食品微生物学-教案

绪论教学目标：了解食品微生物的研究对象及发展史以及食品微生物学在我国的发展状况前景，对食品微生物学整体有一个大致了解。激发同学的学习兴趣。教学难点：微生物学的发展史。教学重点：（1）、微生物的特点（2）、微生物的发展史（3）、我国食品微生物工业的发展状况教学方法：重点讲授参考书目：（1）、江汉湖主编：食品微生物学，中国农业出版社，2002；（2）、无锡轻工学院合编：食品微生物学，轻工出版社，1988；（3）、张文治主编：食品微生物学，中国轻工出版社，1995 ；（4）、武汉大学主编：微生物学，高等教育出版社，1996第二版；（5）、杨洁彬等编：食品微生物学，北京农业大学出版社，1995； 第一节 微生物与食品微生物学一、微生物学的研究对象（一）、微生物和微生物学1、什么是微生物 非细胞生物病毒、噬菌体 生物 原核生物 细胞生物 低等动植物 真核生物 真菌类 高等动植物 原生动物 藻类 低等藻类 高等藻类以上除了高等动植物，高等藻类以外都属于微生物范畴也有人把原生动物和藻类排除在外。微生物不是生物分类学中的名词，而是所有小生物的统称。2、什么是微生物学？微生物学就是研究以上这些微生物的形态结构、生长繁殖、遗传、变异、生理生化等特征以及微生物在自然界中的分布、作用和与人类及其他生物相互关系的一门学科，通过对各种微生物的研究，达到利用、控制改造它们、使其为人类造福的目的。（二）、微生物的一般特点1、个体微小、结构简单微生物大小往往以微米来计，仅有十分之一至几个微米，只能用显微镜才能观察到。结构简单，往往是一个单细胞结构，仅有细胞膜、细胞核等结构。2、种类多、分布广据统计，以发现的微生物种类多达十万种以上。由于不同的微生物种类的特点及代谢以及环境条件的要求和适应等都有不同，因而能广泛分布于自然界。在土壤、大气、水中、各种物品上、人和动植物的体内外都有微生物的存在。甚至在高空、深海、矿层、沙漠和冰雪等地方都有微生物的存在。可以说：微生物“无处不在，无时不有”。3、繁殖快由于微生物的个体很小，其表面积和体积比值很大。因此，它们能够在有机体与外界环境之间迅速交换营养物质和代谢产物。微生物的代谢强度比高等动物的代谢强度大几千倍至几万倍。其繁殖速度快是高等动物不能与之相比的，如大肠杆菌在适宜条件下，20min就可繁殖一代，24h可繁殖72代。即由一个菌体在一昼夜中可繁殖成471022个菌体。4、易于变异由于微生物表面积和体积的比值很大，与外界环境的接触面大，因而受环境的影响也大。一旦环境条件发生变化，不适于微生物的生长时，很多微生物的个体死亡。但是也有些个体发生变异并能存活下来。人们常常利用微生物的这一特点，根据工作需要，用人工诱变的方法，给予不适宜微生物正常生长的环境条件，是其遗传发生变异，从变异的菌株中筛选优良菌种。5、易于培养微生物生长需要的条件大都非常简单。有的仅需要阳光和部分无机盐即能生长，大多数在自然环境条件下即可生长。食品工业中所用的微生物仅需要农产品如玉米、豆粕，即可生长和大量繁殖，且生长时间较短。可以不受环境条件的限制，大量生产微生物。以上几个特性决定了微生物在许多领域可以运用，且具有其他动植物无可比拟的优势。 二、微生物学的任务自然界广泛在的这些微生物与人类的关系非常密切。少数微生物是人和动物的病原菌，给人类带来灾害。但大多数微生物对人类是无害的，或者是有益的，甚至是人类生产和生活中不可缺少的。微生物学就是微生物的特性及与人类的关系，达到利用、控制、改造，使其为人类造福。第二节 微生物学的发展微生物学的发展分为四个阶段：1、生物发现以前的感性认识阶段2、物学的形态学发展阶段3、微生物学的生理学发展阶段4、微生物学的分子生物学发展阶段一、感性认识阶段人们利用微生物以有数千年的历史，早在公元前4000-3000年，埃及人已熟悉葡萄酒、啤酒、醋的酿造方法。另外一些微生物加工方法，如亚麻的浸沤也是相当古老的，在三、四千年以前已经达到技艺高超的程度。利用微生物制造乳制品，如干酪、各种酸奶饮料、酸乳酪，大概可以追溯到新石器时代，由狩猎转变为农业的那个变革时期。在新石器时代早期，当人们年连丰收，食物足够且有剩余时，看来就开始用各种方式保藏食品，这些方法有干燥、腌渍以及浓糖液中浸泡使之脱水等。尽管这些技术人们已很熟悉,但在当时,对其原理却不得而知。仅是一种感性认识，在显微镜未发明之前，他们无法知道或证明微生物的存在。二、形态学发展阶段1675年，荷兰科学家列文虎克（Leeuwenhock）发明了显微镜，能放大200-300倍。他利用自制的显微镜观察了污水、牙垢、腐败有机物等，直接看到了微小生物，并作了相当正确地描述。他绘制的图现在还保存着，并且仍可很清楚地辨别杆菌，链球菌和其他独特的形态，观察时期持续近两百年。这一时期微生物学无多大进展。三、生理学阶段直到19世纪60年代，欧洲一些国家中占重要经济地位的酿酒工业和蚕桑业发生了酒变质和蚕病危害等问题，进一步推动了对微生物的研究，促进了卫 生学的兴起。其中法国人巴斯德（Pasteur）与德国人柯赫（Koch）起了积极的作用。 巴斯德的主要成就是：（1）、否定了自然发生学说；（2）、证明发酵是微生物引起的； （3）、巴斯德消毒法；（4）、证实传染病是由病原微生物引起的，并提出接种疫苗的方法预防传染病。柯赫（Koch）发明了细菌纯培养技术、染色、分离等以及对病原菌的研究。四、现代微生物的发展现代技术的发展，促进了微生物学的发展。1929年弗莱明发现了青霉素抗菌工业的兴起发酵工业的兴起。30年代电子显微镜的问世病毒学得以大发展。基因工程：是人们可以按照需要去定向改造和创建新的微生物类型和获得新的新型微生物产品成为可能。第三节 我国食品微生物学的发展和任务一、我国食品微生物学及食品工业的发展我国食品微生物学总体来说发展比较迟，基本上属于一门新的学科。在我国，大约近20年的时间发展较迅速，许多学校先后开设了本门课程，但比其他老学科来说，体系还不够完善。我国近20年来，与微生物有关的食品工业发展迅速，下面就微生物工业在我国涉及到的11个方面加以介绍：1、酒精生产及酿酒工业（酒类包括白酒、葡萄酒、啤酒等；酒精包括医用、食用、工业酒精）2、发酵食品工业（包括酱油、豆酱、面包、乳品工业上的应用：干酪、酸奶、酸乳酪，食醋、腌菜等）3、抗生素及干扰素工业,81个品种。4、有机酸发酵工业（如柠檬酸、苹果酸、葡萄糖酸、乳酸、醋酸、异康酸等）。5、氨基酸发酵工业（我国98%为味精），世界120万吨，我国65万吨（98年）。 6、酶制剂工业（80%为糖化酶，24万吨）。7、维生素（如Vc，6000T）。8、核苷酸（鲜味物质）。9、菌体蛋白制造工业。10、微生物环境净化。11、其他（如疫苗、冶金、肥料、沼气、饲料的处理，微生态制剂等）。二、食品微生物学的任务1、食品微生物学：是研究与食品有关的微生物的特性，微生物与食品的相互关系及其生态条件的科学。一般来说，微生物既可以在食品制造中起有益作用，又可以通过食品给人类带来危害。2、微生物在食品中的应用有三种方式（1）、微生物菌体的应用：食用菌就是受人们欢迎的食品，乳酸菌可引起蔬菜和乳类及其它多种食品的发酵，所以，人们在食用酸牛奶和酸泡菜时也食用了大量的乳酸菌；单细胞蛋白就是微生物体中获得的蛋白质，也是人们对微生物菌体的利用。（2）、微生物代谢产物的应用：如酒类、食醋、氨基酸、有机酸、维生素等。（3）、微生物酶的应用：如豆腐乳、酱油等。3、总之，食品微生物学的任务在于研究有益微生物在食品中的应用，为人类提供有益与健康、营养丰富的食品，并避免在食品制造、流通和保藏中有害微生物的污染，防止食品腐败和产毒，保证食品的安全性。食品微生物学是一门综合性的学科，涉及面广，它又是食品发酵工艺学的基础，学好本门课非常重要。为了学好本门课程，必须很好地掌握微生物学的基本知识和操作技能；了解微生物与原料、工艺、环境的关系和控制有害微生物活动的方法。同学们，二十一世纪是生物技术的世纪，而生物技术又以微生物学技术首当其冲。相信同学通过本门课的学习，能对微生物学的知识和技能有一个大的提高，为你们的就业提供较强的支持与帮助。 思考题1、什么是微生物？其分类地位如何？2、微生物的一般特性是什么？3、微生物学的发展史分为哪几个阶段？4、微生物学的发展史上有哪几个代表人物？5、我国微生物工业涉及哪几个方面？发展状况如何？6、食品微生物学的定义是什么？7、微生物在食品中的应用有哪几种方式？8、食品微生物学的任务是什么？授课小结本节课，我们讲授了（1）、微生物及微生物学的概念（2）、微生物学的一般特性（3）、微生物的发展史（4）、微生物在食品中的应用范围及方式（5）、食品微生物学的任务通过学习，对微生物学的概况应有一个总体了解。第一章 原核微生物的形态、结构与功能教学目标：通过本章学习，对细菌、放线菌的大小、形态、结构、特性及分类有一个全面的了解。教学难点：细菌细胞壁的结构及分类。教学重点：细菌细胞的结构。教学方法：（1）、讲授结合挂图；（2）、布置思考题，让同学找答案，然后重点讲解。讲课学时数 3参考书目：（1）、江汉湖主编：食品微生物学，中国农业出版社，2002；（2）、杨洁彬等编：食品微生物学，北京农业大学出版社，1995； （3）、无锡轻工学院合编：食品微生物学，轻工出版社，1988；（4）、张文治主编：食品微生物学，中国轻工出版社，1995 ；（5）、武汉大学主编：微生物学，高等教育出版社，1996第二版；（6）、周德庆主编：微生物学，复旦大学出版社，1998。简单介绍原核生物和真核生物的区别1、原核生物细胞有明显的核区，核区只有一条染色体。真核细胞内有明显的核，称为真核，外有核膜，有多条染色体。2、原核细胞有中间体，真核细胞无中间体。3、原核细胞一般较小，真核细胞较大。（详见课本P7表1-1）第一节 细菌一、细菌个体形态和大小一、细菌个体形态 球菌：单球、双球、链球、四联、八叠、葡萄球菌细菌 杆菌：长杆菌、短杆菌、球杆菌、棒杆菌、链杆菌螺旋菌：弧菌、螺旋菌需要强调的是以上形态不是固定不变的。一种细菌在不同的环境下，形态是不同的。例如，其形态与培养温度、培养基的成分与浓度、培养时间有关。各种细菌在幼龄时和适宜的环境条件下表现出正常的形态。当培养条件变化或菌体变老时，常常引起形态的改变，尤其是杆菌。有时菌体显著伸长呈丝状、分枝状或呈膨大状，这种不整齐的形态称之为异常形态。（二）、细菌个体大小细菌的个体很小，须用显微镜放大数百倍后，才能看见。一般以微米作为长度单位。人肉眼可见到十分之一毫米以上大小的东西，二细菌只有几个微米，故肉眼不可见。由于细菌形态和大小在环境条件改变时也发生改变，故观察细菌大小和形态时，应选用在适宜的培养基上，经过18-24小时培养的幼龄菌体为宜。二、细菌细胞的结构细菌的基本结构包括：细胞壁、细胞膜、细胞质及细胞核。特殊结构有：荚膜、鞭毛和芽孢。（见课本图1-6）三、细菌的繁殖细菌从自然环境或培养基中获得能量和营养物质，经代谢转化后形成新的细胞物质，菌体随之形成，最后由一个母细胞产生两个或两个以上子细胞的过程称为繁殖。细菌繁殖主要是以无性繁殖为主，其中以裂殖方式为主要形式。细菌分裂过程可以分为细胞核及细胞质分裂、横隔壁形成和子细胞分离三个过程。少数细菌可进行芽殖，如生芽杆菌（Blastobacter）、生丝微菌属（Hyphomicrobium）。四、细菌的培养特征细菌的培养特征是指细菌在培养基上所表现的群体形态和生长情况。它是细菌分类鉴定的依据。主要包括以下三个方面。（一）、细菌的菌落特征将单个细菌细胞接种到适宜的培养基中，在适宜的条件下细菌迅速生长繁殖，经过一定时间后，由于细胞生长受到各种因素的限制，因而可在培养基表面或里面聚集形成一个肉眼可见的，具有一定形态的子细胞群体，称之为菌落（colony）；而由多个同种细胞密集接种长成的子细胞群体则称为菌苔（lawn）。各种细菌在一定条件下形成的菌落特征具有一定的稳定性和专一性，是观察菌种的纯度、辨认和鉴定菌种的重要依据。菌落特征包括大小、形状、边缘、光泽、质地、透明度、颜色、隆起和表面状况等。（二）、细菌的斜面培养特征 采用划线接种的方法，将菌种接种到试管斜面上，在适宜的条件下经过一定的时间培养后可对其进行斜面培养特征的观察。细菌的斜面培养特征包括菌苔的生长程度、形状、光泽、质地、透明度、颜色、隆起和表面状况等。（三）、细菌的液体培养特征将细菌接种到液体培养基中，经过一定时间培养后即可对其进行观察，细菌的液体培养特征包括表面状况、混浊程度、沉淀状况、有无气泡和色泽等。思考题1、什么是肽聚糖？了解细菌细胞壁肽聚糖结构有事么意义？答：肽聚糖是细菌细胞壁的主要成分。是由聚糖骨架、四肽侧链和交联桥三部分组成（革兰氏阴性细菌肽聚糖无交联桥）。由于肽聚糖是细菌细胞壁的主要成分，凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，大多数损伤细胞壁而杀伤细菌。如青霉素能干扰甘氨酸交联桥与四肽侧链上的D-丙氨酸之间的连接，是细菌不能合成完整的细胞壁，亦可导致细菌的死亡。而动物细胞无细胞壁，故对人体无害。2、比较革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的细胞壁的成分和结构。答：革兰氏阳性细菌的细胞壁较厚，其主要成分是肽聚糖，约有15-20层，各层之间交联率较高，组成三维立体框架，结构坚固致密。革兰氏阴性细菌的细胞壁较薄，结构复杂，肽聚糖含量少，只有1-3层，交联率较低，不能形成三维立体框架结构，在肽聚糖层外还有三层结构，即脂蛋白、外膜、脂多糖，其主要成分是脂类物质。由于上述革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌在细胞壁上显著差异，进而导致这两类细菌在染色反应、抗原性、毒性以及对溶菌酶和某些抗生素的敏感性等方面都有很大不同。3、什么是革兰氏染色法？有什么意义？答：1884年丹麦科学家革兰氏（Gran）试验成功了用于鉴别不同种类细菌的经验染色法革兰氏染色法。其步骤是：结晶紫碘液酶染95%乙醇脱色蕃红复染。蓝紫色革兰氏阳性细菌，G+。紫红色革兰氏阴性细菌，G。上述这类反应称之为革兰氏阳性反应和革兰氏阴性反应，它对细菌的的分类鉴定及为重要。4、革兰氏染色的原理是什么？答：革兰氏阴性细菌的细胞壁中，由于类脂物质含量较高，染色后用脂溶剂95%乙醇进行处理时，溶解了类脂物质，壁的通透性增加，至使结晶紫与碘形成的复合物被乙醇提出。革兰氏阳性细菌由于细胞壁中肽聚糖含量较高，染色后用95%乙醇进行处理时，由于乙醇的脱水作用，而使细胞壁肽聚糖层中的孔径变小，通透性降低，故能阻止结晶紫与碘复合物流出，仍保留在细胞中，而呈不同的颜色（紫色）。 5、什么是细胞膜？什么是中间体？他们的功能是什么？相互有什么关系？答：细胞膜是位于细胞壁内侧，紧包住细胞质，柔软而富有弹性的一层薄膜，具有双层膜结构，含70%蛋白质，20-30%脂质。其功能是个有生命的部分，是细菌代谢活动的重要中心。（1）、控制营养物质和代谢产物进出细胞。（2）、好氧菌的细胞膜上，含有细胞色素和其他呼吸酶系统，包括某些脱氢酶，可以转移电子，完成氧化磷酸化作用，参与细胞呼吸的作用，与能量的产生、储存和利用有关。（3）、胞膜上含有许多与合成代谢有关的酶系统。中间体：某些细菌中细胞膜向内陷入细胞质中，折叠而形成层状、管状、或囊状的结构，称为中间体。其功能是参与DNA的复制和分离、酶和其他蛋白质的分泌，以及细胞分裂时的横隔形成。6、什么是荚膜？化学成分是什么？有什么生理功能？答：某些细菌在细胞壁外，包缠着一层粘性物质，并且有一定的外形，相对稳定地附于细胞壁之外，其厚度在0。2微米以上，称之为荚膜。化学成分：90%是水分，多数细菌的荚膜由胞外多糖组成，少数是多肽。荚膜的生成与遗传性和环境条件有关。功能：保护菌体，贮藏营养物质和致病力。7、鞭毛和纤毛有何不同？答：鞭毛：是由菌体内鞭毛基粒上长出一条细长呈波浪状的丝状体，穿过细胞壁伸出体外，是运动器官。纤毛：菌体上生长的无数线状纤毛，与粘附性有关，与鞭毛不同之处在于比鞭毛更细，且短而直，数目也多，遍布菌体表面。8、什么是芽孢？有何特性？答：有些细菌当长到一定时期繁殖速度下降，菌体的细胞原生质浓缩，在细胞内形成圆形、椭圆形或圆柱形的孢子，对不良环境具有较强抗性的休眠体，称之为芽孢（菌体在形成芽孢之前称之为繁殖体或营养体）。特性：（1）有较厚的闭合高度的折光性，在显微镜下为透明体。（2）芽孢难以着色，为了便于观察常常采用特殊的染色方法芽孢染色法（用强染色剂和加热染色）。（3）对不良环境（干燥、热、化学药剂）有较强的抗性。 9、芽孢形成的条件是什么？有何实践意义？ 答：条件：（1）主要有遗传性决定的，即有形成芽孢基因控制。（2）外界环境的影响。某些无机盐、活性炭、可溶性淀粉、营养缺乏等因素，可以抑制基因的表达。实践意义：由于芽孢对干燥、热和化学药剂具有很强的抗性，自然给食品灭菌带来很多困难，所以当进行食品灭菌时，判定食品灭菌是否彻底，应该以亚包是否被杀死为准。10、什么是菌落？细菌菌落有何特点？答：在固体培养基的表面或深层，有一个活菌细胞繁殖起来，形成能用肉眼观察大的群落称之为菌落。不同种类细菌所形成的菌落，在大小、硬度、光泽、颜色和透明度等方面都有差异。在不同培养条件下，即使同一种细菌的菌落，其特性也可能有某些不同。就一般而言，同一种细菌用同一种培养基，在相同的培养条件下，所形成的菌落，大体表现为相同形态特征。细菌形态的菌落特征既受遗传性的控制，也受环境条件的影响。菌落是识别和鉴定细菌的重要特征之一。11、细菌的分类依据有哪些？答：（1）形体特征；（2）培养特性；（3）生理特性；（4）生化反应；（5）血清学反应；（6）生态；（7）细胞的化学成分；遗传学特性。12、细菌的分类系统。答：目前国际上运用最多的是伯捷氏鉴定细菌手册，1997年出版了第八版，目前已出版了第九版。第八版由14个国家128位细菌分类专家集体编。分为19个部，每个部里再列出科、属、种、变种、亚种、型、菌株或品系、群。13、举例说明细菌中的名命名法则。答：如金黄色葡萄球菌(Staphylococus aureus Rosenbach 1939)， Staphylococus是属名；aureus是形容词（金黄色的）；Rosenbach是人名；1939是发现年份。一般只写学名，省略人名及年代，印刷时属以下学名用斜体字。五、食品中常见的细菌1、假单胞杆菌具有很强的分解脂肪和蛋白质的能力，是引起食品腐败变质的主要细菌。2、醋酸杆菌属具有很强的氧化能力，可将乙醇氧化成乙酸，主要用于制造食醋，以及日常生活中危害水果、蔬菜，使酒、果汁变酸。 3、无色杆菌属G杆菌，分布于土壤中，多数能分解葡萄糖产酸，使禽肉、和海产品变质发粘。4、产碱杆菌属不分解糖产酸，能生成色素，使乳制品及其他动物性食品产生粘性而变质，能在培养基上产碱。5、黄杆菌属菌落可产生黄色、桔红色、红色或褐色非水溶性色素，有很强的分解蛋白质的能力，可产生热稳定性的胞外酶，故可在低温下使乳剂乳制品酸败。有的黄杆菌可在4oC条件下引起牛乳变粘等，对禽、鱼、蛋等食品同样引起腐败变质。6、埃希氏杆菌(Escherichia)食品中重要的腐生菌，存在于人及动物的肠道中，在水、土壤中也极为常见。大肠杆菌是食品卫生的指示菌。7、沙门氏菌（salmonella）该菌常常污染鱼、肉、禽、乳、蛋，特别是肉类，是人类重要的肠道致病菌，误食有此菌污染的食品，可引起肠道传染病或食物中毒。8、变形杆菌G，卵圆形，幼龄时呈丝状，周生鞭毛，运动性强。广泛分布于水、土壤及人畜粪便之中。有强分解蛋白质的能力，是食品腐败菌，可引起食物中毒。9、利斯特氏菌属是人畜共患病菌，可引起人脑膜炎、败血症、肺炎等。10、乳杆菌属G+，分解糖的能力强，常被用来生产乳酸、干酪、酸乳等乳制品生产的发酵剂。11、明串珠菌属常用来生产葡聚糖，一种代血浆物质。但也常常给食品带来污染，如牛乳的变粘以及制糖工业中增加糖液粘度，影响过滤而延长了时间，降低了产量。12、双歧杆菌属最早发现于婴儿粪便中。G+，多形态杆菌，Y形、V形、弯曲状、棒状、勺状等。专性厌氧。目前市场上保健饮品风行，其中发酵制品及一些保健饮料常常加入双歧杆菌，以提高产品的保健效果。 13、芽孢杆菌属G+，产生芽孢，此菌芽胞有抗热性，因此是食品工业中经常遇到的污染菌。其中蜡样芽胞杆菌可引起食物中毒，炭疽芽孢杆菌是引起人畜共患的烈性传染病。14、梭状芽孢杆菌属为厌氧性革兰氏阳性杆菌，是罐装食品中引起食品腐败的主要菌种，腐败梭菌可以引起蛋白质食物的变质。肉类罐装食品中最重要的是肉毒梭状芽孢杆菌，其芽孢耐热性极大，能产生很强的毒素。15、微球菌属污染食品可使食品变色，可在低温下生长，引起冷藏食品的腐败变质。16、链球菌属如溶血链球菌、乳房链球菌等，可引起食物中毒和乳房炎。17、葡萄球菌属呈葡萄串状，革兰氏阳性（G+），如金黄色葡萄球菌，可引起感染。污染食品产生肠毒素，使人食物中毒。思考题1、细菌有哪几种形态？2、为什么用肉眼看不见细菌？3、细菌的形态和大小、观察的条件是是否不变的？为什么？4、细菌有哪些基本结构和特殊结构？5、细菌的分类依据有哪些？6、细菌的分类系统是什么？7、常见的细菌有哪些主要用途？授课小结本章重点讲授了：1、细菌的基本结构；2、基本结构与染色的关系；3、特殊结构及其功能；4、细菌的分类依据及分类系统等。第二节 古细菌的形态结构与功能1977年Woese C.R（沃斯）等人研究发现产甲烷细菌的核苷酸序列奇特，认为是地球上细胞生物的第三种生命形式，由于这类具有独特基因结构或系统发育的单细胞生物，通常生活在地球上极端的环境或生命出现初期的自然环境中，因此把这类生命命名为古细菌（Archacbacteria）。古生菌细胞 的形态包括球形、裂片状、螺旋形、片状或杆状，也存在单细胞、多细胞的丝状体和聚集体。古细菌独有的特征是在细胞膜上存在聚异戊二烯甘油醚类脂；细胞壁骨架为蛋白质或假肽聚糖，且缺乏胞壁酸。而是衍生出多样化的细胞被膜。在古生菌同一目中，由于其不同类型的细胞壁，革兰氏染色结果可以是阳性或阴性。革兰氏染色阳性菌种具有假磷壁酸（假肽聚糖）、甲酸软骨素和杂多糖组成的细胞壁，而革兰氏染色阴性菌种则具有由晶体蛋白或糖蛋白亚单位构成的单层细胞胞被（表面）。有些古细菌能生活在极端的环境中，可能与其特殊细胞结构、化学组成及体内特殊酶的生理功能等有关。古生菌的繁殖是多样的，包括：二分裂、芽殖、缢裂、断裂和未明的机制。古生菌多生活在地球上极端的环境或生命出现初期的自然环境中，主要粞居在陆地和水域，存在于超高温、高酸碱度、无氧和高盐的热液或地热中，；有些菌种也作为共生体而存在于动物消化道内。它们包括好氧菌、厌氧菌和兼厌氧菌，其中严格的厌氧是古生菌的主要呼吸类型；营养方式有化能自养、化能异养或兼性营养型；古细菌一般喜欢高温。第三节 放线菌（本节内容仅简单介绍，不作为讲授重点）自然界中分布广，在土壤、空气、水中都存在，绝大多数是腐生菌。放线菌在抗生素工业中非常重要，目前生产抗生素多数都是由放线菌产生的。一、放线菌形态1、个体形态菌体是由分支状菌丝组成，菌丝无隔膜，为单细胞多核，菌丝较细，又基内菌丝、气生菌丝、孢子组成。2、菌落形态特征放线菌由于菌落呈放射状而得名，其菌落由菌丝组成，菌丝分枝相互交错缠绕形成质地致密，表面呈较紧密的绒状和坚实、多皱体小而向外延伸的菌落。由于放线菌的基内菌丝与培养基结合牢固，所以一般用接种针很难挑起。表面呈粉末状。 二、繁殖主要通过形成无性孢子方式进行繁殖，孢子形成的方式有三种：（1）、凝聚分裂；（2）、横隔分裂；（3）、产生孢子囊。第三节 其他几种类型的原核生物1、蓝细菌；2、螺旋体；3、立克次氏体；4、衣原体；5、支原体本节主要采用自学的方式。第二章 真核微生物的形态与结构 教学目标：通过本章学习，让同学了解真菌的细胞结构、真菌的繁殖以及真菌的分类、霉菌的形态及其特性、酵母菌的有关特性。教学难点：真菌的繁殖和分类。教学重点：霉菌和酵母菌的一般特性。教学方法：重点讲解,配合自学。讲课学时数：4学时。参考书目：（1）、江汉湖主编：食品微生物学，中国农业出版社，2002；（2）、杨洁彬等编：食品微生物学，北京农业大学出版社，1995； （3）、无锡轻工学院合编：食品微生物学，轻工出版社，1988；（4）、张文治主编：食品微生物学，中国轻工出版社，1995 ；（5）、武汉大学主编：微生物学，高等教育出版社，1996第二版；（6）、周德庆主编：微生物学，复旦大学出版社，1998。真菌一词来源于拉丁文的“蘑菇”（Fungus、复数Fungi）。现在这一词已远远超过了原来的概念，是微生物中一个庞大类群的总称，据统计，约有十几万种。由于真菌的种类极多，很难简明的加以概括，当前认为，真菌的菌体为单细胞或多细胞的分枝丝状体，或为单细胞的个体；真菌细胞中没有光合色素，不能进行光合作用； 真菌属真核生物，细胞中具有与高等生物一样的真核，能进行有丝分裂，其繁殖方式主要靠孢子，包括有性孢子和无性孢子。真菌包括霉菌、酵母菌河和蕈菇。真菌在自然界中分布非常广泛，与人类关系密切，在食品加工中具有重要作用。很多食品都是应用真菌制造的，如各种酒类、面包、酱油、豆腐乳等。有些真菌可以直接用作食品，如蘑菇、木耳、银耳等，既是味道鲜美的菜肴，又是营养丰富的保健食品。用作名贵药材的灵芝、茯苓等也是真菌的菌体。此外，真菌在土壤中的有机质分解中起着重要的作用。在农业生产上，有些真菌可寄生于昆虫的体内，使昆虫致病并死亡。因此可用于害虫的防治。但是，真菌也有对人类有害的一面，如许多霉菌可引起农产品、纺织品和其他工业产品的发霉。由于被真菌污染使食品发生腐败变质，因而降低或失去食用价值。此外，有些真菌可产生毒素，使人畜中毒；也有一些真菌是病原菌，可引起人类和动植物的病害，给人类带来危害甚至灾难。 第一节 真菌的一般特性真菌的种类虽然很多，但是一般特性是相同的一、真菌的细胞结构各种真菌从形态上差异较大，但是细胞构造上是相同的，一般说来，真菌细胞要比原核生物的细胞要大，但比高等植物的细胞小。真菌细胞的基本构造有：细胞壁、细胞膜、细胞核、内质网、线粒体等（见P64图3-19）。1、细胞壁和细菌细胞壁不同之处是真菌的细胞壁是由纤维素和几丁质组成。2、细胞核和原核生物相似，不同之处是有细胞内膜（细胞器的膜）。3、内质网（1）、细胞器：是细胞质内具有的特殊形态和功能的细胞结构，是真核细胞与原核细胞重要区别之一。（2）、内质网是真菌细胞中的主要细胞器，是一种细胞膜的管道系统，结构和细胞膜相同。其功能是：物质传递和合成酯类、脂蛋白。4、高尔基体是一种内膜结构，主要功能是为细胞提供一个内部的运输系统。5、线粒体是一个双层膜组成的囊状结构，是细胞进行呼吸作用的重要场所，含有细胞呼吸作用所需要的各种酶。6、细胞核有核膜、核仁，内有染色体存在，是细胞代谢过程中的控制中心，在繁殖和遗传上有重要作用。高等真菌每个细胞含一两个或多个核，低等真菌含多个核。由真核细菌结构中可以看出，真核细胞与原核细胞比较，其个体大，结构比较复杂，具有真核。所以，真核细胞在生物进化中比原核细胞高级，因而真菌是比细菌高级的生物。二、真菌的繁殖真菌有多种繁殖方式，如霉菌的一般菌丝可生成繁茂的菌丝体。但在自然界中，其主要的繁殖方式是孢子繁殖。孢子的大小、形状和颜色多种多样，根据其形成方式可分为无性孢子和有性孢子。无性孢子是直接由生殖菌丝的分化而形成，有性孢子是通过两个性细胞的结合而形成的。真菌的孢子特征是真菌分类的重要依据，各种孢子主要特征如下。 （一）、无性孢子1、节孢子2、芽孢子3、厚孢子4、孢囊孢子5、分生孢子（二）、有性孢子1、合子2、卵孢子3、接合孢子4、子囊孢子三、真菌的分类（一）、鞭毛菌亚门（二）、接合菌亚门（三）、子囊菌亚门（四）、担（垣）子菌亚门（五）、半知菌亚门第二节 霉菌霉菌（Mold）不是真菌分类中的名词，而是丝状真菌的通称。霉菌在自然界中广泛分布，与食品的关系密切，是人类在实践活动中最早利用的一类微生物，如制曲作酱和酱油；霉菌可用于生产有机酸、抗生素、酶制剂等。但是霉菌也可引起食品腐败变质，或产生毒素，影响人体健康。一、霉菌的形态构成霉菌营养体的基本单位是菌丝（hyphae）。菌丝的宽度一般为3-10微米，比放线菌菌丝款很多倍。其菌丝可伸长并产生分枝，许多分枝的菌丝相互交织在一起，称之为菌丝体（mycelium）。一部分菌丝生长在基质中吸收养分，称之为基内菌丝或营养菌丝。另一部分菌丝向空中生长，称之为气生菌丝。气生菌丝中一部分菌丝形成生殖细胞，也有部分气生菌丝形成生殖细胞的保护组织或其他组织。1、菌丝类型：（1）、无隔菌丝：菌丝中无隔膜，整个菌丝体就是一个单细胞，含有多个细胞核。如鞭毛菌亚门和接合菌亚门中的霉菌。 （2）、有隔菌丝：菌丝中有隔膜，被隔膜隔开的一段菌丝就是一个细胞，菌丝体有很多个细胞组成。在隔膜上有一个或多个小孔，使细胞之间的细胞质和营养物质可以相互沟通。当菌丝断裂，或菌丝中有一个细胞死亡，则小孔可立即封闭起来，避免活细胞中的细胞质外流或死细胞的分解产物流入活细胞中，影响活细胞的正常生命活动。在多细胞的菌丝中，每个细胞内可有一个或多个细胞核。2、特殊结构（1）、吸器：是某些寄生霉菌，可在菌丝旁侧生出拳头状或手指状突起，伸入到寄主细胞内吸取寄主细胞的营养，而菌丝本身并不进入寄主细胞，这种结构叫吸器。（2）、子座：（3）、菌核：生存能力很强，可忍受及不良的环境条件。二、霉菌的菌落由于霉菌的菌丝较粗而长，菌丝体疏松，因而所形成的菌落也比较疏松，呈绒毛状、棉絮状或蜘蛛网状。一般比细菌和放线菌的菌落大几倍到几十倍。有的霉菌的菌丝蔓延有局限性，在培养基上可见局限性菌落。有的无局限性，可无限伸延，其菌落可扩展到整个培养皿。由于霉菌形成的孢子，有不同的形状、构造和颜色，所以菌落表面呈不同结构和色泽。菌落特征是鉴定霉菌的主要依据之一。霉菌菌落的大小、形状、颜色、边缘以及菌落表面的状况，如各种纹饰等都是霉菌的重要培养特征。三、霉菌的代表属我们在这里主要介绍与食品有关的属。（一）、毛霉属种类较多，在自然界广泛分布。如土壤、空气中常发现，是食品工业的重要物生物。毛霉的淀粉酶活力很强，可把淀粉转化为糖。在酿酒工业上多用作以淀粉质原料酿酒的糖化菌。毛霉还能产生蛋白酶，有分解大豆蛋白质的能力，多用于制作豆腐乳和豆豉。有些毛霉还能产生草酸、乳酸、琥珀酸和甘油等。但毛霉也常常引起谷物、果品及蔬菜等食品的腐败变质。特征：菌丝头部有一个膨大的孢子囊。（二）、根霉根霉有假根和匍匐丝，能产生果胶酶，引起果实的腐烂和甘薯的软腐。少孢根霉是印尼传统菌的食品丹贝（Temp）的生产菌种。（三）、曲霉属 曲霉属在国民经济中有重要作用，包括许多发酵工业中应用的菌种。我国古代已利用曲霉菌制曲酿酒及制酱，曲霉菌还可以用于制造蛋白酶及柠檬酸等一些有机酸。曲霉菌在自然界中分布很广，空气中经常含有曲霉菌的孢子，引起食品、衣服、皮革等物品的发霉、腐烂，有的菌还可产生毒素。特点：顶囊上生辐射状小梗，小梗可能是一层或两层。（四）、青霉菌属青霉菌在自然界的分布也非常广泛。土壤中有大量的青霉菌存在，在水果和粮食上都经常发现青霉菌，可引起病害。但有些青霉菌能产生有经济价值的有机酸，如柠檬酸、葡萄糖酸等。在医药上常用青霉素的产生菌是产黄曲霉菌。特点：孢子梗的板端产生对称或不对称的扫帚状的分枝。（五）、红曲属由于能产生红色色素，可用作食品加工中天然红色色素的来源。如在红腐乳饮料、肉类加工中用的红曲米，就是用红曲霉制作的，常用的菌种为紫红曲。（六）、木霉属木霉分解纤维素的能力很高，可用来制备纤维素酶。（七）、赤霉属可引起秧苗疯长，它产生一种激素称之为赤霉素，能刺激植物生长，还能打破种子和块茎器官的休眠，对蔬菜，特别是叶菜类的增产有一定的作用。第三节 酵母菌酵母菌不是分类学上的名称，是非丝状真菌。酵母菌广泛应用与食品、医药、化工、饲料等各方面，在国民经济中有重要作用。酵母菌也是人类实践中应用比较早的一类微生物，我国古代劳动人民就利用酵母菌酿酒，作馒头。由于酵母菌细胞含有丰富的蛋白质、维生素和各种酶类，所以也是医药和化工方面的重要菌种。目前，可利用酵母菌制造酵母片、核糖核酸、核苷酸、核黄素、辅酶A、细胞色素以及脂肪酶、乳糖酶和多种氨基酸等产品。在以石油为发酵原料制取柠檬酸，反丁烯二酸，脂肪酸的工业中，也应用酵母菌。在农业生产中可用作发酵饲料。但是，也由少数酵母菌是发酵工业的污染菌，它们消耗酒精；降低酒精产量或产生不良气味，影响产品质量。少数是高渗透压的酵母菌可使果酱、蜂蜜及蜜饯等食品腐败变质。可见，酵母菌与人类的关系密切。酵母菌在自然界的分布非常广泛，在很多水果、蔬菜及多种植物的花和果实上都有酵母菌的存在。在果园土壤中酵母菌的含量很多，由于一些水果掉在地上，酵母菌可利用水果的糖分，致使果园中有酒味。一、酵母菌的形态、大小和菌落特征酵母的菌体为单细胞。通常为卵圆形，也有的酵母为球形、柠檬形、香肠状和菌丝状等。菌体无鞭毛、不能游动。酵母菌比细菌的单细胞个体要大的多，约1-55-30微米或更长，不同酵母菌的个体差异很大。在工业上常用的酵母菌其平均直径约为4-5微米。大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似，但比细菌菌落大而厚，菌落表面光滑、湿润、粘稠，容易挑起。有的酵母菌培养时间过长时，菌落表面呈皱缩状，菌落多为乳白色，仅有少数呈红色。酵母菌菌落特征是分类鉴定的重要依据。在液体培养基中的生长情况也不相同，有的在液体中均匀生长；有的在底部生长，产生沉淀；有的在表面生长，产生菌膜，菌膜的表面状况及厚度也不相同。以上特征对分类也具有意义。二、酵母菌的细胞结构酵母菌的细胞结构与其他真菌的细胞结构基本相同。但也有本身特点。酵母菌的细胞壁主要成分是葡聚糖和甘露聚糖，此外还有脂类、几丁质和蛋白质。芽痕是酵母菌特有的结构。酵母菌为出芽生殖，芽孢子成熟后与母细胞分离，在母细胞上留下的标记即为芽痕。三、酵母菌的繁殖酵母菌属于真核生物，具有无性繁殖和有性繁殖。无性繁殖以芽殖或裂殖为主。有性繁殖方式是产生子囊孢子。有的把有性繁殖产生子囊孢子的酵母菌称之为真酵母；把其他类型的酵母菌称之为假酵母四、酵母菌的代表属（一）、酵母菌属主要有啤酒酵母和葡萄酒酵母。1、啤酒酵母：啤酒酵母是酵母属中的典型菌种，也是重要菌种。广泛应用于啤酒、白酒、果酒的酿造和面包的制造中，由于酵母菌含有丰富的维生素和蛋白质，因而可作为药用，也可作为饲料，具有较大的经济价值。2、葡萄酒酵母：供啤酒酿造底层发酵也可用于饲料和药用。 （二）、裂殖酵母属（三）、假丝酵母属1、热带假丝酵母2、解脂假丝酵母3、产朊假丝酵母（四）、球拟酵母属（五）、红酵母属（六）、掷孢酵母属思考题1、真菌细胞有何特点？2、真菌在食品中有何重要性？3、真菌的细胞构造有哪些结构？4、什么是细胞器？包括哪几种作用？5、真菌的繁殖方式有哪几种？6、什么叫有性繁殖？7、有性孢子有哪几种？8、有性繁殖分为哪几个阶段？9、真菌分为哪五个亚门？10、霉菌有何特点？11、霉菌的菌落特点是什么？12、酵母菌的形态和菌类有何特征？13、酵母菌在食品工业中有何应用？第三章 非细胞微生物的形态与结构教学目的：简单了解病毒的一般特性和噬菌体的一般特性以及对食品工业的危害。教学难点：病毒和噬菌体的繁殖。教学重点：（1）、病毒的一般特性；（2）、噬菌体的危害和应用。讲课时数： 2学时参考书目：（1）、江汉湖主编：食品微生物学，中国农业出版社，2002；（2）、无锡轻工学院合编：食品微生物学，轻工出版社，1988；（3）、张文治主编：食品微生物学，中国轻工出版社，1995 ；（4）、武汉大学主编：微生物学，高等教育出版社，1996第二版；（5）、杨洁彬等编：食品微生物学，北京农业大学出版社，1995。病毒（Virus）是一类比细菌更微小，能通过细菌滤器，只含一种类型核酸（DNA）或（RNA），仅能在活细胞内生长繁殖的非细胞形态微生物。现已发现千余种，它们广泛分布于自然界中，无论动物、植物和人类都可受到病毒的危害，因此，掌握病毒的特性，认识病毒传染和发病特点，对控制病毒对人类的危害，防止病毒对食品的造成污染，以及减少发酵食品生产中因噬菌体污染而造成的损失均有一定的意义。第一节 病毒的一般特性一、病毒的基本特点1、个体微小单个的成熟的病毒称为病毒粒子，其直径仅为10-30纳米，放大几千至几万倍才能看见。2、结构简单比其他微生物更简单，它是由蛋白质围绕核酸组成的复合分子构成的，没有完整的酶系统。3、高度寄生性病毒不能在人工培养基上生长繁殖，必须进入活细胞中，依靠寄主细胞供给能量、营养、酶类才能增值。4、特殊的抵抗力在活细胞内生活的病毒，对于能干扰细胞代谢的各种因素具有明显的抵抗力，能抵抗多种抗生素的作用。但干扰素可阻止它的生长和繁殖。二、病毒的化学组成1、核酸2、衣壳3、包膜第二节 病毒的繁殖病毒缺乏生活细胞所具备的完整细胞结构以及代谢所必需的酶系统和能量。生活在寄主细胞中的病毒是以本身核酸为模板，利用寄主细胞的原料、能量和生物合成场所合成 病毒的核酸、蛋白质等成分，然后在寄主细胞的细胞质或细胞核内装配成为成熟的病毒体，再以各种方式上释放到细胞外面去，这种繁殖方式称之为复制。通常分为五个阶段：吸附、侵入、脱壳、生物合成、装配和释放。第三节 噬菌体细菌、放线菌和真菌的病毒，称为噬菌体。给发酵工业带来极大的损失。噬菌体在电子显微镜下有三种主要形态，即蝌蚪形、微球形和丝状。噬菌体感染细菌后可产生两种后果：（1）、噬菌体增值而引起细菌裂解烈性噬菌体；（2）、噬菌体不增值而使细菌建立带噬菌体基因的溶源状态温和噬菌体。噬菌体的危害：噬菌体在自然界中分布甚广，主要存在于土壤和污水中，它们可附着于尘土到处飘扬。自从微生物的培养方法采用深层通气法后，发酵罐内发酵液被噬菌体侵染的机会极多，如果一个细胞感染了噬菌体，在10min至1h左右，就能释放10个至数百个子代噬菌体，在短时间能可起溶菌作用，出现不正常发酵，甚至停止发酵，造成严重损失。思考题1、什么是病毒？2、病毒的一般特点是什么？3、病毒的化学组成有哪些？4、病毒复制的定义是什么？5、什么是噬菌体？对发酵工业有什么危害？ 第四章 微生物的培养与生长教学目标：了解微生物营养物质的功能，微生物的营养类型、吸收方式以及根据营养特点配制不同的培养基；微生物的生长曲线以及环境对微生物的影响。教学难点：微生物的生长曲线及环境对微生物的影响。教学重点：（1）、微生物的营养类型。（2）、微生物的培养基。（3）、微生物的生长曲线；（4）、环境对微生物的影响。教学方法：重点讲授。讲课时数 6学时参考书目：（1）、江汉湖主编：食品微生物学，中国农业出版社，2002；（2）、杨洁彬等编：食品微生物学，北京农业大学出版社，1995； （3）、无锡轻工学院合编：食品微生物学，轻工出版社，1988；（4）、张文治主编：食品微生物学，中国轻工出版社，1995；（5）、武汉大学主编：微生物学，高等教育出版社，1996第二版；（6）、周德庆主编：微生物学，复旦大学出版社，1998。所有生物为了生存都必须不断地从外界环境中吸收所需的各种物质从中获得 原料和能量以便合成新的细胞物质，生物所需的这些物质称之为营养物质。生物吸收利用营养物质的过程一般称为营养。营养物质是生物进行一切生命活动的物质基础，失去这个基础，一切生物都无法生存，微生物也不例外。可见，营养对微生物的重要性。第一节 微生物的营养一、微生物细胞的化学组成分析微生物细胞化学组成是了解微生物营养物质的基础。主要成分：C、H、N、O和无机成分。其中主要是水分、蛋白质、碳水化合物、脂肪、核酸和无机盐。水分占90-97，其余占3-10%。二、营养物质及其生理功能微生物所需的营养物质，主要包括碳素化合物、氮素化合物、水分、无机盐类和生长素。这些物质对微生物的生命活动主要有三方面的