微生物学各章小结

微生物学各章小结第一章：绪论1、微生物：一类形体微小、单细胞或个体较为简单的多细胞，甚至无细胞结构的低等生物的统称。2、微生物的几个基本特性：1体积小、面积大“微米”作为个体大小的度量单位，个体更小的病毒则以“纳米”为度量单位。个体形态需要借助光学显微镜或电子显微镜观察。 肉眼可观察到微生物聚集的群体菌落 2微生物的种类多：原核生物：3500种；:病毒：4000种；真菌：9万种；原生动物和藻类：10万种； 3在自然界中分布极为广泛4生长旺，繁殖快（单细胞藻类：36小时繁殖一代。酵母：24小时繁殖一代 。细菌：0.51小时繁殖一代。） 5适应性强，易变异3、微生物学发展简史分几个阶段，其中代表人物是谁？主要做了什么贡献？ （一）微生物的利用与发现 时间：16761861 开创者：安东列文虎克（Antony Leeuwenhoek )。特点：自制单式显微镜观察细菌；微生物形态描述。 （二）微生物学及食品微生物学的建立19世纪中期，欧洲工业、农业规模化生产方式已经形成。当时工农业生产发展中出现的葡萄酒发酵酸败、人畜传染病等与微生物相关的问题急需解决。 法国人巴斯德：彻底否定了“自生说”学说。免疫学预防接种。证实发酵是由微生物引起的。其他贡献：巴斯德消毒法等。 德国人柯赫： 微生物学基本操作技术的贡献：a）细菌纯培养方法的建立。b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养。c）蒸汽灭菌。d）染色观察和显微摄影。 对病原细菌研究作出了突出贡献：a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b）发现了肺结核病的病原菌；c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则 著名的柯赫原则。 （三）近代微生物学的发展 微生物学研究工具的不断改进；微生物学和其他生物科学共同发展，互相促进。4、日常生活中与食品生产、储藏、变质等有关的微生物问题。P5第二章：微生物的形态、结构与功能1、细菌：是一类单细胞、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。基本形态：球状、杆状、螺旋状结构：基本结构和特殊结构。 基本结构：细胞壁、膜、质及核区。 特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜。 细胞壁：是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成，有固定细胞外形和保护细胞等多种生理功能。1)化学组成：G（肽聚糖，磷壁酸）； G-（肽聚糖，脂蛋白、脂多糖）；肽聚糖的结构：肽聚糖(peptidoglycan)分子由肽和聚糖组成。肽包括短肽尾和肽桥两种，而聚糖由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸两种单糖连接而成。G+ 与G- 壁结构差异：G-细菌的细胞壁肽聚糖结构与G+相同，但短肽尾中的号位上L-Lys往往被其他二氨酸取代。没有特殊的肽桥，只通过酰氨键连接。G-菌细胞壁主要由磷脂和LPS构成，内嵌外膜蛋白：孔蛋白、脂蛋白。革兰氏染色机理：第一步：结晶紫使菌体着上紫色。第二步：碘和结晶紫形成脂溶性大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内。第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。第四步：沙黄复染，增加脱色菌与背景的反差并区别于未脱色菌。G菌：细胞壁厚，肽聚糖网状分子形成一种透性障，当乙醇脱色时，肽聚糖脱水而孔障缩小，故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上，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，其脂含量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，沙黄复染后呈红色。2)功能（五点功能）：1固定细胞外形和提高机械强度；2保护细胞免受渗透压等外力的损伤；3为鞭毛运动提供支点；4阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质进入细胞，保护细胞免受损伤；5赋予细胞具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。细胞膜：也称细胞质膜，是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性膜。厚约78nm，占细胞干重的10%左右。组成：磷脂20%30%，蛋白质50%70%。1)结构：液态镶嵌模型（生化的基础）。 1972年由辛格和尼科尔森提出细胞膜“液态镶嵌”模型，其主要内容： 1膜的主体是磷脂双分子层，两层脂分子的亲水头朝外，疏水性尾朝里；2蛋白质以不同程度镶嵌在磷脂双分子层中；3膜具有流动性，磷脂分子和蛋白质分子在膜中的位置不断变化；4膜两侧的分子性质和结构不同，具有不对称性。2)功能（五点功能）： 1.作为细胞内部与外界环境的最后一道屏障，防止原生质流失。 2.选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送，以满足细胞的营养需求和维持胞内正常的生长环境3.合成细胞壁和糖被的各种组分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸、荚膜 多糖）。4.膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所。5.是鞭毛基体的着生部位，提供鞭毛运动所需能量。细胞质及内含物：细胞质: 细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、 胶状、颗粒状物质的总称。 内含物：贮藏物、核糖体、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体。少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等。1.核糖体及功能：为多肽和蛋白质合成场所，70S颗粒，有50S和30S2个亚单位组成；化学成分为蛋白质和核酸；原核生物中游离于细胞质中或以多聚核糖体存在；真核生物中核糖体游离于细胞质中或结合于内质网上。 2.贮藏物及功能：是一类由不同化学成分累积而成的沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物和代谢产物。 3.气泡功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质。细胞核区：又称核质体、原核、拟核、核基因组等。指原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。原核生物核区结构特点及功能：原核不具备核膜、核质和核仁等真核微生物细胞核所具有的结构。实际上是一个裸露在细胞质中的染色体，主要有一个巨大的环形双链DNA分子组成。功能：贮存遗传信息；通过复制把遗传信息传递给子代；通过转录和翻译调控细胞的全部生命过程。特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜。 1）芽孢：某些细菌在一定生理时期，在细胞内形成的抗逆性极强的休眠体，称芽孢。 结构层次： 特点：芽孢具有较强的抗热、抗辐射和抗化学药物的能力。芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态，但保持潜在萌发力。一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。 2）鞭毛：生长在某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物称鞭毛，是可运动细菌的运动器官。 三部分结构（G+与G-）：由基体、鞭毛钩、鞭毛丝三部分组成。基体镶嵌在细胞壁和细胞膜中，且G+与G-细胞的基体组成有所不同，G-的基体有四个环构成，分别处于细胞壁外膜层中的L环、肽聚糖种的P环及在膜中的S环和M环。 G+的基体没有L环河P环。鞭毛钩和鞭毛丝均由特殊的蛋白质亚基组成，细菌的运动就是通过鞭毛的高速旋转而实现的。 功能：运动器官、有抗原性。 3）荚膜：包被于某些细菌细胞壁外的一层较厚的粘液状物质称为荚膜。 主要组成成分：水和多糖，还有一些多肽或蛋白质。 功能：1）保护作用：其上大量极性基团可保护菌体免受干旱损伤；一些动物致病菌的荚膜还可保护它们免受宿主白细胞的吞噬。2）贮存营养物质，以备营养缺乏时重新利用。3）作为透性屏障或（或和）离子交换系统，可保护细菌免受重金属离子的毒害。4）表面附着作用。细菌繁殖方式：裂殖，二均分裂（Binary fission）、异型分裂（Trinary fission）菌落定义：将单个或多个微生物细胞接种在适宜的固体培养基上，以接种点为中心大量繁殖、扩展、堆积到一定程度可以形成肉眼可见的细胞堆称菌落 菌落形态特征：比较小表面湿润、光滑、比较粘稠、用接种环容易挑起，颜色十分多样。食品中常见细菌类群：沙门氏菌、大肠杆菌、葡萄球菌、芽孢杆菌2、放线菌：是一类主要呈丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的革兰氏阳性原核微生物。 1)个体形态：丝状体。2)个体构造：三种类型的菌丝。基质菌丝、气生菌丝、孢子丝3)繁殖方式：分生孢子、孢囊孢子、菌丝片段。 分生孢子：放线菌长到一定阶段，一部分气生菌丝形成孢子丝，孢子丝成熟便分化形成许多孢子，称为分生孢子。 孢囊孢子：有的放线菌由菌丝盘卷形成孢子囊，其间产生横隔，形成孢子。孢子囊成熟后，释放出孢子。 菌丝片段：常见于液体培养。工业发酵生产抗生素时，放线菌以此方式大量繁殖。 4)菌落形态：干燥、不透明、表面呈致密的丝绒状，上有一薄层彩色的“干粉”；菌落和培养基的连接紧密，难以挑取；菌落的正反面颜色常不一致，以及在菌落边缘的琼脂平面有变形的现象等5)常见类群（了解）：链霉菌属（Streptomyces）：共约1000多种，菌丝体发达，孢子丝和孢子的形态因种而异。抗生素主要由放线菌产生，而其中90%由链霉菌产生。链霉素、土霉素、博莱霉素、丝裂霉素、制霉菌素、卡那霉素、井冈霉素都由其产生。 诺卡氏菌属（Nocardia）：主要分布于土壤中，有100多种，能产生30多种抗生素，如对结核分枝杆菌和麻疯分枝杆菌有特效的利福霉素，间型霉素，作用于G+的瑞斯托菌素等。 小单孢菌属（Micromonospora）：菌落较小，橙黄色或红色，约30多种，能产生30多种抗生素，如庆大霉素。3、真菌： 1）营养体：大部分为丝状结构，少数为单细胞非丝状结构。与食品相关的丝状真菌为霉菌，非丝状真菌主要为酵母菌。 营养体结构1、菌丝和菌丝体 菌丝：是指由细胞壁包被的一种长管状，有分枝的细丝结构。一般宽度达510微米。菌丝体：有分枝的菌丝相互交错而形成的结构。 2、菌丝的类型 无隔膜菌丝：为含多个核的长管状单细胞，生长表现为菌丝延长、细胞核裂殖和细胞质增加。有隔膜菌丝：有横膈膜分隔成多细胞，每个细胞含有一个或多个核。横膈膜上有小孔，可供物质流通，每个细胞功能相同。2）繁殖体：有性孢子、 无性孢子 3）酵母菌菌落及个体形态特征： 酵母菌菌落与细菌菌落相似，但大而厚，呈油脂状或蜡脂状，表面光滑、湿润、乳白色或红色。培养时间长时菌落表面发生皱折，有酒香味。个体以单细胞状态存在，多数以出芽生殖，发酵糖类产能，生活在含糖量高，酸度较大的水生环境中。形态：卵圆形、球形、柠檬形、香肠状、菌丝状。大小：为15530微米。4、霉菌1.根霉属(Rhizopus)：属于接合菌亚门，菌落呈棉絮状，灰白色，无隔膜菌丝，无性繁殖产生孢囊孢子，有性繁殖产生接合孢子匍匐菌丝与基质接触处生出假根，与假根相对方向生出孢囊梗2.毛霉属 菌丝特征：毛霉菌丝呈棉絮状，可在基质物内外广泛蔓延。菌丝无隔多核，幼龄时原生质浓稠均匀，老龄时则出现液泡病含有多种内含物。繁殖：无性繁殖和有性繁殖。3.曲霉属（Aspergillus) ：属于半知菌亚门，菌丝有隔膜，有足细胞和顶囊，无性繁殖产生分生孢子，有些种可进行有性繁殖产生子囊孢子。4.青霉属：属于半知菌亚门，菌丝有隔膜 ，无足细胞和顶囊，形成独特的帚状枝。 可将青霉分为：单轮青霉组、对称二轮青霉组，不对称青霉组、多轮青霉组。5、病毒：一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微“非细胞生物”，其本质是一种只含DNA或RNA的遗传因子。1） 基本特点：个体微小:10300nm，无细胞结构，蛋白质+核酸（DNA或RNA），高度寄生性:在细胞内表现为生命, 在细胞外为无生命的大分子的复合物。特殊的抵抗力:不能被抗生素所杀灭，但可以被干扰素，以及一般的甲醛、紫外线所杀灭。 2）形态：由蛋白质外壳或包裹蛋白质外壳的薄膜决定，大致分为：球形、杆形和复合型 3）结构：由蛋白质外壳（壳体或衣壳）与被外壳包裹的核酸组成。 由蛋白质外壳包裹核酸组成核衣壳。 核衣壳外部有膜包裹也称包膜病毒。4）复制过程（或阶段）：1、吸附（Adsorption）2、侵入(injection)：尾部的溶菌酶水解细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，核酸通过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在胞外；3、增殖(replication)4、成熟（装配）(maturity) 5、裂解（释放）(lysis) 5）相关概念：类病毒（Viroid）： 是一类只含RNA一种成分、专性寄生在活细胞内的分子病原体。 拟病毒：又称类类病毒或病毒卫星,是一类包裹在真病毒粒子中的有缺陷的类病毒。它是一些必须依赖辅助病毒才能复制的小分子单链RNA片段,它被包装在辅助病毒的壳体中,本身对于辅助病毒的复制不是必需的。但拟病毒可干扰辅助病毒的复制和减轻其对宿主的病害。 朊病毒：是一类不含核酸的传染性蛋白质分子。能引起宿主细胞体内现成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。6、微生物分类1）分类基本概念：种以上的系统分类单元。界、门、纲、目、科、属、种。 种：就是表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内其他种有明显差异的一大群菌株的总称。2）微生物分类系统（了解）P693）微生物命名规则双名法 ：第一个词为属名，词首字母大写，用拉丁文的名词描述生物的主要特征。第二个词是种名，词首字母小写，用拉丁文的形容词描述生物的次要特征。有时在种名后还附命名人的姓和命名年份。第三章：微生物的营养与培养1、营养物质：六类营养要素来源及功能。 1、碳源(Source of carbon)：能满足微生物生长繁殖所需要C元素的营养物。有机碳源用于异养微生物，无机碳源用于自养微生物。对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能营养物。 2、氮源(Source of Nitrogen)：提供微生物生长繁殖所需要氮元素的营养源。 3、氧气(Oxygen)：为呼吸提供氧气。 4、水 (Water)：1是微生物细胞的重要组成部分，占生活细胞总重量的90%左右。2细胞内进行的生理生化反应都以水作为介质，水还是某些代谢反应的直接参与者。3营养物质的吸收和代谢产物的分泌必须通过水作为媒介来完成。4有效控制细胞内的温度变化。 5、无机盐(Inorganic salt)： 生理功能： 6、生长因子(Growth factor) ：通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。狭义：维生素 广义：维生素、氨基酸、嘌呤及嘧啶 2、营养类型：四种营养类型，特点或划分标准。 划分标准：异养型：有机碳 光能营养型：太阳光能自养型：无机碳 化能营养型：化合物氧化1.光能自养型微生物：以CO2 为唯一或主要碳源，利用光能并以无机物为供氢体同化CO2的微生物。2.光能异养型微生物：能利用光能、以简单有机物(有机酸、醇等)为供氢体同化CO2的微生物类群称为光能异养型微生物。3.化能自养型微生物：能通过氧化无机物获得能量并能以CO2为主要或唯一碳源的微生物称为化能自养型微生物。4.化能异养型微生物：凡以有机物为碳源、能源和供氢体的微生物称为化能异养型微生物。3、营养运输：四种运输方式的特点。（以表格的形式对比记）1被动扩散（Simple diffusion）：物质扩散的动力: 膜内外的浓度差。 特点：不消耗能量,不发生化学变化,非特异性：仅依膜上小孔的大小和形状对 被扩散的物质分子的大小和形状具有选择性。被运输的物质是小分子量和脂溶性物，水，气体、甘油和某些离子。2促进扩散（Facilitated diffusion）：借助膜上的载体蛋白，具有高度的立体专一性。载体蛋白能促进物质运输，但不能进行逆浓度梯度运输。特点：需要特异性的载体蛋白；不消耗能量；可加快运输速度，但不能逆浓度运输。3主动运输（Active transport）：特点：有特异性的载体蛋白参与需要消耗能量，可以逆浓度梯度运输，微生物的主要物质运输方式。4基团转位（Membrane vesicle transport)：是指一类既需特异性载体蛋白的参与，又耗能的一种物质运送方式。特点：溶质在运送前后还会发生分子结构的变化，因此不同于一般的主动运送。4、微生物的培养 1）培养基：是人工配制的，适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质。分类：1根据营养物的来源：天然培养基、合成培养基、半合成培养基2根据培养基的物理性状：固体培养基、液体培养基、半固体培养基3根据培养基的用途：普通培养基、加富培养基、鉴别培养基、选择培养基 部分培养基的功能：固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏。半固体培养基用来观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定。半固体培养基用来观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定。 普通细菌培养基： 牛肉膏5g蛋白胨10g NaCl5g水1000ml 放线菌培养基：可溶性淀粉20g硝酸钾1g硫酸镁0.5g氯化钠0.5g磷酸氢二钾0.5g硫酸亚铁0.01g水1000ml酵母菌培养基：麦芽汁培养基、豆芽汁培养基、马铃薯培养基 霉菌培养基：马铃薯培养基、察氏培养基 2）培养基的灭菌：灭菌方法、特点。 1高压蒸汽灭菌 条件：121, 30min或115, 2030min;工业生产上：分批法和连续法 2间歇灭菌法 用不超过100的温度对培养基进行间歇处理的一种方法。灭菌保温灭菌（连续3次） 3过滤除菌 3）培养方法：实验室及工业生产上好氧培养及厌氧培养各有哪些方法？好氧培养：实验室液体培养：摇瓶、小型发酵罐工业液态：大型发酵罐。固态：浅盘，深层通风。 厌氧培养：去除氧气，通入其他气体（如二氧化碳、氮气等）。 4）纯种分离的一般方法（结合综合性实验） 1划线分离法 2涂布分离法 3定量稀释分离法 4富集分离法 5单细胞分离法第四章：微生物的代谢1、酶：单纯酶、结合酶（酶蛋白 + 辅因子）。其中辅因子由辅基（金属离子）和辅酶（有机小分子）组成。 酶的一般特性：催化效率高；具有高度的专一性；反应条件温和；酶活力可调节；无毒。微生物细胞的酶系统：1根据酶的活动部位分：胞内酶、胞外酶2根据酶合成与代谢产物的关系：组成酶、诱导酶 2、产能代谢 1）发酵：在无氧等外源氢受体的条件下，底物氧化所产生的电子未经呼吸链传递而直接交内源性中间代谢物接受，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。 工业发酵:是泛指任何利用好氧性或厌氧性微生物来生产有用代谢产物或食品、饮料的一类生产方式。酵母菌的发酵：第一型发酵：无氧、中性或偏酸性条件，产物为乙醇 CH3COCOOH CH3CHO + CO2CH3CHO + NADH2 CH3CH2OH + NAD 第二型发酵：无氧、有亚硫酸氢钠存在，乙醛与亚硫酸氢钠反应，磷酸二羟丙酮作为受氢体，产物为甘油，不产生ATP。第三型发酵：无氧、碱性条件。乙醛发生岐化反应，磷酸二羟丙酮作为受氢体，产物为甘油、乙醇、乙酸，不产生ATP。混合酸发酵：发酵过程中产生甲酸、乙酸、乙醇、乳酸、琥珀酸以及CO2和H2等多种代谢产物。丁二醇发酵：由产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes) 进行。P1032）有氧呼吸：微生物氧化有机物脱下的电子经呼吸链中一系列电子载体的传递交给最终电子受体并产生能量的过程。分子氧为最终电子受体，丙酮酸脱羧形成乙酰CoA，然后进入TCA循环，脱下的电子进入呼吸链，最终被彻底氧化。3)无氧呼吸：底物经常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应。硝酸盐呼吸、硫酸盐呼吸、铁呼吸、延胡索酸呼吸。 4）三种产难代谢的比较：产能效率、有无经电子传递链、电子受体等。 3、淀粉分离：淀粉由各种胞外淀粉酶分解成葡萄糖（麦芽糖）后被吸收利用。a-淀粉酶：枯草杆菌，米曲霉 、b-淀粉酶 ：巨大芽孢杆菌；葡萄糖淀粉酶 ：黑曲霉、异淀粉酶 。第五章：微生物的遗传与育种1、基因突变与诱变育种 1）突变类型：1形态突变型：发生细胞形态变化或引起菌落形态改变的突变型。 致死突变型3条件致死突变型：在某一条件下具致死效应，而在另一条件下无致死效应的突变型。4生化突变型：突变株的代谢途径发生改变，导致某一特定生化功能改变或丧失，但突变株的形态没有明显的变化。 2）诱发突变机理： 辐射类诱变剂：紫外辐射作用机理：DNA分子断裂、DNA分子内和分子间交联、产生嘧啶二聚体 2碱基类似物诱变剂：-溴尿嘧啶是胸腺嘧啶的结构类似物，容易发生酮式和烯醇式的互变异构。酮式A配对、烯醇式只能与G配对、发生AT GC;GC AT。3引起DNA碱基发生化学变化的诱变剂：亚硝酸、酸性亚硫酸盐使碱基发生脱氨反应，使胞嘧啶变为尿嘧啶、腺嘌呤变为次黄嘌呤。羟胺的作用主要是改变C的结构，使其不能与G配对，而是与A配对，从而引起G:C A:T转换。4嵌入类诱变剂 3）如何诱变并选种： 利用物理或化学诱变剂对微生物细胞群体进行适当处理，使之发生基因突变，用有效的方法从诱变后的群体中选出优良正突变体的过程。 1选择合适的出发菌株：（1）直接从自然界分离野生型菌株 （2）生产中筛选出的自然突变菌株 （3）已经历诱变处理的菌株 2选择诱变剂和诱变剂量：诱变剂的选择：物理因素：紫外线、激光、离子束等。化学因素：氮芥、硫酸二乙酯、N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍、亚硝基甲基脲等。通常是根据经验来选择 恰当的诱变剂，对于已有诱变处理背景的菌株，变换使用其他诱变剂也许会得到较好的效果。剂量：如紫外线处理要考虑紫外灯的功率、灯与被照物的距离、照射时间、菌悬液的浓度、厚度等因素。使用UV照射最为方便，一般用15W的UV灯，照射距离为30cm，在暗室中进行。UV的绝对物理剂量很难测定，常用杀菌率或照射时间作为相对剂量。3诱变菌的准备和诱变处理：保证诱变剂与每个细胞或孢子机会均等并充分地接触诱变剂，避免细胞团中变异菌株与非变异菌株混杂，出现不纯的菌落。4筛选：（1）从菌体形态变异分析：有些菌体的形态变异与产量的变异存在着一定的相关性。如在灰黄霉素产生菌荨(qian)麻青霉的育种中，曾发现菌落的棕红色变深者往往产量有所提高。（2）平皿快速检测法（3）摇瓶培养法：常用于复筛。是将待测菌株的单菌落分别接种到三角瓶培养液中，振荡培养，然后对培养液进行分析测定。5保藏和扩大试验：原理：创造一个使微生物代谢不活泼，生长繁殖受到抑制，难以突变的环境条件。（1）定期移植保藏法（2）液体石蜡保藏法（3）沙管保藏法、土壤保藏法 （4）麸皮保藏法（5）冷冻干燥保藏法2、基因重组与杂交育种（了解）掌握基本概念：转化、接合、原生质体融合。 转化：受体菌直接吸收供体菌的DNA 片段而获得后者部分遗传性状的现象，称为转化或转化作用。 接合：通过供体菌和受体菌完整细胞间的直接接触而传递大段DNA的过程，称为接合。 原生质体融合：通过人为方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体发生融合，并发生重组子的过程，称为原生质体融合或细胞融合。3、原生质体融合与体外重组DNA技术（食品专业不要求）第六章：微生物的生长1、生长量的测定方法：平板及显微镜计数方法、干重法。P143 、 P1452、细菌群体生长基本规律 （一） 延滞期延滞期出现原因：1微生物接种到一个新的环境，暂缺乏足够的能量和必需的生长因子。2“种子”老化（即处于非对数生长期）或未充分活化。 延滞期的特点：1生长速率常数为零。2细胞形态变大或增长;3合成代谢十分活跃，易产生各种诱导酶; 4对外界不良条件反应敏感。 影响延滞期时间长短的因素：A、菌种特性B、接种龄: 以对数期接种龄的种子接种，延滞期短。C、接种量:发酵工业上通常采用种子:发酵培养基=1:10 D、培养基成分:一般要求发酵培养基的成分或种子培养基的成分尽量接近，且应适当丰富些。 （二）指数期 特点：1生长速率常数R最大、代时最短，生长速度最快；2细胞稳定（平衡）生长：细胞内各种物质按比例生长，菌体成分均匀；3酶系活跃，代谢旺盛。(三)稳定期 出现原因：A、营养的消耗。B、营养物的比例失调。C、引起pH值、EH值的改变。 D、有害代谢产物积累。 特点：1生长常数为零，新生=死亡，达到动态平衡；2活菌数的总量达到最大值；3某些芽孢菌的芽孢开始形成；4某些细菌过量积累次级代谢产物，如抗生素、维生素、储藏物等。（四）衰亡期 特点：1细胞活性降低，细胞衰老并出现自溶；2细胞产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶和抗生素等。 3菌体细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊。 在生产中如何利用这些特点？P1481503、物理因素对生长的影响 （一）温度影响微生物生长的一般规律 ：最低温度：微生物能生长的最低温度界限。最适温度：微生物生长繁殖速度最快的温度。 最高温度：微生物能生长的最高温度界限。微生物生长温度“三基点”温度对微生物生长的影响机制 ：1影响酶活性，最终影响细胞物质合成。2影响细胞质膜的流动性，从而影响营养物质的吸收。3影响物质的溶解度。高温的影响：引起菌体蛋白质等大分子物质的变性影响高温效应的因素：菌种与菌龄、高温延续的时间、菌体所处介质、菌体密度低温对微生物的影响：降低代谢速率，抑制菌体生长、导致敏感菌的死亡（物理效应：裂解或冰晶刺伤、化学效应：脱水）低温影响因素：菌种、降温速度、介质（二）水分活度（三）氧气和氧化还原电位：1好氧型微生物：在有氧条件下生长的微生物，以有氧呼吸方式产能。 2厌氧型微生物：生长过程不需要O2参与的微生物，有专性厌氧和耐氧型厌氧微生物两类，以发酵或无氧呼吸方式产能。 3兼性厌氧型微生物：有氧条件下以有氧呼吸方式产能生长，无氧条件下以发酵或无氧呼吸方式产能的微生物。（四）辐射作用 1紫外辐射：260nm波长是生物核酸的最大吸收波长，杀菌力最强。光复活作用：可见光激活微生物的光复活酶并修复DNA辐射损伤的现象。紫外灯：实验室常用4060W紫外灯。2、 电离辐射：种类：X射线、射线、高能电子束单位：居里（辐射源强度）伦琴（辐射源强度）拉德（吸收剂量：100尔格/g）目前的法定表示单位： Gy或KGy 1Gy =100 rads4、化学因素对生长的影响 （一）pH值 细菌、放线菌：适宜中性或偏碱的环境酵母、霉菌：适宜偏酸的环境机 制：改变膜电位，影响膜的功能、影响酶的功能、影响基质中各类物质的性质（二）可抑制或杀灭微生物的常见化学物质 1重金属及盐：Hg，Ag，Cu等。 2氧化剂：过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸盐、卤素等。 3有机物：酚、醇、醛、表面活性剂等。酚系数：一定条件下致死全部供试菌的最高稀释度与达到同样效果的酚的最高稀释度的比值。常用杀菌剂： 苯酚、乙醇、福尔马林、新洁尔灭。5、生物因素对生长的影响 一、共生：两种生物密切生活在一起，可形成特殊共生体的生存关系。 二、互生：相互作用的两个种群相互有利，二者之间是一种非专性的松散联合。 三、拮抗：一种生物的生命活动抑制或杀死另一种生物的现象。 四、寄生：一种生物生活在另一种生物体内或体表，吸取后者物质作为营养物，且对后者有害无益的生存关系。五、竞争：生活在同一环境中的微生物，在生长中为争夺共同需要的营养物而相互影响。6、如何利用各种因素的影响作用进行食品的防腐保鲜。7、掌握有关概念。第七章：微生物引起的食品变质1、储粮中微生物的类群及危害性 （一）细菌：新收获的粮食中细菌数量最多、常规储粮条件下不危害粮食品质（二）放线菌：主要存在于含泥杂较多的粮食中、可危害高水分的粮食（三）酵母菌：粮食中存在的数量少、对高水分、密闭储藏的粮食有危害性（四）霉菌：主要类群有曲霉、青霉、镰刀菌等、霉菌是粮食中的主要危害菌2、储粮霉变规律 （一）不良储藏条件下粮食的变质当粮食的水分及粮堆的温度适合微生物生长时，粮食将迅速变质。 （二）常规储粮条件下粮食的霉变1、引起储粮霉变的原因：粮堆的吸湿、粮仓的渗漏、粮堆温差引起的湿热扩散 2、引起霉变的主要霉菌：（1）起始阶段：灰绿曲霉、白曲霉、某些青霉 （2）发展阶段：中温性、中生性的霉菌，如黑曲霉、黄曲霉以及青霉等3、鲜牛乳变质过程微生物活动规律抑制期：乳过氧化氢酶系统、乳铁蛋白、溶菌酶乳链球菌期（pH4.5以上）、乳杆菌期（ pH3以上）、 真菌期、胨化菌期。4、罐藏食品的变质。1罐藏食品微生物的来源：1)杀菌不彻底、2)漏罐：主要由冷却水及空气的微生物污染污染的微生物类群可以是不耐热的球菌或杆菌 2低酸性和中酸性罐藏食品的腐败：1)嗜热性细菌：(最适生长温度50一65，最高生长温度70-77 )平酸腐败细菌(平酸菌) ：大多是兼性厌氧芽孢杆菌，如嗜热脂肪芽孢杆菌TA腐败细菌(TA菌) ：不产生硫化氢的“嗜热厌氧菌”。如热解糖梭菌，可分解糖产生酸和CO2、H2的混合气体，因而使被害的罐藏食品形成胀罐，有时甚至爆裂。硫化物腐败细菌：致黑梭菌是一个代表，它分解糖的能力不强，但能分解蛋白质产生硫化氢 2)中温性厌氧细菌（适宜生长温度约为37 ）分解蛋白质能力强，如肉毒梭菌等。肉毒梭菌可产生毒素，另外该菌分解蛋白质产生硫化氢、氨、粪臭素等，因而可发生胀罐。 分解糖类能力强，如丁酸梭菌等。丁酸梭菌是专性厌氧菌，能分解淀粉和糖，产生酪酸、二氧化碳、氢气、醇类和乳酸等。3)形成芽孢的需氧细菌： 主要为芽孢杆菌属的中温性细菌，例如枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等。 4)不产芽孢的细菌和酵母菌、霉菌 3酸性和高酸性罐藏食品的腐败1)产生芽孢的细菌：适合在酸性条件下生长的芽孢菌，如凝结芽孢杆菌、丁酸梭菌、巴氏芽孢梭菌、多粘芽孢杆菌等。 2)不产生芽孢的细菌：乳杆菌和明串珠菌等，可引起产酸产气性败坏。 3)酵母菌：球拟酵母、假丝酵母和啤酒酵母等，可引起内容物风味的改变、汁液浑浊，产生二氧化碳，造成胀罐4)霉菌：纯黄丝衣霉在罐藏食品中的败坏上很重要，抗热能力强，在氧气不足的环境中也能生长。能分解果胶物质，产生二氧化碳引起胀罐。 4变质罐藏食品的微生物学分析 5、相关概念。第八章：食品的防腐保鲜1、化学方法： 一、化学剂 1食品防腐保鲜化学剂的类型 作为食品加工的原料：安全无毒、添加量较大、改变食品的原有风味作为食品防腐添加剂：安全无毒、添加量小、不改变食品原有风 2食品防腐保鲜化学剂的作用机理 构造不利于微生物生长的基质环境；使微生物的细胞膜通透性增加，细胞内物质容易流失；抑制微生物细胞中某些关键酶类的活性；破坏微生物细胞遗传物质或影响其功能。 二、pH调节1主要微生物类群的基本pH适应范围： 微生物类群最低生长pH值最适生长pH值最高生长pH值一般极端一般极端细菌3.541氧化硫硫杆菌6.57.59.511副溶血性弧菌放线菌47.5810酵母菌、霉菌1.556112影响食品pH防腐的因素：食品本身的属性、调节pH的化学剂种类、其他防腐手段的联合应用。3pH调节应用实例：酸菜和泡菜、酸乳、保鲜湿面三、有机酸 1苯甲酸及其钠盐防腐机理：破坏细胞膜的通透性、干扰酶的功能毒性：大白鼠口服LD50为2.53g/kg 、ADI值05mg/kg、人体内不积蓄2山梨酸（Sorbic acid）及山梨酸钾防腐机理：破坏细胞膜的功能、破坏酶的功能（含巯基酶）毒性：大白鼠口服山梨酸的LD50为7360 mg/kg体重、（食盐为5000mg/kg体重） ADI值025mg/kg、在人和其它动物体内像其它脂肪酸一样被降解、代谢。 3丙酸及丙酸盐防腐机理：具有与苯甲酸相似的抗菌机理、可挥发，有熏蒸杀菌作用毒性：大白鼠经口服的LD50为2600mg/kg体重、可通过正常代谢被利用，无积累性 4双乙酸钠 防腐机理：具有与苯甲酸相似的抗菌机理毒性：大白鼠经口服的LD50为4.96g/kg体重、FAO和WHO推荐的ADI值为015mg/kg体重、美国政府1993年撤除了双乙酸钠的ADI值限制 四、酯 类1尼泊金酯（化学名：对羟基苯甲酸酯） 防腐机理：抗菌特性与苯酚相似，可破坏细胞膜功能，使蛋白质变性，可抑制细胞呼吸酶系及电子传递酶系。五、食糖与无机盐类1食盐和食糖抗菌机理：提高基质的渗透压、氯离子和钠离子对酶有抑制作用、降低溶氧、食糖可提高基质的渗透压、分子量小的糖防腐效果更好抗菌效果：1以下无效；13可导致微生物生长暂时性抑制；1015大多数微生物被完全抑制；20以上基本上可抑制所有微生物的生长；蔗糖浓度达50以上才能抑制微生物的生长。 2二氧化硫与亚硫酸盐抗菌机理：作用于蛋白质中的巯基、与细胞组织及代谢物中的羰基起反应、降低了基质的氧化还原电位，可使好氧性微生物的生长受到抑制 毒性：无致癌作用、对鼠的长期无作用剂量相当于42179mgSO2/(kgd)、FAO/WHO联合食品添加剂专家委员会提出的ADI值为0.7mgSO2/(kgd) 3硝酸盐和亚硝酸盐 抗菌机理：可与细胞内的铁硫酶系，如铁氧还蛋白、氢化酶等接合并抑制其功能 影响因：pH值、加热处理、微生物类群毒性：很容易与仲胺反应生成具有致癌性的亚硝胺、与二甲胺反应时会形成致癌力极强的二甲基亚硝胺 六、天然抗菌物质1酶 溶菌酶：溶解细菌的细胞壁；最适条件：pH67，50葡萄糖氧化酶：造成无糖或无氧的环境、过氧化氢的作用2多糖 壳聚糖：本身难以被分解、较好的成膜性，可阻挡微生物感染、氨基碱性多糖对大肠杆菌等敏感菌有较强抑菌作用3、天然香料和风味物质 常见天然物质中的抗菌素：大蒜：大蒜素、丁香：丁香酚、桂皮：桂皮醛、八角：茴香醚薄荷：薄荷脑有抗菌效果的风味物质：丁二酮、香芹酮、苯甲醛、香草醛影响因素：与基质混合抗菌作用的效果大于基质表面、天然物质的效果大于提取物、在食品中使用的抑菌效果低于培养基中试验的效果、抗真菌的效果大于抗细菌的效果、抗G菌的效果大于抗G菌的效果七、抗生素1基本要求：对抗菌对象具有杀灭作用、能被降解成无害的物质、不应被食品成分或微生物代谢物钝化、不刺激抗性菌株的出现、医疗或饲料中使用的抗生素不应在食品中使用2乳酸链球菌素 （nisin）理化性质：产生的微生物：乳酸链球菌、基本构成：34个氨基酸、溶解特性：pH下降溶解度升高、稳定性：低pH下稳定，可被蛋白酶水解、与其他抗生素的关系：不产生交叉抗药性抗菌对象及特点：对G+细菌，特别是芽孢有较强抑菌效果、具有抑菌和杀菌效果、不抑制革兰氏阴性菌、酵母和霉菌抗菌机理（学说）：抑制肽聚糖等物质的合成；与敏感菌细胞膜中某些酶的巯基发生作用；能消耗敏感细胞的质子驱动力；可导致K从胞浆中流出，ATP的泄漏。毒性：能在肠道中被无害地降解；1969年FAO/WHO批准其为食品添加剂；1994年FAO/WHO规定其ADI值为330001U/kg， LD50为7g/kg。 八、复合化学物质 防腐剂复合的效果：增效作用、等效作用、拮抗作用1、气调方法：1降低氧气的浓度（结构密闭和自然降氧、抽真空、涂膜隔离氧气、化学剂吸氧、填充其他非氧气体）、提高二氧化碳的浓度:低氧气浓度的影响：降低微生物的呼吸强度、抑制霉菌孢子的萌发及菌丝的生长二氧化碳及其浓度的影响：520时CO2可抑制延滞期微生物；40 CO2可抑制对各生长期微生物；CO2对厌氧菌或兼性厌氧菌影响少。气调在食品中的应用实例：鲜肉：利用气调包装延长鲜肉货架寿命、O2/CO2 ：75/25、储藏温度：1。鲜肉保鲜时抑菌的二氧化碳浓度低限为15。果蔬：低的O2含量，25； 适当的CO2含量，果品23；蔬菜2.55.5%。粮食：密闭自然降氧、化学吸氧剂辅助降氧、燃烧辅助降氧、生物发酵辅助降氧、充二氧化碳、分子筛富氮、真空包装 2气态杀菌剂 臭氧应用实例：水处理、果蔬保鲜、空气净化环氧乙烷：10.8液态，常温下气体、强烷基化试剂，杀菌力强环氧乙烷应用：食品包装材料、一次性医疗器械、果干、坚果、香料、疫病小麦（TCK小麦的处理）、毒性：有致癌性。3、物理方法： 一、低温防腐 1冷藏冷藏条件下食品微生物的特点：生长速率下降、延滞期延长、冷育菌可增加、形态和生理可发生变化 危害冷藏食品的冷育菌细菌：假单孢杆菌、霉菌：青霉、毛霉、枝孢霉、葡萄孢霉、酵母：球拟酵母、假丝酵母、红酵母 粮食冷藏的种类：自然冷却、强制通风、强制制冷 2冷冻冷冻对微生物的影响：完全抑制生长、对细胞产生损伤（物理性、化学性）P251、不能对食品产生灭菌或消毒的作用影响微生物在冷冻中存活的因素：冷冻速率、解冻的影响（长时间的解冻过程有可能导致食品变质、解冻食品表面水分增加有利于微生物活动）冷冻食品的储藏稳定性：10以下可基本抑制微生物的活动；长期储藏的冷冻温度应低于18。 二、高温消毒防腐 1微生物的热致死的一般规律微生物的伤亡速度： NN0ekt lgNlgN02热处理的主要参数：D值：十倍减少时间(Decimal Reduction Time)，即杀死90微生物所需的时间，或活菌数减少一个对数周期所需的杀菌时间D 其中：Dr 特指温度121.1时的D值Z 值：引起D值变化十倍所需改变的温度，有了Z值可以对不同温度的热加工过程进行效果比较F 值：在特定温度下使活菌数减少一定百分数所需的时间 FD(lgN0lgN) 三、干燥防腐 1干燥食品的储藏和防腐：食品干燥后微生物仍能长期稳定地存在、干燥食品的储藏安全性由“水活度”决定、防止干燥食品吸湿后超过“临界水分” 2中湿食品的储藏和防腐：细 菌：G菌不能繁殖；G菌中的球菌、一些产芽孢菌及乳酸菌可繁殖；主要的健康危害菌是金黄色葡萄球菌。霉菌：中湿食品变质的主要危害菌；表面吸湿可加速变质过程；需要化学防腐剂辅助防霉 3粮食的防霉 影响粮食储藏稳定性的因素：粮食的品质和杂质、粮堆的温差、堆粮的高度、粮食的自然吸湿、粮食自身的呼吸及昆虫的活动、微生物在粮食中的演替作用 粮食的霉腐变质的预防：测粮食水分活度和降低杂质含量、测储粮微生物的变化、减少或消除粮堆的温差粮食霉变发展的控制：霉变初期可通过翻动粮面、通风等措施使整仓或局部粮食降温、降水；比较严重的霉变应及时采取倒仓，凉晒、烘干等措施处理；高剂量的磷化氢等熏蒸剂处理可有效杀灭霉菌。 四、辐射的处理 食品种类辐射源剂量(kGy)效 果粮食鱼类罐头熏制鱼桔 子树 莓杨莓汁番 茄鸡 肉牛 肉猪 肉火 腿鲜猪肉60Co 射线射线射线0.51兆电子伏 电子射线射线射线射线射线射线射线射线射线15-20502.00.015达到灭菌预期效果完全灭菌完全灭菌、长期保藏表面杀菌好，提高保藏性微生物量显著减少，延长保藏时间3-4天杀灭霉菌防止腐烂，延长保藏时间4-12天灭菌保藏灭菌保藏灭菌保藏灭菌保藏保藏两个月 五、高压处理食品高压杀菌原理：破坏微生物细胞膜、抑制酶的活性、促使细胞内DNA变性 六、脉冲电场和脉冲磁场杀菌处理脉冲电场杀菌的机理：加大膜的电位差，提高膜的通透性、膜通透性增加可导致膜上出现小孔，强度降低、细胞膜上的小孔在振荡效应的作用下可发生崩溃。掌握几种方法的基本原理，在生产中如何利用？相关概念。第九章：微生物与食品安全性1、细菌食品中毒：人吃了含有细菌毒素或致病细菌的食物而引起的中毒现象。 P285 类型：感染型食物中毒毒素型食物中毒2、黄曲霉毒素的相关知识1黄曲霉毒素基本结构是一个双氢呋喃和一个氧杂萘邻酮(香豆素)。目前已发现的黄曲霉毒素相关化合物有Bl、B2、G1、G2、B2a、G2a、M1、M2、Pl等二十种左右。2理化性质:一般特性：几乎是无色，B1的分子量为312，熔点为268269 荧光特点：黄曲霉毒素在 365nm波长紫外照射下可产生荧光，B族毒素显蓝紫色荧光；G族毒素显黄绿色荧光。 溶解特性：难溶于水、己烷，石油醚和乙醚；易溶于氯仿、甲醇、丙酮、苯、乙腈等多种有机溶剂。稳定性：对热稳定，分解温度300；中性和酸性溶液中很稳定，在强碱(pH9-10)溶液中可被迅速分解；5的次氯酸钠溶液可瞬时破坏毒素；有很高的储藏稳定性。3黄曲霉毒素的毒性 急性毒性（小鼠LD50）：对动物毒害作用的靶器官主要是肝脏，可引起肝细胞坏死，胆管上皮增生，肝出血等病变。慢性毒性：长期摄食含低剂量的AFT可导致慢性中毒、动物肝脏出现亚急性或慢性损伤，引起肝脏纤维细胞增生，肝硬化动物表现生长发育缓慢、体重减轻等生长障碍现象。4黄曲霉毒素的产毒条件 产毒微生物：黄曲霉产毒菌株比例在6094之间、寄生曲霉的产毒菌株可达100产毒的基质：玉米、花生容易滋长黄曲霉和被黄曲霉毒素污染、有时可在田间被黄曲霉毒素污染 产毒的环境条件：适应生长的温度范围一般为1242，最适温度为33；适应的最低生长水活度（aw）为0.78，最适aw为0.930.98；产毒的适合温度一般在2428之间；随着分生孢子的形成而开始产毒。5食品和饲料中黄曲霉毒素的允许残留标准 允许残留量 ：玉米、花生仁、花生油 20 g/kg玉米及花生仁制品（按原料折算） 20 g/kg大米、其它食用油 10 g/kg其它粮食、豆类、发酵食品 5 g/kg婴儿代乳品 不得检出 6黄曲霉毒素的检测：薄层层析法、酶联免疫法、检测灵敏度为5g/kg 7黄曲霉毒素的去除 去毒要求：能保持被处理物的原有品质属性；确保去毒彻底，无可逆性；不引入新的有害物质或在处理过程中产生新的有害物质；处理的成本必须远低于被处理物的价值；方法简捷，处理量大。常用去毒方法：吸附法（活性炭、天然白土等用于油脂、水合硅铝酸钠钾等用于饲料）、碱炼法、熏蒸法。