1. 微生物應用工業 Ch3. 微生物之一般特性 阮雪芬 Sep 24, 2002 NTUT www.ntut.edu.tw/~yukijuan/lectures/Microbio/Sep24.ppt

2. 生理特性 微生物的細胞含 : – 碳水化合物 – 脂肪 – 蛋白質 – 核酸 – 各種維生素和礦物質 培養基 – 營養物質 – 代謝物質 小麥與綠藻之生產成本比較 ( 表 3-1) 人類細胞與微生物呼吸速度之比較 ( 表 3-2)

3. 微生物對自然界物質循環 之任務 地球上之物質循環 (Fig 3-1) 氮元素之循環 (Fig3-2)

4. 自然界微生物之存在 (1/5) 土壤中之微生物 : – 種類與數量為自然界最多 – 又以細菌為最多 (10 7 /1g) – 放線菌次之 (10 5~6 /1g) – 黴菌 (10 4~5 /1g) – 酵母很少 空氣中之微生物 – 微生物以本身, 或附在塵粒中, 或含在水滴中 – 空中落下菌之菌群別分布 (Table3-4)

5. 自然界微生物之存在 (2/5) 淡水及海洋中之微生物 – 淡水 :Pseuodomonas 屬 & Alcaligenes 屬 自淨作用 BOD: 生物化學的氧需求量 污水常見微生物 : – 細菌 : Sphaerotilns or Beggiotoa – 黴菌 : Geotrichum Candidum – 海洋 : 存在很多革蘭氏陰性菌 海洋細菌多屬好鹽性, 且大部為好冷菌

6. 自然界微生物之存在 (3/5) 植物與微生物 – 根圈 – 根瘤 : 豆科植物的根瘤中共生一種能固定空 中氮的根瘤菌 – 菌根 : 植物的根共生真菌類 外生菌根 : 菌絲不會進入根細胞, 如松茸 內生菌根 : 菌絲會進入根細胞

7. 自然界微生物之存在 (4/5) 動物與微生物 – 腸內菌 大腸菌 腸球菌 乳酸桿菌 – 反芻動物 Rummen 細菌為主 – 以纖維素分解菌最重要 (Table3-8)

8. 自然界微生物之存在 (5/5) 昆蟲與微生物 – 微生物常被昆蟲利用作為食物 – 微生物殺蟲劑

9. 菌體的成分 菌體之主要成分 --- 水 – 生活 ( 營養 ) 細胞 (vegetable cell):70-85% – 孢子 : 很少 灰分 : – 細菌 :1-14%, 酵母 : 6-11%, 黴菌 : 5-13% – 一般以 P,K 最多

10. 菌體的成分 有機成分 (See biochem) –Proteins Only L amino acids are constituents of proteins

11. 菌體的成分 --- 有機成分 –Nucleic acids: DNA & RNA –Carbohydrate:10-60% 貯存物質 細胞構造物質 核酸成分

12. 菌體的成分 --- 有機成分 –Lipids Free lipid Bound lipid –Vitamins Vitamin B: Co-enzyme –B1: Cocarboxylase –B2: FAD –B6: Pyridoxal phosphate –Pantothenic acid: Coenzyme A –Nicotinic acid: NAD, NADP

13. 微生物之營養 --- 分類 (Table 3-17) 微生物同化 ” 碳 ” 營養素有二種形式 – 獨立營養菌 (Autotrophic microbe) 光合成菌 : 利用光以產生能量 化學合成菌 : 氧化無機物獲得能量以合成菌體 – 從屬營養菌 (Heterotrophic microbe) 活物寄生 : 病原菌 死物寄生 : 發酵或腐敗微生物

14. 微生物之營養 --- 分類 ( 續 ) (Table 3-17) – 從屬營養菌 (Heterotrophic microbe) 氮固定菌 No-exacting 菌 胺基酸要求菌 生長素要求菌 胺基酸及生長素要求菌

15. 微生物之營養 --- 一般必需之營養素 碳源 – 單糖類 : 葡萄糖 & 果糖 – 雙糖類 : 蔗糖 or 麥芽糖 氮源 無機鹽類 : P 生長素

16. 微生物之營養 --- 微生物定量法 Fig 3-10 原理

17. 培養基及其調製法 分類 – 依來源分 天然培養基 合成培養基 半合成培養基 – 依形狀分 液體 固體 – 依用途分 普通 特殊

18. 培養基及其調製法 製備 – 過濾 –pH 值的調節 – 分注 – 殺菌 – 斜面及柱狀培養基 – 培養基之保存

19. 培養基及其調製法 常用的天然培養基 – 麴汁 – 麥芽汁 – 肉汁 常用的人工培養基 緩衝液 –Phosphate buffer –Tris buffer

20. 微生物之增殖 測定法 –Dry cell weight method –Cell volume method –Cell nitrogen content –Spectrophotomatic method –Total cell measurement(See Fig3-15&3-16) –Viable cell counts

21. 微生物之增殖 生長曲線與菌體增殖動力學 dx/dt=ux In E. Coli, one generation=20 mins  3 times/1hr  72times/24hrs Theoretically, 2 72 =4.72 x 10 19, but not.

22. 微生物之增殖 生長曲線與菌體增殖動力學 生長曲線 : 半對數曲線 –Lag phase –Log phase (Exponential phase) –Stationary phase –Death phase

23. 微生物之增殖 生長曲線與菌體增殖動力學 同調培養 (Synchronous culture) 方法 : – 調節生理條件 – 應用機械的物理方法 死亡速度 : -dx/dt=kx

24. 微生物的增殖與環境因子 氧 – 好氣性菌 – 通性厭氣性菌 – 厭氣性菌 溫度 – 好冷菌 – 好溫菌 – 好熱菌

25. 微生物的增殖與環境因子 溫度 – 殺菌法 間歇 高壓 乾燥與水分活性 pH Value 滲透壓 : – 微生物在高滲透壓不易生長, 故保存食品常添加鹽 或糖

26. 微生物的增殖與環境因子 Light and Radiation 靜水壓 化學藥品 – 抗微生物性物質 : 能殺滅細菌或抑制其生長的物質 微生物間的交互作用 – 互利共生 – 拮抗作用

27. 微生物之化學反應 氧化反應 -CH- -C- OH O 還原反應 -C-C- -CH- O OH

28. 微生物之化學反應 Decarboxylation -CH 2 -COOH -CH 3 Deamination -CH- -CH 2 - NH 2 Glycosylation

29. 微生物之化學反應 Hydrolysis H-C-O-CH + H 2 O  H-C-OH + HO-C-H Methylation( 加 CH 3 ) RS-SR  RS-CH 3 Esterification -COOH +R-OH  -COOR Dehyration

30. 微生物之化學反應 Condensation Amination Acetylation Amidation