《食品微生物学:导论》
Food
Microbiology: An Introduction
作者:Matthews
出版社: Wiley
中图号:TS2
ISBN:9781555819385
藏书地点:武大外教中心
一位前美国微生物学会主席将微生物学定义为一门基于大小的人工分支学科。这表明基本的生物学原理在微生物学领域是正确的,而且经常被发现。食品微生物学是微生物学的进一步细分。它研究生长在食物中的微生物,以及食物环境如何影响微生物。在某些方面,食品微生物学在过去20年发生了根本性的变化。已确认的食源性病原体数量增加了一倍。“通过最终产品测试的安全”已经让位于危害分析和关键控制点(HACCP)提供的“设计安全”。在美国,《食品安全现代化法案》引入了危害分析、基于风险的预防控制。基因和免疫探针已经取代了生化检测,并将检测时间从几天减少到几分钟。在其他方面,食品微生物学仍处于起步阶段。路易斯·巴斯德会在现代实验室里找到他的移液器。朱利叶斯·理查德·佩特里会找到他的盘子(尽管是塑料而不是玻璃)。汉斯·克里斯蒂安·格拉姆会找到他的染色所需的所有试剂。食品微生物学家仍然只研究我们在显微镜下看到的微生物,以及在培养皿中培养的琼脂培养基上的微生物。专家认为,只有1%的细菌生物可以在培养条件下被探测到。
毫无疑问:微生物首先出现在这个世界里。这是一个微生物的世界。如果地球是在一天24小时的凌晨12点01分形成的,那么微生物就会在黎明时到达地球,并且在黄昏之后仍然是唯一的生物。晚上9点左右,更大的动物会出现,午夜前几秒钟,人类会出现。微生物最早出现在地球上,它们和我们一起生活在这个星球上,人类消失后它们还会在这里。生活并不是无菌的。微生物永远不可能(也不应该)被彻底征服。食品微生物学家只能创造微生物“不喜欢”的食物,控制食物中微生物的生长,杀死它们,或通过物理屏障将它们排除在外。细菌生活在不透气的沼泽、热泉、沸腾的间歇泉、我们和食物中。我们很幸运,因为微生物是生物圈的基础。没有微生物我们无法生存,但没有我们它们也能活得很好。光合细菌将碳固定成可用的形式,并为我们制造大量的氧气。根瘤菌将空气中的基本氮转化为氨,可用于各种生命过程。反刍动物利用降解酶消化纤维素。微生物将尸体循环利用,变成可以反复使用的基本成分。我们肠道中的微生物帮助消化,产生维生素,并防止病原体的定植。在很大程度上,微生物是我们的朋友。
从文明诞生之初直到大约一万年前,人类都是狩猎采集者。人类很幸运能拥有足够的能量。没有多余的东西,也没有固定的地方储存。保存不是问题。随着农业社会的转变,储存、变质和保存成为重要的挑战。第一个保存方法无疑是偶然的。晒干、腌制或冷冻的食物不会变质。在经典的“把柠檬变成柠檬水”风格中,早期人类认识到,“变质的”牛奶如果被视为“发酵的”,是可以接受的,甚至是可取的。在公元前4000年左右,发酵食物成为一项有组织的活动。酿酒厂和面包店在酵母的概念被构思出来之前就已经出现了。
几千年来,人类对微生物一无所知。1665年,罗伯特·胡克(Robert Hooke)出版了《显微学》(Micrographia),这是第一本关于显微镜学的插图书,详细介绍了一种微型真菌毛霉菌(Mucor)的结构。1676年,安东尼·范·列文虎克使用了一个粗糙的显微镜在池塘水中观察小生的生物,这标志着微生物学诞生了。
然而,又花了200年的时间来证明微生物的存在,并导致发酵过程。18世纪中期,拉扎罗·斯帕兰扎尼(Lazzaro Spallanzani)证明,煮熟的肉放在密封的容器中不会变质。然而,主张自然生成的人认为,生命需要空气,而且空气是封闭的。又过了100年,路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)的优雅的“天鹅颈瓶”实验(见方框27.1)以一种允许接触空气但不允许接触微生物的方式复制了斯帕兰扎尼的实验。拿破仑在他的军队穿越欧洲时,需要给他们提供食物,于是他悬赏能保存食物的人。Nicolas Appert获得了这个奖项,他发现食物在密封的容器中加热不会变质,也就是罐装。因此,在没有任何微生物学知识的情况下发明了罐头。事实上,直到20世纪初,罐头加工的数学基础才得到发展。
罗伯特·科赫是微生物学的巨人。在19世纪末,他建立了证明细菌引起疾病的标准。为了满足“科赫假定”,人们必须(i)在纯培养中从患病动物中分离出可疑细菌,(ii)使健康动物暴露于细菌并使其生病,以及(iii)从新感染的动物中重新分离细菌。
这种方法是如此的聪明,以至于它今天仍然被用来证明一种疾病是由微生物起源的。微生物学仍然是基于纯培养的单一细菌物种的研究。不幸的是,大多数微生物不能被培养,不能作为群落成员在自然界中存在,而不是在纯培养条件下。科赫实验室的另外两项创新仍然存在。科赫实验室的助手朱利叶斯·理查德·佩特里(Julius Richard Petri)发明了培养皿,对科赫的电镀方法进行了微小的修改。科赫实验室的工作人员经常对电镀方法中使用的明胶感到沮丧。明胶在温度过高时不会凝固,会被某些生物(它们会产生降解明胶的酶)溶解。医生沃尔特·黑塞(Walter Hesse)加入科赫实验室研究空气中的传染性细菌,他和妻子范妮(Fanny)分享了这种沮丧。弗劳·黑塞多年来一直在使用琼脂使果酱和果冻变稠,并建议他们在实验室中尝试使用琼脂。接下来的故事你都知道了。
20世纪上半叶的标志是“传统”食源性病原体的发现。沙门氏菌来自温血动物。肉毒杆菌在不合适的罐装食品中成为一个问题。金黄色葡萄球菌与卫生不良有关,蜡样芽孢杆菌污染的淀粉食物,其他食物有机体的组合与某些疾病有关。病毒在20世纪30年代首次结晶化,并与疾病相关,是食源性疾病的一个主要原因。然而,对它们的了解相对较少,相对于细菌,它们“研究不足”。20世纪中叶,生物学有了一个巨大的飞跃:James Watson和Francis Crick发现了DNA的结构。这催生了分子遗传学时代。这使得人们更好地了解细菌是如何导致疾病的,革命性的细菌遗传学和基于抗体的检测方法,遗传“指纹”作为流行病学工具,以及从基因上改变发酵生物以改善其工业特性的能力。分子生物学工具对食品微生物学越来越重要。
《食品微生物学:导论》一书于2020年由 Wiley出版,作者是Matthews。Matthews是罗格斯大学微生物食品安全教授。他在肯塔基大学获得了博士学位。Matthews博士在食源性病原体与新鲜水果和蔬菜相互作用方面的研究赢得了国际声誉。这包括在绿叶蔬菜生长过程中展示细菌的内部定位。他进一步通过展示荧光聚苯乙烯珠子的内化,表明内化过程是一个被动事件。Matthews博士还积极从事食源性细菌抗微生物药物耐药性的研究和新型抗菌药物的开发。
本书作为讲述微生物学的书籍,内容专业详实,语言浅显易懂,具有以下特点:
1、语言浅显易懂,图文结合,帮助读者理解
2、含有大量参考文献,帮助读者进一步理解微生物学的相关知识
3、本书最后罗列大量微生物学的专业词汇
本书目录
一、 食品微生物学基础
二、食源性致病菌
三、 食品中重要的其他微生物
王昊宇 武汉大学生命科学学院 博士研究生