食品微生物整理.doc

1杰出科学家的贡献?德国科学家柯赫提出柯赫法则，揭示了传染病的本质，建立了微生物分离、接种、培养的方法。 法国化学家、微生物学家 路易巴斯德 彻底否定了“微生物自然发生”学说、发现并证实发酵是由微生物引起的、巴斯德消毒法、免疫学-预防接种。3微生物的特点?1、微生物个体微小2、微生物的种类繁多3、微生物在自然界中的分布极为广泛4、微生物的繁殖快、易培养5、遗传特性稳定性差，易发生变化第一章 放线菌和细菌一、细菌菌体形态？细菌的主要形态为球形、杆形、螺旋形，分别称为球菌、杆菌和螺旋菌。菌体形态是鉴别细菌的重要依据。（食品相关的微生物主要为球菌和杆菌。）二、格兰阳性、阴性菌的差异1、革兰氏阳性菌细胞壁：由肽聚糖和磷壁酸组成磷壁酸：占40%。G+菌所特有,主要成分为甘油磷酸壁或核糖醇磷壁酸。与肽聚糖分子进行共价结合的称为壁磷壁酸，跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的称为膜磷壁酸。肽聚糖:占50-80% ,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同。2、革兰氏阴性菌细胞壁：分内壁层和外壁层。外壁层：位于肽聚糖层的外部。 包括: （1） 脂多糖；（2）蛋白质层：脂蛋白、 基质蛋白、外壁蛋白、（3）磷脂。内壁层：紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重10-20%,无磷壁酸。3、革兰氏阳、阴性细胞的差异：革兰氏阳性细胞：细胞壁厚(20-80nm)、坚韧单层、含特有的磷壁酸；呈结晶紫的颜色（紫）革兰氏阴性细胞：细胞壁薄(10-15nm)、较疏松、多层，含脂多糖、脂蛋白等；呈复染液的颜色（红色）4、革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌一些特性的比较 项 目革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌革兰氏染色反应呈结晶紫的颜色（紫色）呈复染液的颜色（红色）细胞壁组成厚，一般单层薄，多层磷壁酸多数含有无外膜无有脂多糖(LPS)无有对溶菌酶抗性弱强对青霉素抗性敏感不敏感碱性染料的抑菌作用强弱对干燥抗性强抗性弱产芽孢有的可产生不产生5、革兰氏染色机制？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。G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。G菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因其含脂量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红色。三、基本结构、特殊结构包括哪些？基本结构包括：细胞壁、细胞膜、细胞质及内含物（核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体）、细胞核。特殊结构包括：荚膜：；鞭毛；芽孢；菌毛四、细菌的特殊结构荚膜：某些细菌在生命过程中产生的覆盖在细胞壁外的一层粘液性物质。1、根据荚膜的形状和厚度的不同，将荚膜分为四类：v 荚膜或大荚膜：粘液状物质具有一定外形，相对稳定地附着在细胞壁外，厚度：0.2m。v 微荚膜：粘液状物质较薄，厚度：0.2m ， 与细胞表面牢固结合。v 粘液层：粘液物质没有明显的边缘，比荚膜松散,可向周围环境中扩散,增大黏性，易于洗脱。v 菌胶团：多个细菌共有一个荚膜。2、荚膜的组成和特点：主要成分是多糖（包括同型多糖和异型多糖），此外还有多肽，蛋白质等。经特殊的荚膜染色法，特别是负染色（又称背景染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在产生荚膜是微生物的一种遗传特性，其菌落特征及血清学反应是细菌分类鉴定的指标之一。此外荚膜的形成也与其生存环境有关。荚膜并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利。3、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。五、芽孢（内生孢子） 1、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、壁厚、含水量极低，抗逆性极强的休眠体。2、芽孢的组成和结构：芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心. 芽孢的外壁层厚而致密，主要成分为脂蛋白，通透性差，不易着色。 芽孢衣是一种双硫键蛋白质，类似角蛋白的蛋白质，非常致密，无通透性，可抵抗有害物质的侵入 。 在芽孢形成过程中产生一种高度抗性物质2，6吡啶二羧酸(DPA)存在于芽孢质中, DPA是芽孢特有的成分。一般以 DPACa的形式存在。 皮层主要含芽孢肽聚糖、DPA-Ca，皮层体积大，比较致密。 芽孢核心是原生质部分，含DNA、核糖体和酶类 芽孢平均含水量低约40%3、芽孢的形成过程：轴丝形成-隔膜形成-前孢子形成-皮层形成-芽孢衣形成-芽孢成熟-芽孢释放4、芽孢的特性: 产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。 整个生物界中抗逆性最强的生命体，并且对不良因素，如热、干燥、化学消毒剂及辐射等也具有很强的抵抗力。因而是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。 芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞。 芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。六、细菌繁殖特征：同形裂殖：裂殖后形成的子细胞大小相等。异形裂殖：分裂产生两个大小不等的子细胞。第二章 酵母菌、霉菌和蕈菌一、酵母菌细胞壁：酵母细胞壁厚度约为25nm，重量占细胞干重的18%25%。1、化学组成：-1,3葡聚糖(主要成分)、甘露聚糖、蛋白质、脂类、几丁质。菌种不同，细胞壁组成不同，同一种菌生长条件不同其成分也不同。几丁质并不是所有的酵母菌中都有，其含量也因种而异。裂殖酵母一般不含几丁质，酿酒酵母含12%，有的假菌丝酵母含量超过了2%。2、细胞壁结构：酵母细胞壁呈“三明治”结构：外层：主要为甘露聚糖（甘露聚糖是酵母菌细胞壁的特有成分）内层：主要为葡聚糖（葡聚糖是赋予细胞壁机械强度的主要成分）中间层：主要是蛋白质细胞壁上存在着许多中酶及雌雄两性的识别物质，它们对物质的通透及细胞间的识别反应等方面起着重要作用。另外，抗原活性也存在于细胞壁上，从而成为血清学分类法的基础。葡聚糖是赋予细胞壁机械强度的主要成分，甘露聚糖是酵母菌细胞壁的特有成分。酵母菌细胞壁同植物细胞壁一样，由骨架物质和细胞质物质组成：前者主要是葡聚糖及几丁质；后者主要是甘露糖蛋白质复合体 二、酵母菌繁殖的主要方式分无性繁殖（芽殖和裂殖）和有性繁殖（产生囊孢子）两种，但以无性繁殖为主。1、无性繁殖包括：1）芽殖，从酵母菌的母体上的一或多个特定某部位长出芽体，逐渐发育，最后与母体分离并形成新的个体的生殖方式。是酵母菌无性繁殖的主要方式。一个酵母能形成的芽数是有限的。（平均24个） 芽殖过程：母细胞形成小突起、核裂、原生质分配、新膜形成、形成新细胞壁。出芽痕和诞生痕：酵母出芽繁殖时，子细胞与母细胞分离，在子、母细胞壁上都会留下痕迹。在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称出芽痕，子细胞细胞壁上的位点称诞生痕。由于多重出芽，致使酵母细胞表面有多个小突起。根据酵母细胞表面留下芽痕的数目，就可确定某细胞产生过的芽体数，因而可估计该细胞的菌龄。2）裂殖（裂殖酵母属）细胞延长、细胞内的核裂为两个，同时在延长的细胞中央产生一横隔，形成两个子细胞；3）产无性孢子：又分为产节孢子（地霉属）、产掷孢子（掷孢酵母属）、产厚垣孢子（白假丝酵母属）。产生掷孢子掷孢子是掷孢酵母属等少数酵母菌产生的无性孢子，外形呈肾状。这种孢子是在卵圆形的营养细胞上生出的小梗上形成的。孢子成熟后通过一种特有的喷射机制将孢子射出。产生节孢子地霉属（Geotricm）酵母菌在培养初期菌体为完整的多细胞丝状，在培养后期从菌丝内横隔处断裂，形成短柱状或筒状，或两端钝圆的细胞，称为节孢子。产生厚垣孢子白假丝酵母（Candida albicans）在菌丝中间或顶端发生局部细胞质浓缩和细胞壁加厚，最后形成一些厚壁休眠体，称为厚垣孢子。厚垣孢子对不良环境有较强的抵抗力。三、霉菌的特化类型真菌菌丝体在长期适应不同外界环境条件的过程中，其营养菌丝体和气生菌丝体的形态与功能发生了明显变化，产生了不同类型的特化。常见的类型有以下几种：1. 匍匐菌丝和假根 均为营养菌丝的特化。毛霉目的真菌形成的具有延伸功能的匍匐状菌丝，称为匍匐丝；而从根霉属霉菌等低等真菌匍匐菌丝与固定基质接触处分化出来的根状结构-假根，再向前延伸形成新的匍匐菌丝。其功能是固着和吸收营养。2. 吸器 为营养菌丝的特化，许多植物寄生真菌的菌丝体生长在寄主细胞表面，从菌丝上分化出来的旁枝，侵入寄主细胞内形成指状、球状或丛枝状结构，用以吸收养料，这种吸收器官称为吸器。3. 菌丝束和菌索 许多未经任何特殊分化的菌丝平行排列并聚集在一起形成的束状结构称菌丝束。 真菌大量菌丝纵向平行聚结在一起，并高度分化形成的绳索状、根状结构的特殊组织称菌索。 4. 菌核 是营养菌丝的特化，由菌丝聚集和黏附而形成的一种休眠体；同时又是糖类和脂类等营养物质的储藏体；可在不良环境条件下存活数年之久。5. 子实体具有一定空间形态结构的产生孢子的菌丝体的聚集体，为气生菌丝的分化，是真菌的繁殖器官。产无性孢子的子实体：分生孢子器、分生孢子座和分生孢子盘等。产有性孢子的子实体，称为子囊果。四、霉菌的繁殖1、霉菌的无性繁殖：指无两性细胞的分化结合，只是经过营养细胞的分裂或营养菌丝的分化（切割）而产生新的子代个体的过程。 霉菌的无性繁殖主要通过产生以下四种类型的无性孢子来实现。1）孢囊孢子由于生于孢子囊内，又叫内生孢子。它是由气生菌丝顶端膨大，并在下方生出横膈膜而与菌丝分开，形成圆形、椭圆形或梨形孢子囊，孢子囊逐渐长大，囊内原生质形成许多原生质小团（每一个小团含1-2个核），每一个核外包以原生质并产生细胞壁，形成孢囊孢子。带有孢子囊的梗称孢子囊梗，孢子囊梗伸入到孢子囊中的部分叫囊轴或中轴。孢子囊成熟后释放出孢子。2）分生孢子：是霉菌中常见的一类无性孢子,生于细胞外,所以又叫外生孢子.是大多数子囊菌纲及全部半知菌的无性繁殖方式.分生孢子是由菌丝顶端细胞，或由分生孢子梗顶端细胞经过分割或缩缢而形成的单个或成簇的孢子。 分生孢子的形状、大小、结构、着生方式、颜色、因种而异。红曲霉和交链孢霉等，其分生孢子着生在菌丝或其分枝的顶端，单生、成链或成簇，而且产生孢子的菌丝与一般菌丝没有显著的区别 。曲霉和青霉具有明显分化的分生孢子梗，分生孢子着生情况两者又不相同。曲霉的分生孢子梗顶端膨大形成顶囊，顶囊的四周或上半部着生一排或两排小梗，小梗末端形成分生孢子链。青霉的分生孢子梗顶端多次分枝成帚状，分枝顶端着生小梗，小梗上形成串生的分生孢子。3）节孢子（又称粉孢子）它是由菌丝断裂形成的外生孢子。当菌丝长到一定阶段，出现许多横膈膜，然后从横膈膜处顺次断裂，产生许多成串的短柱状、筒状或两端钝圆的孢子。例：白地霉4）厚垣孢子菌丝顶端或中间的个别细胞膨大、原生质浓缩、变圆，然后细胞壁加厚形成圆形、纺锤形或长方形的厚壁孢子。单生或几个连在一起。颜色较暗可以非常明显地与菌丝区分开来。 厚垣孢子也是霉菌的休眠体，对热、干燥等不良环境抵抗力很强。例：总状毛霉。2、霉菌的有性繁殖分为三个阶段：质配、核配及减数分裂，主要以形成无性孢子的方式进行，包括：卵孢子、接合孢子、子囊孢子和担孢子（各孢子是霉菌的分类依据之一）。1）卵孢子由大小不同的配子囊结合后发育而成。小型的配子囊称雄器，大型的配子囊称藏卵器，藏卵器内有一个或数个称为卵球的原生质团，它相当于高等生物的卵。当雄器与藏卵器配合时，雄器中的细胞质和细胞核通过受精管进入藏卵器，并与卵球结合，受精卵球生出外壁，发育成卵孢子。2）接合孢子相邻的两菌丝相遇，各自向对方生出极短的侧枝-原配子囊，接触后顶端膨大并形成隔膜-配子囊，相接触的两个配子囊之间横隔消失，囊壁溶解，其细胞核和细胞质融合，同时外部形成厚壁-接合孢子。根据产生接合孢子的菌丝来源或亲和力不同可分为：同宗配合：当同一菌体的两根菌丝甚至同一菌丝的分枝相互接触时，便可产生接合孢子。 异宗配合：两种不同接合型的菌丝相遇后形成的。异宗结合实际上是一种自交不孕生殖类型，即必须经过雌雄（+、）性细胞的结合才能生育后代。第三章 病毒和亚病毒一、 病毒的化学组成主要由核酸和蛋白质组成。较复杂的病毒还含有脂类、多糖等。1、病毒蛋白病毒的蛋白主要在壳膜中,大多以壳粒的形式存在，一般只含有一种或少数几种蛋白质；蛋白质在病毒中的含量随病毒种类而异；病毒蛋白的氨基酸组成和其他生物一样，但半胱氨酸和组氨酸在病毒蛋白中较少见。主要作用是：构成病毒粒子外壳、保护病毒核酸免受破坏；决定病毒感染的特异性，与易感染细胞表面存在的受体有特异性亲和力，使病毒吸附；具有抗原性；有些则是一些酶，如噬菌体的溶菌酶， DNA和RNA聚合酶，肿瘤病毒的反转录酶等，它们在病毒的侵染和增殖过程中发挥作用。2、病毒核酸核酸是病毒的遗传物质，是病毒感染宿主的物质基础。大多数植物病毒的核酸为RNA，少数为DNA；动物病毒包括昆虫病毒，则部分是RNA，部分为DNA。无论是DNA还是RNA，都有单链（ss）和双链（ds）之分。RNA病毒多数是单链，极少数为双链，DNA病毒多数为双链，少数为单链。病毒核酸的功能与细胞型生物一样，是遗传的物质基础，携带着遗传信息，指导病毒蛋白质的合成，控制着病毒的遗传、变异、增殖以及对宿主的感染性。病毒核酸对衣壳的形成与稳定也有一定的作用。3、病毒的基本结构：衣壳、核心、包膜、刺突核衣壳（基本构造）核心（核酸）：由DNA或RNA构成衣壳：由许多衣壳粒蛋白构成，其作用作为病毒粒子的主要支架和抗原成分，有保护核酸等作用。衣壳粒：是由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位，衣壳粒的排列组合方式不同，使病毒表现出不同的构型和形状。4、三类典型形态的病毒：廿面体对称的结构(球状) 螺旋对称的结构(杆状) 复合对称的结构(蝌蚪状) 大肠杆菌的T4噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成，是病毒中复合对称的代表。二、温和噬菌体1、温和噬菌体概念（或溶源性噬菌体）：噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核DNA上，并且可以随宿主DNA的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。对应的微生物称为溶原性细胞。2、溶原性细菌：指在核染色体上整合有原噬菌体的细菌。可进行正常生长繁殖,而不被裂解。 溶原性细菌的特点： 可稳定遗传：子代细菌都含有原噬菌体，均具有溶原性。 可自发裂解：温和噬菌体的核酸也可从宿主DNA上脱落下来，恢复原来的状态，进行大量的复制，变成烈性噬菌体，自发裂解几率10-210-5 。 可诱导裂解：用化学、物理方法诱导 具有“免疫性”：溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源的噬菌体不敏感，对同源噬菌体具免疫性，对非同源噬菌体没有免疫性。 可复愈：自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解和诱导裂解 溶源转变：由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己产生一些新的生理特征。3、温和噬菌体可有三种存在状态：游离的具有感染性的噬菌体颗粒；宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸；前噬菌体。另外，温和噬菌体可有溶源性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌体只有一个溶菌性周期。 三、亚病毒的分类 分为朊病毒、拟病毒和类病毒。1）朊病毒（prion）一类具有侵染性且不含核酸的蛋白质 ，能独立复制，可引起宿主体内的同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化，从而使宿主致病。具有很强的热稳定性、抗辐射、抗水解但对蛋白质变性很敏感。2）拟病毒 又称类类病毒或卫星病毒。具侵染性，一般由RNA或DNA组成。必需依赖辅助病毒进行复制，同时拟病毒也可干扰辅助病毒的复制和减轻其对寄主的病害，因此其可用于生物防治。3）类病毒 具侵染性，只含RNA一种成分。能独立复制，可感染寄主细胞并在其中进行自我复制是寄主产生病症。对热、脂溶剂有抗性。第四章 微生物的营养与培养一、微生物的营养物质（那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质）：六种营养要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。二、生长因子：1、生长因子概念：是一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。广义的生长因子包括：维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶碱及其衍生物、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、一些脂肪酸等。狭义的生长因子：一般仅指维生素。2、生长因子分类根据微生物对生长因子的需要存在差异，可分为：野生型（不需要生长因子而能在基础培养基上生长的菌株）；营养缺陷型(由于自发或诱发突变等原因从野生型菌株产生的需要提供特定生长素物质才能生长的菌株)三、运输方式单纯扩散：由于细胞膜内外营养物质的浓度差而产生的物理扩散作用。单纯扩散的特点：扩散是非特异性的营养物质吸收方式；在扩散过程中营养物质的结构不发生变化；物质运输的速率较慢；不需要载体参与；扩散是一个不需要代谢能的运输方式；可运送的养料有限。促进扩散（多见于真核微生物中）：营养物在运输过程中，必需借助细胞膜上的载体蛋白的协助，但不消耗代谢能的一类扩散性运输方式。促进扩散的特点：在促进扩散过程中 营养物质本身在分子结构上不会发生变化 不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输 能提高养料的运输速度，提前到达动态平衡 需要细胞膜上的载体蛋白参与物质运输 被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性 养料浓度过高时，与载体蛋白出现饱和效应主动运输：将营养物质逆自身浓度梯度由稀处向浓处移动，并在细胞内富集的过程，称为主动运输。主动运输的特点：物质在主动运输的过程中 需要消耗代谢能； 可以进行逆浓度运输的运输方式； 需要载体蛋白参与，载体蛋白发生构型变化 对被运输的物质有高度的立体专一性 被运输的物质在转移过程中不发生任何化学变化 载体蛋白能改变养料运输反应的平衡点不同微生物在主动运输过程中所需的能量的来源不同，好氧型微生物直接来自呼吸能，厌氧型微生物主要来自化学能，光合型微生物则主要来自光能。基团移位：细菌对糖的吸收和积累，需要磷酸转运系统，即转运过程中必须磷酸化，这种物质运转方式称为基团移位。 基团移位是一种需要特异性载体蛋白和消耗能量的运输方式； 在运输前后分子结构发生改变； 基团转移主要用于葡萄糖、果糖、甘露糖、核苷酸、丁酸和嘌呤等物质的运输，但不能运输氨基酸 ； 目前仅在原核生物中发现该过程，主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中； 基团移位运输是通过磷酸转移酶系统（PTS，即磷酸烯醇式丙酮酸-已糖磷酸转移酶系统）完成的；四、单细胞微生物典型生长曲线1、生长曲线：将少量纯种单细胞微生物接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横坐标，以细胞数目的对数值为纵坐标作图，得到的一条反映单细胞微生物在整个培养期间菌数变化的曲线。2、（根据微生物生长速率常数（每小时的分裂代数）的不同，一条典型的生长曲线至少可以分为：迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期）迟缓期（迟缓期出现的原因：调整代谢，适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物，准备细胞分裂）迟缓期的特点： 生长的速率常数为零； 细胞体积增大； 细胞内RNA特别是rRNA含量增高，原生质嗜碱性增强 合成代谢旺盛，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶； 对不良环境如pH、NaCl溶液浓度、温度和抗生素等理化因素敏感。在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期；在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌.采取的缩短延迟期的措施有：a增加接种量；（接种量大，延滞期短。一般采用3%-8%的接种量 ） b采用对数生长期的健壮菌种；c调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些成分。d选用繁殖快的菌种对数生长期特点：酶系活跃、代谢旺盛；生长速率常数R最大、代时最短，其生长曲线表现为一条上升的直线 ；菌数增殖率远大于死亡率，活菌数与总菌数非常接近。个体形态、化学组成、生理比较一致，抗不良环境的能力强。是研究基本代谢的好材料，发酵生产的良好种子。代时能够反映细菌的生长速率;在一定条件下，每一种微生物的代时是恒定的，因此它是微生物菌种的一个重要特征。稳定期特点：a新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值。b微生物数量上达到最高水平，而细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽孢。c微生物开始合成次生代谢产物，对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。出现的原因：营养物质（尤其是生长限制因子）的耗尽；营养物的比例失调，如碳氮比不合适;有害代谢产物积累（酸、醇、毒素等）；pH、氧化还原电势等条件变得不利。应尽量延长此期，提高产量，措施如下：补充营养物质（补料）;调pH; 调整温度 。应用意义：a发酵生产单细胞蛋白、乳酸的最佳收获期b是对某些生长因子例如维生素和氨基酸等进行生物测定的必要前提。c促进了连续培养技术的产生和研究。 应尽量延长此期，提高产量，措施如下：补充营养物质（补料）;调pH; 调整温度 衰亡期 营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。 细胞内颗粒更明显，出现液泡，细胞出现多种形态包括畸形和衰退形，芽孢开始释放，革兰氏染色反应为阳性的变成阴性 微生物因本身所产生的酶和代谢产物的作用而自溶甚至使菌体分解死亡。 衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件有关。五、 同步生长1、同步生长的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态，称为同步生长，进行同步分裂的细胞称为同步细胞。2、单细胞的同步培养技术：设法使群体中所有细胞尽可能处于同样细胞生长和分裂周期中，以分析此群体的各种生物学特征。同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传特性和作为工业发酵的种子，它是一种理想的材料。3、获得同步生长的方法主要有：环境条件诱导法、筛选法及硝酸纤维素滤膜法（是最经典的获得同步生长的方法）由于细胞的个体差异，同步生长往往只能维持2-3个世代，随后又逐渐转变为随机生长。4、硝酸纤维素滤膜法是最经典的获得同步生长的方法原理：一些细菌细胞会紧紧粘附于硝酸纤维微孔滤膜上。步骤：菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，以新鲜培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起始洗脱液后就可以得到刚刚分裂下来的新生细胞，即为同步培养。由于细胞的个体差异，同步生长往往只能维持2-3个世代，随后又逐渐转变为随机生长。六、试比较灭菌、消毒、防腐和化疗之间的区别1、消毒：采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措施。（煮沸消毒法、巴斯德消毒法等）2、灭菌：是指用物理或化学因子，使存在于物体中的所有活微生物，永久性地丧失其生长繁殖能力的措施，包括耐热的细菌芽孢。（灼烧法、干燥热空气灭菌法、 湿热法、高压蒸汽灭菌法、间歇灭菌法等）3、防腐：在某些化学物质或物理因子作用下，完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止物品发生霉腐的措施。4、化疗：即化学治疗。利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，以达到治疗该传染病的一种措施。七、低温对微生物生长的影响？温度是影响微生物生长的最重要因素之一，温度越低，它们的生长与繁殖速率也越低。低温是通过降低酶反应速度使微生物生长受到抑制。大多数腐败菌适宜的繁殖温度为2537，低于25，繁殖速率就逐渐减慢。当温度处于其最低生长温度时，绝大多数微生物的新陈代谢已减弱到极低的程度，呈休眠状态。微生物对低温有较强的抵抗力，特别是在形成孢子的情况下抵抗力更强。微生物对低温的抵抗力因菌种、菌龄、培养基、污染量和冻结等条件而有所不同。大多数细菌对低温不敏感，在其最低生长温度以下，代谢活动降低到最低水平时，繁殖停止，但仍可长时间保持活力。噬菌体、病毒对低温的抵抗力很强，温度越低保存活力的时间越长。低温抑菌 通过降低酶反应速度使微生物生长受到抑制。冷藏法：新鲜食品放5保存，可以防止腐败，但贮藏只能维持几天。微生物斜面菌种放置冷藏箱中可保存数周至数月而不衰竭死亡；冷冻法：食品工业中采用-10左右的冷冻温度较长时间地保藏食品；冷冻法也可用做菌种保藏，但所需温度更低，如-80低温冰箱、或-78干冰、或-196液氮中冷冻保存。八、湿热杀菌法1、湿热灭菌法特点：温度低、时间短、灭菌效果高在相同温度条件下，湿热灭菌效率比干热灭菌高，其原因有以下几点 ： 1)在湿热条件下，易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，如氢键结构,从而使菌体蛋白易凝固 2)热蒸汽在菌体表面凝结为水时放出潜热，从而可提高灭菌温度。3) 饱和水蒸汽穿透力强； 2、湿热杀菌法的四种形式：高压蒸汽灭菌法:利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到100 以上高温灭菌的方法。是湿热灭菌中效果最好的一种方法。 方法：121（1kg/cm2或15磅/英寸2）维持15-20min;112（0.5kg/cm2或8磅/英寸2）20-30min;115（0.75kg/cm2或11磅/英寸2）20-30min。(如：生理盐水、营养琼脂等培养基用121 。含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用112 。)适用：耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。 注意事项：排净冷空气；灭菌终了，缓慢降压；灭菌结束，趁热取出物品。煮沸消毒法: 将水加热至100，煮沸15-30min，可杀死所有营养细胞和部分芽孢，达到消毒物的目的。如果在水中适当加1碳酸钠或2一5的石炭酸则杀菌效果更好 。巴斯德消毒法：用较低的温度来杀死其中的病源微生物，这样既保持食品的营养风味，又进行了消毒。该法一般是将待消毒的液体食品置于62处理30min，然后迅速冷却。即可达到消毒目的。低温长时法：62.930min处理牛奶；高温瞬时法：71.615s处理牛奶；超高温巴斯德灭菌法：让液体食品停留在140左右3-4s，急剧冷却至75，经匀质化后冷却至20。间歇灭菌法： 将待灭菌物品在80-100蒸煮1560min，冷却后搁置室温（2837）下过夜，并重复以上过程三遍以上。 其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀死芽胞，室温过夜促使残留的芽孢萌发成营养体，再经蒸煮过程可杀死新的营养体；循环三次以上可保证彻底灭菌的目的。在相同温度条件下，湿热灭菌效率比干热灭菌高，其原因有以下几点 ： A在湿热条件下，易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，如氢键结构,从而使菌体蛋白易凝固 B热蒸汽在菌体表面凝结为水时放出潜热，从而可提高灭菌温度。C 饱和水蒸汽穿透力强； 第七章 微生物遗传变异与育种一、证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验1、经典转化实验（transformation）：F.Griffith，研究对象：（肺炎双球菌）SIII型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性光滑型RII型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性粗糙型1928年，Griffith进行了以下几组实验：对小鼠注射活RII菌或死SIII菌 小鼠存活对小鼠注射活SIII菌小鼠死亡对小鼠注射活RII菌和热死SIII菌 小鼠死亡抽取心血分离活的SIII菌以上实验说明：加热杀死的SIII型细菌细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入RII型细胞并使RII型细胞获得稳定的遗传性状，转变为SIII型细胞。1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M。McCarty从热死S型S. pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成分，并在离体条件下进行了转化试验：只有S型细菌的DNA才能将S. pneumoniae的R型转化为S型。且DNA纯度越高，转化效率也越高。说明S型菌株转移给R型菌株的，是遗传因子。2、噬菌体感染实验以32S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验（1）含32P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中（2）含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中3、三个经典实验说明的情况：（一）经典转化实验:证明决定生物遗传变异的物质是DNA。（二）噬菌体感染实验P113：证明只有DNA携带有全部遗传信息。（三）植物病毒的重建实验:证明遗传物质是RNA而非蛋白质。二、基因突变类型：个体表型类型的改变1.形态突变型由突变引起的个体或菌落形态的变异，是一种可见突变，一般属非选择性突变。 2.条件致死突变型某菌株或病毒经突变后在某种条件下可正常生长繁殖并呈现其固有表型，而在另一条件下却无法生长繁殖的突变型。温度敏感突变株是一类典型的条件致死突变株。 3.生化突变型指发生代谢途径变异但形态没有明显变化的突变型。最典型的生化突变型是营养缺陷型（因突变而丧失产生某种生物合成酶的能力，并因而成为必须在培养基中添加某种物质才能生长的突变类型）。2.抗性突变型指野生型菌株因突变而对某些有害的理化因子产生抗性的突变类型，包括抗药性、抗紫外线或抗噬菌体等突变类型。 5.抗原突变型指细胞成分尤其是细胞表面成分（细胞壁、荚膜、鞭毛）的细微改变而引起抗原性变化的突变型 。三、突变的特点（ mutation ）：指细胞内遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化。1、基因突变：是由于DNA链上的一对或少数几对碱基发生改变而引起的遗传性状的改变。2、染色体畸变细胞学上可以看到染色体的变化。3、基因突变细胞学上看不到遗传物质的变化。4、基因突变的特点 不对应性：突变的性状与突变原因之间无直接的对应关系。 自发性：各种形状突变可以在没有人为诱变因素处理下自发地产生。 稀有性：突变率低且稳定。 独立性：突变可以独立发生，不会互相影响。 可诱发性：诱变剂可提高突变率。 稳定性：变异性状稳定可遗传。 可逆性：从原始的野生型基因到变异株的突变称为正向突变从突变株回到野生型的过程则称为回复突变或回变。 任何性状既可以发生正向突变，也可发生回复突变。 四、原核微生物的基因重组1、基因重组的方式 转化（吸收游离DNA片段） 转导（噬菌体携带DNA） 接合（细胞间暂时沟通） 原生质体融合（人工细胞融合）2、转化（P131）定义：受体菌自然或在人工技术作用下直接摄取来自供体菌的游离DNA片段，并通过交换把它整合到自己的基因组中，而获得部分新的遗传性状的基因转移过程，称为转化。转化后的的受体菌称为转化子（transformant）。 有关名词： 受体菌：recipient/receptor，转化基因的接受者 供体菌：donor，转化基因的提供者 转化因子：来自供体菌的DNA片段 转化子：transformant，将转化基因重组进入自身染色体组的重组子转化的过程包括供体DNA片断的吸附、吸收和整合等 转化发生的条件：受体细胞要处于感受态供体DNA片段大小适宜，分子量一般为1107 Da左右 菌株间的亲缘关系密切根据感受态建立的方式，可以分为：自然遗传转化人工转化人工转化是通过人为诱导的方法，使细胞具有摄取DNA的能力，或人工地将DNA导入细胞内。方法：CaCl2处理细胞，使其成为能摄取外源DNA的感受态状态.电穿孔法electroporation：用高压脉冲电流击破细胞膜，或击成小孔，使各种大分子（包括DNA ）能通过这些小孔进入细胞。3、转导 包括普遍转导（完全普遍转导和流产普遍转导）和局限转导（低频转导和高频转导）1）定义：通过缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中，通过交换与整合，使受体菌获得供体菌的部分遗传性状的现象。由转导作用而获得部分新遗传性状的重组细胞，称转导子2）普遍性转导定义：通过完全缺陷噬菌体对供体菌任何DNA小片段的“误包”而实现其遗传性状传递至受体菌的转导现象，称为普遍性转导。3）完全普遍转导定义：完全缺陷噬菌体可以感染受体细胞，并把供体DNA注入受体细胞内，与受体细胞的DNA进行基因重组，并使供体基因整合到受体细胞的染色体上，从而使受体细胞获得供体菌的遗传性状，产生变异，形成稳定的转导子 4）流产普遍性转导概念：受体菌经转导获得的供体DNA片段在受体菌中不发生、配对交换和整合，也不迅速消失，而只是进行转录和转译（性状表达），这种现象就称为流产转导。5）局限性转导定义：通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中，并获得表达的转导现象。特点：v 只能转导供体菌的个别特定基因（一般为噬菌体整合位点两侧的基因）v 该特定基因由部分缺陷的噬菌体携带v 缺陷噬菌体使由于其在形成过程中所发生的低频率（约 10 5）“误切”，或由于双重溶源菌的裂解而形成（约形成50%缺陷噬菌体）v 局限转导噬菌体的产生要通过UV等因素对溶原菌的诱导并引起裂解后才产生。6）普遍性转导和局限性转导的比较比较项目普遍性转导局限性转导转导的基因供体染色体或染色体外的任何基因供体染色体上与原噬菌体紧密连锁的少数几个个别基因噬菌体寄生的位置不结合在寄主染色体特定位置上结合在寄主染色体特定位置上获得转导噬菌体的方法通过敏感菌的裂解或容源菌的诱导紫外线诱导溶源菌转导子的区别一般稳定，非溶原性（不表现出任何噬菌体的性状，包括免疫性）一般不稳定，呈缺陷溶源性（对同源噬菌体具有免疫性，但不表现出其它噬菌体的性状）4、接合（看课件和书P134）1）定义：是指供体菌（雄）通过其性菌与受体菌（雌）相接触，前者传递不同长度的单链DNA给后者，并在后者细胞中进行双链化或进一步与染色体发生交换、整合，从而使后者获得遗传性状的现象。通过接合而获得新性状的受体细胞称为接合子。2）凡有F因子的菌株，其细胞表面就产生14条中空而细长的丝状物，即性纤毛。有F因子的为性，即供体菌株，无F因子的为，即为受体菌株3）E. coli分为四种类型：v F+（“雄性”）菌株v F （“雌性”）菌株v Hfr（高频重组）菌株v F菌株5、原生质体融合1）概念：通过人为方法，使遗传性状不同的两细胞的原生质体发生融合，并进而发生遗传重组以产生同时带有双亲性状的遗传性稳定的融合子（fusant）的过程，称为原生质体融合。2）适用范围：各种生物细胞都能进行原生质体融合，包括各种原核生物、真核微生物以及高等动植物和人体的不同细胞。3）意义：70年代后发展的一种育种新技术，继转化、转导和接合之后一种更有效的转移遗传物质的手段。原生质体融合不仅能在不同菌株或种间进行，还能做到属间、科间甚至更远缘的微生物或高等生物细胞间的融合。4）原生质体融合的优点：可以提高重组率；双亲可以少带标记或不带标记；可进行多亲本融合；有利于不同种间、属间微生物的杂交；通过原生质体融合提高产量。5）原生质体制备，一般都采用酶解法去壁。 根据微生物细胞壁的不同，需分别采用不同的酶，如溶菌酶，纤维素酶，蜗牛酶等。 有时需结合其它一些措施，如在生长培养基中添加甘氨酸、蔗糖或抗生素等，以提高细胞壁对酶解的敏感性。 影响原生质体制备的因素：菌体的前处理；菌体培养时间；去壁酶浓度；酶解温度；酶解时间；渗透压稳定剂等。 五、菌种的衰退1、概念：菌种在培养或保藏过程中，由于自发出现某些原有的优良生产性状的劣化，遗传标记的消失等现象。原因：基因突变、质粒消失、变异菌株性状分离等。2、常见的衰退现象：菌落和细胞形态的改变； 生长速度缓慢，产孢子越来越少； 抵抗力、抗不良环境能力减弱等。代谢产物生产能力或其对宿主寄生能力下降；3、防止菌种衰退的方法：控制传代次数（一般在DNA的复制过程中，碱基的错配率是5x10-4，自发突变的频率为10-810-9，采用良好的菌种保藏方法，可以减少移种和传代的数）； 选择合适的培养条件； 采用不易退化的细胞进行传代（对丝状微生物而言，通常采用稳定的单核孢子进行接种）； 采用有效的菌种保藏方法。第十章 微生物与食品变质一、食品变质 (引起的危害)1、食品腐败变质概念：食品受到外界有害因素的污染以后，食品原有色、香、味和营养成分发生了从量变到质变的变化，即造成其原有化学性质或物理性质和感官性状发生变化，结果降低或失去其营养价值和商品价值的过程，这个过程称为食品腐败变质。习惯把食品腐败变质称为食品变质。二、乳及乳制品的腐败变质(一) 鲜乳的腐败变质（P186）鲜乳的变质现象：产酸、凝固：沉淀、凝块为乳白色，乳清为淡黄绿色异味：酸味、腐败味、味苦产气：发泡鲜乳中由于含有一定数量的微生物，故贮藏过程中由于微生物在乳中的活动，会逐渐使乳变质，其变化过程分5个阶段： 抑制期（混合菌群期） 乳酸链球菌期（用于生产酸奶）乳中含有抗菌物质的量是有限的，当抗菌物质减少或消失后，存在于乳中的微生物如乳链球菌、乳酸杆菌、大肠杆菌和一些蛋白质分解菌等开始生长繁殖。其中以乳酸链球菌生长繁殖占绝对优势，分解乳糖和其它糖类产生乳酸，使乳液酸度不断升高，乳液出现凝块。由于酸度的升高抑制了腐败菌、产碱菌的活动，当酸度升高到一定限度时（pH=4.5左右），乳链球菌本身也受到抑制，不再继续繁殖，数量开始减少。 乳酸杆菌期：出现大量凝块，并伴随有乳清的析出。 真菌期：乳失去了食品的价值。 腐败期（胨化细菌期） ： 经过以上几个阶段，乳中的乳糖含量已基本上消耗掉，而蛋白质和脂肪含量相对增高。凝乳块逐渐被消化，乳的pH值不断上升，向碱性转化，并伴随有腐败细菌的生长繁殖，如芽孢杆菌、假单孢菌、变形杆菌等都可能生长，于是牛奶出现腐败的臭味。(二)奶粉的腐败变质奶粉的变质现象：有明显异味、腐败味、霉味、化学药品和石油产品等气味，或呈淡棕色及严重凝块。A奶粉中微生物主要是在原料乳阶段造成的，尽管原料乳经过了净化、消毒等过程。但只能起到降低原料奶中微生物的数量，而达不到无菌的状态。而且降低的程度又与原料乳污染的程度有关。B某些加工过程中可能会造成微生物污染如浓缩过程虽然经过了不利于微生物生长的（48-60）保温和减压处理，但仍然可以残留一些厌氧的嗜热微生物。C.由于合格奶粉含水量5%，不适宜微生物的生长，因而随着贮存时间的延长，微生物含量会逐渐减少。 由于合格奶粉含水量5%，不适宜微生物的生长，因而随着贮存时间的延长，微生物含量会逐渐减少。3. 奶粉中的病原菌如果原料奶污染严重，而加工处理又不适当，那么奶粉中就有可能有病原菌的存在，最常见的是金黄色葡萄球菌和沙门氏菌。三、 引起罐头食品的腐败变质的微生物目前研究证明，肉毒梭菌产生的外毒素是生物毒素中最强的一种，该菌也是引起食物中毒的病原菌中耐热力最强的菌种之一。正因为如此，罐头食品杀菌时，常以此菌作为杀菌效果是否彻底的指示细菌。（一）罐头食品常见的腐败变质现象1. 胀罐（swell can）正常的罐头食品因罐内保持一定的真空度，故罐盖和罐底是平的或稍微向内凹陷，当罐头内有微生物生长繁殖造成腐败变质后，有时会产生气体，使罐头发生膨胀，即罐底、底盖出现一面凸或两边凸的现象，形成了胖听。当然产气厉害的，可以造成罐头爆炸。. 平酸（flat sour）平酸是指食品发生酸败，而罐头外观仍属正常，盖和底不发生膨胀，呈平坦或内凹状，这是由于产酸不产气的缘故。. 黑变（H2S腐败）在某种细菌活动下，含硫蛋白被分解，并产生H2S、硫化氢气体又与罐内壁铁质发生化学反应形成黑色化合物FeS沉积于罐内壁或食品上，以致食品发黑并呈臭味，黑变又称硫化物腐败。这类腐败的罐头，外观一般正常，有时也会出现隐胀或轻胀。4. 发霉相对来讲，这类腐败不太常见，一般讲只有容器裂漏或罐内真空度过低时，才有可能在低水分和高浓度糖分的食品表面霉变。（二）罐头腐败变质的原因导致罐头食品发生腐败变质的原因，虽然是多方面的，但主要是由化学、生物和二者兼有的原因所引起的。1. 化学原因由于食品中的酸和马口铁相互作用而产生氢气，引起罐头食品“氢膨胀”，使食品发生变质。. 生物原因生物原因是由于罐头食品污染了微生物而导致的食品腐败变质。那么污染的微生物来至于何种原因呢？可能是下面二个原因或其中之一 杀菌后罐中残留的微生物(这是由于灭菌不彻底造成的)杀菌之后发生漏罐(罐头经过杀菌后，由于密封性能不好，发生漏罐，很容易造成微生物的污染。)四、食品变质带来的危害 产生厌恶感 降低食品的营养价值 引起中毒或潜在危害四、食物中毒1、概念：指摄入了含有生物性、化学性有毒、有害物质的食品或把有毒、有害物质当作食品摄入后出现的非传染性（不属于传染性）的急性、亚急性疾病。L 食物中毒是一种食源性疾病L 暴饮暴食所致急性肠胃炎、食源性肠道传染疾病和寄生虫病、食物过敏、有毒食物的慢性损害不属于食物中毒。2、特点 ：1.潜伏期短，大约进食后0.5-24hr相继发病，来势急剧，短时间内可