浙江大学食品微生物课件第4部分共四部分

三、氧气根据微生物生长与氧气的关系，可将微生物分为以下几种：专性好氧菌：在正常大气压下进行好氧呼吸产能好氧菌.兼性厌氧菌：有氧呼吸，发酵或无氧呼吸产能，有氧条件下能更好生长。微好氧菌：只能在0.01-0.03巴大气压下生活。厌氧菌耐氧菌：只能以发酵产能，但分子氧无毒害专性厌氧菌：只能生长在无氧或基本无氧条件下，氧剧毒过氧化物歧化酶、过氧化氢酶、细胞色素氧化酶的分布情况氧气影响微生物生长的机制厌氧菌氧毒害的机制：由于厌氧菌细胞内缺乏SOD，无法消除02.-，后者反应力很强，性质极不稳定，在细胞内可破坏各种重要的生物大分子和膜，也可形成其他活性氧化物，对生物非常有害好氧与耐氧菌驱除02.-机制：四、氧化还原电位势好氧微生物：>+0.1V；最适+0.3至+0.4V；厌氧微生物：<-0.1V;产甲烷细菌：-330mV；微生物生长过程中培养基氧化还原电位的变化五辐射

不同波长的射线对微生物的作用不同，可见光部分（400-800纳米）往往能被某些光合微生物所利用，而波长较短的紫外线（13.6-400纳米）、X-射线（0.06-13.6纳米）、r-射线（0.01-0.14纳米）均可抑制甚至杀死微生物。尤其是r-射线因作用距离较远、穿透力较强而用于食品的杀菌保藏。六渗透压微生物生长与渗透压的关系（高渗透压、低渗透压对微生物生长的影响）根据微生物对高渗透压耐性的不同，将其分为以下三类：高度嗜盐细菌（20-30%食盐溶液中生长）嗜盐细菌中等嗜盐细菌（5-18%的食盐溶液中生长）低等嗜盐细菌（2-5%的食盐溶液中生长）耐盐细菌（可在10%以下的食盐溶液中生长）耐糖细菌（可在60%以下的含糖高渗溶液中生长）*普通微生物一般在0.85-0.90的食盐溶液中生长

七pH值根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为：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、醋酸杆菌不同的微生物最适生长的pH值不同，同一种微生物在不同的生理阶段对pH值的要求也不同，在发酵工业中，控制pH值尤其重要，如黑曲霉在pH2-2.5主要产柠檬酸，pH2.5-6.5以菌体生长为主，pH7时以合成草酸为主各类微生物生长的最适pH值：细菌为6.5-7.5，放线菌为7.5-8.0，霉菌和酵母菌为4-6

各种微生物的生长与pH微生物最低pH值最适pH值最高pH值圆褐固氮菌4.57.4~7.69.0大豆根瘤菌4.26.8~7.011.0亚硝酸细菌7.07.8~8.69.4氧化硫硫杆菌1.02.0~2.84.0~6.0嗜酸乳杆菌4.0~4.65.8~6.06.8放线菌5.07.0~8.010.0酵母菌3.05.0~6.08.0黑曲霉1.55.0~6.09.0

鲜乳中的微生物活动曲线pH对微生物生长的影响由于氢离子与细胞膜上的酶相互作用,氢离子也影响细胞壁中的酶活性;pH值影响培养基中有机化合物的离子化,从而间接影响微生物;pH值影响营养物质的溶解度;pH影响代谢产物的积累;抑制杂菌生长.

pH对有机酸渗入细胞的影响酸碱添加剂的抑菌机理无机酸可增加氢离子的浓度，引起菌体表面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类的活性作为食品防腐剂的有机酸如苯甲酸和水杨酸可与微生物细胞中的成分发生氧化作用，从而抑制微生物的生长防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物生长繁殖的措施碱类物质可引起细胞物质的水解或凝结，以杀死或抑制微生物，食品工业中常用石灰水、NaOH、Na2CO3等作为机器、工具以及冷藏库的消毒剂几种常用表面消毒剂及其应用表面消毒剂：对一切活细胞都有毒性，不能用作活细胞内化学治疗用的化学药剂类型名称及使用浓度作用机制应用范围重金属盐0.05-0.1%升汞0.1-1%AgNO3使蛋白质变性非金属物品，器皿皮肤，滴新生儿眼睛酚类3-5%石炭酸2%煤酚皂（来苏儿）蛋白质变性，损伤细胞膜地面、家具、器皿皮肤醇类70-75%乙醇蛋白变性、脱水、溶脂皮肤、器械醛类0.5-10%甲醛蛋白质变性物品消毒、接种室熏蒸氧化剂0.1%KMnO4蛋白质变性皮肤、尿道、水果蔬菜卤素及其化合物0.2-0.5mg/L氯气10-20%漂白粉0.5-1%漂白粉2.5%碘酒破坏细胞膜、酶、蛋白质蛋白质变性饮水、游泳池水地面、厕所饮水、空气、体表皮肤表面活性剂0.05-0.1%新洁尔灭破坏膜及蛋白质、皮肤、黏膜、手术器械染料2-4%龙胆紫蛋白质变性皮肤、伤口第四节

环境中微生物的抑制、杀灭与防止（一）、消毒、灭菌和防腐消毒(disinfection)：杀死物体上病原微生物的方法，并不一定能杀死含芽胞的细菌或非病原微生物。用以消毒的药品称为消毒剂(disinfectant)。灭菌(sterilization)：杀灭物体上所有微生物的方法。灭菌比消毒要求高，包括杀灭细菌芽胞在内的全部病原微生物和非病原微生物。商业灭菌(commercialsterilization)：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,或者仅能检出极少数的非病原微生物，并且它们在食品保藏过程中,是不可能进行生长繁殖的,这种灭菌方法,就叫做商业灭菌抑菌(bacteriostasis)：抑制体内或体外细菌的生长繁殖。常用的抑菌剂为各种抗生素。防腐(antisepsis)：防止或抑制体外细菌生长繁殖的方法。细菌一般不死亡。无菌(asepsis)：不存在活菌。热力灭菌法辐射杀菌法滤过除菌法超声波杀菌法干燥与低温抑菌法（二）物理消毒灭菌法干热灭菌法—

焚烧：废弃物、尸体灼烧：接种环、试管口干烤：玻璃器皿红外线：医疗器械湿热灭菌法—

巴氏消毒法：61.6-62.8℃30min或71.7℃15-30s,主要用于牛乳消毒。

超高温法：只要在135-150℃下维持2-6s煮沸法流动蒸汽消毒法间歇蒸汽消毒法高压蒸汽灭菌法一.热力灭菌法紫外线

波长200-300nm的紫外线具有杀菌作用。

其主要作用于DNA，使一条DNA链上相邻的两个胸腺嘧啶共价结合形成二聚体，导致细菌变异和死亡。电离辐射

高速电子、X射线、射线，使其他物质氧化或产生自由基(OH·、H·)破坏和改变生物大分子的结构，以抑制或杀死微生物。微波

波长1mm~1m，通过热产生杀死微生物的作用二.辐射杀菌法赛氏滤器玻璃滤器薄膜滤器三.滤过除菌法不耐热的液体培养基的灭菌

是一种机械的作用因素，每秒超过2万次振动的声波即为超声波。常用的超声波发生器能产生20-100千赫的声波。可使细菌细胞壁裂解而死亡。四.超声波杀菌法

干燥法低温法：低温可使细菌的新陈代谢减慢，常用作保存细菌菌种。冷冻真空干燥法是目前保存菌种的最好方法。五.干燥低温抑菌法消毒剂的种类：酚类、醇类、重金属盐类、氧化剂、表面活性剂、烷化剂。消毒剂的应用：病人排泄物与分泌物、皮肤、粘膜、饮水、厕所、空气、手。（三）化学消毒灭菌法消毒剂的性质、浓度与作用时间微生物的种类与数量温度酸碱度有机物（四）影响消毒灭菌效果的因素浙江大学食品系

第七章微生物的遗传和育种第一节微生物的遗传性与变异性第二节遗传变异的物质基础第三节基因突变和诱变育种第四节基因重组第五节基因工程第六节生产菌种的保存第七节菌种保藏机构微生物的遗传和育种第一节微生物的遗传性和变异性遗传性

所谓遗传性就是具有产生与自己相似后代的特性，世代相传，使亲代的种类能够长期保存下去并保持“种”的稳定性。变异性

遗传不是绝对的，随着环境的改变，遗传性也会发生变异，改变生物的代谢机制以及形态结构，这就是变异性遗传是相对的，变异是绝对的。遗传和变异矛盾的统一，推动了生物的发展。微生物的遗传性和变异性的特点个体易于变异比表面积大便于建立纯系第二节遗传变异的物质基础一、遗传物质基础是核酸二、DNA的分子结构和复制三、遗传信息的传递四、遗传物质的存在形式一、遗传物质的基础是核酸1、转化实验2、噬菌体的感染实验3、病毒的重建实验1、转化实验2、噬菌体感染实验用含32PDNA(核心)的噬菌体作感染实验

用含35S蛋白质(外壳)的噬菌体作感染实验

3、病毒的重建实验TMV重建实验示意图(粗线箭头表示遗传信息的去向)

二、DNA的分子结构和复制三、遗传信息的传递DNADNARNA蛋白质复制转录（一条链转录）转译tRNA四、遗传物质的存在形式1、染色体2、质粒3、基因4、遗传密码1、染色体DNA几乎全部集中在染色体上原核生物：只有拟染色体，DNA不与蛋白质结合，外无核膜，许多原核微生物只有一个单独的DNA分子（也叫一个染色体）。真核生物：DNA和碱性蛋白结合，构成染色体，在染色体外包一层膜，叫核膜，形成真核。2、质粒化学本质是DNA细菌质粒的特点：自主复制转移性质粒的不相容性基因操作中的重要工具3、基因基因也可称为顺反子或作用子，遗传学中将生物体内决定遗传和变异的最主要隐私称为遗传因子或基因，物质基础是DNA，是遗传物质结构和功能单位基因代表决定某种蛋白质的分子结构的相应的一段DNA。一个菌株的遗传型（基因型）就是它的DNA上碱基特定的排列顺序。4、遗传密码

遗传密码就是指DNA链上各个核苷酸的特定排列顺序。每个密码子(codon)是由3个核苷酸顺序所决定的，它是负载遗传信息的基本单位。各种生物都遵循着一套共同的密码。由于DNA上的三联密码子要通过转录成mRNA密码后才能与氨基酸相对应，因此，三联密码子一般都用mRNA上的3个核苷酸顺序来表示

第三节基因突变和诱变育种一、基因突变二、基因突变的类型三、诱变育种一、基因突变基因突变就是生物体出现与亲代不同遗传性状的现象，即生物体的表型或基因型发生了可遗传的变化。二、基因突变的类型1、形态突变型2、生化突变型3、条件致死突变4、致死突变1）营养缺陷型突变2）抗性突变型3）抗原突变型三、微生物诱变育种与诱变有关的几个问题（1）出发菌株（2）菌悬液的制备

a宜采用处于对数生长期的生长菌。

b菌悬液的浓度

c菌悬液的配制方法（3）诱变剂使用剂量的选择（4）诱变效应的测定诱变育种的基本程序原始菌株（出发菌株）纯化细胞或孢子悬浮液制备（活细胞计数）诱变剂处理中间培养突变株分离初筛复筛生产性能实验诱变预备实验离心收集菌体离心洗涤玻璃珠振荡分离过滤诱变剂处理1物理诱变剂有紫外线、X－射线、γ－射线、快中子、α－射线等2化学诱变剂有碱基类似物、体外化学诱变剂、移码突变剂等。3紫外线照射的方法（1）制备菌悬浮液用生理盐水或缓冲液配制。（2）照射（3）筛选优良的突变株。第四节

基因重组GeneRecombination基因重组

凡把两个不同性状个体内的遗传基因转移到一起，进重新组合而形成新遗传型个体的现象，称基因重组。一、真核微生物的基因重组育种有性杂交制取单倍体孢子杂交分离2）准性杂交育种选择亲本强制异合检出杂合二倍体促进变异和筛选高产菌株二、原核微生物的基因重组育种1、转化（Transformation)2、转导(Transduction)3、接合(Conjugation)1、转化（Transformation)

受体直接吸收来自供体的DNA片段，并通过交换将它们组合到自己的基因组中，从而获得了供体菌的部分遗传性状的现象，称为转化。转化后的受体菌称转化子（Transformant)。转化全过程转化受体菌的条件可以在其细胞壁上吸附外源DNA可以让吸附的外源DNA进入细胞细胞内不存在破坏外源DNA的酶具备将外来DNA进行重组的酶系统2、转导(Transduction)

通过噬菌体的媒介，把供体菌的部分DNA传递给受体菌的过程，称转导。转导又分为:普遍性转导局限性转导普遍性转导

(Generalizedtransduction)

少数噬菌体外壳蛋白误包细菌的DNA片断，形成了完全不含噬菌体本身的DNA转导噬菌体，称为普遍性转导。

局限转导

(Restrictedtransduction)局限转导：有些噬菌体侵染宿主后并不导致宿主细胞的裂解，而是将噬菌体本身的DNA整合在宿主的染色体中，这种不引起宿主细胞裂解的噬菌体被称为温和噬菌体。3、接合(Conjugation)

通过供体菌和受体菌完整细胞之间通过直接接触而传递大段DNA的过程，称为接合。在细菌中，接合现象研究得最清楚的是大肠杆菌。发现大肠杆菌有性别分化，决定它们性别的因子称为F因子（致育因子）。F因子

一种在染色体外的小型独立的环状DNA，一般呈超螺旋状，具有自主的与染色体进行同步复制和转移到其他细胞中去的能力，此外，其中还带有一些对其生命活动关系较小的基因。F因子的分子量为5x107u三、原生质体融合技术细胞融合技术是将遗传物质不同的两个细胞融合成一个新细胞的一钟技术。1、选择具有遗传标记的新株2、原生质体制备a菌龄一般宜采用对数生长期的菌体。b选择合适的酶系c酶的浓度d酶解温度

epH值渗透压稳定剂3、原生质体融合4、再生5、重组子的检出第五节

基因工程GeneEngineering一、载体和限制性内切酶一）载体质粒载体噬菌体载体柯斯质粒载体YAC载体二）限制性内切酶分离目的基因和使载体质粒DNA切开都需有酶的作用，这种酶称之为限制性内切酶。(三）DNA连接酶将两个不同的DNA片断，一个片断是目的基因，另一个片断通常是作为运载载体的质粒DNA拼接起来，就需要连接酶的作用。二、基因工程的基本操作步骤1、目的基因的取得(1)化学合成基因(2)基因文库的构建及目的基因的分离(3)聚合酶链式反应技术获得基因(4)逆转录法获得真核目的的基因2、载体的选择和目的基因与载体DNA的体外重组3、将重组DNA分子转移导适当的受体细胞内4、重组载体引入受体细胞5、筛选重组DNA分子的受体细胞克隆基因工程的操作步骤示意图第六节

生产菌种的保存一、生产菌种的保藏Hesseltine等对生产菌提出了一下的要求菌株在遗传上必须稳定在相当长时间内菌株易于保存菌株介入种子罐后能迅速旺盛的繁殖菌株必须式纯培养菌株应能受诱变剂作用而发生突变二、菌种保藏的基本原理首先要优良或者标准的纯种最好式采用它们的休眠体根据微生物的理化特性，人工的创造适合于休眠的环境条件三、常用保藏方法定期移栽保藏方法矿油封藏法砂土保藏法土壤保藏法滤纸保藏法麸皮保藏法梭氏真空干燥保藏法液氮保藏法冷冻真空干燥保藏法四、菌种的退化与复壮微生物的变异是绝对的，而它的稳定性则是相对的；退化性的变异是经常的，而进化性的变异却是个别的。如果变异朝着不利于生产的方向发展，则菌种就退化了。菌种的退化1.常见的退化菌落和细胞形态的变化生产性能的下降对生长环境的适应能力的减弱退化的主要原因有关基因的自发突变育种后未经分离纯化培养条件的改变防止退化的措施控制传代次数采用有效的菌种保藏方法利用不同的细胞进行接种传代选择适合的培养条件复壮分离纯化寄生复壮遗传育种第七节

菌种保藏机构

比较著名的保藏机构有：美国标准菌库（ATCC)美国农业部北方地区研究中心菌（NRRL）荷兰真菌菌种收藏中心（CBS）英国国立工业细菌菌库（NCIB）第八章食品的微生物污染及腐败变质提纲污染食品的微生物来源及其途径食品的细菌污染食品的腐败变质食品原料与腐败变质食品被细菌污染后对人体的危害霉菌及其毒素污染食品后造成的危害食品微生物污染与腐败变质的控制一、污染食品的微生物来源及其途径污染源1、来自土壤中的微生物土壤是微生物的大本营（１）土壤中丰富的营养；（２）土壤具有有较好的持水性（３）土壤的酸碱度多数接近中性，渗透压在适中。（４）土壤的团粒结构能调节空气和水份的含量。（５）土壤表土以下的温度一般介于10-30℃之间。（６）土壤覆盖保护微生物免遭太阳紫外线的杀害２、来自空气中的微生物空气中常见的微生物是一些抵抗力较强、耐干燥、耐紫外线能力强的类群。细菌中的革兰氏阳性球菌、芽孢杆菌以及酵母、霉菌的孢子在空气中普遍存在而且有较高的检出率。３、来自水中的微生物一般来说水中微生物的数量取决于水中有机质的含量。海洋中也有大量水生微生物存在，主要是细菌，它们均具有嗜盐的特性。来自人体和动植物的微生物人及动植物均带有一定的微生物。有些为病原微生物。4、微生物污染食品的途径通过水而污染通过空气而污染通过人及动物而污染通过用具和杂物而污染二、食品的细菌污染1、食品中常见的细菌2、食品中细菌数量及其食品卫生意义食品中细菌数量通常指每克或每毫升或每平方厘米面积食品上的细菌数目，用菌落总数表示。（１）作为食品被污染程度即清洁状态的标志。（２）预测食品耐存放程度或期限。食品中微生物的消长加工前：一般只有增多。加工过程中：微生物数量明显下降，但也有二次污染的问题。加工后3、大肠菌群及其食品卫生学意义大肠菌群包括肠杆菌科的埃希氏菌属、柠檬酸细菌属、肠杆菌属和克雷伯菌属。其食品卫生学意义:（１）人与温血动物粪便污染的指标菌。（２）作为肠道致病菌污染食品的指标菌。但冷冻食品主要以肠球菌作为指标菌来评定卫生质量。检验方法：三、食品的腐败变质（1）微生物引起食品变质的基本因素食品的基质条件食品的PH值食品的水分渗透压食品的外界环境条件温度气体三、食品的腐败变质（2）食品腐败变质的化学过程食品中蛋白质的分解