食品微生物学第4章

1、 食品微生物学食品微生物学 主讲教师主讲教师 赵春燕赵春燕 第四章第四章 微生物的营养与生长微生物的营养与生长 v一、微生物细胞化学组成一、微生物细胞化学组成vC、H、O、N占干物质总量的占干物质总量的90一一97 vS、P、K、Ca、Mg、Fe占占310 二、营养物质及其功能二、营养物质及其功能v（一）碳源（一）碳源v（二）氮源（二）氮源v（三）（三） 矿质元素（含微量元素）矿质元素（含微量元素）v（四）（四） 生长因子生长因子v（五）（五） 水份水份v（六）（六） 能源能源v1、定义：、定义：v凡是可以被微生物用来构成细胞结构和代谢产物基本骨架的含碳化合物，统称为碳源。v2 2、碳素的主要

2、作用碳素的主要作用A、构成细胞的有机物质的碳架B、为生命活动提供能量v3、碳源种类碳源种类： 无机碳-如CO2 ，自养微生物碳源。有机碳-化能异养微生物碳源和能源，包括单糖、寡糖、多糖、有机酸、醇、芳香化合物及烃类等。（一）微生物的碳素营养（二）微生物的氮素营养二）微生物的氮素营养v1、定义：、定义：v凡是可以被微生物用来构成细胞结构和代谢产物基本骨架的含氮化合物，统称为氮源源。v2 2、氮氮源种类：源种类：分子氮无机氮NH4+和NO3-蛋白质、氨基酸等有机氮（三）微生物的矿质营养（三）微生物的矿质营养v1.大量元素：大量元素：需要量在10-4mol/L以上 S、P、K、Ca、Mg、Fev2.

3、微量元素：微量元素：需要量在10-4mol/L以下 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、镍、钨、硼等。 3.作用：作用：细胞结构成分、能量物质、酶组分或 活性成分（四）生长因子v1、定义、定义是指微生物生长所必需的、少量的、特殊的有机物质，包括维生素、氨基酸和含N碱等。v2、作用作用：v 辅酶 、生长必需成分三、微生物的营养类型 1.化能自养型化能自养型2.化能异养型化能异养型 3.光能自养型光能自养型2. 光能异养型光能异养型化能自养型化能自养型v能量：无机物氧化所产生的化学能v碳源：以CO2作为唯一的碳源，以及无机盐和水硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌化能异

4、养型化能异养型v能源：有机化合物氧化所产生的化学能v碳源：有机化合物v包括大多数的细菌，几乎全部的真菌和原生动物。 v化能异养微生物又可分为腐生和寄生光能自养型光能自养型v能源：它们利用光能进行光合作用v碳源：v以无机物作为供氢体来还原合成细胞物质。以CO2作为主要或唯一碳源，v 藻类和大多数光合细菌，如小球藻，以水作为供氢体；而泥生绿硫细菌，则以H2S作供氢体。 光能异养型光能异养型v能源：它们利用光能进行光合作用v碳源：有机化合物作为供氢体来还原CO2合成细胞物质。v 非硫紫色细菌的红螺菌，可利用简单的有机酸作为供氢体四、微生物对营养物质吸收微生物对营养物质吸收v（一）细胞吸收营养物质的方

5、式 1.单纯扩散2.促进扩散 4.基团转位3.主动运输v 1.单纯扩散单纯扩散 v水分子和脂溶性物质，经物理的扩散作用进入质膜的方式。v特点特点v质膜是选择性的半透膜，水分子及气体分子这一类小分子，可以通过质膜上的小孔，自由进出细胞。v脂溶性物质，溶解于磷脂，通过磷脂部分的扩散，很容易进出细胞质膜。v以上这些物质吸收和排出细胞，是以质膜内外浓度差为动力的。单纯扩散不耗能，不需要酶系参与。2.促进扩散促进扩散v是通过细胞质膜上的透性酶，与营养物质特异结合，把营养物质载入细胞膜内的吸收方式。v特点特点v透性酶位于质膜上，它与营养物质可逆结合，运送营养物质透过质膜，本身没有变化。v促进扩散动力是浓度

6、梯度，不耗能。当外界 营养物质浓度高于细胞内时，酶开始发挥作用。促进扩散模式图3.主动运输主动运输v是一种由渗透酶改变细胞内外物质浓度的平衡点，逆浓度梯度吸收营养物质的方式 特点特点v渗透酶参与吸收作用，是改变营养物质浓度平衡点。v营养物质被逆浓度从低浓度运送至高浓度，耗能。主动运输模式图4.基团转位基团转位v是一种在营养物质透过质膜时进行化学修饰，使细胞内的营养物质与底物结构不同，不受浓度梯度影响的吸收方式。v特点特点v有酶系参与，消耗能量。v 磷酸化转移酶系v E-I：催化HPr的磷酸化v E-II：与糖类特异性结合的载体蛋白vHPr：高能磷酸载体v能量：磷酸键能。基团转位模式图（二）、培

7、养基的类型（二）、培养基的类型v1.按培养基的特殊用途分 基础、加富、鉴别和选择培养基v2.根据培养基的物理状态分固体、半固体和液体培养基v3.根据营养物质的来源及组成成分天然、合成和半合成培养基（三）、培养基的配制原则（三）、培养基的配制原则v1.1.要清楚微生物的类型要清楚微生物的类型 v2.2.要调整好营养物的碳氮比要调整好营养物的碳氮比 v3.3.要满足微生物生长的理化条件要满足微生物生长的理化条件 v4.4.要注意培养基的氧化还原电位要注意培养基的氧化还原电位v5.5.原料来源广、价格低、易获得原料来源广、价格低、易获得液体培养基中液体培养基中 六、 微生物生长将少量单细胞纯培养接种

8、的一恒定容积的新鲜液体培养基中，将少量单细胞纯培养接种的一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜的条件下培养，定时取样测定细菌含量，如果以培养时在适宜的条件下培养，定时取样测定细菌含量，如果以培养时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标作图，所得的曲线。间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标作图，所得的曲线。细菌的生长曲线细菌的生长曲线该曲线表示的细菌从生长到死亡的动态过程该曲线表示的细菌从生长到死亡的动态过程细菌的生长曲线细菌的生长曲线12341、延迟期（迟滞期）、延迟期（迟滞期）2、对数生长期、对数生长期3、稳定期、稳定期4、衰亡期、衰亡期1、延迟期（迟滞期）、延迟期（迟滞期）少量细菌接种到新鲜培

9、养基后，一般不立刻进行繁殖，生长速少量细菌接种到新鲜培养基后，一般不立刻进行繁殖，生长速度接近于零，因此开始的一段时间，细菌数量几乎保持不变。度接近于零，因此开始的一段时间，细菌数量几乎保持不变。出现的原因？出现的原因？解决的方法？解决的方法？问题：发酵工业中选择迟滞期长还是短的菌株作为菌种？为什么？问题：发酵工业中选择迟滞期长还是短的菌株作为菌种？为什么？2、对数期、对数期细菌数以几何级数增加，细菌数以几何级数增加，代时代时稳定，细菌数的增加与原生质量稳定，细菌数的增加与原生质量的增加及菌液浊度成正相关。的增加及菌液浊度成正相关。单个细胞完成一单个细胞完成一次分裂所需要的次分裂所需要的时间时

10、间不同菌种对数期的代时不同不同菌种对数期的代时不同同一种菌培养条件不同代时不同同一种菌培养条件不同代时不同3、稳定期、稳定期新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，二者处于动态平衡。新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，二者处于动态平衡。菌体和代谢产物菌体和代谢产物均大量积累的阶均大量积累的阶段。段。活菌数以几何级数下降，细胞开始自溶。活菌数以几何级数下降，细胞开始自溶。菌体开始自溶，菌体开始自溶，发酵液变粘稠。发酵液变粘稠。4、衰亡期、衰亡期(三三) 微生物生长的测定微生物生长的测定v1、单细胞微生物数的测定、单细胞微生物数的测定 v2、细胞生物量的测定、细胞生物量的测定 v1、单细胞微生

11、物数的测定、单细胞微生物数的测定v(1)计总数法计总数法 v(2)计活菌数法计活菌数法v(1)计总数法计总数法 1）计数器直接计数）计数器直接计数:v血球计数板血球计数板 酵母菌酵母菌v细菌计数板细菌计数板 细菌细菌2）.染色涂片计数染色涂片计数 ：lcmlcm2 2面积的玻片面积的玻片 3）.浊度法浊度法 ：悬液细胞数量越多，浊度越大悬液细胞数量越多，浊度越大v(2)计活菌数法计活菌数法1）. 稀释平皿计数法稀释平皿计数法 2）. 最大概率法最大概率法 ：临界级数临界级数 v1.稀释平板计数法稀释平板计数法v1）样品充分混匀；）样品充分混匀；2）每支移液管及涂布棒只能接触一个稀释度的）每支移

12、液管及涂布棒只能接触一个稀释度的菌液；菌液；3）同一稀释度三个以上重复）同一稀释度三个以上重复,取平均值；取平均值；4）每个平板上的菌落数目合适，便于准确计数；）每个平板上的菌落数目合适，便于准确计数； 稀释平板计数法v（2）最大概率法）最大概率法v1 1）未知样品进行十倍稀释；）未知样品进行十倍稀释；2 2）取三个连续的稀释度平行接种多支试管并培养；）取三个连续的稀释度平行接种多支试管并培养；3 3）长菌的为阳性，未长菌的为阴性；）长菌的为阳性，未长菌的为阴性；4 4）查表推算出样品中的微生物数目（统计学原理）查表推算出样品中的微生物数目（统计学原理） v二、细胞生物量的测定二、细胞生物量的测定 v（）干重法：）干重法：105105摄氏度摄氏度v（二）蛋白质含量测定法（二）蛋白质含量测定法细菌的含氮量约为干重的细菌的含氮量约为干重的12.5%12.5% v（三）（三）DNADNA含量测定法含量测定法 ： DNADNA与与DABA-2HClDABA-2HCl（即新鲜配制的（即新鲜配制的20%W/W20%W/W，3 3，5 5二氨基二氨基苯甲酸苯甲酸盐酸溶液）显示特殊的荧光反应盐酸溶液）显示特殊的荧光反应v（四）（四）生理指标生理指标法法：v呼吸强度、耗氧量、酶活性、生物热呼吸强度、耗氧量、酶活性、生