食品微生物第六章

食品微生物第六章1第1页，共136页，2023年，2月20日，星期四2主要内容测定微生物生长繁殖的方法微生物的生长规律影响微生物生长的主要因素有害微生物的控制2第2页，共136页，2023年，2月20日，星期四3概述

细胞生长营养物质（环境中）营养物质（原料、胞内）

合成细胞成分细胞有规律增长菌体增重

繁殖：菌体重量增加到一定程度，细胞开始分裂进入分裂阶段。

生长是繁殖的基础，繁殖是生长的结果。个体生长个体繁殖群体繁殖群体繁殖==个体生长+个体繁殖新陈代谢跨膜3第3页，共136页，2023年，2月20日，星期四4第一节测定生长繁殖的方法微生物纯培养分离测生长量计繁殖数4第4页，共136页，2023年，2月20日，星期四5一、纯培养的方法纯培养(pureculture)——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.液体稀释法平板划线分离法（StreakPlate）倾注平板法（PourPlate）平板涂布分离法（SpreadPlate）选择性培养分离法单细胞（单孢子）分离法膜过滤法5第5页，共136页，2023年，2月20日，星期四6液体稀释法——适合于细胞较大的微生物将待分离的样品进行连续稀释,目的是得到高度稀释的效果,使一支试管中分配不到一个微生物.如果经过稀释后的大多数试管中没有微生物生长,那么有微生物生长的试管得到的培养物可能就是由一个微生物个体繁殖而来的纯培养物.6第6页，共136页，2023年，2月20日，星期四7平板浇注与涂布法

7第7页，共136页，2023年，2月20日，星期四8平板划线分离法8第8页，共136页，2023年，2月20日，星期四9选择培养基分离法1.dilutesample1ml9ml10

1001000104105

106107牛肉膏培养基土豆培养基高氏培养基9第9页，共136页，2023年，2月20日，星期四10二、测生长量（细胞量）

适合于所有的微生物直接法测体积称干重（1012细菌细胞约1g，只适合菌体浓度较高且不含杂质的样品）菌体内重要组成测定法……含N量法DNA/RNA法叶绿素法10第10页，共136页，2023年，2月20日，星期四11间接法比浊法用光密度（OD450-650nm

）表示菌悬液的浓度测含氮量生理指标法测含碳量其它

11第11页，共136页，2023年，2月20日，星期四12三、测繁殖数（细胞数）适合于单细胞微生物直接法比例计数法血球计数板法（全菌计数法）既包括活菌又包括死菌

间接法液体稀释法（MPN法）平板菌落计数法（涂布法、浇注法）[活菌计数法]滤膜培养法各种型号的全自动血球计数仪12第12页，共136页，2023年，2月20日，星期四13血球计数板计数网的分区和分格13第13页，共136页，2023年，2月20日，星期四14活菌技术的一般步骤14第14页，共136页，2023年，2月20日，星期四15第二节

单细胞微生物的生长规律细菌的个体生长和同步生长单细胞微生物的典型生长曲线微生物的连续培养15第15页，共136页，2023年，2月20日，星期四16同步生长：一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态。进行同步分裂的细胞称为同步细胞。意义：同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物化学等研究的良好材料。一、同步生长

（synchronousgrowth）时间同步生长和非同步生长16第16页，共136页，2023年，2月20日，星期四17同步培养的方法1.选择法⑴离心沉降分离法：⑵过滤分离法：⑶硝酸纤维素薄膜法：2.诱导法⑴温度调整法⑵营养条件调整法⑶用最稳定期的培养物接种由于细胞个体间存在着差异，同步生长只能维持1至2代，不能长久维持。17第17页，共136页，2023年，2月20日，星期四1818第18页，共136页，2023年，2月20日，星期四19二、微生物的群体生长的规律单细胞微生物的群体生长特征单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌，其群体生长是以群体中细胞数量的增加来表示的19第19页，共136页，2023年，2月20日，星期四20单细胞微生物典型的生长曲线研究细菌群体生长的规律是采用分批培养的方式进行的，即在一定体积的液体培养基中接种少量的细菌进行培养，定时取样测定菌体含量，可以得到一条有规律的曲线——微生物的典型生长曲线

总菌数活菌数培养时间Ⅱ.指数期Ⅲ.稳定期Ⅳ.衰亡期Ⅰ.延滞期ⅠⅡⅢⅣ20第20页，共136页，2023年，2月20日，星期四21单细胞微生物的生长特征细菌是以二分裂的方式进行繁殖的，每分裂一次，为一个世代。每经过一个世代，群体数目增加一倍。这种类型的群体生长为指数生长。t1t2培养时间hx2x121第21页，共136页，2023年，2月20日，星期四22

这种指数增长可以用以下的方程式表示：X2=X1·2n式中：X2和X1为时间t2和t1时的细胞数，n为世代数

lgx2=lgx1+nlg2R为生长速度，即单位时间内的世代数

设G为世代时间（代时），即分裂一次所需的时间。即G为R的倒数

22第22页，共136页，2023年，2月20日，星期四231.延滞期(lagphase)

（缓慢期、停滞期、调整期、适应期）现象：出现延滞期的原因生理特性影响延滞期长短的因素23第23页，共136页，2023年，2月20日，星期四24出现延滞期的原因

把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为０，这时需要合成多种酶，辅酶和某些中间代谢产物，要经过一个调整和适应过程。现象：

活菌数没增加，曲线平行于横轴24第24页，共136页，2023年，2月20日，星期四25生理特性

分裂迟缓，代谢活跃生长速率常数等于零R=0，开始细胞数目几乎保持不变，甚至稍有减少。菌体内物质的重量明显增加，菌体体积增大，杆菌明显升长。ＲＮＡ含量增加代谢机能非常活跃，易产生大量的诱导酶延滞期末期和对数期前期的细胞，对不良条件的抵抗力减低。25第25页，共136页，2023年，2月20日，星期四26影响延滞期长短的因素菌种本身细菌、酵母菌的延滞期较短霉菌次之放线菌最长接种龄种子的年龄接种量：发酵工业上一般采用1/10的接种量培养基成分26第26页，共136页，2023年，2月20日，星期四27缩短延滞期的意义和方法在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄加大接种量用与培养菌种相同组成分的培养基选用繁殖快的菌种在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌27第27页，共136页，2023年，2月20日，星期四282.指数期(exponentialphase)

（对数期）

现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。生理特性：R最大，G（代时）最短细胞代谢活动比较稳定，菌体内各种成分最均匀，生理特性较一致。酶活力最高，酶系活跃，代谢旺盛活菌数几乎接近于总菌数指数期细胞高速生长的原因：养分、生长空间丰裕，且代谢产物还不足以影响生长。指数期的细胞是进行生理、代谢、遗传等研究的最好材料。28第28页，共136页，2023年，2月20日，星期四29影响指数期长短的因素：菌种营养成分营养物浓度﹡培养温度29第29页，共136页，2023年，2月20日，星期四30营养物浓度与对数期生长速率和产量的影响作用方式：影响微生物的生长速率和总生长量生长限制因子：凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量的营养物8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收获量受影响生长速度和最大收获量受影响时间30第30页，共136页，2023年，2月20日，星期四313.稳定期(stationaryphase)

（平衡期）

生理特性：R=0，即新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等（动态平衡）细胞质内开始积累细胞贮存物。如糖原、脂肪、聚β羟丁酸和多聚偏磷酸盐。多数产芽孢的菌在此产生芽孢。

稳定期的长短因菌种和培养条件而异，若生产需要，可在菌种或工艺上采取措施（如补料、调pH、调整温度）设法延长稳定期，以积累更多的代谢产物。如果要收获菌体（如scp），应在此阶段收获，因此阶段菌体细胞数量最多。放线菌的的抗生素在此阶段大量形成。31第31页，共136页，2023年，2月20日，星期四32出现稳定期的原因：营养的消耗营养物比例失调有害代谢产物积累pH值EH值等理化条件不适32第32页，共136页，2023年，2月20日，星期四33应用意义：发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：补充营养物质（补料）调pH调整温度稳定期细胞数目及产物积累达到最高。33第33页，共136页，2023年，2月20日，星期四34生长产量常数（Y，或生长得率，growthyield）概念：表示微生物对基质利用效率的高低

Y=菌体干重/消耗营养物质的浓度

根据产量常数可确定微生物对营养物质的需要量如：Y=0.5，表示要得到5g菌体，需某营养物（葡萄糖）10g。Y=x–x0C0–C=x–x0C034第34页，共136页，2023年，2月20日，星期四354.衰亡期(declinephase/deathphase)

生理特征：R＜0，个体死亡的速度超过新生的速度，活菌数明显下降。因细胞本身所产生的酶和代谢产物的作用，而使菌体分解死亡，有的开始自溶。有些微生物产生或释放对人类有用的抗生素，氨基酸等次级代谢产物。芽孢开始释放。低温、隔绝空气（对好氧菌）均能延长此时期。细胞出现多形态,大小不等的畸形,变成衰退型

G+G-

35第35页，共136页，2023年，2月20日，星期四36丝状微生物的群体生长丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培养基中震荡培养或深层通气加搅拌培养，菌丝体通过断裂繁殖不形成产孢结构。以菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为横坐标，以菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲线。可分为三个阶段：生长停滞期迅速生长期衰退期丝状真菌的生长曲线1.对应线性纵坐标（左）2.对应对数纵坐标（右）36第36页，共136页，2023年，2月20日，星期四37丝状微生物的生长曲线生长停滞期:

造成生长停滞的原因一是孢子萌发前真正的停滞状态，另一种是生长已经开始，但还无法测定。迅速生长期:菌丝体干重迅速增加，其立方根与时间呈直线关系，菌丝干重不以几何级数增加，没有对数生长期。生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物衰退期:菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。大多数次级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大的空泡。有些菌丝体还会发生自溶菌丝体，这与菌种和培养条件有关。37第37页，共136页，2023年，2月20日，星期四38三、连续培养（continuousculture）

分批培养（batchculture）

：将微生物置于一定容积的培养基中，经培养生长，最后一次收获的培养方式。连续培养（continuousculture）

：在培养容器中不断补充新鲜营养物质，并及时不断地以同样的速度排出菌体以及代谢物的培养方式。让培养的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。38第38页，共136页，2023年，2月20日，星期四39单批培养与连续培养的关系39第39页，共136页，2023年，2月20日，星期四40连续培养的优点和缺点优点高效（简化了装料、灭菌、出料和发酵罐清洗）、自控程度高（可利用传感器和仪表进行自动控制）、产品质量稳定、节约动力、人力、水和蒸汽缺点菌种退化（菌种自发突变）、易污染（设备渗漏、通气过滤失灵）、对营养物利用率低连续培养的应用：连续发酵酵母菌体的生产：单细胞蛋白SCP乙醇、乳酸、丙酮、丁醇生产石油脱蜡（解脂假丝酵母）、污水处理40第40页，共136页，2023年，2月20日，星期四41连续培养的分类按控制方式恒浊器（控制菌体密度——内控制）恒化器（培养液流速——外控制）按培养器的级数单级多级按细胞状态一般固定化细胞按用途连续培养器（实验室）发酵罐（工厂）41第41页，共136页，2023年，2月20日，星期四42控制连续培养的方式1.恒浊连续培养：不断调节流速而使细菌培养液的浊度保持恒定。（利用浊度计，借助光电池检测培养室的浊度，并由光电效应产生的信号强弱来自动调节流速）2.恒化连续培养：控制恒定的流速，在这种装置中，微生物的生长速度可以通过调节营养基质的浓度和培养基的流速加以控制。通常只需要限制某一种营养物质的浓度（如碳源或氮源），就可调节生长速率。42第42页，共136页，2023年，2月20日，星期四43优点：缩短发酵周期；便于自动控制；产物质量均一缺点：菌种易退化；易染杂菌43第43页，共136页，2023年，2月20日，星期四44恒化器结构示意图44第44页，共136页，2023年，2月20日，星期四45恒浊器与恒化器的比较装置控制对象培养基培养基流速生长速率产物应用范围恒浊器菌体密度（内控制）无限制生长因子不恒定最高大量菌体或与菌体形成相平行的产物生产为主恒化器培养基流速（外控制）有限制生长因子恒定低于最高不同生长速率的菌体实验室为主45第45页，共136页，2023年，2月20日，星期四46第三节

影响微生物生长的主要因素温度氧气与氧化还原电位pH46第46页，共136页，2023年，2月20日，星期四47环境因子对微生物的影响微生物的一切生命活动都离不开环境，同一种微生物在不同的环境中会有不同的表现。环境因子对微生物的影响大致有三种情况：1.适应的环境：微生物能正常地进行生命活动2.不适应的环境：微生物在这种环境中正常的生命活动受到抑制或被迫暂时改变原有的特性。3.恶劣环境；微生物死亡或发生遗传变异。47第47页，共136页，2023年，2月20日，星期四48影响微生物生长的物理化学因素物理因素：温度、水分、辐射、气体、压力、超声波化学因素：酸、碱、氧化还原电位、化学药物等生物因素：寄生、互生、共生、拮抗等48第48页，共136页，2023年，2月20日，星期四49

一、温度对微生物的影响温度主要通过以下结构影响微生物的生命活动的：a.膜的液晶结构：温度高，流动性大，有利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。b.酶和蛋白质的合成和活性。c.RNA的结构及转录等。49第49页，共136页，2023年，2月20日，星期四50微生物生长的三个温度基点从图中可看出每种微生物都有三个基本温度：最低生长温度、最适生长温度、最高生长温度处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。

温度最低最适最高温度对生长速率的影响50第50页，共136页，2023年，2月20日，星期四51根据微生物的最适生长温度，可将微生物分成三类：

嗜冷性微生物(psychrophile)：<20℃嗜温性微生物(mesophile)20~40℃

嗜热性微生物(thermophile)>45℃51第51页，共136页，2023年，2月20日，星期四52

温度与微生物之间关系52第52页，共136页，2023年，2月20日，星期四53微生物生长的温度范围53第53页，共136页，2023年，2月20日，星期四54最适生长温度并非一切生理过程的最适温度⑴最适生长温度≠最适发酵温度≠积累代谢产物的最适温度⑵生长速率v与温度T有关，一定范围内，v↑，T↑温度系数Q10=

多数微生物温度系数为1.5~2.5在(t+10℃)的生长速度在t℃的生长速度54第54页，共136页，2023年，2月20日，星期四55不同生理生化过程的最适温度。菌名生长温度

发酵温度 累积产物温度Streptococcusthermophilus374737S.lactis3440产细胞25~30产乳酸：30Peniciliumchrysogenum302520Clostridiumacetobutylicum 3733--55第55页，共136页，2023年，2月20日，星期四56了解温度与微生物生长关系意义青霉素的生产：培养165小时采用分段控制温度的方法，其青霉素产量比始终在30℃培养提高了14.7%分段控制方式：0hr－5hr→30℃：生长5hr－40hr→25℃：发酵40hr-125hr→20℃：累积代谢产物125hr-165hr→25℃酸奶生产菌种培养—乳酸链球菌最适温度，34℃发酵剂与酸奶发酵—抑制杂菌，用45℃生产后期—产香，4℃56第56页，共136页，2023年，2月20日，星期四57⑴嗜冷性微生物能在0℃条件下生长。专性嗜冷性微生物，最高生长温度为20℃，最适生长温度在15℃左右；兼性嗜冷性微生物，最高生长温度为35℃，最适生长温度为25~30℃。分布：海洋、冷泉、深湖和冷藏库中。57第57页，共136页，2023年，2月20日，星期四58低温对微生物的影响

微生物对低温的敏感性较差低温时∴低温不能作为杀菌的手段。低温能抑制许多酶的功能，从而使生长受到抑制；当温度升高时，抑制又可解除，功能又可恢复。所以，低温可以保存菌种。生长——少数嗜冷菌①酶②不饱和脂肪酸抑制——大多数微生物呈休眠状态冰点以上，酶代谢紊乱死亡——少部分冰点以下，游离水形成冰晶①对细胞的机械损伤②细胞失水后，原生质浓缩，蛋白质变性机理58第58页，共136页，2023年，2月20日，星期四59冻结过程中速度对冰晶形成的影响缓慢冻结，形成的冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结，形成的冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。低温保藏菌种就是利用这个原理。将低温作为菌种保存的手段。4℃可以短时间保藏，-179℃可长期保藏（十年）59第59页，共136页，2023年，2月20日，星期四60嗜冷性微生物能在低温下生长的原因：细胞膜：不饱和脂肪酸含量较高低温下仍能保持半流动状态，进行物质交换胞内的酶在低温下仍能有效地发挥作用在30~40℃下，很快失活

60第60页，共136页，2023年，2月20日，星期四61影响微生物抵抗低温能力的因素①球菌＞G-②芽孢＞菌体③含水量少，pH近中性＞含水量多、pH偏酸（碱）性④培养基中有机成分含量高也会增加抵抗力。61第61页，共136页，2023年，2月20日，星期四62

⑵嗜温性微生物最适生长温度在25~40℃的微生物。分布：土壤、植物、温血动物及人体中。由于酶和生化反应的速率随温度升高而相应提高，所以嗜温性微生物的生长速率高于嗜冷性微生物。62第62页，共136页，2023年，2月20日，星期四63⑶嗜热性微生物能在高于45~50℃的温度下生长（低于35~40℃便不能生长）嗜热微生物：最适温度在55~60℃左右兼性嗜热微生物：能在37℃下生长；专性嗜热微生物：不能在37℃下生长。中度嗜热微生物：最高生长温度在55~75℃。高度嗜热微生物：最高生长温度超过75℃。（嗜高温微生物）63第63页，共136页，2023年，2月20日，星期四64

分布：主要在温泉、堆肥和土壤中，一些人为的高温环境，如工厂的热水装置和人造热源等处，是嗜热性微生物良好的生存场所。黑烟泉(blacksmoker)64第64页，共136页，2023年，2月20日，星期四65在高温下能生长的原因①酶蛋以及核糖体有较强的抗热性②核酸具有较高的热稳定性（核酸中G+C含量高（tRNA），可提供形成氢键，增加热稳定性）。③细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态。65第65页，共136页，2023年，2月20日，星期四66高温微生物的特点

生长速度快，合成大分子迅速，可及时修复高温对其造成的分子损伤。耐高温菌具应用优势：在减少能源消耗、减少染菌、缩短发酵周期等方面具重要意义。66第66页，共136页，2023年，2月20日，星期四67种类适应范围最适温度分布代表菌嗜冷微生物-10~30℃10~20℃地球两极、冷库，海水假单胞菌、酵母、霉菌嗜温微生物10~45℃适温性20~28℃土壤，植物体发酵菌、腐生菌体温性37~40℃人、畜大肠杆菌、寄生菌嗜热微生物25~85℃50~55℃温泉、堆肥、热水加热器梭菌、芽孢菌高温放线菌67第67页，共136页，2023年，2月20日，星期四683.高温对微生物的影响

高温条件下死亡—大部分存活—少数芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属乳杆菌属和链球菌属

机理①酶失活，蛋白质凝固、变性②破坏细胞结构③脂肪膜被热溶解形成小孔造成内含物泄露死亡具有对热有稳定性和抗热性的酶嗜热微生物：能在高于45℃环境中进行代谢活动的微生物耐热微生物：在61.6℃经30分钟尚能存活的微生物68第68页，共136页，2023年，2月20日，星期四69⑴热对微生物的致死作用在一定的温度条件下，以作用时间为横坐标，残存的活细胞数为纵坐标，可得到微生物细胞在高温作用下的死亡规律。lg104103102D微生物在高温作用下的存活曲线时间69第69页，共136页，2023年，2月20日，星期四70几个参数A：热力致死时间（TDTThermalDeathTime）

指在一定温度下，杀死样品中全部微生物细胞所需的最短时间B.D值C.Z值D.F值70第70页，共136页，2023年，2月20日，星期四71

D值：利用一定温度加热，活菌数减少一个对数周期（即90%的活菌被杀死时，所需的时间，即为D值。

t：时间n：菌数的对数t2-t1n2-n1D=lg104103102D微生物在高温作用下的存活曲线时间71第71页，共136页，2023年，2月20日，星期四72Z值：在热力致死曲线中，杀死一定数量的微生物细胞，缩短90%时间所需升高的温度

100107温度℃热力致死曲线Z10010T2-T1lgt1-lgt2Z=72第72页，共136页，2023年，2月20日，星期四73F值：在121.1℃时，加热杀死一定数量的微生物所需的时间。73第73页，共136页，2023年，2月20日，星期四74⑵影响微生物抗热性的因素不同的微生物或同种微生物的不同的菌龄对高温的敏感性不同。菌种菌龄细胞数基质pHAw介质中蛋白质、脂肪、糖加热的温度和时间温度时间74第74页，共136页，2023年，2月20日，星期四75菌种

A.

微生物种类抗热性

细菌的抗热性嗜热菌＞嗜温菌＞嗜冷菌芽孢菌＞非芽孢菌球菌＞无芽孢菌；

G+＞G-霉菌＞酵母菌孢子＞营养细胞多数微生物的营养体和病毒在50~60℃，10min就会被杀死；孢子、芽孢的抗热性最强。75第75页，共136页，2023年，2月20日，星期四76菌龄细菌细胞在稳定期的抗热性最强，在对数期的抗热性最差。老龄＞幼龄

76第76页，共136页，2023年，2月20日，星期四77C.细胞数细胞数量愈多，抗热性愈强所以同一温度灭菌物体中所含菌愈多，杀死最后一个微生物所需的时间愈长。77第77页，共136页，2023年，2月20日，星期四78

D.基质热处理时，微生物所处的介质的理化性质对抗热性有很大的影响。pH：细菌在酸性介质中的抗热性低于中性介质。Aw：含水量高的情况下的抗热性低。介质中蛋白质、脂肪、糖的存在可使微生物的抗热性增强。表枯草芽孢杆菌的抗热性与pH的关系

pH值4.45.6

6.8

7.6

8.4生存时间（分）

2

711

11

978第78页，共136页，2023年，2月20日，星期四79E.加热的温度和时间：⑴温度随着加热温度的升高，微生物的抗热力下降；⑵时间加热时间延长，微生物的抗热性减弱。79第79页，共136页，2023年，2月20日，星期四80加热杀菌几个基本概念灭菌（sterilition）：杀死物体上全部微生物的方法消毒(disinfection)：杀死或消除物体上的病原微生物的方法商业灭菌：从商品的角度考虑，提出对某些食品的灭菌要求。即食品经杀菌处理后，经检验，无活的微生物检出，或仅能检出极少数非病原菌。此菌在保藏期不能进行生长繁殖防腐(antisepsis)：用理化方法防止抑制微生物生长的方法化疗(chemotherapy)：利用对病源菌具有高度毒力而对宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病源微生物的生长繁殖

无菌80第80页，共136页，2023年，2月20日，星期四81高温杀菌的种类

火焰灼烧法干热灭菌烘箱内热空气灭菌法

LTH

巴氏灭菌法HTST

高温灭菌常压下UHT

间歇灭菌法湿热灭菌煮沸法常规加压灭菌法高压下连续加压灭菌法81第81页，共136页，2023年，2月20日，星期四82影响加压蒸气灭菌效果的因素

灭菌物体的含菌量灭菌锅内空气的排除程度灭菌对象pH的影响灭菌对象的体积加热与散热的速度82第82页，共136页，2023年，2月20日，星期四83二、水分活度（Aw）Aw即食品在密闭容器中的水蒸气压（P）与在相同温度下的纯水蒸气压（P0）之比值。由于纯水中加入溶质后，溶液中分子之间的引力增加，冰点下降、沸点上升、蒸气压下降，且溶液中溶质越多，蒸气压下降越低，故P＜P0，因此：Aw纯水=1，Aw无水食品=0一般食品的：0＜Aw＜183第83页，共136页，2023年，2月20日，星期四842.不同类群微生物的生长和水分活性细菌生长的水分活度：细菌生长所需的水分活性比酵母菌、霉菌高。一般在0.90~0.99之间，G+球菌＜G-，如金黄色葡萄球菌可在0.86以下生长。一般食品腐败菌生长的最低Aw在0.94~0.99之间。芽孢萌发时要求的水分，比营养体所要求的水分高。84第84页，共136页，2023年，2月20日，星期四85酵母菌生长的水分活性：酵母菌生长所需的水分活性比细菌低，比霉菌高。在0.88~0.94之间霉菌生长的水分活度：多数霉菌生长所需的Aw最低为0.80，但在0.65时，尚有少数干性霉菌生长。当Aw低于0.64时任何霉菌都不能生长。因此，干燥便成为一种很好的食品保藏方法。85第85页，共136页，2023年，2月20日，星期四86不同微生物生长的最低aw微生物类群最低aw微生物类群最低aw细菌大肠杆菌0.935-0.960霉菌黄曲霉0.90枯草杆菌0.950黑曲霉0.88沙门氏菌0.945青霉0.8-0.9赛氏杆菌0.940灰绿曲霉0.78八叠球菌0.915-0.930耐旱真菌0.60微球菌0.905酵母酿酒酵母0.94金葡球菌0.900裂殖酵母0.93嗜盐杆菌0.750鲁氏酵母0.6586第86页，共136页，2023年，2月20日，星期四873.食品的水分活性⑴新鲜食品原料：包括动物性原料和植物性原料，如鱼、肉、水果、蔬菜，均含有较多的水分，虽原料的种类不同，但其Aw多数在0.98~0.99之间，适宜于多种微生物尤其是细菌生长。⑵干制食品：

0.80~0.85适宜于霉菌生长，其保藏期1~2周，0.72，保藏期为三个月，0.65时保藏期为1~3年87第87页，共136页，2023年，2月20日，星期四88三、渗透压

渗透压对微生物的影响膜内=膜外（等渗）：微生物的活动保持正常,细胞外形不变膜内＞膜外（低渗透压环境）：细胞吸水膨胀，甚至导致细胞破裂死亡膜外＞膜内（高渗环境）：脱水、质壁分离生长受抑制或死亡.(盐渍和糖渍保藏食品)18~25%的盐浓度才能完全抑制微生物的生长。88第88页，共136页，2023年，2月20日，星期四89

细菌中的嗜盐菌：能在15%~30%的盐溶液中生长，主要分布在盐湖、死海、海水和盐场及腌渍菜中。又分为：低嗜盐菌：能在2%~5%盐溶液中生长中嗜盐菌：5%~20%

极端嗜盐菌：20%~30%高糖环境下生长的微生物：

花蜜酵母菌和某些霉菌能在60%~80%的糖溶液中生长产甘油的耐高渗酵母能在20%~40%的糖蜜中生长89第89页，共136页，2023年，2月20日，星期四90四、气体

专性好氧微生物：绝大多数真菌和许多细菌。实验室通过震荡摇瓶给氧，工厂采用通入无菌空气和搅拌等供氧兼性好氧微生物（兼性厌氧微生物）：肠道细菌、人和动物的致病菌、酵母和少数真菌。如E.coli，沙门氏菌等*微好氧微生物专性厌氧微生物：如双歧杆菌、梭状芽孢杆菌、产甲烷细菌等，实验室常采用焦性没食子酸吸收容器中的氧，或抽真空。*耐氧性微生物：主要是乳酸菌。在食品中，如果缺乏O2，一般变质速度较慢；处于有氧环境中，则容易发生变质。此外H2和CO2的存在，对微生物的生长也有一定的影响。超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶使好氧菌免受超氧化物阴离子自由基的毒害90第90页，共136页，2023年，2月20日，星期四91氧气与微生物之间的关系

91第91页，共136页，2023年，2月20日，星期四92氧浓度对不同微生物生长的影响92第92页，共136页，2023年，2月20日，星期四93厌氧菌的氧毒害机制——SOD学说：超氧化物阴离子自由基:在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，例如，过氧化氢（H2O2）、超氧阴离子（O2·

）等。超氧阴离子为活性氧，兼有分子和离子的性质，反应力极强，极不稳定，可破坏膜和重要生物大分子，对微生物造成毒害或致死。好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等，而严格厌氧菌缺乏SOD，故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死。93第93页，共136页，2023年，2月20日，星期四94SOD和过氧化氢酶的分布94第94页，共136页，2023年，2月20日，星期四95五、影响微生物生命活动的其它几种物理因素

种类

机理

适用范围

应用

超声波

H2O2、细胞破碎

水溶液

液体食品、细胞破碎紫外线DNA上形成嘧啶二聚体，蛋白变性

穿透力弱、物体表面接种室、手术室空气、器材、水γ-射线电离、核酸和蛋白变性穿透力强、物体由表层至深层食品保鲜杀菌、冷杀菌

微波热效应使蛋白质变性穿透力一般液体食品、焙烤食品95第95页，共136页，2023年，2月20日，星期四96化学因素pH营养物质抗生素和其他化学物质防腐剂碱类盐类氧化剂有机物96第96页，共136页，2023年，2月20日，星期四97

pH微生物生长的pH值三基点：各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。低于最低、或超过最高生长pH值时，微生物生长受抑制或导致死亡不同的微生物最适生长的pH值不同，97第97页，共136页，2023年，2月20日，星期四98微生物的类型根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为：嗜碱微生物：最适pH10~11耐碱微生物：最适pH8~11，pH≤7时生长极慢或不生长中性微生物：能在pH4~9范围内生长，最适生长pH6~8嗜酸微生物：最适pH＜4，pH≥7下，即死亡。耐酸微生物：在低pH下生长，在中性pH也长。98第98页，共136页，2023年，2月20日，星期四99嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌耐碱微生物：许多链霉菌中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌嗜酸微生物：硫杆菌属耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌99第99页，共136页，2023年，2月20日，星期四100微生物的生长pH范围微生物种类最低pH最适pH最高pH氧化硫杆菌1.02.0~2.84.0~6.0嗜酸乳杆菌4.0-4.65.8~6.66.8大豆根瘤菌4.26.8~7.011.0亚硝酸细菌7.07.8~8.69.4放线菌5.07.0~8.010.0酵母菌3.05.0~6.08.0黑曲霉1.55.0~6.09.0100第100页，共136页，2023年，2月20日，星期四101不同微生物对pH要求不同

细菌生长的最适pH范围6.5~7.5，4~7可以生长；放线菌7.5~8；酵母菌生长最适pH范围4.0~5.8，2.5~8.0可以生长；霉菌生长最适pH范围3.8~6.0，1.5~10可以生长。101第101页，共136页，2023年，2月20日，星期四102微生物种类适应pH范围最适生长pH细菌4.5~96.8~7.6放线菌5.0~107.0~8.0酵母菌2.5~8.54~5.8霉菌1.5~11.53.8~6不同微生物生长pH范围比较102第102页，共136页，2023年，2月20日，星期四103微生物细胞内的pH值虽然微生物生活的环境pH值范围较宽，但是其细胞内的pH值却相当稳定，一般都接近中性。微生物胞内酶的最适pH值一般为中性，胞外酶的最适pH值接近环境pH值。103第103页，共136页，2023年，2月20日，星期四104微生物的代谢对环境pH影响104第104页，共136页，2023年，2月20日，星期四105微生物培养发酵过程中pH的控制105第105页，共136页，2023年，2月20日，星期四1061.食品的pH与微生物生长的适应性根据食品pH值范围的特点，可将食品划分为⑴酸性食品：pH<4.5食品原料：水果食品⑵非酸性食品：pH>4.5食品原料：蔬菜、鱼、肉、乳制品106第106页，共136页，2023年，2月20日，星期四107酸性食品与非酸性食品中微生物的生长酸性食品中细菌因在过低的pH值环境中受到抑制，能生长的微生物主要是霉菌、酵母菌和乳酸菌。非酸性食品中存在有霉菌、酵母菌和细菌细菌生长和繁殖的可能性最大，且生长良好生长速率最高，因细菌生长的最适pH在7.0左右，霉菌、酵母菌在非酸性食品中虽然也可以生长，但其不是处于最高速率生长阶段。107第107页，共136页，2023年，2月20日，星期四1082.食品的pH与灭菌在非酸性食品中（pH>4.5）中，存在有霉菌、酵母菌和细菌，由于在这种条件下最适合于细菌的生长与芽孢的萌发，所以，食品加工业对低酸性食品的处理采用高温高压的方法，进行杀菌。在酸性食品中由于细菌的生长与芽孢的萌发受到了抑制，霉菌和酵母菌的营养体在高温条件下即可以被杀死，所以，食品加工业对酸性食品的处理，采用高温煮沸的方法进行杀菌即可。108第108页，共136页，2023年，2月20日，星期四109牛奶收集过滤均质加热灭菌冷却接种培养凝乳冷藏（4℃24h）出售（货架期14天）注：保加利亚乳杆菌主要产香；乳链球菌产酸能力强，且能使乳糖转变为乳酸，但产香能力差酸奶的生产工艺90℃5’37~40℃42℃4h（保加利亚乳杆菌、乳酸链球菌或嗜热链球菌）（复原奶）配料：糖、香料柠檬酸、果汁109第109页，共136页，2023年，2月20日，星期四110思考：1.从微生物的角度，请解释酸奶制作的关键点。2.从微生物的角度分析，用酵母菌制作酒酿时，为什么会发生腐败现象？110第110页，共136页，2023年，2月20日，星期四1113.酸性防腐剂⑴酸性防腐剂的卫生要求A.安全性（对人体无毒害，即在人体内很快分解或排出体外，不积累）B.不影响食品的风味C.用量少，价格低，效率高111第111页，共136页，2023年，2月20日，星期四112⑵常用的防腐剂

防腐剂

细菌酵母霉菌作用条件

应用范围用量苯甲酸（盐）

+

+++

+++

pH<4.5

果汁、果酱等酸性食品<0.1%山梨酸

--++++++

pH<6.0糕点、干果、果酱<0.1%丙酸（盐）

+

-++

pH3~8

面包<0.32%亚硝酸盐

++

-

-

腌肉<0.15%112第112页，共136页，2023年，2月20日，星期四113

苯甲酸在动物体内的代谢苯甲醇苯甲醛苯甲酸肉桂醇肉桂醛肉桂酸甘氨酸葡萄糖醛酸马尿酸苯基葡萄糖醛酸肉桂酸脂苯丙氨酸酪氨酸[OH]2-羟基苯甲酸3-羟基苯甲酸4-羟基苯甲酸113第113页，共136页，2023年，2月20日，星期四114

苯甲酸钠的急性毒性较弱，动物的MNL为500mg/kg体重。小鼠摄入苯甲酸及其钠盐，会导致体重下降、腹泻、内出血、肝肾肥大、瘫痪甚至死亡。苯甲酸钠的毒性作用：通过改变细胞膜的通透性，抑制细胞膜对氨基酸的吸收，并通过细胞膜抑制脂肪酶的活性，使ATP合成受阻实现。苯甲酸没有慢性毒性。back114第114页，共136页，2023年，2月20日，星期四115山梨酸及其钾盐山梨酸实际上是一种直链不饱和脂肪酸，基本上无毒。经口摄入体内后吸收和代谢与一般脂肪酸类似。其急性和慢性毒性可以忽略不计。山梨酸山梨酸钾back115第115页，共136页，2023年，2月20日，星期四116碱类食品加工业中碱类常作为清洁剂使用，去油污、杀菌。用石灰水、NaOH、Na2CO3、作为车间、工具、机器的消毒剂。一般不用于食品防腐或消毒。116第116页，