啤酒微生物总结

1 / 84 啤酒微生物总结 第一部分 1 有益微生物的应用形式 -可利用微生物的范围的扩大 挖掘已知微生物的潜力，对现有微生物的认知能力的提高： eg：肉毒梭状芽胞杆菌 肉毒素 冰核菌 -含有能产生冰核活性很强的特异性冰蛋白的一类微生物。特异性冰蛋白可作为水分子冷冻的模板，在较高的亚零下温度下诱发和加速水的冷冻过程。 发现微生物新资源 嗜极端环境微生物 创造微生物新品种 -工程菌 将其它生物来源的目的基因导入到微生物中表达 2 / 84 eg：将目的基因从不安全的微生物中导入到食用级安全 微生物中表达利用 原料不同，同种微生物；菌种不同，原料相同 应用形式的举例： 发酵菌体的应用 ? 食用菌的生产，食用菌主要包括菌盖，菌柄，菌根三个部分，日 常食用部位为子实体。 ? 单细胞蛋白的生产应用 单细胞蛋白又称微生物蛋白或菌体蛋白。是指利用工业废气物或农副产品发酵生产的用于食品和饲料添加剂的微生物菌体 ,无论是分离出的细胞蛋白，还是全部细胞物质均称为SCP。 ? 微生态制剂的应用 微生态制剂是在微生态学理论的指导下，调整生态失调保持3 / 84 微生态平衡，提高宿主健康水平或增进健康佳态的生理性活菌制品及其代谢产物以及促进这些生理菌群生长繁殖的物质制品。 发酵产品 酱油：以花生饼、豆饼、麸皮或麸皮加部分小麦粉为原料，在米曲霉，酵母菌等微生物作用下，发酵生产的一类产品。 食醋：以谷物、糖蜜、麸皮等为原料，在米曲霉、酵母、醋酸杆菌作用下发酵形成的产品 豆腐乳：以豆类为原料，在毛霉、根霉、米曲霉等微生物作用下发酵形成的产品。 啤酒，葡萄酒，黄酒，发酵酸奶等 代谢产物的应用 氨基酸： 有机酸，核苷酸，维生素，色素 微生物酶的应用 4 / 84 ? 利用胞外酶将原料中大分子蛋白质、淀粉等分解为可被细菌和酵母菌利用的小分子物质，如氨 基酸、葡萄糖等； ? 利用胞内酶，通过代谢调节和人工控制发酵条件，利用糖类等某些营养物质在发酵过程中积累 大量的代谢产物，如酒精、氨基酸、柠檬酸、乳酸、乙酸等发酵产品； 此外，还可利用某些微生物在人工培养过程中产生大量的酶的特性，从发酵液中提取酶来生产酶制剂 ，广泛用于食品发酵、制药、制糖、制革和饲料工业中。 工厂废弃物处理中的应用 污水处理方法：物理处理法；化学处理法；生物处理法。 生物处理法： 活性污泥法作用原理：将废水置于强烈通气池中，与以无机物为骨架和具有大量微生物的污泥相接触的过程。 5 / 84 2 有害微生物的监控 2 1包括两个方面： 微生物卫生标准的制定 检测方法的进步和更新 检测手段 方法的更新及多样化 设备的更新 提高监控微生物的手段 -有害微生物的预防及控制 预警 -快速 预防措施 -高效：疫苗 消毒灭菌措施 -方法多样 第二部分 微生物分类进展 6 / 84 1 微生物分类依据 形态学特征： 微生物可利用的形态特征少 ;形态特征在不同类群中进化速度差异大，不准确。 生理生化特征 生态特征 血清学反应 细胞化学成分鉴定： A：细胞壁的化学组成 B：全细胞水解液的糖型： C：磷酸类脂的成分分析 : D：枝菌酸的分析： 7 / 84 E：醌类的分析： 核酸的碱基组成和分 子杂交 A： DNA 碱基比例的测定 主要是 mol%值：同一个种内的不同菌株 G+C含量差别应在 4 5%以下 ;同属不同种的差别应低于 10 15% B：核酸分子杂交 DNA-DNA和 DNA-RNA 杂交 C： 16SrRNA寡核苷酸编目分析 氨基酸序列和蛋白质分析 2 微生物的命名 俗名 eg：结核杆菌：结核分枝杆菌 Mycobacterium tuberculosis 红色面包霉：粗糙脉胞霉 Neurospora crassa 8 / 84 学名 林奈的 “ 双名法 ”Binominal nomenclature 双名法的规则 学名 =属名 +种名加词 +现名定名人 +首次命名年份 三名法 亚种或变种的命名 Bacillus subtilis 表示枯草芽孢杆菌的蛋白酶生产菌株 Bifidobacterium bifidum ATCC 29521 表示两 歧双歧杆菌一个模式菌株 3 微生物分类依据 原核微生物的分类系统纲要 伯杰氏手册 9 / 84 伯杰氏细菌鉴定手册 伯杰氏细菌鉴定手册是细菌分类系统的综合和标准，由美国细菌学家协会发起编写的，最初指定 David 作为编委会主席，在 1923年出版了手册的第一版，相继在 1925、 1930、1934、 1939、 1948、 1957、 1994 年出版了第二至第九版，成为国际上细菌学家普遍接受和采用。 第九版伯杰氏细菌鉴定手册设立 35 个群，将古细菌部改编为 5 个群，全书 描写了约 500个属。 划分为四大类： 第一类 具细胞壁的革兰氏阴性真细菌 第二类 具细胞壁的革兰氏阳性真细菌 第三类 无细胞壁的真细菌 第四类 古细菌 伯杰氏系统细菌学手册 10 / 84 1984-1989 年陆续出版的四卷册伯杰氏系统细菌学手册第一版，在着重于表观特征描述的基础上，结合化学分类、数值分类特别是 DNA 相关性分析，及 16S rRNA 寡核苷酸编目在生物种群间的亲缘关系研究中的应用作了详细的阐述，体现了细菌分类的研究从表观向系统发育体系的发展。除此，还附有每个菌群的生态、分离、保藏及鉴定的方法。 第二版 由 George Garrity 主编分为 5 卷，将从 2000 年起陆续出版。这一版纳入了研究核糖体 RNA 测序所产生的许发育 )分类系统。 分古细菌和真细菌 2 个界，下设 18 门、 27 纲、 73 目、 186科，包括 870余属和 4900多个种。 真菌分类 Ainsworth 分类系统 真菌界 Kingdom Fungi 粘菌门 Myxomycota 480 多种 11 / 84 真菌门 Eumycota 近 10万种 鞭毛菌亚门 接合菌亚门 子囊菌亚门 担子菌亚门 半知菌亚门 真菌字典第 8 版 1995 年，根据 16s RNA 序列的研究、生物化学和细胞壁组分以及 DNA 序列分析的结果，国际真菌学研究的权威机构 英国国际真菌研究所出版的第 8 版真菌字典中，将原来的真菌界划分为原生动物界、藻界和真菌界。真菌界仅包括了 4 个门，即壶菌门、接合菌门、子囊菌门和担子菌门。 12 / 84 4 常见保藏菌种的机构 ACCC 中国农业微生物菌种保藏管理中心 1.痘病毒最大，圆环病毒最小 2.核酸特点：病毒只含一种核酸，构成病毒体的芯髓。 核酸类型多样化 分子量小，基因组结构简单，所含基因组数目少。 病毒基因组核酸 复制多样化 病毒核酸更易受宿主细胞的影响而发生基因突变和重组 有些病毒去除囊膜和衣壳，裸露的 DNA或 RNA也能感染细胞，这样的核酸称为感染性核酸。 具备条件： ? 病毒核酸能作为 mRNA或者能利用宿主细胞的 13 / 84 RNA聚合酶转录病毒的 mRNA ? 病毒核酸不分节段 冠状病毒、微 RNA 病毒、疱疹病毒等都具有感染性核酸。 病毒核酸多为双股，个别为单股 RNA病毒核酸多为单股，个别为双股 多数 DNA 和 RNA病毒核酸为完整的分子，连续不 间断，个别 RNA病毒核酸为不连续、间断的链 多数病毒核酸呈线状，个别呈环状 4.亚病毒 1.类病毒 (viroid)：由环状 RNA分子组成，不含蛋白衣壳。在植物中发现。 14 / 84 2.朊病毒 (prion)：只含传染性蛋白，无核酸。 5. 病毒在活细胞内，以其基因为模板，在酶的作用下，分别合成病毒基因及蛋白质，再组装成完整的病毒颗粒，这种方式称为复制从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制和病毒蛋白合成，至释放出子代病毒的全过程，称为一个复制周期。 病毒的复制周期主要包括吸附和穿入、脱壳、生物合成、组装和释放四个连续步骤。 感染比：指在一个系统中病毒颗粒数与感染细胞总数之比 隐蔽期：在病毒感染细胞之后的一个短时间内，病毒完全消失，甚至在细胞内也找不到感染性的病毒颗粒，直至感染数小时后子代病毒出现为止，此阶段称为隐蔽期。 病毒的一步生长曲线：以感染时间为横坐标，病毒效 价为纵坐标，绘制出的病毒特征曲线。 6. 病毒与受体的特异结合反映了病毒的细胞嗜性。 15 / 84 7.根据病毒基因组如何转录成 mRNA、如何指令合成蛋白质，病毒的生物合成过程可基本归为 6 大类：双股 DNA 病毒、单股 DNA病毒、单正股 RNA 病毒、单负股 RNA病毒、逆转录病毒和双股 RNA病毒。 7.缺损型干扰 (defective interfering,DI)突变株：突变的一个特例。大多数病毒均能产生 DI 突变株，这些突变株自身不能复制 ,只有在亲本野生株作为辅助病毒存在时才能复制 ,但又干扰亲本病毒的复制 ,导致后者数量减少。 特点： 1. 含正常的衣壳蛋白质 2. 只含有正常基因组的一部分 3. 只能在正常同源病毒同时存在时才能繁殖 ,这时同源病毒成为辅助病毒 (helper virus) 16 / 84 4. 特异性地干扰同源病毒的繁殖 ,经连续传代后 ,DI 颗粒增多 8.细胞培养 细胞培养 (cell culture)是指利用机械、酶或化学方法使动物组织或传代细胞分散成单个乃至 2 4 个细胞团悬液进行培养。 优点： ? 每个细胞生理特性基本一致，对病毒易感性相等 ? 无个体差异，不涉及动物保护问题 ? 准确性和重复性好 ? 可严格执行无菌操作 ? 细 胞培养本身就能显示病毒的生长特征 ? 应用空斑技术可进行病毒的克隆化 17 / 84 细胞的类型 根据细胞来源、染色体特征及传代次数，可分为三种类型： ? 原代细胞：动物组织经胰蛋白酶消化处理，使细胞分散而得到的细胞。 ? 二倍体细胞：将长成单层的原代细胞消化分散成单个细胞，继续培养传代，其染色 体数与原代细胞一样，保持其二倍染色体数目的细胞，称为二倍体 细胞。 ? 传代细胞：能在体外持续增殖传代的细胞，大多数由癌细胞或二倍体细胞突变而成。 9.细胞病变效应 (cytopathic effect,CPE) 由病毒感染导致的细 胞损伤。 CPE 能在光学显微镜下观察。 细胞圆缩，如痘病毒和呼肠孤病毒等； 18 / 84 细胞聚合，如腺病毒； 细胞融合形成合胞体，如副粘病毒和疱疹病毒； 有些病毒能形成包涵体。 10.合胞体是病毒感染后导致感染细胞及相邻细胞细胞膜融合的产物，表现为若干细胞的相邻细胞膜消失，成为多核巨细胞。 %组织细胞感染量 能够使半数组织细胞在一定条件下发生细胞病变的病毒量。用于判定病毒的毒力。 12.空斑试验 将适当浓度的病毒悬液加入单层细胞培养中，当病毒吸附细胞后，再覆盖一层融化的琼脂。病毒在细胞内复制后产生局限性病灶，病 灶逐渐扩大，肉眼也能看见，此即空斑试验。 空斑是由一个感染性病毒粒子复制形成的，类似于细菌的菌19 / 84 落，称为空斑形成单位。病毒悬液中的感染性病毒量以每毫升含有的 PFU来表示。 1. 测定病毒数量 2. 纯化病毒 单个空斑作悬液，梯度稀释后再作空斑，可获得病毒克隆。 3. 鉴定病毒 不同病毒的空斑具有不同的特征。 13.包涵体 定义：由病毒或诱生剂刺激机体细胞产生的具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用的糖蛋白。 种类： 、 、 干扰素。 抗病毒作用：干扰素不直接作用于病毒，而是作用于邻近的细胞，使其产生抗病毒蛋白，这些抗病毒蛋白降解病毒 mRNA、抑制蛋白合成。 20 / 84 干扰素作用具有宿主特异性，而无病毒特异性。 病毒感染的细胞能抵抗相同或不同病毒的再次感染，称为病毒的干扰 15.大肠埃希氏菌是本属最重要的种，俗称大肠杆菌。 形态结构： G直杆菌，大小 2 -3m ，无芽胞，两端钝圆，散在或成对，周毛菌，有菌毛，某些致病菌菌株有荚膜或微荚膜。 1.麦康凯琼脂上形成红色菌落； 2.在伊红美蓝琼脂上产生黑色带金属闪光的菌落； 3.一些致病性菌株在绵羊血平板上呈 溶血。 4.在 SS琼脂上一般不生长或生长较差，生长者呈红色。 伊红美蓝琼脂：黑色带 金属闪光的菌落 麦康凯琼脂：红色菌落 21 / 84 16.沙门氏菌属是一大群寄生于人和动物肠道内，生化特性和抗原结构相似， G，兼性厌氧的无芽胞直杆菌。除极少数外，多以周生鞭毛运动。 形态结构： 1. 沙门菌呈直杆状， m ， G 。 2. 除鸡白痢和鸡伤寒沙门菌外，其余各菌均以周生鞭毛运动；且绝大多数具有 型菌 毛。 注意事项：麦康凯上，大多数菌株因不发酵乳糖而形成无色菌落。 抗原结构： 大肠杆菌抗原主要有 O、 K 和 H三种，是鉴定血清型的基础。 其中 K抗原又分成 L、 A和 B 三型。 沙门氏菌具有 O、 H、 K 和菌毛 4种抗原。 22 / 84 17.产肠毒素大肠杆菌和产志贺毒素大肠杆菌 (STEC）注意下。 18.细菌的结构基本结构包括： 细胞壁、细胞膜、细胞质、核区、间体、核糖体、气泡和储藏物。 特殊结构包括： 荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。 19、细胞壁 1. 细胞壁是位于菌体的最外层，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明，坚韧而有弹性的结构。细胞壁约占细胞干重的10% 25%。 细胞壁的功能 ? 保护细胞免受外力损伤 ,维持菌体外形 23 / 84 ? 协助鞭毛运动 ? 与胞膜一起完成细胞内外物质交换 ? 为正常细胞分裂所必需 ? 与细菌的抗原性 ,致病性和对噬菌体的敏感性密切相关 2.细胞膜 细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软、富有弹性的半透明薄膜。 细胞膜的功能 细胞内外物质交换和运送。 在原核微生物中 ,参与生物氧化和能量产生。 与细胞壁及荚膜的合成有关。 24 / 84 是鞭毛着生的位点。 3.间体： 由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物，一般位于细胞分裂的部位或附近。 间体的功能 : ? 参与隔膜形成 ? 与核分裂有关 ? 类线粒体功能 4.拟核 拟核：由大型环状双链 DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。 功能：负载遗传信息 25 / 84 5.质粒：细菌染色体外的遗传物质，由共价闭合环状双链 DNA分子组成 质粒的特点： ? 可自我复制，稳定遗传。对生存不是必要的。复制与染色体分开，但同步进 行。 ? 不同质粒携带不同遗传信息。 ? 无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式获得，不能自发产生。 6.核糖体： 是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸和蛋白质组成。 7.细胞质中的内含物： 26 / 84 气泡：由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。 有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。 气泡的功能： ? 调节细胞比重，以使其漂浮在合适的水层中。 ? 气泡吸收空气，空气 中的氧气可供代谢需要。 例：许多光合细菌和水生细菌、盐杆菌常含有气泡 颗粒状内含物： 细菌细胞质中含有各种颗粒状内含物，它们大多数为细胞贮藏物，颗粒状内含物的多少因细菌 的种类、菌龄及培养条件不同而改变。 20.细菌细胞的特殊结构 1、荚膜：某些细菌细胞壁外的一层粘液性物质。 27 / 84 荚膜的生理功能： ? 保护细胞，抗干燥。 ? 贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质。 ? 荚膜可以抵御外界细胞对菌体的吞噬 作用。 ? 荚膜具有抗原性。 ? 与致病力有关。 2、鞭毛：某些细菌表面由细胞内生出的细长、 波曲、毛发状的结构。 鞭毛具有运动功能 鞭毛的结构： 鞭毛丝 28 / 84 鞭毛 鞭毛钩 基体 3、纤毛 某些菌体表面存在的短而多的附属物。 纤毛比鞭毛更短、更细，且又直又硬。数量很多，不具有运动功能，但与菌的致病性吸附等有关 4、芽孢 概念：某些菌生长到一定阶段， 细胞内形成一个圆形、椭圆形或卵圆形的内生孢子，是对不良环境有较强抵抗力的休眠体。 5、 5、 S层 某些细菌的一种特殊的表层结构，完整的包裹菌体，由单一的蛋白质亚单位组成，规则排列，呈类晶格结构。 29 / 84 功能： 1 分子筛和离子通道作用。 2 类似荚膜的保护作用，能抗噬菌体 和蛋白酶作用。 3 是一种粘附素，可介导细菌对宿主 细胞的粘附及内化进入巨噬细菌。 21.革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法，由丹麦医生Hans Christian Gram 于 1884年创立。 基本步骤： 涂片固定 结晶紫初染 1min 碘液媒染 1min 95%乙醇脱色 番红复染 1min 结果 : 革兰氏阳性菌 兰紫色； 30 / 84 革兰氏阴性菌 红色。 革兰氏染色原理： 第一步：结晶紫使菌体着上紫色 第二步：碘和结晶紫形成大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在 细胞内。 第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。 21. 青霉素： 作用于肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚糖的合成，故仅对生长着的菌有效， 1、巴斯德、科赫、列文虎克和李斯特分别对微生物学的发展有哪些贡献？ 巴斯德 -主要贡献：彻底否定了自然发生说证明发酵由微生物引起 ,发明巴氏消毒 法 ,首次制成狂犬病疫苗 31 / 84 科赫 细菌学的奠基人 ,主要贡献：建立了微生物研究基本技术，包括细菌的分 离纯化技术，培养基的设计、细菌染色技术。发现了许多病原菌，提出了科赫 法则。 安东 列文虎克 微生 物学的先驱者 ,自制显微镜观察到微生物。 李斯特 -提出手术中无菌操作的方法，建立了外科消毒术 . 弗来明 青霉素发现者 ,霉菌菌落周围出现抑制细菌现象 2、微生物的分类单元有 哪些？基本分类单元是什么？ 种以上可依次分成 7 级：界、门、纲、目、科、属、种，种是最基本的分类单 位，每一分类单位之后可有亚门、亚纲、亚目、亚科 . 32 / 84 概念： 肽聚糖：是由 N乙酰胞壁酸和 N乙酰葡糖胺以及短肽链 组成的亚单位聚合而成的大分子聚合物。 伴孢晶体：少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一个菱形、方形 或不规则的碱溶性蛋白晶体称为伴胞晶体 。 芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、 含水量低、抗逆性强的休眠构造 ,称芽孢。 菌落：在固体培养基上以母细胞为中心的一堆肉眼可见的有一定形态、 构造的子细胞的群体。 33 / 84 病毒粒子：成熟的或结构完整、有感染性的病毒个体 温和噬菌体：在短时间内不能连续完成吸附、侵入、增值、成熟和裂解这五个 阶段而实现繁殖的噬菌体 噬菌斑：噬菌体侵染细菌细胞 ,导致寄主细胞溶解死亡 .因而在琼脂培养基表面形 成的空斑 3、试述革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌肽聚糖单体构造差别。 组成成分不同： 革兰氏阳性菌：肽聚糖，包括聚糖骨架，四肽侧 链，五肽交联桥 磷 壁酸，包括膜磷壁酸，壁磷壁酸 表面蛋白，包括 SPA,M 蛋白 34 / 84 革兰氏阴性菌 :肽聚糖，包括聚糖骨架，四肽侧链 外膜， 包括脂蛋白，脂质双层，脂多糖 4、细菌细胞的一般构造特殊构造各有哪些？ 一般构造 :所有细菌都有 .包括：细胞壁、细胞膜、拟核、间体、细胞质、核糖体、 颗粒状内含物 特殊构造 :并非所有细菌都有，只存在于某些细菌、甚至是某特定的生理阶段 包 括：鞭毛、菌毛、性菌毛、糖被和芽孢 5、霉菌的菌丝根据有无隔膜可分为几类？各举一例？霉菌的繁殖方式可分为 哪几类？分别可产生哪些孢子？ 35 / 84 无隔菌丝 有隔菌丝 1）菌丝片段 2）孢子：无性孢子；性孢子 6、试比较毛霉、根霉、曲霉和青霉的异同。 7、病毒粒子包括哪些基本结构？并说明其化学组成 核衣壳： 1）核酸 基因组： DNA/RNA 2）衣壳 衣壳粒 多肽 营养： 8、什么叫生长因子？包括哪几类化合物 ？是否任何微生物都需要生长因子？ 如何满足微生物对生长因子的要求？ 36 / 84 生长因子：通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小 ,但微生物自身不能合 成或合成量不足以满足机体需要的 有机化合物。 包括维生素、生物碱、卟啉、甾醇、短链的分支或直链脂肪酸、氨基酸等 不是，需要在充足氮 碳源 水 无机盐的条见下，有些不能生长，按微生物对生 长因子的需要与否 ，可分为三种类型： 生长因子自养型微生物 它们不需要从外界吸收任何生长因子 生长因子异养型微生物 它们需要从外界吸收多种生长因子才能维持正 常生长 37 / 84 生长因子过量合成的微生物 少数微生物在其代谢活动中，能合成并大 量分泌某种维生素等生长因子 9、简述细胞膜运送营养物质的四种方式及其特点 1）单纯扩散 (simple diffusion or passive diffusion):又称被动运送 ,指细胞膜在无 载体蛋白参与下，单纯依靠物理扩散方式让营养物质被动通过的一种运输方式。 2）促进扩散 (facilitated diffusion/transport) ：指溶质在运送过程中，必须借助 细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助，但不消耗能量的一类扩散性运送方式。 3）主动运送 (Active transport) ：指一类需要提供能量并通过细胞膜上特异性载 38 / 84 体蛋白构象的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。 是微生物吸收营养物质的主要方式。 4）基团移位 (Group translocation) ：指溶质在运送过程中既需特异性载体 蛋白 的参与，又需消耗能量，而且溶质在运送前后还会发生分子结构变化的一种运 送方式。 10、常见的培养四大类微生物的培养基是什么？ 细菌：牛肉膏蛋白胨培养基 放线菌：高氏一号培养基 霉菌：察氏合成培养基或 PDA (Potato-Dextrose-Agar) 酵母菌：麦芽汁培养基 代谢相关概念 39 / 84 有氧呼吸：底物按常规方式脱氢后，脱下的氢经呼吸链传递，最终被外源分子 氧接受的氧化过程。 无氧呼吸：又称厌氧呼吸，指一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物的生物氧化。这是一类在无氧条件下进行的、产能效率较低 的特殊呼吸。 发酵：在生物氧化中发酵是指在无氧等外源氢受体的条件下，底物脱氢后所 产 生的还原力 H不经过呼吸链传递而直接交给某一内源性中间代谢物接受，以实 现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。 生长： 11、什么是纯培养？纯培养如何获得？ 40 / 84 纯培养：微生物学中把从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后 代 ,称纯培养。 获得纯培养的方法 ： 液体稀释法 倾注平板法 平板涂布法 平板 划线法 单细胞分离法 选择培养法 12、什么是生长曲线？试说明制作单细胞微生物生长曲线的方法。单细胞微生 物的典型生长曲线可分几个时期？各有何特点？ 在生产上延长稳定期和缩短 延滞期 (lag phase)的措施有哪些？ 定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的实验曲线，称为生长曲 41 / 84 线 (Growth Curve)。 制作：将少量的纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培 养基中，在适宜的条件下培养，每隔一定时间取样，测定单位体积里的细胞数。 以培养时间为横坐标，以单位体积里的细胞数的 对数值为纵坐标，绘制的曲线， 即生长曲线。 生长曲线分为四个阶段：延滞期；对数期；稳定期；衰亡期。 1）延滞期：指将少量微生物接种到新鲜培养液中后，在开始培养的一段时间内， 因代谢系统适应新环境的需要，细胞数目不增加的一段时期。 特点： 生长速 率常数 = 0 细胞体积增长 ,细胞内 RNA 、 DNA 含量增高。 42 / 84 合成代谢活跃，核糖体、酶类和 ATP合成加快，易产生各种诱导酶。 对外 界不 2）对数期 指在生长曲线中，紧接着延滞期的一段细胞数按几何级数增长的时期。 特点： 生长速率常数 R 最大，细胞每分裂一次所需要的时间 代时或原生质增加一倍所需的倍增时间最短。 细胞进行平衡生长，菌体 内各种成分最为均匀 酶系活跃，代谢旺盛。 3）稳定期 又 称恒定期或最高生长期。 特点： 生长速率常数 R=0，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，细 43 / 84 胞 数目达到最高水平。 细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽孢。 开始积 累代谢产物。 4）衰亡期 特点： 微生物死亡数超过新增殖数，活菌数急剧下降，出现 “ 负生长 ” 。 细胞出现多形态，大小不等，有时出现畸型 。有的微生物在此期会进一步合 成或释放次生代谢物。芽孢菌的芽孢开始释放。 因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等，发生自溶的 44 / 84 菌生长曲线表现为向下跌落的 趋势。良条件反应敏感，如氯化钠浓度、温度、 抗生素等理化因素。 延长稳定期措施： 补充营养物质； 调 pH ； 调整温度等。 缩短延滞期措施：加大接种量、用对数期的作为菌种 、用相应的培养基 13、根据微生物生长的最适温度不同，可以将微生物分为几种类型？ 根据微生物生长 的温度范围，将微生物划分为三个类型： 1）低温型微生物 2）中温型微生物 3）高温型微生物 14、细菌和真菌常用的培养温度是多少？生长的适宜 pH 范围？ 45 / 84 光合细菌生长的最适条件是 温度 15 20 时，光照30000 50000lx，培养基 pH 值为； 温度 25 30 时，光照为 3000 5000lx，培养基的 pH值为 培养真菌最适 pH为最适温度为 22 28, 某些深部感染的真菌则在 37 中生长最好。培养真菌需要较高的温度与氧气。 光复活作用：把经紫外线照射后的微生物立即暴露于可见光下时，可明显降低 其死亡率的现象，称为光复活作用。 15、简述菌种保藏原理并说明几种常用菌种保藏方法 菌种保藏原理：首先要挑选典型菌种或典型培养物的优良纯种；其次是要创造一个有利于它们长期休眠的良好环境条件， 46 / 84 如干燥、低温、缺氧、避光、缺营养以及添加保护剂等。 常用菌种保藏方法：冰箱保藏法；冰箱保藏法；石蜡油封藏 法；甘油悬液保藏法；沙土保藏法；冷冻干燥法；液氮保藏法。 生态： 共生：两种生物共居在一起，相互分工合作，相依为命，以至达到难分难解、 合二为一的极其紧密的一种相互关系。 拮抗：又称抗生，指由某种生物所产生的特定代谢产物可抑制他种生物的生长 发育甚至杀死它们的一种相互关系。 食品微生物部分： 概念：大肠菌群：是指在一定培养条件下能发酵乳糖、产酸47 / 84 产气的需氧和兼性 厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌。该菌群主要包括埃希氏菌属、肠杆菌属、柠檬 酸杆菌属等细菌。 食 物中毒：指经口摄入了含有生物性、化学性有毒有害物质的食品或者把有毒 有害物质当作食品摄入后出现的非传染性的急性、亚急性疾病，称为食物中毒 商业灭菌：也可以叫做商业无菌，指食品经过杀菌处理后，按照所规定的微生 物检验方法，在所检食品中无活的微生物检出或仅能检出合理范围内的非病原 菌，是一个标准。 举出酸奶、纳豆菌、啤酒、葡萄酒、白酒、酱油、腐乳、丹48 / 84 贝生产中常用的生 产菌种及其作用。 酱油是以蛋白质原料和淀粉质原料为主，经米曲霉等多种微生物共同发酵酿制 而成。 丹贝：少孢根霉丹贝又称天培，是印度尼西亚的传统大 豆发酵制品。 面包是以面粉为主要原料，以糖、油脂和鸡蛋等为辅料利用酵母菌发酵生产出 来的一种发酵食品 啤酒是以优质大麦芽为主要原料，酒花、大米或玉米等为辅料，经过制麦、糖 化、啤酒酵母发酵等工序酿制而成的一种含有 CO2、低酒精浓度和多种营养成 49 / 84 分的饮料酒 葡萄酒：有酿酒酵母、葡萄酒有孢汉逊酵母、葡萄汁有 孢汉逊酵母 (H. uvarum)等。酿酒酵母是主要的菌种，在健壮的葡萄上含量约为 50 CFU/g 白酒：大曲白酒 :用小麦、大麦等原料发酵制成。大曲中微生物主要是曲霉和酵 母菌及少量细菌。小曲白酒 :用米粉和米糠加中药发酵制成。麸曲白酒 :用麸皮酒 糟制成散状曲经发酵而成 腐乳：霉菌型腐乳有腐乳毛霉、鲁氏毛霉、总状毛霉、华根霉 (Rhizopus chinensis) 等。细菌型腐乳菌种微球菌属和枯草芽孢杆菌 50 / 84 纳豆菌 :属枯草芽孢杆菌纳豆菌亚种 普通酸奶：主要是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌。 嗜酸菌乳：主要用嗜酸乳杆菌或者嗜酸乳杆菌和其它乳酸菌的混合菌种。 双歧杆菌乳：主要是双歧杆菌和嗜热链球菌或嗜酸乳杆菌等的混合菌种。 益生菌乳：多数是由多菌种共发酵，常含有双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、嗜热链球 菌、保加利亚乳杆菌或瑞士乳杆菌等 17、什么是水活度值？大多数细菌、酵母菌和霉菌生长的最低水活度？ 水活度值是指食品在密闭容器内水的蒸汽压与同温同压下的纯水蒸汽 51 / 84 压 之比值 微生物类群 最低 Aw 值范围 微生物类群 最低 Aw值 大多数细菌 嗜盐性细菌 大多数酵母菌 耐高渗酵母 大多数霉菌 干性霉菌 19、一般从哪几个方面进行食品腐败变质的鉴定？ 1、感官鉴定：主要检验食品的色泽、气味、口味、状态等。 2、化学鉴定：含氮量高的食品：常测定挥发性盐基总氮、三甲胺、组胺等。碳 水化合物丰富的食品：常测定 pH、有机酸含量等。 52 / 84 3、物理指标：测定食品浸出物的量、浸出液的电导度、折光率、冰点下降、黏 度上升等指标。 4、微生物检验：常测定细菌总数、大肠菌群的近似数和霉菌等。一般食品中活 菌数达到时，则可认为食品处于初期腐败阶段。 20、食品的微生物污染途径有哪些？ 1、内源性污染 食品原料本身带有微生物。 2、外源性污染 通过水、空气污染、人及动物、加工设备及包装材料和土壤污 染。 21、食品卫生标准中的微生物指标有哪些？ 1、啤酒：啤酒是以大麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母53 / 84 发酵酿制而成的一种含二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。 大麦非常适合酿造啤酒，是由于： 大麦便于发芽，并产生大量的水解酶类 ； 大麦种植遍及全球； 大麦的化学成分适合酿造啤酒； 大麦是非人类食用主粮。 大麦的形态 ? 胚：包括盾状体、上皮层、原始胚芽，可供 发芽时初始营养 并产生赤霉酸。 ? 胚乳 和小颗粒，直链淀粉占 1724% ,支链淀粉占 7683% 。 ? 半纤维素和麦胶物质：主 要存在于胚乳细胞壁和谷皮中。 ? 半纤维素主要是戊聚糖、 葡聚糖、糖醛。 麦胶物质包括： 葡聚糖、戊聚糖、半乳糖、甘露糖、糖54 / 84 醛酸。 ? 葡聚糖，是一种非淀粉质多糖，基本结构是葡萄 糖以 1， 4 键和 1， 3 键相连。 ? 葡聚糖对啤酒生产是非常不利的。 ? 葡聚糖溶解后使麦汁黏度增高，导致过滤困难。 ? 葡聚糖易被高分子蛋白质吸附，造成 麦糟 “ 板结 ” ， 也会导致麦汁过滤困难。 ? 葡聚糖易引起啤酒混浊和凝胶沉淀，影响啤酒的 稳定性。 蛋白质 (protein) ? 清蛋白 (albumin) ：对啤酒的泡持性起重要作用，是 55 / 84 唯一能溶于水的蛋白质，加热到 52 开始析出 。 ? 球蛋白 (globulin) ：加热 90 可沉淀析出。其中 球蛋白是对啤酒稳定性有害的主要成分 之一。 ? 醇溶蛋白：加热不沉淀，其中 醇溶 蛋白和 醇溶蛋白是造成啤酒冷冻混浊和氧化混浊的主要成分。 ? 谷蛋白 (glutelin) ：加热易凝固 。 多酚类物质：指同一苯环上有 2 个以上的酚羟基的化合物。 多酚类物质重要作用是： 在麦汁煮沸时和蛋白质形成热凝固物。 缩合单宁和可水解单宁以及聚多酚，很容易蛋白质以共价键结合，形成的单宁 蛋白质复合物为絮状热凝固物沉淀，在高温下不溶解。 在后酵和储酒直至灌瓶后，缓慢和蛋白质结合，形成永久浑浊。 56 / 84 黄酮类化合物单体和蛋白质是以氢键结合而形成的复合物，在热麦汁中可溶，在麦汁冷却至 35 析出，称为冷凝固物。 在麦汁和啤酒中形成色泽物质和涩味。 无机盐：约占大麦干物质总量的 2%，是胚芽和酵母必不可少的营养物。 脂肪：大麦约含 23%的脂肪，主要存在于糊粉层。 使用辅助原料的意义： 可以降低啤酒生产成本； 降低麦汁总氮、提高啤酒稳定性； 调整麦汁组分，提高啤酒某些特性。 常用的辅料有大米、玉米等。 添加量 25%45% 为什么要加酒花 赋予啤酒特有 的酒花香气和爽口的苦味。 增加麦汁和啤酒的防腐能力，延长泡持性。 与麦汁共沸时能促进蛋白质凝固，有利于澄清，有利于啤酒的非生物的稳定性。 酒花为什么有这样的作用 苦味的主要来源 ? 酸易发生异构化形成异 酸，异 酸是57 / 84 啤酒 苦味的主要物质。 ? 异 酸使啤酒泡沫稳定化，增加啤酒的泡持性。 ? 如在有氧条件下煮沸， 酸易氧化聚合，形成 树脂， 树脂是啤酒后苦味的来源之一。 ? 酸有防腐功能。 ? 新鲜酒花约含 511%的 酸 酸：又称蛇麻酮，提供了啤酒另 15%的苦味。 酸容易氧化成为 软树脂，它能赋予啤酒宝贵的柔和苦味。 酒花精油：是啤酒香气的重要来源，是啤酒开瓶闻香的主要成分。 酒花香是由酒花精和苦味物质的挥发组分降解后共同形成 多酚类。 58 / 84 纤维素、木质素等，但对啤酒的影响不大。 酒花应干燥，低温、绝氧贮藏。 啤酒用水的一般要求：达到饮用水的标准 ， 无色，无臭，透明，无浮游物，味纯正，无生物污染； 硬度比较低；铁、锰含量低；不含亚硝酸盐和重金属离子。 制麦：大麦在人工控制和外界条件下发芽和干燥的过程，即称为制麦 (Malting) 。 目的： 使大麦发芽，产生多种水解酶类。 绿麦芽经过烘干将产生必要的色、香和风味物质。 浸麦 (steeping)的目的 提高麦粒含水量。 洗涤除尘、除杂以及除微生物。 浸出麦皮内的部分有害成分。 大麦休眠 (dorwancy of barley) ：新的大麦具有特殊的休眠机制 。 ? 随着大麦储存时间的延长，休眠大麦减少。 ? 低温储藏对消除休眠比高温有利。 59 / 84 消除休眠现象的方法：将大麦低温储藏一段时间。 水敏感性：大麦吸收水分至某一程度发芽受到抑制的现象，称为水敏感性。 大麦吸水速度 ? 有关因素：大麦粒大小 和浸麦温度 ? 麦粒越小，麦粒之间吸水速度变化越大。 温度越 高 ,吸水速度越快 。 通风与吸氧 ? 大麦吸水后呼吸强度激增，需大量供氧。 ? 若供氧不及时，大麦会发出酸味或水果味，抑制胚芽 生长。 浸麦度 浸麦后大麦的含水量称为浸麦度 (degree of steeping)。 60 / 84 制麦工艺一般主张采用低温发芽。 温度要保持 20 浸麦度控制在 43%48%。 以下，一般 1318 过低，发芽迟缓，溶解不完全，麦汁产量低，啤酒易浑浊； 2、水分：发芽时要通入饱和湿空气 保持水分。 过高，引起发芽过急，制麦损失增加，降低发芽率。 浸麦工艺：浸水断水交替法、喷浸法。 浸麦设备：浸麦槽 发芽的目的是：使麦粒中的酶原活化生成各种酶，并将麦粒 中的淀粉、蛋白质等高分子物质进行适度分解，以满足糖化时的需要。 大麦发芽时都形成哪些酶 淀粉酶 (amylase) 淀粉酶 ,又称液化酶或糊精化酶。 作用特点：内切型淀粉酶，从淀粉分子的内部任意切开 1， 4 键，不能作用 1， 6 键。 ? 对相对分子量小的底物水解困难。 ? 对分支多的底物水解困难，对越靠近 1， 6 键的 1， 4 键越水解困难。 最终产物： 理论上直链淀粉可被最终分解为 87%的麦芽糖和13%的葡萄糖。短时间内产物为糊精、少量麦芽糖、葡萄糖。 支链淀粉： 界限糊精、麦芽糖、葡萄糖。 淀粉酶 作用特点：是一种外切型淀粉酶，从淀粉分子的非还原性末端切开 1， 4 键，生成麦芽糖，并将葡萄糖的构型 型转为 型，但不能水解 1， 6 键。 最终产物： 直链淀粉： 麦芽糖 支链淀粉：界限糊精、麦芽糖 支链淀粉酶能水解聚麦芽三糖和界限糊精内部的 1， 6 键，生成短直链糊精，但不能水解只含 1， 6 键的多糖。 蛋61 / 84 白分解酶 (protease)：是分解蛋白质肽键一类酶的总称，分为内肽酶和端肽酶。 内肽酶作用于蛋白质的内部肽键，使之分解为多肽，再继续分解为小分子的肽和氨基酸。 端肽酶可分为 羧肽酶、氨肽酶和二肽酶。 半纤维素酶中最重要的是 葡聚糖酶。 内 葡聚糖酶水解 1， 4 糖苷键 外 葡聚糖酶水解 1， 3糖苷键 库尔巴哈值：蛋白质溶解度 =麦芽的可溶性氮 /总氮量，此值称为库尔巴哈值 (Kolbach value)。 影响库值的因素 大麦蛋白质含量高，蛋白质分解一般较差，库值低 。 发芽温度高，蛋白质分解作用减弱，库值低。 浸麦度过低，蛋白酶的活力不高，库值低。 在有赤霉酸的情况下，总氨基氮的含量明显提高，库值高。 影响发芽的因素 1、温度 低温发芽 大麦生长均匀，制麦损失 少 ； 葡聚糖和蛋白质溶解较好 ； 成品麦芽色度低； 发芽周期长，增加了设备数量和动力消耗。 高温发芽 麦芽色度高 ； 发芽周期短； 制麦损失大，麦芽溶解不良。 根据温度不同，发芽工艺分为低温发芽工艺和高温发芽工艺两种。 浸麦度一般控制在 4348%。 3、氧气：前期应及时通风供氧，有利于酶的形成和排 CO2，防止麦层含 CO2过高。到发芽后期，应保留适量的 CO2 ，减少制麦损失。 4、发芽周 期：延长发芽周期可增加麦芽的溶解性，但设备62 / 84 台数要增加并增加能耗。 发芽周期长短取决于其他条件的配合。 5、光线：发芽过程必须避免阳光直射 6、赤霉酸和溴酸盐的应用 赤霉酸用量控制在 /kg 大麦，在发芽时喷洒于麦芽表面，效果较好。 为了进一步降低制麦损失，可以配合赤霉酸再添加溴酸钾。 发芽设备 ：萨拉丁发芽箱 干燥的目的： 便于储藏；使麦芽产生特有的色、香、味；阻止麦根不良味道带入啤酒。 类黑素 在啤酒中的作用是： 是重要的风味物质； 对啤酒的生泡性和泡持性很有利； 有利于啤酒的非生物稳定性。 Maillard反应：类黑素的生成是由还原糖和氨基酸或简单含氮物质在较高温度下相互作用形成的，这一反应被称为Maillard 反应。 糖化力 麦芽糖化力是表示麦芽中 a-淀粉酶和 淀粉酶联合水解淀粉的能力。 表示方法：维柯或林德奈 ? 1WK 表示 100g 绝干麦芽在 20 和条件下，分解可溶性淀粉，每 30min产生 1g麦芽糖。 ? WK 和 L换算关系：1L 4 练习题 我国第一家啤酒厂是 A：乌卢布列夫斯基啤酒厂 。 B:英德酿酒有限公司。 C:东北三省啤酒厂 63 / 84 D:燕京啤酒厂 淀粉中存在的化学键是 A:a-(1,4)糖苷键 B: (1,4)糖 苷键 C:a-(1,6)糖苷键 D: (1,3)糖苷键 E: a-(1,3)糖苷键 课堂习题 下列多酚类物质和蛋白质是以氢键结合成复合物的是。 A 可水解单宁。