第一節 微生物發展史
微生物學的發展,隨著顯微鏡的發 明而開啟, 1665 年英國人羅伯
特 · 胡克( Robert Hooke )發明顯 微鏡,並觀察到細胞輪廓(真菌細 胞壁,但當時被認為是簡單植物,
直到二十世紀中才被證實是真菌)
, 1673 年荷蘭人雷文霍克( Anto ni van Leeuwenhoek )使用自己改 進的顯微鏡觀察到真正的細胞,隨 著紀錄多種微生物的形態。
雷文霍克經常被引 用作為觀察到微生 物的第一個人
歷史
1798 - 英國人詹納( Edward Jenner )用牛痘接種疫苗,用於預防天花
( Vaccination )
1864 - 法國人巴斯德( Louis Pasteur )發明巴斯德消毒法( Pasteurisati on )
1867 - 英國人約瑟夫 · 李斯特( Joseph Lister )是給病人傷口使用苯酚作 為消毒劑的第一個人,發明在手術時避免感染的方法 [4]
1876 - 德國人費迪南德 · 科恩( Ferdinand Cohn )發現內生孢子( endos pore )
1884 - 丹麥人漢斯 · 克里斯蒂安 · 革蘭( Hans Christian Gram )發明革蘭 氏染色
19 世紀末 - 德國人羅伯 · 柯霍( Robert Koch )提出柯霍氏法則( Koch`s postulate )、純化培養( pure culture )、發現炭疽桿菌( bacillus athr acis )及結核桿菌( tubecle bacillus )
1925 - 英國人弗萊明( Alexander Fleming )教授發現抗生素盤尼西林 20 世紀的 40 年代後,微生物學的研究成果,被應用於醫學、工業、農業 等方面。生物研究方面,分子生物學、生物化學、細胞學、遺傳學等學科,
也常利用微生物作為研究的材料。
微生物命名
二名法(英語: Binomial Nomenclature , Binominal Nomenclature 或 Binary Nomen clature ),又稱雙名法 .
依照生物學上對生物種類的命名規則,所給 定的學名之形式,自林奈《植物種誌》 (17 53 年, Species Plantarum) 後,成為種的 學名形式。正如「二名」字面的意涵,每個 物種學名的由兩個部分構成:屬名和種加詞
(種小名)。
依形狀分類:
球菌:金黃色葡萄球菌
桿菌:結核桿菌、沙門氏菌 弧菌:腸炎弧菌
螺旋菌:梅毒螺旋菌
第二節 細菌
細菌分類
細菌的構造
細菌屬於單細胞生物,構造上具有細胞膜、
細胞質、夾膜等組織
細菌與人類生活息息相關,可提供人類飲食所需,但有些則 會造成中毒生病
1. 分裂繁殖:為細菌最普遍的繁殖方式,分 裂繁殖是以對分裂的方式進行 (binary fiss ion)
2. 分枝繁殖:先長出分枝,再分離出去的繁 殖方式
3. 接合繁殖:兩菌接合,交換物質而更新原 生質之方式進行繁殖
4. 孢子繁殖:細菌抵抗惡劣環境時會使用孢 子繁殖,一個細菌只能形成一個孢子
細胞繁殖
(一)溫度:一般菌體的最低生長溫度為 -24 度
,最高為 90 度;又可分為 1. 嗜冷菌: 0 度或 0 度以下
2. 通性嗜熱菌:嗜中溫菌與嗜熱菌之間 嗜冷菌
嗜中溫菌 嗜熱菌
影響細菌的環境因子
影響細菌的環境因子
(二)養份:細菌的養份分為能源、氮源、
維生素、礦物質及相關生長因子
(三)脂肪:對於微生物可以提供保護作用
,增加其抗熱性
(四)水分:不同的微生物,各有其最適合 生長的水分需求;加工技術常利用糖漬、鹽 醃、乾燥與脫水等方法來改變食品之水活性
,而達到抑制微生物生長之目的
影響細菌的環境因子
(五)酸鹼值:不同的菌體各有其最適當 的生長酸鹼值,一般在中性 pH 7.0 附近,
pH 4.6 以下則不容易生長;因此低酸性食 品即以 4.6 作為分界點
肉毒桿菌在 pH 4.6 以下時不容易生長,一 般加工常添加有機酸以降低酸鹼值來達到 殺死肉毒桿菌之目的
影響細菌的環境因子
(六)抗菌抑制劑:蛋白具有溶菌素、小紅 莓具有苯甲酸等,均有抑菌效果
當有抑菌物質存在時,微生物之抗熱能力,
食品工業經常利用適量添加合法食品添加物
,再配合加熱殺菌過程以達到保存食品之目 的
己二烯酸、過氧化氫及漂白劑亞硫酸納等
影響細菌的環境因子
(七)氧化還原電位:新鮮的食物,氧化 還原電位高,適合好氣性細菌生長;厭氧 菌喜好低氧化還原電位的環境
香腸等肉類製品經常添加維生素 C ,以達 保鮮之目的
影響細菌的環境因子
(八)氧氣:細菌依其對於氧氣需求區分 為:好氣性細菌(對於氧氣需求量高)、
嫌氣性細菌(不喜歡氧氣)和兼性細菌
(介於兩者之間)
二氧化碳含量達到 10% 時,即具有防腐之 效果;現有之食品包裝,有添加或灌充二 氧化碳及其他惰性氣體作為防腐
影響細菌的環境因子
(九)微波及其他:現行各家庭,流行以 微波爐進行食物加熱;微波加熱使食品溫 度升高,導致微生物體內的蛋白質、核酸 等分子結構變性,使菌體受到損害而死亡
目前微波除了使用於家庭以外,也開始應 用於食品工業中能源加熱、食品加熱等加 熱之用途
依據細菌之可利用性區分
1. 發酵菌類:釀醋 (Acetobacter aceti) 、乳酸菌 (Lactobacillus acidophilus 及 Bifidus)
2. 腐敗菌類:除了致病菌以外,很多只是人們尚未 發現其可利用性,稱為腐敗菌
3. 致病菌:會引起食物中毒,傷害人體健康,細菌 性食物中毒又分為感染型、毒素型及中間型
細菌分類
餐飲衛生與管理方面,想要控制細菌等微生 物之發展,初期之時間掌控,非常重要
細菌在適合的環境才會大量繁殖或產生毒素
,因此要在初期細菌數目還沒有大量繁殖時 予以殺滅
「迅速」是餐飲衛生與管理非常重要的一個 觀念
環境對細菌之影響
法律規定,烹調後之成品,需將食品儲 存於 60 度以上高溫,或 7 度以下低溫,
其目的為避開細菌大量繁殖的危險溫度 範圍
「加熱」或「冷藏」為餐飲衛生與管理 的一個重要觀念
影響細菌的環境因子
控制與應用
如何利用與控制細菌,會使細菌變好或變 壞 ?
~ 利用的好:肉毒桿菌變成美容新利器
~ 利用不好:製酒過程被污染,將導致腐 敗
第三節 真菌
黴菌
台灣氣候高溫多濕,非常適合黴菌之生長,因此餐 飲場所中,常常因為加熱後,水蒸氣增加,凝結水 滯留,而提供黴菌容易生長之環境
* 利用方面:製酒、味增、醬油及乳酪等;抗生素、
酵素及荷爾蒙等醫藥用途
* 有害方面:使食物腐敗、農作物病害,甚至使人體 感染(香港腳)
黴菌 - 生長需求 生長需求與下列因素有關
:
1. 水份(水活性):多數黴菌發育必須的水活性
是 0.80 以上,但有些可以耐到 0.60
2. 溫度:發育適溫為 25~30 度左右,最低溫度可 達 10 度以下
3. 氧氣:黴菌都屬於嗜氧性,當氧濃度低時,發 育將受到抑制;氧濃度 0.2% 以下時,則不能發育
4. 酸鹼值:喜好微酸性, pH4~8 範圍內均能發育
5. 食物(營養素)
6. 抑制劑
黴菌作用
黴菌作用分為下列五種:
1. 使食物腐爛
2. 酒麴、醬油麴製作
3. 乾酪、乳酪製作
4. 豆腐乳製作
5. 糖化菌(發酵工業用)
黴菌作用
黴菌危害農產品中,主要是對於果實類較 多,造成水果變質、外觀不良及黴菌毒素 污染等 污染食品,主要於糕餅
誤食會引起下痢、腹痛及嘔吐等症狀
黴菌毒素中之黃麴毒素為目前致癌物質中 最強烈之一種
黴菌污染途徑
1. 由食品原料及副原料來源之污染:小麥粉、
生鮮魚介類、鮮奶或油類、器械、器具及作業 員手指、冷卻水及包裝材料
2. 由製造環境來源之污染:附著的黴菌及隨著 氣流流入的
3. 空氣過濾網清潔不良時
4. 建築內部有凸出物,上方堆積飛塵埃或粉塵
5. 輸送帶
6. 截切刀
7. 病媒等
酵母菌
酵母粉或健素糖
麵包發酵
可提供現在人飲食不均衡所缺乏之維生素 與礦物質
許多食品腐敗也與酵母菌有關
酵母菌 - 生長需求
物理性因素 : 溫度、水份與光線
營養性因子:
1. 碳源:單醣、雙醣及多醣
2. 氮源:蛋白質、胺基酸、胺鹽及硝酸鹽
3. 其他無機物
化學性因子 : 有鹽、亞硫酸、乳酸與酒精等
酵母菌作用
啤酒及蒸餾酒等酒類製造
紅色色素 醋酸
蕈類
在野外見到醒目的真菌子實體時,有幾種 稱呼,如「真菌」、「蕈類」、「菇類」
、「菇菌」是較常聽見的,而「菌子」是 大陸地區常用的稱呼。
這些大型的高等真菌多數為擔子菌類,少 數為子囊菌類。「菇」或「蕈」一般指的 是子實體質軟,具有傘與柄部構造的擔子 菌。如原子彈爆炸所形成的雲霧常被描述 為「蕈狀」,即指其形狀似一朵菇。
菇類過去被歸於傘菌目(又稱帽菌目或蕈 菌目)( Agaricales ),其成員在近來又主 要被劃分成為傘菌目、牛肝菌目( Boletale s )以及以及紅菇目( Russulales ),意即 它們各有其演化路線。
乳菇為紅菇目的成員 牛肝菌屬於牛肝菌目
香菇屬於傘菌目
蕈類
除了菇類外,主要的大型擔子菌還有無褶菌類( Aph yllophorales )及腹菌類( Gasteromycetes )。前者 子實體通常質硬 ,生長期也長,不似菇類曇花一現
般地乍現即逝,譬如靈芝等多孔菌是較常見的無褶菌。
俗稱的「猴板凳」即是大型的多孔菌。
無褶菌因質硬,少有人食用,部分種類具藥用價值 。 在靈芝中,傳統中藥又依不同種類而有「赤芝」、
「紫芝」、「白芝」等區別。因此「芝」這個字除了 是植物的一類,在真菌中則可適用於大型多孔菌。
靈芝屬為無褶菌類 「猴板凳」為無褶菌類
蕈類
台灣最昂貴的藥用真菌「牛樟芝」又稱
「牛樟菇」,因屬硬質多孔菌,使用前者 之名稱較適當。腹菌類不同於菇類及無褶 菌之處在於產生擔孢子的部位包被於子實 體內部而非表面,代表性的類別有馬勃菌
、鳥巢菌、地星、竹蓀等。腹菌的質地有 軟有硬,軟者如可食用之竹蓀
馬勃菌為腹菌類
科博館溫室 竹林下所長 出之竹蓀亦 為腹菌類
第四節 病毒
病毒(英語: virus ,中文舊稱「過濾性病 毒」)
是由一個核酸分子( DNA 或 RNA )與蛋白 質構成的非細胞形態,靠寄生生活的介於 生命體及非生命體之間的有機物種,它既 不是生物亦不是非生物,目前不把它歸於 五界(原核生物、原生生物、真菌、植物 和動物)之中。
病毒的大小
病毒的形狀和大小(統稱形態)各異。
大多數病毒的直徑在 20-300 奈米( nm )
。
平均約在 80 奈米( nm )。
一些絲狀病毒的長度可達 1400nm
病毒的種類及形狀
植物病毒 : 桿狀
動物病毒 : 圓形
細菌病毒 : 蝌蚪狀
病毒的特徵
一 . 病毒的核心由核酸所構成 , 病毒中心的 遺傳物為 DNA 或 RNA, 外圍為蛋白質外殼 .
二 . 病毒為絕對寄生 , 因病毒缺乏酵素系統 , 所以無法進行代謝和生長 , 必須寄生在有生 命的物體上 , 才有生命跡象 .
三 . 病毒感染具專一性 .
四 . 病毒因缺乏運功能 , 所以不能主動傳播 ; 大多是藉由飛沫 . 空氣 . 蚊蟲 . 等傳播 .
病毒的種類
DNA 病毒
大多數 DNA 病毒基因組的複製發生在細胞核內。 ex : 腺病毒 . 痘病毒 . 泡疹病毒
RNA 病毒
RNA 病毒的複製過程比較獨特,由於其遺傳資訊保存 在 RNA 上,因此複製過程通常發生在細胞質中。 ex : 腸性病毒 . 愛滋病毒 . 流行性感冒病毒
病毒的增殖
一 . 吸附 : 病毒以尾部附著在細菌表面
二 . 穿透 : 當病毒依但附著到細胞表面後 , 便將其 核酸注入寄主細胞 , 而將蛋白質外殼樓在細菌膜 外 .
三 . 複製 : 病毒的基因開始作用 . 一方面抑制寄主 細胞正常生長 , 一方面利用宿主的成分與酵素 . 複 製病毒遺傳物質 , 並製造病毒合成蛋白質外殼所 需的核酸與酵素
四 . 組合 : 將合成的核酸與蛋白質外殼組合成新的 病毒
五 . 釋出 : 產生新的病毒病離開寄主細胞
第五節 寄生蟲
寄生蟲(英語: parasitic worm )指一種生 物,將其一生的大多數時間居住在另外一 種生物體內,且會危害被居住的生物體的 生理機能,被寄居的生物則稱為宿主或寄 主。寄生蟲會在宿主或寄主體內或附著於 體表以獲取維持其生存、發育或者繁殖所 需的營養或者庇護。
宿主的分類
終宿主(definitive host ),成蟲或有性生殖階段所寄生的宿主。
中間宿主(intermediate host ),幼蟲或無性生殖階段所寄生的宿 主。如需兩個以上中間宿主,則依順序稱第一、第二中間宿主等。
儲存宿主(存儲宿主、保蟲宿主;reservoir host ),既可以寄生於 人也可以寄生於脊椎動物,寄生於脊椎動物的在一定條件下可穿給 人的寄生蟲。
保蟲宿主(paratenic host 、 transport host ),有些寄生蟲幼蟲侵 入非適宜宿主,不能繼續發育,但可長期處於幼蟲狀態,在有機會 進入適宜宿主體內,便可發育為成蟲。這類非適宜宿主成為轉續宿 主。
傳播媒介: 能將病原體從一個宿主傳到另一個宿主稱之 .
寄生蟲對宿主的危害
( 一 ) 奪取營養
( 二 ) 機械性損傷 ( 三 ) 化學刺激
寄生蟲的傳播途徑
藉由飲食傳染
藉由皮膚傳染
藉由昆蟲傳染
藉由輸血傳染或器官移植傳染
藉由母體垂直傳染
藉由性交傳染
常見的寄生蟲
蛔蟲
蛔蟲的學名是「 Ascaris lumbricoides 」,它們是影響人體 的最大腸道線性蟲,最大身體可增長至 15-35 厘米。
蛔蟲進入人體主要是通過人體食物攝取,蛔蟲卵孵化速度 很快,會穿破腸道壁,然後進入血液。蛔蟲有時會進入肺 部,人體咳嗽會將它們彈回內臟之中。
人體表現症狀:發燒、疲倦、過敏性皮疹、嘔吐、腹瀉、
神經出現問題、不停地喘息、咳嗽。
常見的寄生蟲
鉤蟲
鉤蟲的學名是「 Necator americanus 」,最初 鉤蟲是生活在人體之外的環境中,之後通過受 污染的水、水果或者蔬菜進入人體內。
鉤蟲主要生長在人體的腸道中,它們吸附在腸 道壁上,吸食著宿主的血液,有時會導致人體 出現貧血症。
人體表現症狀:身體虛弱、腹痛、噁心反胃、
腹瀉和貧血。
常見的寄生蟲
蟯蟲
蟯蟲的學名是「Enterobius vermicularis 」,它是一種常見的人體寄 生蟲,會導致蟯蟲病。成年雌性蟯蟲的體長可達到8-13 毫米,其身 體尾部呈現針頭狀,因此而得名。
蟯蟲的交配是疼痛的受精過程,雄性用陰莖刺入雌性體內,之後雄 性就死亡了。它們在宿主的腸道內安家,但蟯蟲不同於其他寄生蟲
,它們不會穿過血液,不會長時間倖存在人體內其他部位。它們會 在人體內產卵,通常會在肛門處產卵,導致人體感覺搔癢,然後它 們通過人體手指接觸而傳播。
人體表現症狀:疼痛和搔癢。
常見的寄生蟲
中華肝吸蟲(學名: Clonorchis sinensis )
,又稱華支睪吸蟲,是一種可寄生在人類 膽管和膽囊的吸蟲,以膽汁為食,主要分 布在亞洲淡水水域,全世界估計有 3000 多 萬人受到感染,且多為東亞和東南亞的河 川地區居民,患者可能有黃疸、腹瀉、或 其他肝膽病變。