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历史上的细菌

发布时间:2015-11-05 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:490

除了感染性疾病,人类最早和细菌打交道,主要来自于食物生产。惠顿学院(WheatonCollege)的生物学家贝齐•德克斯特•戴尔(BetseyDexterDyer)曾注意到:一餐饭,可以完全由细菌生产的食物所组成,如下所示:

.奶酪——瑞士奶酪来自丙酸杆菌(Propionibacterium),林堡干酪来自短杆菌(Brevibacterium)

.腌制橄榄——明串珠菌(Leuconostoc)、乳酸杆菌(Bctobacillus),片球菌(Pediococcus)

.干腊肠——片球菌

.酵母面包——多种产生乳酸的细菌

.黄油——乳酸杆菌

.农家干酪一一链球菌

一块牛排或一杯牛奶,都源自牛的瘤胃里厌氧菌对草料的消化。瘤胃里的发酵,是从糖向微生物能量的无氧转化过程,同时也产生酸或者乙醇作为副产品。
橄榄也许是一种专门被发酵成新食物的最古老的食物。公元前1600年,排尼基人就已经运输橄榄,他们的足迹遍及希腊群岛。发酵过程中产生的酸,有助于在漫长的航海旅程中保存食物。没有人知道是谁发现了这种方法。食品历史学家认为,发酵食品的发现出于偶然,或者,也有可能是遍尝其他各种食物的探险家的必然发现。

细菌引起的食物变质,表现为产酸、蛋白质凝结、产生气体或毒素,以及腐败分解等形式。后两种情形分别会引起食源性疾病或食物营养价值的损失,并使食物无法食用。不过,适当地控制酸的产生,可以保存新鲜蔬菜、水果和果汁里大部分的营养;而对乳制品来说,蛋白凝结也能保存营养。

有据可查的利用产生乙醇的细菌酿造葡萄酒,可追溯到公元前6000年的美索不达米亚。毫无疑问,这门技术真正的起源会更早。接下来的两千年里,希伯来人、中国人还有印加人,把酵母发酵技术发展成熟,用以酿葡萄酒和啤酒;他们保留菌种来进行谷物发酵,制造酸菜、腌菜、葡萄酒、酱油、青贮还有其他食物,添加有酸性防腐剂的发酵食物,比新鲜食物储存的时间更长。历史上,是谁勇于率先品尝变质的食物,其名不可考。但是,无论是出于必然,还是出于冒险,他们发明了食物贮藏技术。

制作乳制品的细菌可追溯到公元前3000年以前。人们利用来自奶牛、耗牛、山羊、绵羊、马、骆驼甚至驯鹿的乳汁来加工乳制品。发酵的乳制品,被18世纪的诗人亚历山大•蒲柏描述为“纯粹的驴乳的白色凝块”,其可能起源于多个地方。商人用洗干净的动物脏器制成的袋子在不同村庄间运输牛奶,并未意识到在袋子的内衬中,胃里的凝乳酵素(也被称为凝乳酶)依然具有活性。这种酶帮助吃奶的娃娃消化乳汁,它们让乳汁中的蛋白凝结,延长其在消化道里的驻留时间,从而促进消化吸收。就在马尾上挂着的袋子里,凝乳酶造出了奶酪。

如今,加工奶酪、酸奶、黄油、酪乳,还有酸奶油的时候,用到的细菌主要是产生乳酸的细菌,比如乳杆菌、乳球菌、链球菌和明串珠菌,这和几百年前一样。制作色拉调料、凉拌菜配料,还有蛋黄酱的厂家,现在都努力促进乳酸细菌的生长,以产生浓郁的酸味和贮藏食物。

若由于细菌的“污染”而没有能产出美味可口的食物的时候,古代人就把食物冷冻、烟熏,或者干燥,或者加上食盐、糖、蜂蜜。这些贮藏方法,让细胞反应没有可用的水分子,因而抑制住细菌的生长。食物生产中仍然会用到这些古老的方法,不过现在也利用化学制品来抑制食物中微生物的生长。

细菌也会耍耍花招,逃离水分缺乏这样物理性的损伤,或者是来自化学物的伤害。当水分变得稀缺时,许多细菌进入休眠的状态;而在环境里再次有水的时候,细菌会重新生长。常见的土壤栖息菌梭菌和芽孢杆菌都进化出一种比休眠更好的适应机制—形成内生孢子。内生孢子比生物学中任何其他细胞类型都更能耐受冷冻、高温加热、煮沸、化学物质和辐射。微生物学家只要把一点点土壤放进营养肉汤里,然后培育,就可以让内生孢子萌发成为生长活跃的细胞。(有时候,顽固的内生孢子萌发前,需要在54℃下热激5分钟。)

1993年,美国微生物学家劳尔•卡诺(RatilCano)和莫妮卡•博鲁茨基(MonicaBorucki)在约有2500到4000万年历史的琥珀中保存的已经灭绝的蜜蜂的肠道,发现类似球形芽孢杆菌的内生孢子。遵循科学上每有革命性新发现问世时的惯例,质疑者们也提出质疑,认为细菌是来自较晚期的污染物;批评者们也争论说,不会有生命体能存活那么久。但是,在2000年,生物学家罗塞尔•弗里兰(RussellVreeland)发现2亿5年前的盐类矿床中埋藏有芽孢杆菌的内生孢子,而且这些孢子还活着,可以在他的实验室里萌发生长。然后,弗里兰和他的小组完成这种微生物的16SrRNA分析,鉴定出它们是现代芽孢杆菌的祖先。可能是预料到会面临和卡诺所遭遇过的一样的批评,弗里兰还计算出,污染物侵入灭菌设备或者破坏无菌操作的比率是十亿分之一。如果这些细菌不是污染物,那么这样的研究就证明了细菌内生孢子所具有的惊人的耐受性,同时也提示了保护食物免受可形成内生孢子病原体侵害所面临的重重挑战。

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