《食品微生物學(xué)》在食品微生物學(xué)基本知識(shí)和進(jìn)一步深化的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來(lái)食品微生物學(xué)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，融入并強(qiáng)化了一些新的知識(shí)點(diǎn)，其中包括微生物與食源性疾病、微生物與食品安全、微生物生長(zhǎng)模型與安全預(yù)警技術(shù)等內(nèi)容。《食品微生物學(xué)》著眼于國(guó)內(nèi)外食品微生物學(xué)的研究與發(fā)展現(xiàn)狀，不但對(duì)食品生產(chǎn)中的微生物予以較多關(guān)注，而且對(duì)涉及食品安全方面微生物問題的闡述較目前同類教材更為系統(tǒng)全面。
《食品微生物學(xué)》可供高等院校食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全、釀酒工程、包裝工程、生物工程、生物技術(shù)、營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生及相關(guān)專業(yè)的廣大師生參考，對(duì)于相關(guān)專業(yè)的科技人員及相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域的專業(yè)人員也具有參考價(jià)值。
第1章 緒論 1
概述 1
1.1 微生物及其特點(diǎn) 1
1.1.1 種類多、分布廣 2
1.1.2 繁殖速度快 2
1.1.3 代謝旺盛 3
1.1.4 適應(yīng)性強(qiáng)、易變異 3
1.1.5 食譜雜、易培養(yǎng) 4
1.2 微生物學(xué)與人類的關(guān)系 4
1.3 微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 5
1.3.1 形態(tài)學(xué)時(shí)期 5
1.3.2 生理學(xué)時(shí)期 5
1.3.3 現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展 7
1.3.4 食品微生物學(xué)發(fā)展的大事記 8
1.3.5 我國(guó)微生物學(xué)的發(fā)展 11 第1章 緒論 1
概述 1
1.1 微生物及其特點(diǎn) 1
1.1.1 種類多、分布廣 2
1.1.2 繁殖速度快 2
1.1.3 代謝旺盛 3
1.1.4 適應(yīng)性強(qiáng)、易變異 3
1.1.5 食譜雜、易培養(yǎng) 4
1.2 微生物學(xué)與人類的關(guān)系 4
1.3 微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 5
1.3.1 形態(tài)學(xué)時(shí)期 5
1.3.2 生理學(xué)時(shí)期 5
1.3.3 現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展 7
1.3.4 食品微生物學(xué)發(fā)展的大事記 8
1.3.5 我國(guó)微生物學(xué)的發(fā)展 11
1.4 食品微生物學(xué)及其研究的對(duì)象、內(nèi)容與任務(wù) 13
1.4.1 食品微生物學(xué)定義 13
1.4.2 食品微生物學(xué)的研究對(duì)象 13
1.4.3 食品微生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容 14
1.4.4 食品微生物學(xué)的研究任務(wù) 15
1.4.5 國(guó)內(nèi)外食品微生物學(xué)的發(fā)展與展望 16
思考題 17
參考文獻(xiàn) 17
第2章 原核細(xì)胞型微生物 19
概述 19
2.1 細(xì)菌 20
2.1.1 細(xì)菌個(gè)體形態(tài)和大小 20
2.1.2 細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu) 23
2.1.3 細(xì)菌的繁殖與菌落形態(tài)特征 34
2.1.4 細(xì)菌的分類與鑒定 38
2.1.5 食品中常見的細(xì)菌 44
2.2 古生菌 50
2.2.1 生命三域?qū)W說(shuō)的提出及古菌在生物界中的地位 50
2.2.2 古生菌與細(xì)菌、真核生物的異同 51
2.2.3 古生菌的細(xì)胞 53
2.2.4 古生菌的繁殖及生活特征 54
2.2.5 古生菌的代表屬種 54
2.3 其他原核細(xì)胞型微生物 56
2.3.1 放線菌 56
2.3.2 藍(lán)細(xì)菌 59
2.3.3 螺旋體 59
2.3.4 支原體 59
2.3.5 衣原體 60
2.3.6 立克次氏體 60
思考題 60
參考文獻(xiàn) 60
第3章 真核細(xì)胞型微生物 62
概述 62
3.1 酵母菌 62
3.1.1 酵母菌的形態(tài)結(jié)構(gòu) 62
3.1.2 酵母菌的繁殖 66
3.2 絲狀真菌——霉菌 71
3.2.1 霉菌細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu) 71
3.2.2 霉菌的繁殖 77
3.3 真核微生物的分類系統(tǒng) 83
3.3.1 安斯沃思（Ainswonh）的分類系統(tǒng) 83
3.3.2 《真菌字典》的分類系統(tǒng) 84
思考題 85
參考文獻(xiàn) 85
第4章 非細(xì)胞型微生物 86
概述 86
4.1 病毒 86
4.1.1 病毒的基本特點(diǎn) 87
4.1.2 病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分 87
4.1.3 病毒增殖的一般過程 91
4.1.4 病毒的分類 92
4.1.5 亞病毒 93
4.2 噬菌體 95
4.2.1 噬菌體的概念與主要類型 95
4.2.2 噬菌體的結(jié)構(gòu) 96
4.2.3 毒性噬菌體的增殖與溶菌作用 97
4.2.4 溫和噬菌體與溶源性細(xì)菌 99
4.2.5 噬菌體與食品發(fā)酵工業(yè)的關(guān)系 100
思考題 101
參考文獻(xiàn) 102
第5章 微生物的營(yíng)養(yǎng) 103
概述 103
5.1 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成 103
5.1.1 化學(xué)元素組成 103
5.1.2 化學(xué)物質(zhì)組成 103
5.2 微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及生理功能 105
5.2.1 水 106
5.2.2 碳源 106
5.2.3 氮源 106
5.2.4 生長(zhǎng)因子 107
5.2.5 無(wú)機(jī)鹽 107
5.3 微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式 108
5.3.1 被動(dòng)擴(kuò)散 108
5.3.2 促進(jìn)擴(kuò)散 108
5.3.3 主動(dòng)運(yùn)輸 109
5.3.4 基團(tuán)轉(zhuǎn)位 110
5.4 微生物的營(yíng)養(yǎng)類型 111
5.4.1 光能自養(yǎng)型微生物 112
5.4.2 光能異養(yǎng)型微生物 112
5.4.3 化能自養(yǎng)型微生物 112
5.4.4 化能異養(yǎng)型微生物 113
5.5 培養(yǎng)基 114
5.5.1 培養(yǎng)基配制的基本原則 115
5.5.2 培養(yǎng)基類型 117
思考題 119
參考文獻(xiàn) 120
第6章 微生物的代謝 121
概述 121
6.1 微生物的能量代謝 121
6.1.1 化能異養(yǎng)型微生物的能量代謝 122
6.1.2 自養(yǎng)微生物的生物氧化與產(chǎn)能 131
6.2 微生物的物質(zhì)代謝 134
6.2.1 分解代謝 134
6.2.2 合成代謝 135
6.2.3 分解代謝與合成代謝的關(guān)系 135
6.2.4 初級(jí)代謝與次級(jí)代謝 138
6.2.5 微生物次級(jí)代謝物的合成 140
6.3 微生物獨(dú)特合成代謝途徑舉例 141
6.3.1 自養(yǎng)微生物的CO2固定 141
6.3.2 生物固氮 142
6.3.3 微生物肽聚糖的生物合成 145
6.4 微生物代謝調(diào)控與發(fā)酵生產(chǎn) 147
6.4.1 微生物的代謝調(diào)控 148
6.4.2 代謝調(diào)控在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用 152
思考題 154
參考文獻(xiàn) 154
第7章 傳染與免疫 156
概述 156
7.1 傳染 156
7.1.1 傳染與傳染病 156
7.1.2 引起傳染的主要因素 158
7.1.3 傳染后的幾種狀態(tài) 160
7.2 免疫 161
7.2.1 非特異性免疫 162
7.2.2 特異性免疫 164
7.3 抗原與抗體 168
7.3.1 抗原 168
7.3.2 抗體 172
7.4 免疫學(xué)方法及其應(yīng)用 178
7.4.1 抗原、抗體反應(yīng)的一般規(guī)律 178
7.4.2 抗原﹑抗體間的主要反應(yīng) 179
7.4.3 免疫標(biāo)記技術(shù) 181
7.5 生物制品及其應(yīng)用 184
7.5.1 人工自動(dòng)免疫類生物制品 185
7.5.2 人工被動(dòng)免疫類生物制品 186
思考題 187
參考文獻(xiàn) 187
第8章 微生物的生長(zhǎng)與控制 189
概述 189
8.1 微生物的生長(zhǎng) 189
8.1.1 微生物的純培養(yǎng) 189
8.1.2 微生物生長(zhǎng)量的測(cè)定 192
8.1.3 微生物的生長(zhǎng)曲線 194
8.1.4 微生物的連續(xù)培養(yǎng) 198
8.1.5 微生物的高密度培養(yǎng) 199
8.2 影響微生物生長(zhǎng)的主要因素 200
8.2.1 溫度 201
8.2.2 氧氣 203
8.2.3 pH 205
8.3 理化因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響 207
8.3.1 微生物控制的基本概念 208
8.3.2 控制微生物生長(zhǎng)的物理方法 208
8.3.3 控制微生物生長(zhǎng)的化學(xué)方法 214
思考題 217
參考文獻(xiàn) 218
第9章 微生物的生態(tài) 219
概述 219
9.1 食品微生物在自然界中的分布 219
9.1.1 土壤中與食品有關(guān)的微生物 219
9.1.2 水中與食品有關(guān)的微生物 220
9.1.3 空氣中與食品有關(guān)的微生物 222
9.1.4 生物體內(nèi)外與食品有關(guān)的微生物 224
9.1.5 極端環(huán)境中與食品有關(guān)的微生物 226
9.1.6 食品環(huán)境中的微生物 230
9.2 微生物與生物環(huán)境之間的相互關(guān)系 231
9.2.1 互生 231
9.2.2 共生 232
9.2.3 寄生 232
9.2.4 拮抗 233
9.2.5 捕食 234
思考題 234
參考文獻(xiàn) 234
第10章 微生物遺傳變異和育種 235
概述 235
10.1 遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ) 236
10.1.1 遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ) 236
10.1.2 遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)存在的部位和方式 239
10.2 基因突變和誘變育種 243
10.2.1 基因突變的類型及特點(diǎn) 243
10.2.2 自發(fā)突變與隨機(jī)選育 245
10.2.3 理化誘變與定向選育 246
10.2.4 適應(yīng)性進(jìn)化與系統(tǒng)生物學(xué)方法選育 248
10.2.5 高通量篩選技術(shù) 248
10.3 基因重組 249
10.3.1 原核微生物的基因重組 249
10.3.2 原生質(zhì)體融合 255
10.3.3 真核微生物的基因重組 256
10.4 基因工程簡(jiǎn)介 257
10.4.1 基因工程定義 257
10.4.2 基因工程的基本操作 258
10.4.3 基因工程與轉(zhuǎn)基因食品 262
10.5 菌種的衰退﹑復(fù)壯和保藏 263
10.5.1 菌種衰退的原因 263
10.5.2 菌種的復(fù)壯 265
10.5.3 菌種的保藏 266
思考題 266
參考文獻(xiàn) 267
第11章 微生物與食品生產(chǎn) 268
概述 268
11.1 微生物發(fā)酵 268
11.1.1 利用微生物代謝產(chǎn)物生產(chǎn)食品 269
11.1.2 利用微生物酶促轉(zhuǎn)化生產(chǎn)食品 270
11.2 細(xì)菌的應(yīng)用 271
11.2.1 發(fā)酵乳制品 271
11.2.2 食醋的釀造 272
11.2.3 氨基酸發(fā)酵 274
11.3 酵母菌的應(yīng)用 276
11.3.1 乙醇和白酒的生產(chǎn) 277
11.3.2 啤酒的生產(chǎn) 278
11.3.3 葡萄酒的釀造 280
11.3.4 面包的生產(chǎn) 282
11.4 霉菌的應(yīng)用 283
11.4.1 淀粉質(zhì)原料的糖化 283
11.4.2 醬油、醬類的釀造 284
11.4.3 豆腐乳生產(chǎn) 285
11.4.4 有機(jī)酸生產(chǎn) 286
11.5 微生物酶和菌體的應(yīng)用 287
11.5.1 酶制劑 287
11.5.2 單細(xì)胞蛋白 288
11.5.3 食用菌 289
11.6 微生物發(fā)酵中雜菌污染及其防治 290
11.6.1 發(fā)酵異常現(xiàn)象及原因分析 290
11.6.2 雜菌污染的途徑和防治 292
思考題 293
參考文獻(xiàn) 294
第12章 微生物與食品的腐敗變質(zhì) 295
概述 295
12.1 食品的腐敗變質(zhì) 295
12.1.1 食品腐敗變質(zhì)的原因 295
12.1.2 食品腐敗變質(zhì)的鑒定 297
12.1.3 微生物引起的各類食品腐敗變質(zhì) 299
12.2 食品微生物污染的控制 312
12.2.1 微生物污染食品的途徑 312
12.2.2 食品微生物污染的控制 313
12.3 微生物生長(zhǎng)的控制 314
12.3.1 微生物生長(zhǎng)的控制與食品保藏方法 314
12.3.2 食品防腐保藏新技術(shù) 317
思考題 319
參考文獻(xiàn) 320
第13章 微生物與食源性疾病 321
概述 321
13.1 概述 321
13.1.1 食源性疾病定義 321
13.1.2 食物中毒與有毒食物 321
13.1.3 食物中毒的特點(diǎn)與分類 322
13.2 細(xì)菌性食物中毒 323
13.2.1 細(xì)菌性食物中毒的定義 323
13.2.2 細(xì)菌性食物中毒的特點(diǎn)及表現(xiàn) 323
13.2.3 細(xì)菌性食物中毒發(fā)生的原因及條件 323
13.2.4 細(xì)菌性食物中毒的發(fā)病機(jī)制 324
13.2.5 常見的細(xì)菌性食物中毒 325
13.3 真菌性食物中毒 334
13.3.1 真菌性食物中毒的定義 334
13.3.2 真菌性食物中毒發(fā)生的原因及條件 334
13.3.3 真菌性食物中毒發(fā)病機(jī)制 334
13.3.4 常見的真菌性食物中毒 335
13.4 食品介導(dǎo)的病毒感染 337
13.4.1 食品介導(dǎo)的病毒 337
13.4.2 食源性病毒 337
13.5 食品介導(dǎo)的人畜共患病的病原菌 341
13.5.1 結(jié)核分枝桿菌 341
13.5.2 布魯氏桿菌 342
13.5.3 炭疽桿菌 342
13.6 食品介導(dǎo)的消化道傳染病的病原菌 344
13.6.1 傷寒沙門氏菌和副傷寒沙門氏菌 344
13.6.2 痢疾志賀氏菌 345
13.6.3 霍亂弧菌與副溶血性弧菌 346
思考題 346
參考文獻(xiàn) 347
第14章 微生物與食品安全 348
概述 348
14.1 食品衛(wèi)生與標(biāo)準(zhǔn) 348
14.1.1 食品衛(wèi)生 348
14.1.2 食品衛(wèi)生的微生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn) 349
14.2 食品中微生物的檢驗(yàn) 360
14.2.1 食品中細(xì)菌數(shù)量的檢測(cè) 361
14.2.2 食品中大腸菌群數(shù)量的檢測(cè) 363
14.2.3 食品中致病菌的檢測(cè) 365
14.2.4 食品中其他菌類數(shù)量的檢測(cè) 366
思考題 375
參考文獻(xiàn) 376
第15章 微生物生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型與安全預(yù)警技術(shù) 377
概述 377
15.1 微生物生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型 377
15.1.1 微生物生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型的分類 377
15.1.2 微生物生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型介紹（一級(jí)模型） 379
15.1.3 環(huán)境因素對(duì)微生物
第1章 緒 論
概述
當(dāng)你清晨起床后，呼吸著清新的空氣，一邊喝著可口的酸奶，一邊品嘗著美味的面包或饅頭，這時(shí)你正在享受著微生物給你帶來(lái)的恩惠；當(dāng)你因?yàn)槌粤瞬粷嵉氖澄锒稍诓〈采辖?jīng)受病痛的折磨時(shí)，你正在承受著食源性有害微生物對(duì)你身體的侵害。微生物是一把十分鋒利的雙刃劍，在食品行業(yè)，小到涉及每家每戶的日常飲食，大到營(yíng)業(yè)額上萬(wàn)億元的食品工業(yè)，都離不開微生物的作用。同時(shí)，有害微生物對(duì)食品的侵染是食品安全的巨大挑戰(zhàn)，甚至有時(shí)威脅到人類的生存。
食品微生物學(xué)主要研究與食品生產(chǎn)、食品安全有關(guān)的微生物的特性，研究如何更好地利用有益微生物為人類生產(chǎn)各種各樣的食品及改善食品質(zhì)量，防止有害微生物引起食品腐敗變質(zhì)、食物中毒，并不斷開發(fā)新的食品微生物資源。
食品微生物學(xué)是一個(gè)令人著迷與興奮的領(lǐng)域，研究它們既充滿挑戰(zhàn)又充滿樂趣。在學(xué)習(xí)中，食品微生物遠(yuǎn)非微小生物的認(rèn)識(shí)，它需要更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎肌⒏有路f的研究方法、更加大膽的懷疑態(tài)度。學(xué)生需要不斷地強(qiáng)化學(xué)習(xí)技能和創(chuàng)新思維方式，以便能夠解決明天出現(xiàn)的新問題。
1.1 微生物及其特點(diǎn)
微生物是指一類肉眼看不見的，必須借助于顯微鏡，放大數(shù)十倍、數(shù)百倍甚至數(shù)千倍才能觀察到的，有一定的結(jié)構(gòu)和形態(tài)并能在適宜環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖的細(xì)小生物。微生物是一大群種類各異、獨(dú)立生活的生物體。這些微小的生物包括無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)不能獨(dú)立生活的病毒、亞病毒（類病毒、擬病毒、朊病毒），原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的真細(xì)菌、古細(xì)菌和有真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的真菌（酵母、霉菌等），有的也把藻類、原生動(dòng)物包括在其中。在以上這些微生物群中，大多數(shù)是肉眼看不見的，如病毒等生物體，即使在普通光學(xué)顯微鏡下也不能看到，必須在電鏡下才能觀察到；有的微生物尤其是真菌、大型食用真菌，毫無(wú)疑問是可見的。近年來(lái)，德國(guó)科學(xué)家在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的硫細(xì)菌（sulfur bacterium）被命名為Thiomargarita namibiensis，即納米比亞珍珠硫細(xì)菌，是一種可見的細(xì)菌（大小為0.1～0.3mm，有些可達(dá)0.75mm）。以上足以說(shuō)明“微生物”是一個(gè)微觀世界里生物體的總稱，它們的數(shù)量眾多，達(dá)天文數(shù)字，種類繁雜，只真菌就可達(dá)7萬(wàn)種。
微生物和動(dòng)植物一樣具有生物最基本的特征即新陳代謝，有生命周期，還有其自身的特點(diǎn)。
1.1.1 種類多、分布廣
據(jù)統(tǒng)計(jì)，已發(fā)現(xiàn)的微生物種類達(dá)10萬(wàn)種以上，廣泛分布于自然界中。按其結(jié)構(gòu)、組成等分為三大類。
1）非細(xì)胞型微生物：體積極微小，能通過濾菌器，只能在活細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)繁殖，病毒就屬于這一類。
2）原核細(xì)胞型微生物：僅有原始的核，無(wú)核膜和核仁，缺乏完整的細(xì)胞器，如細(xì)菌、衣原體、支原體、立克次氏體、螺旋體和放線菌。
3）真核細(xì)胞型微生物：細(xì)胞核的分化程度較高，有核膜、核仁和染色體，細(xì)胞內(nèi)有完整的細(xì)胞器，真菌和微細(xì)藻類即為真核細(xì)胞型微生物。
微生物在自然界的分布是極其廣泛的，上至幾萬(wàn)米的高空，下至數(shù)千米的深海；高達(dá)90℃的溫泉，冷至?80℃的南極；鹽湖、沙漠、人體內(nèi)外、動(dòng)植物組織、化膿的傷口等都有微生物的足跡，真可謂無(wú)孔不入。凡是有高等生物存在的地方，就有微生物的存在，甚至沒有高等生物的地方，也有微生物的存在。微生物之所以分布廣，與其本身小而輕是密切相關(guān)的。衡量微生物個(gè)體的大小，通常以微米（μm）為單位，例如，大腸桿菌的大小為（0.4～0.7）μm×（1.0～4.0）μm。從質(zhì)量上來(lái)講，細(xì)菌的質(zhì)量一般只有1×10?10～1×10?9mg，也就是說(shuō)，大約10億個(gè)細(xì)菌才有1mg重。病毒就更小了。
微生物雖然分布廣泛，但其分布密度是不一樣的，它隨著外界環(huán)境條件的不同而不同。一般來(lái)說(shuō)，外界環(huán)境條件適宜，即有機(jī)物質(zhì)豐富的地方，微生物的種類和數(shù)量就多。一個(gè)感冒患者，打一個(gè)噴嚏就含有1500萬(wàn)左右個(gè)病毒。土壤更是微生物的大本營(yíng)，在1g肥沃的土壤里，含有幾十億個(gè)微生物。相反，如果在營(yíng)養(yǎng)缺乏、條件惡劣的地方，微生物的種類和數(shù)量就大大減少了。
1.1.2 繁殖速度快
繁殖快是微生物最重要的特點(diǎn)之一。因?yàn)閱蝹�(gè)細(xì)胞的生命周期是有限的，不會(huì)保持很長(zhǎng)時(shí)間，所以微生物很快就會(huì)發(fā)展成為一個(gè)種群。
以細(xì)菌為例，通常20～30min即可分裂1次，繁殖1代，其數(shù)目比原來(lái)增加1倍。如果20min分裂1次，而且每個(gè)克隆子細(xì)胞都具有同樣的繁殖能力，那么1h后就是23個(gè)，2h后就是26個(gè)，24h后就是272個(gè)，即由一個(gè)原始親本變成了272個(gè)細(xì)菌。
普通的大腸桿菌在牛乳組成的基質(zhì)中，如果給其提供最適的培養(yǎng)條件，那么菌體繁殖一代僅需12.5min。以此速度計(jì)算，在理想條件下，一個(gè)大腸桿菌細(xì)胞一晝夜就能繁殖115代，數(shù)量可增殖到4.15×1034個(gè)，干菌體質(zhì)量可達(dá)約l0l6t（通常每克干的細(xì)菌菌體約4.5×1012個(gè)）。按每109個(gè)細(xì)菌重1mg計(jì)，272個(gè)細(xì)菌的質(zhì)量超過4722t。
當(dāng)然這種驚人的增殖速度在現(xiàn)實(shí)中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。只在細(xì)菌的生長(zhǎng)對(duì)數(shù)期才有如此的增殖速度。這種高增殖速度可為人類所利用。例如，以石油為原料，通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)，8～12h收獲1次。獲得同等數(shù)量的蛋白質(zhì)，利用微生物合成的速度比利用植物合成要快500倍，比利用動(dòng)物合成要快2000倍。有人計(jì)算，如果每日能生產(chǎn)4500t酵母，其所含蛋白質(zhì)就相當(dāng)于10 000頭牛。也可利用酵母生產(chǎn)乙醇，例如，用1kg酵母菌可在24h內(nèi)發(fā)酵消耗幾千克糖，生成乙醇；也可利用乳酸菌生產(chǎn)乳酸，每個(gè)細(xì)胞生產(chǎn)的乳酸是其體重的103～104倍。
在遺傳學(xué)的研究上，選用微生物作為實(shí)驗(yàn)材料，可大大縮短研究周期。但微生物繁殖速度快這一特性給動(dòng)植物疫病的防治，食品的防腐、保鮮等方面帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。
由于微生物個(gè)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、繁殖快，因此，容易受到環(huán)境條件變化的影響，發(fā)生遺傳變異。據(jù)統(tǒng)計(jì)，細(xì)菌自發(fā)突變的頻率為10?10～10?8。人為地利用各種物理、化學(xué)誘變因子處理微生物，可以促進(jìn)其發(fā)生變異，提高變異率。微生物容易變異的特性雖然為選用優(yōu)良菌種提供了方便，但也給優(yōu)良菌種的保藏帶來(lái)了困難。
微生物具有強(qiáng)大的分解能力和細(xì)胞物質(zhì)合成能力，可以在簡(jiǎn)單的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)中生長(zhǎng)，除了少數(shù)特殊類型外，大多數(shù)微生物很容易在人為提供的環(huán)境中進(jìn)行人工培養(yǎng)。因此，可以利用微生物的這一特性來(lái)生產(chǎn)人們所需的物質(zhì)。
1.1.3 代謝旺盛
微生物雖然個(gè)體很小，但“胃口”卻很大，能“吃”會(huì)“拉”，代謝能力非常強(qiáng)，素有“小型化工廠”之稱。從單位質(zhì)量來(lái)看，微生物的代謝強(qiáng)度比高等動(dòng)物大幾千到幾萬(wàn)倍。例如，1kg酒精酵母1d內(nèi)能消耗掉幾千克糖，轉(zhuǎn)變成乙醇。從工業(yè)生產(chǎn)的角度來(lái)看，微生物能夠?qū)⒒|(zhì)較多地轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫漠a(chǎn)品。例如，用乳酸菌生產(chǎn)乳酸，每個(gè)細(xì)胞（菌體）可以產(chǎn)生其菌體質(zhì)量103～104倍的乳酸。
代謝旺盛的另一個(gè)表現(xiàn)形式就是微生物的代謝類型非常多，而且有些是動(dòng)植物不具有的，如生物固氮作用等。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)用微生物的這個(gè)特點(diǎn)，不但可以獲得種類繁多的發(fā)酵產(chǎn)品，而且可以找到比較簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝。在理論研究上，可以更好地揭示生命的本質(zhì)。但是，在食品衛(wèi)生方面，在食品遇到腐敗微生物的發(fā)酵過程中發(fā)生了污染，微生物代謝越旺盛，則污染就越嚴(yán)重。如果病原微生物在人和動(dòng)物體內(nèi)代謝旺盛的話，將會(huì)引發(fā)各種傳染性疾病。
1.1.4 適應(yīng)性強(qiáng)、易變異
微生物對(duì)外界環(huán)境條件具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，有些微生物在其身體外面形成保護(hù)層，以提高自己對(duì)外界環(huán)境的抵抗力。微生物有極其靈活的適應(yīng)性，這是高等動(dòng)植物所無(wú)法比擬的。
微生物的個(gè)體一般都是單細(xì)胞、簡(jiǎn)單多細(xì)胞或非細(xì)胞的。它們通常都是單倍體，加之它們具有繁殖快、數(shù)量多和與外界直接接觸等特點(diǎn)，即使其變異頻率十分低，也可以在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量后代。最常見的變異形式是基因突變，涉及許多方面，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)、代謝途徑、生理類型，以及代謝產(chǎn)物的質(zhì)和量等的變異。在生產(chǎn)實(shí)踐中，常利用這個(gè)特點(diǎn)來(lái)保藏菌種和誘變育種。例如，人們常常利用物理或化學(xué)的因素迫使微生物誘變，從而改變它的遺傳性質(zhì)和代謝途徑，使其適應(yīng)新的人為的環(huán)境條件，以滿足人類生產(chǎn)生活的需要。
1.1.5 食譜雜、易培養(yǎng)
微生物利用物質(zhì)的能力很強(qiáng)，例如，蛋白質(zhì)、糖類及無(wú)機(jī)鹽、纖維素、石油、塑料等。另外，有一些對(duì)動(dòng)植物有毒的物質(zhì)，例如，氰、酚、聚氯聯(lián)苯等，也有一些微生物能對(duì)付它們。
容易培養(yǎng)。由于微生物的食譜較雜，它們對(duì)營(yíng)養(yǎng)的要求一般不高，培養(yǎng)基原料來(lái)源廣泛，因而容易培養(yǎng)。許多不易被人和動(dòng)植物所利用的農(nóng)副產(chǎn)品、工廠下腳料，如麩皮、酒糟、醬渣等都可以用來(lái)培養(yǎng)微生物。從效益角度來(lái)講，不僅解決了微生物培養(yǎng)的原料問題，還為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廢料處理找到了出路，做到了綜合利用，變廢為寶，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。另外，大多數(shù)微生物反應(yīng)條件溫和，一般能在常溫常壓下生長(zhǎng)繁殖，進(jìn)行各種新陳代謝和生命活動(dòng)，不需要復(fù)雜昂貴的設(shè)備。除此之外，微生物培養(yǎng)不受季節(jié)、氣候的影響，因而，可以長(zhǎng)年累月地進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。
總而言之，微生物的這些特點(diǎn)使其在生物界中占據(jù)了特殊的地位。它們不但被廣泛地用于生產(chǎn)實(shí)踐，而且已成為進(jìn)行生命科學(xué)研究的理想材料，從而推動(dòng)和加快了生命科學(xué)研究的發(fā)展進(jìn)程。特別是在當(dāng)今的新技術(shù)浪潮中，微生物學(xué)作為理論基礎(chǔ)更加受到人們的重視，新的成果不斷涌現(xiàn)，微生物工程也作為生物工程的突破口而得到迅速發(fā)展。
1.2 微生物與人類的關(guān)系
雖然微生物的個(gè)體小到肉眼難以分辨的程度，但它們?cè)谧匀唤缰邪缪莸慕巧珔s是舉足輕重的。微生物在自然界中所起的最重要的作用是其分解功能，它們分解生物圈內(nèi)存在的動(dòng)物、植物和微生物殘?bào)w等復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)，并最后將其轉(zhuǎn)化成最簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，供植物等其他生物利用。
微生物參與所有物質(zhì)的循環(huán)。微生物也是自然界生態(tài)系統(tǒng)中化合物的初級(jí)生產(chǎn)者。有些微生物可像植物一樣，直接利用太陽(yáng)能作為能源，將簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物合成有機(jī)化合物；也有些微生物以無(wú)機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能作為能量來(lái)源，以無(wú)機(jī)物為原料合成有機(jī)化合物。微生物的這一特性使人類有可能擺脫土地資源的束縛，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。微生物通過感染植物與動(dòng)物，以控制它們的群體增長(zhǎng)水平。
微生物對(duì)人類生活的有益影響在食品方面尤為突出。例如，人們?nèi)粘Ｉ钪行枰奈毒⑨u油、醋等調(diào)味品均是微生物發(fā)酵的產(chǎn)物；白酒、啤酒、葡萄酒等酒類及有些飲料也是微生物發(fā)酵的產(chǎn)物；面團(tuán)經(jīng)微生物生長(zhǎng)產(chǎn)氣，可制成松軟可口的饅頭或面包。近年來(lái)，利用微生物生產(chǎn)活性多糖、功能性低聚糖等被廣泛關(guān)注，這些產(chǎn)品對(duì)改善人類生活質(zhì)量、提高人們的健康水平等有非常重要的作用。大型真菌如各種蘑菇、木耳、銀耳，具有藥用價(jià)值的靈芝、冬蟲夏草也都是微生物，為人類高檔保健食品。微生物對(duì)人體健康至關(guān)重要。
在工業(yè)方面，利用微生物發(fā)酵可生產(chǎn)各種有機(jī)酸、維生素、酶制劑等重要的食品添加劑，各類抗生素及多種工業(yè)有機(jī)合成所需的原料。
在農(nóng)業(yè)方面，利用微生物的固氮作用可產(chǎn)生農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的含氮化合物，利用微生物產(chǎn)生的生物農(nóng)藥可防治農(nóng)業(yè)害蟲，避免了生產(chǎn)、使用化肥、農(nóng)藥造成的環(huán)境污染，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。利用這些微生物防治農(nóng)林害蟲，可以減少農(nóng)藥的使用量，減輕對(duì)環(huán)境的污染。
水域污染治理的生物學(xué)的處理方法具有經(jīng)濟(jì)方便、效果好的突出優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。有些微生物能將水中的含碳有機(jī)物分解成二氧化碳等氣體；將含氮有機(jī)物分解成氨、硝酸等物質(zhì)；將汞、砷等對(duì)人體有毒的重金屬鹽在水體中進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以便回收或除去。利用一些微生物將農(nóng)作物的秸稈及人、畜糞便等有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵，獲得沼氣。
微生物在食品、工業(yè)產(chǎn)品等上面的生長(zhǎng)將導(dǎo)致它們品質(zhì)的變化，甚至使它們失去使用價(jià)值，從而給人類的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。但隨著科學(xué)的發(fā)展和人們認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步深入，微生物對(duì)人類社會(huì)的危害作用將會(huì)越來(lái)越小。
1.3 微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史
自古以來(lái)，人類在日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中，已經(jīng)覺察到微生物的生命活動(dòng)及其所發(fā)生的作用。
因?yàn)槲⑸锖苄。瑯?gòu)造又簡(jiǎn)單，所以人們?nèi)菀壮浞终J(rèn)識(shí)它，并將其發(fā)展成為一門學(xué)科。與其他學(xué)科比起來(lái)，微生物學(xué)的發(fā)展還是很晚的，是從有顯微鏡開始的。微生物學(xué)發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)時(shí)期：形態(tài)學(xué)時(shí)期、生理學(xué)時(shí)期和現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展。
1.3.1 形態(tài)學(xué)時(shí)期
17世紀(jì)，荷蘭人列文虎克（Antony van Leeuwenhoek，1632～1723年）用自制的簡(jiǎn)單顯微鏡（可放大160～260倍）觀察牙
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