圖解實用食品微生物學

近年來隨著科學不斷進步，食品微生物學得到迅速的發展，也對食品加工產生實質的影響，當大家把注意力專注在尖端科技之際，其實基本的微生物對食品加工的影響，仍然扮演重要角色，微生物應用於食品加工，具有投資少、建設快、效益好、污染少的優點，因此值得食品加工業者花多一點力氣來關注，也值得一般消費者來了解，因為利用微生物來生產人類需要的產品，符合人類的一般認知，容易得到人們的信任。

黃種華
現職
台灣優良食品TQF發展協會食品志工
學歷
省立屏東農業專科學校農業化學科三年制畢業
經歷
台鳳工業股份有限公司生產部經理
台鳳工業股份有限公司總裁特別助理

吳伯穗
現職
台灣優良食品TQF發展協會食品志工
學歷
國立台灣大學畜牧學研究所碩士
經歷
味全食品工業股份有限公司研發經理

邵隆志
現職
台灣優良食品TQF發展協會食品志工
學歷
文化大學食品營養學系畢業
經歷
味全食品工業股份有限公司研發經理
味全文教基金會顧問

李明清
現職
台灣優良食品TQF發展協會食品志工
學歷
國立台灣大學化工系畢業
經歷
味全食品工業股份有限公司台北總廠長
純青實業公司顧問
國立台灣海洋大學水產食品科學研究所碩士
經歷
中華穀類食品技術研究所 研究員、督導、管理代表
標準檢驗局 CNS委員（食品）

徐能振
現職
台灣優良食品TQF發展協會食品志工
學歷
(1)屏東農專農化科畢業
(2)中興大學食品科學系畢業
經歷
義美食品龍潭廠區總廠長

徐維敦
現職
台灣優良食品TQF發展協會食品志工
學歷
文化大學經濟系畢業
經歷
味全食品股份有限公司主計部經理／康和證券總經理特助

吳澄武
現職
台灣優良食品TQF發展協會食品志工
學歷
國立政治大學國貿系畢業
經歷
味全食品工業股份有限公司 貿易部經理

食品微生物學，是研究食品製造與微生物之間關係的一門有趣的學科，不論對於食品是有益或有害，都是它探討的範圍。本書簡要的介紹了有關微生物的基本知識，從微生物如何在人類活動中被發現，以及生命活動的基本規律開始，逐步論述了微生物與食品加工的影響，有益微生物早期在食品加工、發酵、釀造和乳品等方面的應用，對人類做了重大的貢獻，而有害微生物所引起的食品腐敗，也對人們身體健康造成莫大的衝擊。
近年來隨著科學不斷進步，食品微生物學得到迅速的發展，也對食品加工產生實質的影響，當大家把注意力專注在尖端科技之際，其實基本的微生物對食品加工的影響，仍然扮演重要角色。微生物應用於食品加工，具有投資少、建設快、效益好、污染少的優點，因此值得食品加工業者花多一點力氣來關注，也值得一般消費者來了解，因為利用微生物來生產人類需要的產品，符合人類的一般認知，容易得到人們的信任。坊間一提到微生物學，總讓人有莫測高深的感覺，缺乏一本簡易的參考書籍。
《圖解實用食品微生物學》一書是作者們把多年在食品業界的經驗化做文字，以圖解的方式呈現，希望讀者以最少的時間，得到最基本對於食品微生物的知識，而有利於在食品加工的基礎應用，也可以把它當成要進一步進修微生物學的入門書。本書以圖解方式解說，希望讓初次接觸的讀者容易上手，雖然盡力整理編寫，期望能盡善盡美，但恐有遺誤不逮之處，懇請先進賢達不吝指正，不勝感激。

第1章　認識微生物
1.1 微生物淺說　
1.2 微生物的特徵　
1.3 微生物學的發展　

第2章　食品中主要微生物
2.1 細菌　
2.2 放線菌　
2.3 酵母菌　
2.4 黴菌　
2.5 病毒　

第3章　微生物的生理
3.1 微生物的構造　
3.2 微生物生長曲線　
3.3 微生物代謝―分解反應　
3.4 微生物代謝―生化合成　
3.5 酵素　
3.6 食品微生物利用　

第4章　食品微生物的利用
4.1 味精　
4.2 高鮮味精　
4.3 檸檬酸　
4.4 維生素C　
4.5 日本清酒　
4.6 醬油　
4.7 食醋　
4.8 豆醬　
4.9 香檳酒　
4.10 發酵乳製品　
4.11 食用菌（一）　
4.12 食用菌（二）　
4.13 單細胞蛋白　
4.14 核苷酸：IMP和GMP　
4.15 洋菇（一）　
4.16 洋菇（二）　
4.17 麵包　

第5章　食品變質與食品微生物
5.1 食品的變質　
5.2 食品變質的基本條件（一）　
5.3 食品變質的基本條件（二）　
5.4 乳及乳製品的腐敗變質（一）　
5.5 乳及乳製品的腐敗變質（二）　
5.6 乳及乳製品的腐敗變質（三）　
5.7 肉類食品的腐敗變質　
5.8 蛋類食品的腐敗變質　
5.9 罐頭食品的腐敗變質（一）　
5.10 罐頭食品的腐敗變質（二）　
5.11 食物中毒　
5.12 食品微生物中毒及預防　

第6章　微生物的變異、育種、保存
6.1 微生物的遺傳變異　
6.2 菌種選育（一）　
6.3 菌種選育（二）　
6.4 菌種的退化延緩與保存　

第7章　食品保存與食品微生物
7.1 溫度與微生物　
7.2 乾燥、氧氣、滲透壓與微生物　
7.3 防腐劑與微生物　
7.4 酸鹼值、電磁波與微生物　

第8章　食品衛生與檢驗
8.1 食品衛生之微生物指標　
8.2 微生物對食品汙染之影響　
8.3 食品微生物之檢驗方法―生菌數之檢驗　
8.4 食品微生物之檢驗方法―大腸桿菌之檢驗　
8.5 食品微生物之檢驗方法―大腸桿菌群之檢驗　

附錄一　食品安全專有名詞解釋
附錄二　食品安全衛生管理法
附錄三　參考文獻

1.1 微生物淺說
微生物是指一群單細胞生物體，其形態極小，肉眼看不到，必須使用顯微鏡才能觀察到它的型態，這種微小的生命體，我們就叫它為微生物。它雖然微小卻具有完整的生命，而所謂微生物學，是專門研究各種微生物的型態、生理、生態遺傳應用及微生物各種活動對人類影響的學問。廣義上來講包括原核微生物、真核微生物、非細胞微生物、原生動物及其他菌藻類等，都是它探討的範圍。微生物形體極小，廣泛分布在自然界，其中以細菌分布最廣，在食品加工上，比較常談到的則有：細菌、放線菌、酵母菌、黴菌、擔子菌及病毒等。
真核微生物有完整的細胞構造，它的細胞核被核膜包圍著，例如酵母菌及黴菌等，而原核微生物只有原始的細胞核，沒有核膜，例如細菌、放線菌、藍綠藻等，非細胞微生物的病毒只有核酸和蛋白質，而後來才發現的類病毒更只有核酸而已，其他微生物則包括：螺旋體、支原體、立克次氏體、衣原體、單細胞藻類及原生動物等。
荷蘭人列文虎克（Leauwenhoek）是發現微生物的始祖，古代人觀察澄清的肉汁，放置一段時間之後，漸漸混濁，發現其中有微生物存在，而有了生命自然發生的學說，一直到法國人巴斯德（Loais Pasteur）的曲頸瓶試驗，證明生命來自生命，而推翻了生命自然發生說的理論。微生物的營生有寄生及腐生兩種方法，增殖有出芽法與分裂法，有時亦行接合法。微生物的命名，僅需將微生物的屬名及種名同時表明，不必將界、門、綱、目、科、屬、種全部寫出來，這叫作林奈的二名法，是瑞典植物學家林奈所倡導的：①屬名在前（第一字母大寫）；②種名（小寫）在後。
微生物在有害方面，會造成食品的腐敗及中毒而引起各種疾病的發生；在有益方面，主要使用在發酵工業、廢物處理及醫藥上，可以說是自然界中主要元素碳、氫、氧、氮、硫的循環利用的過程，主要的利用有：①微生物菌體本身的利用，例如綠藻；②微生物酵素的利用，例如S.C.P；③微生物代謝產物的利用，例如味精、擔菌；④微生物發酵產品，例如核苷酸調味料；⑤微生物特殊機能之利用，例如酵母菌體為原料等。

1.2 微生物的特徵
上至天空下到深海，在自然界中都有微生物的存在，溫度90℃的溫泉到-80℃的南極，鹽湖、沙漠、人體內外、動植物組織，都能看到微生物的蹤跡，可以說是無孔不入。微生物本身小而輕，大概10億個細菌才有1毫克重，可以隨風飄蕩，走遍天涯海角。土壤是各種微生物的大本營，1克泥土就有微生物幾十億個，可以成為微生物的小世界。凡是有高等生物存在的地方，就有微生物的存在。微生物繁殖的速度快，在適當的條件之下，例如細菌20～30分鐘就能分裂一次，如果以20分鐘分裂一次計算，一天就會分裂72次，計算這些細菌的數量，就能把地球表面蓋滿。實際上，隨著菌體數目的增加，營養會補充不及，代謝產物會逐漸累積，條件改變之下，適宜環境很難維持，因此上述情形不太會發生，不過這一個特性―效率高、發酵週期短，給了人類利用上很大的便利。
微生物因為個體小，其單位體積的表面積相對很大，能夠與環境迅速進行物質的交換，完成新陳代謝的作用。從單位質量來看，其代謝的強度比高等生物大幾千倍，因此能高速生長繁殖，並且產生大量的代謝產物，例如1公斤酒精酵母，1天就能消耗幾千公斤的糖生成酒精，生產味精的短桿菌從搖瓶種子到50噸發酵槽，在50小時內細胞數目可以增加30億倍，其代謝的強度之大，高等生物可以說望塵莫及。
微生物的種類繁多，培養容易，人類利用不同種類的微生物，可以生產不同種類的發酵產品，例如酒類、醬油、有機酸、乳酸飲料、酶製劑等。微生物的培養不須昂貴設備、不受季節影響、原料多樣、培養條件溫和等是它容易培養的主要原因。其食用的原料有動植物可以利用的蛋白質／脂肪／醣類／無機鹽等，動植物不能利用的纖維素／石油／塑料等，對動植物有毒的氰／酚／聚氯聯苯也都有微生物可以利用。
微生物為了適應多變的環境條件，在長期的演化過程當中，產生了許多的代謝調控機制，以適應多變複雜的生存環境，例如形成休眠細胞長期休眠；產生孢子以抵抗外界不良環境；肺炎雙球菌外的莢膜可以抵抗白血球的攻擊，產生各種的隨機應變或者變種等。
微生物大都是單細胞，生物個體微小，人類可以利用各種物理、化學及生物方法來改變微生物的遺傳性質，達到控制生物代謝途徑的目的，例如味精的生產菌變異之後，高絲氨酸缺陷型可以生產賴氨酸，抗乙硫氨酸變異株可以生產甲硫氨酸。賣菌株的廠商可以調控變異條件，讓菌株只能使用一次就變回原株，以保護其技術可以不被偷用。

1.3 微生物學的發展
研究微生物及其生命活動的科學，叫作微生物學，其發展過程可以分為知其然階段�輔捶ㄛ偏�賓堨葽L生物學實驗方法�遠L生物內部構造研究等四個階段。
4000年前的龍山文化時期，人們就會利用微生物來釀酒，北魏的《齊民要術》中詳細記載了製麴和釀酒的技術，書中的黃衣就是現在的米曲黴。書中也指出種過豆類的土地特別肥沃，並提倡輪作制。種牛痘預防天花的方法，早在北宋公元1000年的防天花之「人痘」發明，可以說是一切免疫方法的起源，因為始終沒能看到微生物的個體，是個只知其然不知所以然的階段。
17世紀末因應航海需要磨製透鏡，荷蘭人列文虎克（Leeuwenhoek），沒受過正規教育，當過布店學徒及市府看門人，對自然科學興趣濃厚，愛好利用業餘時間磨製透鏡，終於做成放大200～300倍顯微鏡，觀察雨水、牙垢、腐敗物、血液等。他1675年發現原生物，1683年發現了細菌並描繪成圖，把它叫作「微動體」，於1695年發表了〈列文虎克發現的自然界的秘密〉。此後的100年，科學家紛紛尋找各種微生物，進行觀察也做了簡單的分類，只能描述型態對於生理仍不了解，叫作眼見為憑階段。
到了19世紀50年代，研究開始由表面到裡面，揭開了微生物生命活動的規律，建立了微生物學的實驗方法，是微生物發展的奠基時期，代表人物是法國巴斯德（Pasteur）以及德國科赫（Koch）兩人。巴斯德的曲頸瓶實驗，否定了生命自然發生說，他也解決了當時生產中提出的許多難題，例如啤酒變酸的問題只要把酒加熱到一定溫度保持一定時間就可以了；蠶病只要在顯微鏡下發現有致病的細菌就連蠶卵一起燒掉就可根除；雞霍亂可接種低毒性病原體得到免疫力；用固定毒疫苗治療狂犬病；從酒精發酵及牛奶變酸之研究奠定了微生物學的理論；創著名的巴氏消毒法等。科赫（Koch）則在發明固體培養基、創細菌染色法、發現許多病原菌、以及細菌的疾病法則「科赫法則」上面做出偉大的貢獻。除此之外，俄國微生物學家於1887年及1892年發現自養微生物及病毒，並且提出了傳染病的病毒學說，是非常重大的微生物學上的貢獻。以上可以算是建立微生物學實驗方法階段。
20世紀以來，因為電子顯微鏡的發明，大大加快了微生物學研究的步伐，原來看不清楚的內部構造，現在可以觀察的比較清楚，蛋白質、碳水化合物等的代謝過程，也研究的比較透徹，微生物的生長、遺傳、免疫、分類研究等取得了很大的成果。1929年弗萊明的抗生素、1944年埃弗里的DNA、1953年華特生及克里克的雙螺旋發表，可以作為這一階段的代表，叫作微生物內部構造研究階段。