食品微生物.docx

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食品微生物

微生物（microorganism,microbe）：

非生物分类学名词，是指需借助显微镜才能观察到的一群微小生物类群的总称。

细菌（bacteria）:

是一类细胞短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。

细胞壁（cellwall）在细菌菌体的最外层。

为坚韧、略具有弹性的结构。

细胞膜（cytoplasmicmembiane）是围绕细胞质外面的双层膜结构，使细胞具有选择吸收性能，控制物质的吸收和排放，也是许多生化反应的重要部位。

细胞质（protoplast）是位于细胞膜内的无色透明黏稠胶体，是细菌细胞的基础物质，

核糖体（ribosome）是细胞中核糖蛋白的颗粒状结构，由核糖体和蛋白质组成，分散在细菌的细胞质中，是细胞合成蛋白质的场所。

酵母菌（yeast）是一群单细胞的真核微生物，通常以芽殖或裂殖来进行无性繁殖的单细胞真菌。

极少数种可产生子囊孢子进行有性繁殖。

菌落（colony）在适宜的环境下微生物细胞生长繁殖形成一个肉眼可见的细胞群体。

质粒（plasmid）在细菌细胞中尚存的染色体以外的遗传因子，分散在细胞质能自我复制为环状DNA分子。

放线菌;是一类主要成菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物，也可定义为一类主要成丝状生长和以孢子繁殖的革兰氏阳性菌。

霉菌（mold）是一些“丝状真菌”的统称，意即会引起物品霉变的真菌。

病毒（virus）是一类比细菌更微小，能通过细菌滤器，只含一种类型的核酸，仅能在活细胞内生长繁殖的非细胞形态的微生物。

个体用纳米（nm）度量

中体或中间体（mesosome）细菌的细胞膜褶皱陷入到细胞质内，形成一些管状或囊状的形体，酶系发达，是能量代谢场所。

鞭毛（flagella）某些细菌能从体内长出纤细呈丝状物，细菌的运动器官

荚膜（capsule）有些细菌在生命过程中在其表面分泌一层松散透明的粘液物质，具有一定外形，相对稳定地附于细胞壁外面。

芽孢（spore）有些细菌生长到一定时期繁殖速度下降，菌体的细胞原生质浓缩，在细胞内形成一个圆形或椭圆形的抗逆性极强的休眠体噬菌体（phage）单细胞的宿主简单的寄生物，侵染细菌的微生物病毒

六界系统：

动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界、病毒界

微生物发展史：

形态学时期（荷兰.安东.列文虎克）生理学时期（法国.巴斯特否定自生说建立病原学说、预防霍乱、微生物引起发酵巴氏消毒/德国.柯赫炭疽病、肺结核病的病原菌）现代微生物学（20世纪上半叶英国.弗莱明和瓦克斯曼，青霉素80年代分子水平）

微生物的五大共性：

体积小，面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。

微生物分为细胞型和非细胞型。

具有细胞形态的微生物成为其细胞型包括原核微生物（细菌，放线菌，蓝细菌，立克次氏体，支原体，衣原体，螺旋体）和真核微生物（真菌、单细胞藻类），非细胞型包括病毒。

细菌形态：

分为球状、杆状和螺旋状，分别称为球菌、杆菌和螺旋菌。

球菌的大小及其直径表示；杆菌、螺旋菌的大小以宽度×长度来表示。

螺旋菌的长度是以其自然弯曲状的长度来计算，而不是以其真正的长度计算的。

细菌的长度单位微米（um）

细菌的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质及细胞核等四部分，有些细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛、性菌毛、糖被、芽孢等特殊结构。

革兰氏染色（Gramstain）程序：

1、制片（培养物常规涂片，平燥和固定）；2、初染（结晶紫30S对菌液涂片进行初染）；3、媒染（用碘溶液30S进行媒染，染料和细胞间结合更牢）；4、脱色（用乙醇95%10~20S或丙酮进行冲洗脱色）；5、复染（用碱性染料番红30~60S进行复染）。

依鞭毛数目和位置分为：

单生（霍乱弧菌、鼠咬热螺旋体）、丛生（铜绿假单胞杆菌、红色螺菌）、周生（枯草杆菌、大肠杆菌）

鉴定细菌依据：

各种细菌的芽孢形成的位置，形状与大小

鉴定霉菌依据:

菌落特征，由于霉菌形成的孢子有不同的形状、结构和颜色进而菌落呈现肉眼可见的不同结构和色泽特征

芽孢染色法；芽孢有较厚的壁和高度折光性，在显微镜下观察为透明，难以着色，采用的特殊染色方法

放线菌组成：

基质菌丝（吸收营养、代谢产物）气生菌丝（发育孢子）孢子丝（繁殖）

放线菌繁殖；形成无性孢子（主要）、菌丝片断

链霉菌孢子3个基本型；间隙横隔、由縊缩壁和间隔组成孢子横隔、由縊缩壁形成的孢子横隔

酵母菌分布：

含糖质高的偏酸性环境（葡萄园果园土壤、果品蔬菜花蜜植物叶子上）

霉菌无性繁殖无性孢子：

节孢子，游动孢子，厚垣孢子，孢囊孢子，分生孢子

霉菌有性繁殖有性孢子：

卵孢子，接合孢子，子囊孢子，担孢子

噬菌体生活周期：

吸附，侵入，复制，组装，释放

噬菌体生长曲线3个特征参数：

潜伏期、裂解期、裂解量

噬菌体应用：

细菌的鉴定和分型、诊断和治疗疾病、分子生物学研究实验工具

检验溶酶菌：

将少量溶酶菌与大量敏感指示菌相混合，然后倒入营养琼脂平板，观察溶酶菌生长的菌落

细菌属：

假单胞杆菌属、醋酸杆菌属、埃希氏杆菌属、沙门氏菌、双歧杆菌属、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌、葡萄球菌

放线菌：

诺卡氏菌属、链霉菌属、小单胞菌属

酵母菌：

酵母菌属、裂殖酵母属、假丝酵母属、球似酵母属、红酵母属

霉菌:

毛霉属、根霉属、曲霉属、青霉属、红曲属

食用菌：

蘑菇属、灵芝属、木耳属

病毒:

微生物病毒、植物病毒、脊椎动物病毒、昆虫病毒

微生物分类单位：

界、门、纲、目、科、属、种

种下还可分为：

变种/亚种、型、群/类群、菌株/品系.

简述鉴别细菌类型G原理：

细菌的不同显色反应是由于细胞壁对乙醇的通透性和抗脱色能力的差异，主要是由于肽聚糖层厚度和结构决定的。

经结晶紫染色的细胞用碘液处理后形成不溶性复合物，乙醇能使它溶解，所以染色的前两步结果是一样的，但在G+细胞中，乙醇还能使厚的肽聚糖层脱水，导致孔隙变小，由于结晶紫和碘的复合物分子太大，不能通过细胞壁，保持着紫色。

在G-细胞中，乙醇处理不但破坏了细胞外膜，还可能损伤肽聚糖层和细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞中渗漏出来，当再用衬托的染色液复染时，显现红色。

红色染料虽然也能进入已染成紫色的G+细胞，但被紫色盖没，红色显示不出来。

以啤酒酵母为例，说明酵母菌的形态和繁殖方式；啤酒酵母是酵母菌属中的典型菌种，啤酒酵母的种类也很多，根据细胞长与短的比例，可将啤酒酵母分为3组。

第一组的细胞多为圆形、短卵形或卵形。

细胞长与宽之比为1~2。

应用广泛，如啤酒、白酒和酒精发酵及面包制作中多应用这类菌种。

第二组的细胞为卵形或长卵形，长与宽之比通常为2，常常用于葡萄酒和果酒的酿造。

第三组的细胞为长圆形，长与宽之比大于2。

这组的酵母比较耐高渗透压。

用甘蔗糖蜜作原料时可供酒精发酵。

在麦芽汁琼脂上的啤酒酵母菌的菌落为乳白色，有光泽、平坦、边缘整齐。

酵母菌的繁殖方式：

可分为无性繁殖和有性繁殖两大类。

无性繁殖包括芽殖、裂殖和产生无性孢子（节孢子、掷孢子、厚垣孢子）；有性繁殖主要是产生子囊孢子。

啤酒酵母都是无性繁殖，主要以芽殖为主，其繁殖包括5个阶段。

①单倍的营养细胞借芽殖繁育。

②两个营养细胞结合，质配后发生核配，形成双倍体。

③双倍体细胞并不立即进行核分裂而是芽殖繁殖，成为双倍体的营养细胞。

④双倍体的营养细胞转变为子囊，核减数分裂成四个子囊孢子。

⑤单倍体的子囊孢子作为营养细胞芽殖繁殖。

微生物的营养（nutrition）；微生物体从环境中吸收营养物质并加以利用的过程

营养物质；构成微生物菌体细胞的基本原料，提供能量及维持其他代谢机能的物质基础。

EMP途径：

糖酵解途径TCA环：

三羧酸循环HMP途径：

磷酸戊糖循环

ED途径：

2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸途径PK途径：

磷酸解酮酶途径

微生物的六大营养要素：

碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水

四大运输方式：

简单扩散、主动运输、促进扩散、基因转位

四大营养类型：

光能自养型、光能异养型、化能自养型、化能异养型

培养基：

是指由人工制备的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合营养料。

C/N比：

培养基中所含C原子的摩尔浓度与N原子的摩尔浓度之比，加Pro值变小，加糖值变大

微生物呼吸；好氧呼吸、厌氧呼吸、发酵作用

生成ATP方式:

底物水平磷酸化、电子传递磷酸化、光合磷酸化的能量转换

营养成分划分：

天然培养基、合成培养基、半合成培养基。

物理状态划分;液体培养基、固体培养基、半固体培养基。

用途划分；加富培养基、选择培养基、鉴别培养基、

发酵：

醋酸发酵、柠檬酸发酵、乳酸发酵、乙醇发酵

微生物生长：

微生物在适宜的外界环境下，不断地吸收营养物质，并按自身的代谢方式新陈代谢，进而原生质不断地增长的过程

生长曲线（growthcurve）：

定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的实验曲线。

防腐（antisepsis）利用理化手段使物体内外的微生物暂时处于不生长繁殖但又未死亡的状态

消毒（disinfection）杀死所有病原微生物的措施

灭菌（sterilization）用理化因子使存在物体中所有微生物永久性地丧失其生活力。

商业灭菌（commercialsterilization）

无菌（asepsis）无活微生物存在

死亡（dead）微生物不可逆的丧失了生长繁殖能力

热死时间（thermaldeathtimeTDT）在特定条件特定温度下，杀死一定数量微生物的时间

D值（decimalreductiontime）在一定温度下，活菌数减少一个对数周期时所需时间

生长限制因子：

凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率的营养物成分。

最适生长温度：

是指某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。

最低（高）生长温度：

是指微生物能进行繁殖的最低（高）温度界限。

最适生长pH只代表了外环境的pH，而内环境的pH必须接近中性，以防止酸碱对细胞内大分子的破坏。

连续培养（continuousculture）：

（恒化法、恒浊法）在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能保持生长下去的一种培养方法。

优点：

自控性强、高效、产品质量稳定、节约能耗

缺点：

菌种易退化、易被污染、营养物利用率低

环境因素对微生物生长的影响：

温度、氧气、pH。

水的有效利用率

影响微生物对热抵抗力的因素：

菌种、菌龄、菌体数量、基质的因素、加热温度和时间

热灭菌法：

干热灭菌（火焰灭菌法、干热灭菌法）、湿热灭菌（煮沸消毒法、巴氏灭菌、超高温瞬间灭菌法、高压蒸汽灭菌法、间隔灭菌

法）

氧气：

好氧菌（专性好氧菌、兼性厌氧菌、微好氧菌）厌氧菌（耐氧菌、厌氧菌）

个体生长→个体繁殖→群体生长群体生长=个体生长+个体繁殖

测生长量：

直接法（测体积、称干重）、间接法[生理指标法（测氮量、碳量、ATP量）、比浊法]

计数法：

直接法（比例计数法、血球计数法）、间接法（平板菌落计数法、液体稀释法）

延滞期（lagphase）特点：

分裂迟缓，代谢活跃①生长数率常数为零；②细胞的形态变大或增长，许多杆菌可长成丝状；③细胞内的RNA含量增加，尤其是rRNA，原生质层呈嗜碱性；④合成代谢十分活跃（核糖体、酶类和ATP合成加速）易产生各种诱导酶；⑤对不良环境敏感。

延滞期出现的原因：

可能是为了重新调整代谢。

当细胞接种到新的环境后，需要重新合成必需的酶类、辅酶或某些中间代谢产物，以适应新的环境而出现生长的延滞期。

影响延滞期长期的因素：

①菌种的遗传性；②接种龄；③接种量；④培养基成分

缩短延滞期手段：

①改变菌种的遗传特性，使延滞期缩短；②利用生长对数期的细胞做种子；③接种前后所使用的培养基组分相差不要太大；④适当扩大接种量。

对数期（logarithmicphase）特点：

1、菌体细胞生长的速率常数R最大，分裂快，细胞每分裂繁殖一次的增代时间短，2、细胞进行平衡生长，3、菌体内酶系活跃，代谢旺盛，菌体数目以几何级数增加，4、群体的形态与生理特征最一致，5、抗不良环境的能力强。

3个参数：

①繁殖代数（n）；②生长数率常数（R）；③代时（G）

影响微生物对数期增代时间长短的因素：

菌种、营养成分、培养温度、营养物浓度

稳定期（stationary）特点：

①生长速率常数R为零；②菌体产量达到了最高点；③合成抗生素等次生代谢产物；④细胞内开始积累内含物；⑤芽孢杆菌开始形成芽孢。

出现稳定期的原因：

①营养物质特别是生长限制因子的耗尽；②酸、醇、毒素或过氧化氢等有害代谢产物的累积；③pH值、氧化还原势等环境条件越来越不适宜；④营养物质的比例失调，如C/N比值不合适。

延长稳定期的措施：

1、补充营养物质；2、取走代谢产物；3、调节温度；4、调节pH；5对好氧菌增加通气、搅拌或震荡。

稳定期意义：

①是部分产物的最佳收获期；②是进行生物测定的最佳时期；③促进创建连续培养技术。

衰亡期（decline/deathphase），其特点：

①生长速率常数R为负值；②细胞出现多形化、畸形或衰退形；③合成或释放抗生素等次生代谢产物；④芽孢杆菌释放芽孢；⑤细胞死亡出现自溶现象。

衰亡期的原因：

外界环境对继续生长的微生物越来越不利，从而引起微生物细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，导致菌体死亡。

pH调节措施：

治标：

根据表面现象进行直接快速但不能持久的调节；治本：

根据内在机制采用间接、缓效但能发挥较持久作用的调节。

基因突变：

碱基对的替代（转换和颠换），碱基对的增减（移码突变）

染色体畸变：

易位、倒位、缺失、重复

突变表型：

形态突变型、致死突变型、条件致死突变型、营养缺陷型：

、抗性突变型、抗原突变型、其他突变类型

按突变的条件和原因划分，自发突变、诱发突变。

基因突变的特点：

自发性、非对应性、稀有性、独立性、可诱变性：

自、稳定性、可逆性

基因重组：

凡把两个不同性状的个体内的遗传基因转移到一起，经过遗传分子间的重新组合，形成新遗传型个体的方式。

原核微生物的基因重组方式：

转化、转导、接合、溶原性转变

真核微生物的基因重组方式：

有性杂交、准性生殖（菌丝联结、形成异核体、形成杂合二倍体、体细胞重组和单倍体化）、无性生殖。

工业菌种筛选程序：

采样、增殖培养、培养分离、筛选、毒性试验

诱变育种步骤：

出发菌种选择、同步培养、单细胞悬液的制备、诱变处理、中间培养、分离和筛选

营养缺陷型菌株筛选：

诱变野生型菌株、淘汰野生型菌株、检出缺陷型菌株、确定生长谱

基因工程技术：

目的基因获取、载体的选择、重组载体的构建、将重组载体引入宿主细胞内进行复制，扩增、筛选出带有重组目的基因的转化细胞、鉴定外源基因的表达产物。

防止退化的措施：

合理育种、选用适合的培养基、创造良好的培育条件、控制传代次数、用不同的类型的细胞进行移种传代、采用有效的菌种保藏方法、

每克土壤的含菌量大体有10倍系列递减规律:

细菌（10*8）>放线菌>霉菌>酵母菌>藻类>原生生物

生态学;是研究生物系统与其环境条件间相互作用的规律性科学。

微生物生态学:

是研究微生物群体-微生物区系或正常菌群与其周围生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。

生态系统：

在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。

微生物与生物环境间关系：

互生、共生、寄生、拮抗