等贝类，先用自来水充分冲洗，以去除贝竞表面的泥污，再在清水中放置数小时，让其“吐砂”，然后，再冲洗。以便最大限度地消除含面的污物。去污海蟹的蟹鳃(蟹眉毛)、蟹心(六角板)、蟹胃(背甲前缘中央)等处住含茵较多，不宜食用．应丢弃之。加热弧菌不耐高温，80度时即可被杀灭；甲肝病毒则至少100度加热5分钟，由于煮制海产品时，可能发生外熟内生的情况，故应在100度时持续加热30分钟以上，煮熟煮透，达到消毒的目的。佐醋弧菌对酸敏感，所以，生吃海蟹皮作凉拌菜时．以及食用其他海产品时，均宜用食醋浸泡和佐醋食用。霍乱弧茵和甲型肝炎病毒会污染餐具与厨具，故凡接触过生的海产品的容器与厨具应该用化学消毒剂消毒，或者，煮沸加热比分钟消毒，以防经容器与厨具污染其他食物，造成交叉感染。生吃瓜果蔬菜的消毒：瓜果蔬菜：先用自来水冲洗果蔬的表面泥污，用水浸泡10分钟，去处表面可能残存的农药，然后开水浸烫消毒，时间为几分钟；或者去处泥污后，用0.1％的高锰酸钾溶液浸泡20~30分钟，再用凉开水冲去高锰酸钾。高锰酸钾也可代之以“洗洁精”等消毒液。拌凉菜的案板不应和熟食混用。家用小型果汁机与菜汁机，制得的果汁与蔬菜汁要现作现饮，存放时间长了容易滋生细菌，产生亚硝酸盐，引起中毒。烧烤食品的消毒：

食物中的蛋白在280度以上的高温下容易生成3,4苯并芘（读pi），同时食物与木炭、焦炭等接触会沾上多环芳烃类化合物，诱发胃癌和食道癌，所以从毒理学角度看，不应吃，至少是不应常吃烧烤食品。

烧烤食品产生胃肠道感染和食物中毒的原因：原材料本身腐败变质烧烤的食品多次被人手接触，染菌机率大。烧烤用具不洁调料不洁烧烤用能源最好选用电力，温度控制在200度以下。牛奶中可能含有的致病微生物有牛结核杆菌、布氏杆菌、沙门氏茵与其他杂菌。人感染结核病的一个途径即是饮用了含有结核杆菌的牛奶。结核杆菌为嗜酸杆菌。不形成芽胞，离开牛体后，存活能力极强，可在自然环境中存活数月。由于以上原因，人们不能饮用未经消毒处理的生牛奶。从农户购买的散装牛奶必须进行消毒处理，不能直接食用。方法：巴氏消毒法此法不必将牛奶煮沸．可最大限度地保存营养成分。煮沸消毒法微波炉消毒法将奶盛在玻确瓶内，置微波炉中央．用650瓦照射，见牛奶煮沸即停止照射。牛奶的消毒：生活用品的消毒：被褥消毒：

阳光下暴晒，3~6小时。家有病人（特别是肝炎患者），经常拆洗被褥，棉花在阳光下暴晒数日，被罩、被单应在消毒剂中消毒）电话机消毒：

手和唾液为病原微生物的主要来源。附着在听筒上的细菌和病毒有480种。电话消毒膜（片）消毒，一般可使用1~3个月。消毒剂擦拭：0.2％洗必泰，效果可持续十天。书籍的消毒：

阳光暴晒：（8小时，并随时翻动）微波消毒：（650W功率下，5~10分钟）臭氧消毒：（家用臭氧消毒柜消毒，1小时）钥匙的消毒：

60％以上的钥匙都带有结核杆菌、大肠杆菌、痢疾杆菌等40多种致病菌。水中煮沸10~20分钟。消毒液中浸泡10~30分钟，清水冲洗。（消毒剂：75％酒精，1：1000的高锰酸钾）每周最少清洗消毒一次。电脑的消毒

键盘中分离出的金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌分别可引起皮肤脓泡疹、消化道疾病,而键盘上的真菌可传播手癣等疾病.

美国学者也研究发现,电脑键盘和鼠标上发现的有害细菌比公共厕所的细菌量高出了400倍.

It'sNotBroken.It'sDirty这是英国电脑清洗公司Mr.PCClean的一则广告语.该公司2003年11月成立以来,已经接到185.59万个清洗请求.

2005年起经营电脑清洗的万宗源告诉记者,他曾经为多家网吧和电脑培训学校提供过免费电脑清洗,希望借此打开市场,但这些网吧和学校大多表示不感兴趣。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。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。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。（5）内容物高度乏氧（CO2，NH3，少量氮、氢、氧）

（4）pH在5.5-7.5之间（唾液缓冲，VFA吸收）（3）温度高达39-41°C（2）渗透压接近血液（1）保证营养物质和水分供应

2.瘤胃微生物及其作用：（1）纤毛虫（全毛虫、贫毛虫）贫毛虫除分解淀粉外，发酵果胶、半纤维素和纤维素全毛虫分解淀粉产生乳酸含糖、蛋白质和纤维素分解酶类与细菌共生—“微型反刍动物”水解脂类、氧化不饱和脂肪酸、降解蛋白质，吞噬细菌消化与吸收

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（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。（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2.瘤胃微生物及其作用：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。可溶性酪蛋白＋乳酸＋钙离子不溶性蛋白凝乳乳糖＋水乳酸乳酸菌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、乳酪的制作黄油（butter)也叫牛油或白脱牛奶巴氏消毒曲引发酵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。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。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。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。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。食用蘑菇有丰富的营养成分100g干重中所含有的质量（g）100g干重中所含有的质量（mg）食用蘑菇有丰富的营养成分-2食药两用真菌中国药用包括试验有效的大型真菌约500余种。主要有茯苓、灵芝、冬虫夏草、云芝、蜜环菌等。药用部分主要是子实体，但有一些是通过现代发酵工业大量繁殖的菌丝体加工制药的。国内外研究表明天然的药用真菌药效要好的多。灵芝1881年芬兰植物学者Karsten根据菇体具有发亮的表皮建立的，并以灵芝G.lucidum为此属的代表种。灵芝属普遍分布世界各地，天然的灵芝生长在橡树、栎树、相思树等阔叶树与松树的残株上，同时也生长在枯木、埋没地下的朽木上、或是生长在生木的树干与根部。主要的种：赤芝，紫芝（以上常做食用用），黄芝，白芝，青芝等。灵芝的有效成分基本结构有效成分菌丝体多糖子实体多糖、三萜类孢子体多糖、三萜类根据我国最著名的药学典籍《神农本草经》之记载，灵芝是排列在「上药」中最高位的上上之药。灵芝多糖在免疫系统上的功效灵芝三萜类抗过敏、降血糖、调整血液循环灵芝腺嘌呤核苷调整血液循环、抗衰老灵芝有机锗抗衰老灵芝的药用价值不同灵芝培养方法的比较冬虫夏草冬虫夏草是一种学名为麦角菌科冬虫夏草菌寄生于一种学名为鳞翅目蝙蝠科昆虫草蝙蝠幼虫上的子座或蝙蝠科其它种别昆虫幼虫上的子座及幼虫尸体的复合体冬虫夏草出产地为青海省、西藏自治区、四川省、甘肃省、云南省等地。蝙蝠科许多种别的蝙蝠蛾为繁衍后代，产卵于土壤中，卵之后转变成幼虫，在此时的前后，不同种别的冬虫夏草菌中的一种在特殊条件下，侵入蛰居于土壤中的一部分蝙蝠科幼虫体内，之后，冬虫夏草菌吸收幼虫体内的物质作为生存的营养条件，并在幼虫体内不断繁殖,致使幼虫体内充满菌丝而死。目前,在自然界,蝙蝠蛾自产卵到幼虫期感染冬虫夏草菌至转变成真正的冬虫夏草,前后大概需要时间6年以上。通过人工发酵培养得到的冬虫夏草菌丝体实际上是一种新的物品，而不是真正的冬虫夏草。目前，真正意义上的冬虫夏草只有天然野生的。冬虫夏草的生长

保护呼吸系统－平喘改善老年人和体质虚弱者改善睡眠质量调节荷尔蒙及新陈代谢提升体内超氧化物歧化酶（super-oxidedismutase）的活性，减少体内氧化反应，降低自由基的产生－抗氧化作用。冬虫夏草的功能红曲红曲（又名丹曲）是传统的药、食两用品，在中国已有上千年使用历史。药学巨著《本草纲目》谷部第二十五卷记载：红曲甘、温、无毒，主治消食活血，健脾燥胃，治赤白痢下水谷。酿酒、破血生药势。红曲红色素和红曲粉是目前国际上唯一利用微生物大规模生产的食用天然色素。红曲米采用优质早稻米，通过独具红曲霉发酵制得。红曲霉

属于真菌界，子囊菌亚门（Ascomycotina）不整囊菌纲（Plectomyces）散囊菌目（Eurotiale）红曲菌科（Monascaceae），可食用的种为Monascuspurpureus

Monascuspurpureus接入红曲霉

优质成熟的稻米

PremiumGrownRice第一次灭菌1stSterilization接菌

Inoculation固体发酵

SolidStateFermentation第二次灭菌

2ndSterilization干燥

Drying研磨

Grinding红曲米的制作流程红糟素豆包卷红曲凉面红糟炒饭

红曲菜糟香小管红糟腐乳肉紅糟蚬

红曲和心血管疾病防治

上世纪七十年代末，日本学者远藤章教授等人从红曲中分离出一种能降低人体血液中胆固醇的有效物质，并且命名为Monacolin-k,从此给功能性红曲有调节血脂作用提供了科学的依据。根据一项研究发现，让1000多位高血脂病患，胆固醇下降约11.2至32.3%，而且无副作用；医师表示，有25%的高血压患者不适合用药物、营养补充及运动治疗，这些患者只要搭配使用红曲清醇胶囊使用，就可有效控制胆固醇。六微生物与酒类酿造人类利用酵母菌酿菌已有几千年历史。4000多年前，中国利用酵母菌酿酒。1856年巴斯德证明酒精是微生物产生的

当时普遍认为是糖的化学裂解。1897年布希纳发现酒精发酵是“酒化酶”的作用。酿酒的原理以淀粉为原料酿酒，需经过两个主要过程，一是淀粉糖化过程，另外还要经过酒精发酵过程淀粉吸水膨胀，加热糊化，形成结构疏松的α—淀粉在淀粉酶的作用下分解为低分子的单糖二是酿酒酵母发酵过程，单糖在脱羧酶、脱氢酶的催化下分解，逐渐分解形成二氧化碳和酒精。(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6（葡萄糖）(C6H12O6）CH3CH2OH+2CO2+能量（乙醇）主要酒类酿造中涉及到的微生物白酒（烧酒）参与的微生物：酵母菌、霉菌和细菌微生物来源：大曲、空气、发酵窖中窖泥香味来源：微生物生成的酯原料：大米、玉米、高粱、大麦啤酒参与的微生物：酵母菌、细菌原料：大麦，酒花苦味来源：酒花发酵葡萄酒参与的微生物：酵母菌、细菌细菌主要有好氧性醋酸菌和厌氧性乳酸菌原料：葡萄汁酒精浓度可以达到14％。为什么要适量饮用红葡萄酒肿瘤疾病的化学预防剂，对降低血小板聚集，预防。治疗动脉粥样硬化，心脑血管疾病的化学预防剂。

含有有效成分白藜芦醇，在葡萄仔中存在。虎仗等中药中含量更高。七.微生物与调味品酿造酱油：参与微生物：米曲霉，酵母和细菌米曲霉：分泌蛋白酶和淀粉酶，分解蛋白为氨基酸，同时将淀粉水解为糖。酵母：能产生特殊的香气。细菌：酱香的来源。食醋：参与微生物：黑曲霉，米曲霉，酵母，醋酸菌黑曲霉和米曲霉：分解蛋白，产色素酵母：一般使用酿酒酵母醋酸菌：主要产醋酸微生物，直接影响质量。微生物在其它工业上的利用微生物与氨基酸1957年日本人木下祝郎发现谷氨酸棒杆菌可以生产出氨基酸，后由协和发酵投产，奠定了微生物发酵法生产氨基酸的新型发酵工业的基础。谷氨酸钠即味精，世界年产量约80万吨，产值9亿美元。微生物发酵法，２公斤玉米淀粉可生产１公斤味精。微生物发酵法生产赖氨酸我们日常的主要食物－谷物作物，L-赖氨酸不足，只有添加L-赖氨酸才能将谷物作物转变为平衡食物，从而提高其利用价值。L-赖氨酸是非常重要的营养强化剂。工业上用于生产L-赖氨酸的微生物，主要是一种经过遗传改造的谷氨酸棒杆菌。目前世界L-赖氨酸的年产量在30万吨以上，年产值６亿美元。其它微生物发酵法生产的重要氨基酸L-苯丙氨酸L-天冬氨酸L-异亮氨酸L-色氨酸L-苏氨酸L-亮氨酸年产量在数千吨到数万吨，年产值在数千万美元到上亿美元微生物与有机酸柠檬酸柠檬酸用于香料或作为饮料的酸化剂，在食品和医学上用作多价螯合剂，也是化学中间体工业上利用黑曲霉将玉米粉或其它淀粉质转化的产物。世界柠檬酸年产量达90万吨，销售额在30亿美元左右。我国已经称为柠檬酸的主要生产国之一。乳酸乳酸主要应用于食品、医药、化工等领域。世界消费量10万吨左右，部分发酵法生产，部分由化学法生产。酸奶中的乳酸是由细菌产生的，主要是右旋乳酸。近年来米根霉等霉菌产生的左旋乳酸（可降解高分子聚合物），正处于快速发展的时期，估计20年内，年产量会超过100万吨，取代柠檬酸成为产量最大的有机酸。1,3－丙二醇基本性质结构式英文名：1,3－propanediol简称：1,3－PD分子式:CH2OHCH2CH2OH主要物性参数分子量：76.1沸点：214℃熔点：-26.7℃密度：1.0526粘度：52.cp无色、无味、透明粘稠状液体；可燃低毒。有吸湿性，可与水、醇、醚和甲酰胺等互溶，难溶于苯、氯仿。1基础化工原料（溶剂、防冻剂）在医药合成领域中的应用合成聚酯（PTT、聚氨酯）1,3－丙二醇的应用在化妆品领域中的应用PTT--新型聚酯材料用途：衣料、地毯、工程热塑性材料独特的分子结构使PTT性能良好纤维之冠1Dupont-Genercor公司丙烯醛水合法

生物转化法环氧乙烷法Dupont-Degussa公司

化学法1,3－PD的生产方法及生产现状1,3－PDShell公司1，3-丙二醇的生产方法比较化学法：1）以丙烯为原料2）以乙烯为原料特点：高温、高压、催化剂、选择性低、副产物多生物法：1）以甘油为底物2）以葡萄糖为底物特点：常温、常压、选择性高、副产物易于分离生物法生产1，3-丙二醇是一种利用可再生资源、清洁环保、符合循环经济发展要求的新方法。自然分离菌种：克雷伯氏肺炎杆菌

弗氏柠檬酸菌布氏乳杆菌丁酸梭菌巴氏梭状芽孢杆菌絮凝肠细杆菌基因工程菌甘油代谢生产1,3－PD的研究甘油代谢的菌种

维生素B12维生素B12又叫钴胺素。自然界中的维生素B12都是微生物合成的，高等动植物不能制造维生素B12。维生素B12是需要一种肠道分泌物(内源因子)帮助才能被吸收的惟一的一种维生素。有的人由于肠胃异常，缺乏这种内源因子，即使膳食中来源充足也会患恶性贫血。植物性食物中基本上没有维生素B12。它在肠道内停留时间长，大约需要三小时（大多数水溶性维生素只需要几秒钟）才能被吸收。微生物与维生素

(1)、促进红细胞的发育和成熟，使肌体造血机能处于正常状态，预防恶性贫血；

(2)、以辅酶的形式存在，可以增加叶酸的利用率，促进碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢；

(3)、具有活化氨基酸的作用和促进核酸的生物合成，可促进蛋白质的合成，它对婴幼儿的生长发育有重要作用。

(4)、是神经系统功能健全不可缺少的维生素，参与神经组织中一种脂蛋白的形成，

维生素B12的主要生理功能维生素B12的生产维生素B12主要来源于动物性食品和微生物，一般不存在于植物性食物中，牛肝、牛肾、猪肝、猪肾、猪心、牛肉、青鱼、虾、鸡蛋含量较多。维生素B12虽然可以用化学合成的方法，但难度很大。工业上主要利用谢氏丙酸杆菌、脱氮假单孢菌等微生物通过发酵生产。维生素B12价格昂贵，虽然国际市场年销售量只有3吨，但销售额超过7千万美元。中国是维生素B12的最大生产国，主要生产厂家有华北制药等。维生素B2又名核黄素。它是构成核黄酶的辅基成分，参与体内生物氧化酶体系。若体内核黄素不足，则导致物质代谢紊乱。人类缺乏核黄素可以出现多种临床症状，常见的有：口角炎、唇炎、舌炎、阴囊炎、脂溢性皮炎以及脸缘炎、角膜血管增生等症状。

维生素B2

利尿消肿：由于它对细胞的粘膜具有营养作用，故对肾脏及心脏病引起的水肿均有一定的利尿消肿功效。防治肿瘤：动物试验结果显示核黄素有明显的抑制癌细胞作用。近年进一步研究证明，核黄素有抑制化学物质偶氮苯类（简称DAB）物质的致癌作用。降低心脑血管病的发生：在动物试验中，发现它对急性心肌梗塞动物模型有显著抗血小板聚集和保护缺血心肌的作用。临床观察到核黄素与常用的抗血小板聚集药阿司匹林相比，防治心脑血管病效果相似，但核黄素无明显副作用，而优于小剂量阿司匹林。维生素B2能改善心肌缺血和缩小梗塞范围，改善心脏功能。生产目前主要采用阿氏假囊酵母发酵，全球产量2000吨。维生素C又称为抗坏血酸，是最早发现人体缺乏的维生素之一。几乎所有动物都可以在体内合成维生素C，而人、猴子和豚鼠却不行，必须从食物中摄取。1740年，英国海军上将G.A.Anson带领6艘船和近2000名海员作环球航行中，近1000名船员广泛出血，死亡。当时以为是瘟疫，命名为坏血病。症状为出现皮肤瘀斑，牙龈肿胀出血，机体抵抗力下降，伤口愈合迟缓，关节疼痛并伴有轻度贫血等，严重者可致死亡。维生素C维生素C的生产最早采用“莱氏法”醋杆菌D-山梨醇L-山梨糖2-酮基-L-古龙酸三步化学合成维生素C转化两步发酵法：（北京微生物研究所的研究员尹光琳发明）醋杆菌D-山梨醇L-山梨糖2-酮基-L-古龙酸假单孢菌1985年该技术转让瑞士Roche公司，为当时最大一宗技术出口。目前我国维生素C的产量已经达到世界产量的近70%。主要生产厂家：河北维生药业，华北制药，东北制药等微生物转化获得稀有人参皂苷人参皂苷的化学结构稀有皂苷高含量皂苷药理活性强药理活性弱主要利用微生物产生的糖苷酶进行专一性水解反应获得。发现的微生物主要是真菌主要的微生物有：

Trichodermaviride（木霉）

FusariumproliferatumECU2042（镰孢霉属）

Caulobacterleidyia（柄杆菌属）

Microbacteriumsp.GS514（细杆菌）……目前也尝试使用从提取土壤DNA，在E.coli中表达糖苷酶，专一水解人参皂苷1GAMG的甜度约为蔗糖甜度的941倍，是甘草酸甜度的5倍多。且其具有较强的持续性甜味，甜感的出现滞后于蔗糖。32单葡萄糖醛酸甘草次酸（GAMG）的应用GAMG和甘草酸具有相类似的药理作用，其生物利用度优于甘草酸类药物及甘草次酸类药物，具有显著的新药开发价值。GAMG可使油性香水或荷尔蒙增溶，用于透明化妆品中，不会产生泡沫。亦可用于面霜或乳液中，配制成稳定的水包油乳液。微生物及酶法生产单葡萄糖醛酸甘草次酸甘草酸GL单葡萄糖醛酸甘草次酸GAMG甘草次酸GA关键问题：筛选微生物（酶），高效专一地进行水解反应微生物及酶法生产单葡萄糖醛酸甘草次酸甘草酸甘草次酸单葡萄糖醛酸甘草次酸利用试验菌最佳产酶条件所产的酶水解甘草酸,获得产物的产率为23.7%。在液体发酵法中,产物的产率约为10%。1-甘草酸2-甘草次酸3-黑曲霉UV-48酶解液

4-米曲霉39酶解液甘草皂苷酶解液的薄层色谱图微生物及酶法生产单葡萄糖醛酸甘草次酸甘草皂苷及甘草提取物的HPLC图谱a，甘草酸对照品；b，甘草次酸对照品；c，发酵后甘草酸转化产物；d，未加甘草酸底物的发酵液（阴性对照）从土壤中分离得到一株绿色木霉，能高效转化甘草酸生成GAMG，转化率约为90%。微生物及酶法生产单葡萄糖醛酸甘草次酸。微生物转化法生产薯蓣皂素薯蓣皂素的药用价值：合成甾体激素和甾体避孕药较理想的前体；治疗风湿性关节炎、心脑血管疾病等；具有抗肿瘤作用；去脂、延缓衰老和治疗某些皮肤炎症的功效薯蓣皂素（薯蓣皂甙元）薯蓣皂素世界年产量约为3000t

我国年产量约为1500t

世界年需求量约6000t供需差额：6000-3000=3000t!薯蓣皂素的药用价值及其发展前景盾叶薯蓣，别名黄姜、火头根，是薯蓣科植物盾叶薯蓣DioscoreazingiberensisC.H.Wright的根茎。是目前世界上甾体皂苷含量最高的薯蓣属植物之一*。*甾体药物源植物薯蓣属植物中薯蓣皂甙元的研究及生产状况。宋发军。天然产物研究与开发，2001，14（3）：89-93薯蓣皂苷元的生产原料主要为盾叶薯蓣和穿山龙等，其中以盾叶薯蓣最多薯蓣皂苷元的传统生产方法：甾体皂苷（在植物中含量较高）R：糖链薯蓣皂苷元酸水解直接酸水解法：环境污染严重伴有副反应的发生；水解不彻底，提取收率低；不利于药材中其它成分综合利用；腐蚀设备；薯蓣根茎硫酸/盐酸水解水解物水洗至中性干燥至含水7~12%汽油提取薯蓣皂苷元薯蓣皂苷元的传统生产方法：传统生产方法的主要污染特点：废水产量大，每生产1吨薯蓣皂苷元产生318吨一次废水和200吨二次废水。一次废水的COD值为130,000mg/mL,两次废水混合后，COD值超过50,000mg/mL。生物降解性能低,BOD/COD为0.27,生物处理后COD依然在500mg/mL以上。废水pH值低，中和后产生大量的离子沉积严重，一次废水中和后Cl-的值为20,000mg/mL。固体废弃物也产生一定的污染。Y.Wangetal.JournalofCleanerProduction(2007)1-5微生物转化的方法和优点盾叶薯蓣粉末微生物发酵有机溶剂提取薯蓣皂素优点：淀粉等成分得到综合利用不使用酸水解，环境危害低薯蓣皂苷提取收率高盾叶薯蓣主要皂苷成分的确定和标准品制备薯蓣皂苷元-葡萄糖三糖苷盾叶新苷三角叶皂苷薯蓣皂苷元－葡萄糖二糖苷新化合物延龄草次苷转化体系分析条件的确立HPLC-UV-ELSD法（准确定量）TLC分析方法（分析速度快、处理样品量大）HPLC-UV-ELSD法标准曲线R2线性范围（ng）标准曲线R2线性范围（ng）盾叶新苷y=293860x-8139.10.9999261.5-8222.7葡萄糖二糖苷y=300925x-181240.9995250.9-8000.0三角叶皂苷y=275315x-264.860.9997114.9－7602.4延龄草次苷y=290016x-4797.80.999992.2-3001.0葡萄糖三糖苷y=260658x-9510.20.9999126.0－7803.0薯蓣皂苷元y=295430x+7380.60.9999256.7-8201.3UVdetectorELSDdetector标准曲线R2标准曲线R2盾叶新苷Y=1.3333X+13.3030.9980葡萄糖二糖苷Y=1.2636X+13.1380.9959三角叶皂苷Y=1.3636X+13.2760.9975延龄草次苷Y=1.2637X+13.3770.9986葡萄糖三糖苷Y=1.2640X+13.0430.9982薯蓣皂苷元Y=1.7613X+11.0970.9954微生物DL3012(Trichoderma.sp)的对盾叶薯蓣皂苷成分的转化作用DL3012的显微照片542,316AB盾叶新苷三角叶皂苷三糖苷二糖苷延龄草次苷薯蓣皂苷元DL3012转化后123456123456ABA:转化前；

B:转化后微生物与生物能源2008年我国GDP已经达到60万亿元，但伴随着对能源需求的增加。全世界面临着严重的能源危机。石油的价格最高曾达到了147美元/桶。人类需要寻找可再生能源，以减少对化石能源的依赖。。微生物和燃料乙醇燃料乙醇产生于20世纪20年代,随着石油的大规模、低成本开发,酒精因其经济性较差而被淘汰。生物材料的可再生性和燃料乙醇对环境安全无害的优点。使得燃料乙醇转化技术成为近十多年来许多发达国家的研究热点。巴西一跃成为世界上最大的生物乙醇生产地。巨大的甘蔗生产潜力和优惠的政府扶持政策是巴西生物乙醇生产得以发展的主要原因。燃料乙醇的优点及其开发意义燃料乙醇是一种良好的增氧剂,它可以增加汽油的含氧量,使其充分燃烧。目前用的甲基叔丁基醚（MTNBE)会对地下水造成严重的污染,而且其生产难度比较大燃料乙醇的辛烷值高,调和辛烷值一般可以达到120左右,可以有效提高汽油的抗爆指数。有利于环境的改善。使用车用乙醇汽油,可以使汽车尾气的污染水平均降低30%