微生物生态学原理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 微生物生态学原理,第一节 微生物生态学的基本概念,生态学和生态系统的概念。,P159,微生物生态学的概念。,P160,是研究微生物和环境之间相互作用的科学。,微生物生态学的重要性。,第一节 微生物生态学的基本概念,3,、种群关系和群落演替,P161,种群的概念,第一节 微生物生态学的基本概念,3,、种群关系和群落演替,P161,食品腐败变质 或 食品发酵过程种存在种群演替现象。,第一节 微生物生态学的基本概念,4,、 环境梯度和耐受限度,P161,食品组成和结构往往具有不均一性。,第一节 微生物生态学的基本概念,4,、 环境梯度和耐受限度,P161,第二节 食品中形成的微生物生态系,食品作为特殊的微生物生态系的特点,1,、食品生境的不均一性。,2,、表面环境和生物膜。,3,、营养物的供给。,食品中通常有丰富的营养，可以使微生物生长很迅速。,第二节 食品中形成的微生物生态系,食品中微生物污染来源：,内源性污染,外源性污染,微生物进入食品的途径。,从土壤生境进入食品,从水生境进入食品,从大气生境进入食品,从人体微生态系进入食品,其他,人体中的正常菌群,人体中的正常菌群,P165,人体中的微生物,皮肤表面的微生物菌群,总数,10,12,个,在特定条件下一些体表微生物会带来疾病。,如,痤疮丙酸杆菌,引起,痤疮,。它在厌氧环境中发酵皮脂生成丙酸，从而刺激皮脂腺发炎。,9.4,人体中的微生物,口腔中的微生物菌群,龋齿的主要原因：变形链球菌。,利用葡萄糖等合成果聚糖，使其菌体附着在牙齿表面。,呼吸道中的微生物菌群,呼吸道中的微生物菌群,人体抵御微生物侵入机体组织的一般方式,巨噬细胞吞噬细菌菌落,（扫描电镜图）,9.4,人体中的微生物,胃肠道中的微生物菌群,胃液的,pH,很低，大约为,pH2,。可杀死食物中的绝大部分微生物。,胃病（胃溃疡）的主要原因：,幽门螺旋杆菌,9.4,人体中的微生物,胃肠道中的微生物菌群,大肠中有数量庞大的微生物菌群。人体肠道系统寄生着大约,30,属,500,多种细菌。,为专性厌氧和少数兼性厌氧的微生物；,大多有较强的耐胆盐的能力,大肠中的微生物菌群往往对人体健康有利（益生菌）。,合成维生素等,拮抗病原菌,口服抗生素，可以打乱大肠中微生物菌群平衡。,可口服益生菌制剂弥补。,第二节 食品中形成的微生物生态系,食品中微生物污染来源：,内源性污染,外源性污染,从土壤生境进入食品,从水生境进入食品,从大气生境进入食品,从人体微生态系进入食品,其他 设备、包装材料、辅料等,第二节 食品中形成的微生物生态系,二、 食品中微生物的消长情况。,加工前,加工中,加工后,第二节 食品中形成的微生物生态系,三、种群关系和群落演替,P166,表,6,1,偏利,互生,拮抗或偏害,食品腐败变质 或 食品发酵过程种存在,种群演替现象。,第二节 食品中形成的微生物生态系,三、种群关系和群落演替,P166,表,6,1,偏利,互生,拮抗或偏害,食品腐败变质 或 食品发酵过程种存在,种群演替现象。,第二节 食品中形成的微生物生态系,三、种群关系和群落演替,P167,表,6,1,偏利,互生,拮抗或偏害,第二节 食品中形成的微生物生态系,三、种群关系和群落演替,P166,表,6,1,偏利,互生,拮抗或偏害,第二节 食品中形成的微生物生态系,三、种群关系和群落演替,P168,食品腐败变质 或 食品发酵过程种存在,种群演替现象。,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,食品腐败变质,（,foodspoilage,），是指食品受到各种内外因素的影响，造成其原有化学性质或物理性质发生变化，降低或失去其营养价值和商品价值的过程。,如鱼肉的腐臭、油脂的酸败、水果蔬菜的腐烂和粮食的霉变等。,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,一、罐藏食品的腐败,1,、平听腐败,P169,平酸腐败,酸,硫化物腐败,黑色硫化物,2,、胀罐腐败,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,二、果蔬及其制品的腐败变质,1,、新鲜果蔬的腐败变质,P170,微生物来源,基本过程 植物表面防护层的破坏,2,、果汁的腐败变质,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,二、果蔬及其制品的腐败变质,1,、新鲜果蔬的腐败变质,2,、果汁的腐败变质,P170,微生物来源,酵母菌、霉菌、乳酸菌,主要现象,浑浊；,产酒精；,有机酸的变化；,粘稠、出现菌膜等,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,三,、乳及乳制品的腐败变质,乳及乳制品的特点：,营养丰富，微生物繁殖迅速。,1,、乳中微生物的来源及主要类群,动物乳房内的微生物,乳房中的正常菌群，主要是小球菌属和链球菌属。动物体内的致病微生物可通过乳房进入乳汁而引起人类的感染。常见的有：,结核分枝杆菌、布氏杆菌、炭疽杆菌、葡萄球菌、溶血性链球菌、沙门氏菌,等。,环境中的微生物,牛体表面、牛舍的空气、挤奶用具、容器，挤奶工人,等携带的微生物。,三,、,乳及乳制品的腐败变质,P171,2,、鲜乳的变质过程,通常新挤出的乳，迅速冷却到,0,可保持,48,小时，,5,可保持,36,小时，,10,可保持,24,小时，,25,可保持,6,小时，,30,仅可保持,2,小时。,在这段时间内，乳内细菌是受到抑制的。,当乳的自身杀菌作用消失后，乳静置于室温下，可观察到乳所特有的,菌群交替现象,。,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,12.5,微生物引起食品腐败的类型,三、,乳及乳制品的腐败变质,2,、鲜乳的变质过程,P171,抑制期（混合菌群期）,乳链球菌期,乳杆菌期,真菌期,腐败期（胨化期）,12.5,微生物引起食品腐败的类型,三、,乳及乳制品的腐败变质,2,、鲜乳的变质过程,P172,12.5,微生物引起食品腐败的类型,2,、鲜乳的变质过程,P171,抑制期,（混合菌群期） 在新鲜的乳液中含有溶菌酶、乳素等抗菌物质，对乳中存在的微生物具有杀灭或抑制作用。,乳链球菌期,乳链球菌、乳酸杆菌、大肠杆菌和一些蛋白质分解菌等迅速繁殖，其中乳酸链球菌生长繁殖,分解乳糖产生乳酸,而,居优势。由于酸度的增高，抑制了腐败菌、产碱菌的生长。以后随着产酸增多乳链球菌本身的生长也受到抑制，数量开始减少。,乳杆菌期,当乳链球菌在乳液中繁殖，乳液的,pH,值下降至,4.5,以下时，由于乳酸杆菌,耐酸力较强,，故继续繁殖并产酸。在此时期，乳中出现大量乳凝块，并有大量乳清析出，这个时期约有,2,天。,12.5,微生物引起食品腐败的类型,三、,乳及乳制品的腐败变质,2,、鲜乳的变质过程,P171,真菌期,当酸度继续升高至,pH,值,3.0,3.5,时，绝大多数的细菌生长受到抑制或死亡。而,霉菌和酵母菌尚能适应高酸环境,，并利用乳酸作为营养来源而开始大量生长繁殖。由于酸被利用，乳液的,pH,值回升，逐渐接近中性。,腐败期（胨化期,） 经过上述阶段，乳中的乳糖已基本消耗完，而蛋白质和脂肪含量相对较高，因此，此时,能分解蛋白质和脂肪的细菌开始活跃,，凝乳块逐渐被消化，乳的,pH,值不断上升，向碱性转化，同时并伴随有芽孢杆菌属、假单孢杆菌属、变形杆菌属等腐败细菌的生长繁殖，于是牛奶出现腐败臭味。,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,四、肉及肉制品的腐败变质,1,、肉及肉制品中微生物的来源及主要类群,腐败微生物,细菌：,主要是需氧的革兰氏阳性菌，如蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌等；需氧的革兰氏阴性菌有假单胞杆菌属、无色杆菌属、黄色杆菌属、产碱杆菌属、埃希氏杆菌属、变形杆菌属等；此外还有腐败梭菌、溶组织梭菌和产气荚膜梭菌等厌氧梭状芽孢杆菌。,酵母菌和霉菌,:,主要有假丝酵母菌属、丝孢酵母属、交链孢酶属、曲霉属、芽枝霉属、毛霉属、根霉属和青霉属。,病原微生物,：,如,沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、结核分枝杆菌、炭疽杆菌和布氏杆菌,等。它们对肉的影响并不在于使肉腐败变质，而是造成,食源性疾病,。,3,、鲜肉变质现象和原因,P174,发粘,主要是由革兰氏阴性细菌、乳酸菌和酵母菌所产生。当肉的表面有发粘、拉丝现象时，其表面含菌数一般为,10,7,cfu/,平方厘米。,变色,最常见的是绿色，这是由于蛋白质分解产生的硫化氢与肉质中的血红蛋白结合后形成的硫化氢血红蛋白（,H,2,S-Hb,）造成的，有些酵母菌能产生白色、粉红色、灰色等斑点。,霉斑,肉体表面有霉菌生长时，往往形成霉斑。特别是一些干腌制肉制品，。,气味,微生物分解蛋白质产生恶臭味；乳酸菌和酵母菌的作用下产生挥发性有机酸的酸味；霉菌生长繁殖产生的霉味等。,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,3,、鲜肉变质现象和原因,由于屠宰、运输、保藏和加工过程中的污染，致使肉体表面污染了一定数量的微生物。这时，,肉体若能及时通风干燥，使肉体表面的肌膜和浆液凝固形成一层薄膜时，可固定和阻止微生物浸入内部，从而延缓肉的变质,。,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,3,、鲜肉变质现象 通常鲜肉保藏在,0,左右的低温环境中，可存放,10,天左右而不变质。随着变质过程的发展，细菌由肉的表面逐渐向深部浸入，菌群交替现象一般分为三个时期,:,需氧菌繁殖期：,细菌分解前,3,4,天，细菌主要在表层蔓延，最初见到各种球菌，继而出现大肠杆菌、变形杆菌、枯草杆菌等。,兼性厌氧菌期：,腐败分解,3,4,天后，细菌已在肉的中层出现，能见到产气荚膜杆菌等。,厌氧菌期：,约在腐败分解的,7,8,天以后，深层肉中已有细菌生长，主要是腐败杆菌。,较强臭味。,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,三、鱼肉的腐败变质,1,、鱼类中的微生物,存在于鱼类中的微生物主要有：假单孢菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、不动杆菌属、拉氏杆菌属和弧菌属。淡水鱼中还有产碱杆菌、气单孢杆菌和短杆菌属、芽孢杆菌、大肠杆菌、棒状杆菌等。,2,、鱼类腐败的特点,一般情况下，,鱼类比肉类更易腐败,，因为,通常鱼类在捕获后，通常是带着容易腐败的内脏和鳃进行运输，故容易引起腐败。,鱼体含水量高（约,70,80%,），组织脆弱，细菌容易侵入组织内部。,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,四、肉制品,P175,1,、熟肉制品,2,、腌腊制品,3,、香肠及灌肠制品,4,、肉干,第三节 食品腐败菌群及腐败类型,五、禽蛋的腐败变质,P176,1,、微生物来源,2,、变质过程,食品卫生学细菌指标,目前，我国食品卫生标准中的微生物指标一般是指,细菌总数、大肠菌群、致病菌、霉菌和酵母菌,五项,。这些项目也都有国家标准检验方法。在不同的国家食品卫生标准中的微生物指标含义、表示方法及检测方法不尽相同，应区别对待，并按规定方法检验。,食品卫生学细菌指标,细菌总数与食品卫生质量评定,食品可能被多种类群的微生物所污染。每种微生物都有它一定的生物学特性，培养时应选择不同的营养条件及其生理条件,(,如培养基、温度、培养时间、,pH,、需氧条件等,),去满足其要求。因此，在实际工作中对其中所有微生物都进行检验是不可能的，也没有必要。一般只用一种常用的方法去培养，以判定食品被污染的程度。,食品卫生学细菌指标,国家卫生标准中的细菌总数,(Bacteria count),是指在,普通营养琼脂培养基,上在一定条件下,(,需氧情况下，,36,士,1.0,，,48,士,2h,),培养长出的,菌落总数,(Colony forming unit,简称,cfu),，一般以,l g,食品或,lmL,食品或,lcm,2,食品表面积上所含的细菌数来表示菌浓度。,实际计出的细菌总数只是一些,能在营养琼脂上生长、好氧性的嗜中温细菌的活菌总数,，但它们作为细菌总数己得到公认,.,食品卫生学细菌指标,检测食品中的细菌总数的食品卫生学意义在于,:,第一，,它可以作为食品被污染程度的标志。,一般来讲，食品中细菌总数越多，则表明该食品污染程度越重，腐败变质速度加快。,第二，,它可以用来预测食品存放的期限程度。,许多实验结果表明，食品中的细菌总数能够反映出食品的新鲜程度、是否变质以及生产过程的一般卫生状况等。,但细菌总数指标只有和其他一些指标配合起来，才能对食品卫生质量做出比较正确的判断。例如，冰冻食品的细菌总数的多少，反映了食品在产、储、销过程中的卫生质量和管理情况，不能说明其变质与否。,大肠菌群与食品卫生质量评定,大肠菌群,(coliform group),系指,一群好氧及兼性厌氧、在,37,、,24h,能分解乳糖产酸、产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌,。它包括肠杆菌科的埃希氏菌属、,柠檬酸杆菌属、克雷伯氏菌属、产气肠杆菌属 。,其中以埃希氏菌属为主，称为典型大肠杆菌,。其他,3,属习惯上称为非典型大肠杆菌。,目前，大肠菌群已被许多国家,(,包括我国,),用做食品卫生质量评价的指标菌。一般认友，,大肠菌群都是直接或间接来自人与温血动物的粪便,。,指标菌（指示菌）应满足的条件：,有致病菌存在的地方就要有它的存在。,数量要比致病菌多得多。,对各种环境因素和人为处理的抵抗能力比致病菌更强。,各种肠道菌的定义,(1),总肠道细菌,(Total Enterobacteria),在有胆盐存在时，能,分解葡萄糖生长并产酸,(,使用紫红胆盐葡萄糖琼脂,),。,(2),肠道产气菌,(Coli-aerogenes bacteria),在有胆盐或其他等效选择因子存在时，在,30,培养条件下分解乳糖产酸产气,。,(3),大肠菌群,(Coliform bacteria),在有胆盐或其他等效选择因子存在时，,在,35,或,37,生长,并分解乳糖产酸产气,。,(4),粪大肠菌群,(Faecal coliform bacteria),在有胆盐或其他等效选择因子存在时，,在,44,45,生长并能分解乳糖产酸产气,。注意,:,该实验的关键是温度。,(5),大肠杆菌,(,Escherichia coli,),除上述特征外，该族细菌甲基红试验阳性；,V-P,试验 阴性,不能利用柠檬酸盐作基础碳源。,大肠菌群与食品卫生质量评定,检测大肠菌群的食品卫生意义在于,:,第一，它可作为粪便污染食品的指标菌。大肠菌群数的高低，表明了食品被粪便污染的程度和对人体健康危害性的大小。如食品有典型大肠杆菌存在，即说明受到粪便近期污染。,第二，它可以作为肠道致病菌污染食品的指标菌,;,食品安全性的主要威胁是肠道致病菌，如沙门氏菌属、志贺氏菌等。肠道病患者或带菌者的粪便中，有一般细菌，也有肠道致病菌存在。若,对食品逐批或经常检验肠道致病菌有一定困难,;,而大肠菌群容易检测，且与肠道致病菌有相同来源,。一般条件下在外界环境中,生存时间也与主要肠道致病菌相近,，故常用其作为肠道致病菌污染食品的指示菌。,当食品中检出大肠菌群数量多，肠道致病菌存在的可能性就愈大,。当然，这两者之间的存在并非一定平行。,大肠菌群与食品卫生质量评定,大肠菌群,检验方法：,大肠菌群检验结果，在我国和许多其他国家均采用每,100mL(g),样品中大肠菌群最近似数来表示，简称为大肠菌群,MPN,(the most probable number),。大肠菌群的检验在我国是采用样品,3,个稀释度各,3,管的乳糖胆盐发酵三步法（,培养后产气管判断为阳性,）。根据检验结果，从,MPN,检索表,(,通过几率计算编制的相应,MPN,检索表,),中查出对应的大肠菌群,MPN,值。具体检测方法见国家标准。,在一些国家也有以,粪大肠菌群,(Faecal coliforms),或,大肠杆菌,(,E.coli,),数量作为某些食品被粪便污染指示菌。粪大肠菌群检测原理、方法与大肠菌群相似，只是培养采用,44,1,的温度条件。,各种肠道菌的定义,(1),总肠道细菌,(Total Enterobacteriaceae),在有胆盐存在时，能分解葡萄糖生长并产酸,(,使用紫红胆盐葡萄糖琼脂,),。,(2),肠道产气菌,(Coli-aerogenes bacteria),在有胆盐或其他等效选择因子存在时，在,30,培养条件下分解乳糖产酸产气。,(3),大肠菌群,(Coliform bacteria),在有胆盐或其他等效选择因子存在时，在,35,或,37,生长,并分解乳糖产酸产气。,(4),粪大肠菌群,(Faecal coliform bacteria),在有胆盐或其他等效选择因子存在时，在,44,45,生长并能分解乳糖产酸产气。注意,:,该实验的关键是温度。,(5),大肠杆菌,(,Escherichia coli,),除上述特征外，该族细菌甲基红试验阳性；,V-P,试验 阴性,不能利用柠檬酸盐作基础碳源。,致病菌,与食品卫生质量评定,食品中不允许有致病性病原菌存在。所以，,在食品卫生标准中规定，所有食品均不得检出致病菌,。病原菌种类繁多，在国家食品卫生标准中要求检验的病原菌至少有,15,种。因此，,一般食品卫生检验，只能根据不同食品可能污染情况针对性的重点检查，并以此来判断某种食品中有无致病菌的存在,。,例如禽、蛋、肉类食品必须做沙门氏菌的检查,;,低酸性罐头必须做肉毒梭菌及其毒素的检查,;,多种发酵食品等规定肠道致病菌和致病性球菌是检测重点。发生食物中毒时要结合流行病学，对食品进行有关病原菌的检查。,如,沙门氏菌、志贺氏菌、变形杆菌、肠道出血性大肠杆菌 （,O157,：,H7),、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌、副溶血性弧菌等,。,另外，,细菌毒素,也是检测致病菌的重要方面。,致病菌与食品卫生质量评定,食品中不允许有致病性病原菌存在。所以，,在食品卫生标准中规定，所有食品均不得检出致病菌,。,另外，细菌毒素也是检测致病菌的重要方面。因为许多食品经加热、辐射等方法杀菌处理后，其中的,致病菌被杀死，但细菌性外毒素、内毒素等抗性较强，并末完全破坏,，由此发生的食物中毒事件屡屡发生。,嗜冷菌和嗜热菌计数,嗜冷菌：,采用表面涂布法，常用培养条件：,6.5,10d,。,嗜热菌：,将试管或平板密封（如装于塑料袋中），防治培养基水分蒸发。,常用培养条件：,55,3d,。,食品中霉菌和酵母计数,GB/T 4789.15-2003,食品卫生微生物学检验 霉菌和酵母计数,应选用相应的培养基。（如,PDA,孟加拉红培养基）,应选用相应的温度。（,25,28,）,霉菌计数的特点。,食品微生物检测的取样方法,1,、,液体样品,混匀,2,、,固体样品,鱼、肉等表面和深层均需取样，固态样品需要经过剪碎、均质或研磨，制成,10,倍稀释液。,样品稀释方法：,10,（样品）,90mL,（如无菌蛋白胨水）,25,225,50,450,3,、,表面取样,4,、,设备、工作台面的检测,（单位面积）,5,、,空气中微生物的检测,食品微生物检测的取样方法,1,、液体样品,混匀,2,、固体样品,3,、表面取样,表层切片法 用灭菌的解剖刀,淋洗法 直接用,10,倍于样品的灭菌稀释液淋洗,棉拭子法,其他：胶带法、触片法等,4,、设备、工作台面的检测,（单位面积）,棉拭子法、淋洗法、影印法,5,、空气中微生物的检测,平板培养基暴露于空气中,(15min),