1、食品微生物学及实验技术第 1 章 绪论第 1 节 微生物及其种类、特点和地位1、微生物及其种类1、定义：微生物是个体微小、结构简单，必须借助光学显微镜或者电子显微镜放大几千倍至几万倍才能使肉眼可见的一类微小、低等生物的统称2、广义上包括： 原核微生物的真细菌（各种常见的细菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体等）和古细菌； 真核微生物的藻类、酵母菌、霉菌、大型真菌和原生生物； 非细胞型微生物的病毒、朊病毒等2、微生物的生物学特点微生物的共性：体积小、面积大；吸收多、代谢旺；食谱杂、易培养；生长旺、繁殖快；适应强、易变异；分布广、种类多1）体积小、面积大是微生物五大共性的基础2）微生物具有较大的比
2、表面积，它能够在有机体与外界环境之间迅速进行营养物质与废物的交换3）微生物利用物质的能力很强4）微生物 2030min 即可繁殖 1 代5）微生物对环境尤其是恶劣环境具有惊人适应力。微生物适应强、易变异的特点在发酵工业中较为有益3、微生物在生物分类中的地位目前将所有的生物分为七界：动物界、植物界、原生生物界、原核生物界、真菌界、病毒界和古细菌界在生物的六界系统（无古细菌界）中微生物占有四界，既包括无细胞结构的生物，也包括具细胞结构的生物第 2 节 食品微生物学及任务1、研究内容： 研究与食品有关的微生物的生命活动的规律； 研究如何利用有益微生物为人类制造食品； 研究如何控制有害微生物、防止食品
3、发生腐败变质； 研究检测食品中微生物的方法、制定食品中的微生物指标，从而为判断食品的卫生质量提供科学依据。2、研究任务： 有益微生物在食品中的作用； 微生物菌体的应用； 微生物代谢产物的应用； 微生物酶的应用； 微生物多糖的应用。第 2 章 原核微生物第 1 节 细菌一、细菌的形态和大小1、定义：细菌是一类具有细胞壁的单细胞原核型微生物；2、细菌的形态细菌种类繁多，形态各异，最常见的为球状、杆状和螺旋状三中类型，分别称为球菌、杆菌和螺旋菌；细菌形态会因培养时间、培养温度、培养基成分等环境条件的变化而发生改变。分类：1）球菌细胞呈球形或近球形，根据繁殖时细胞分裂面的方向不同以及分裂后菌体间相互联
4、结的松紧程度和组合状态不同分为单球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌、链球菌和葡萄球菌 6 种不同的排列方式。2）杆菌细胞呈杆状或圆柱形，是细菌中种类最多的类型。根据菌体长宽比例的不同分为长杆菌、杆菌和短杆菌；根据菌体两端形态的不同分为棒状杆菌、梭状杆菌；根据菌体排列形式的不同分为单杆菌、双杆菌、链杆菌。此外有些杆菌具有分枝称为分枝杆菌；有些杆菌可以产生芽孢称为芽孢杆菌；还有球杆菌、丝状杆菌等等3）螺旋菌按照弯曲程度不同可分为弧菌、螺菌和螺旋体3、细菌的大小细菌的个体通常很小，以 m 为测量单位，通常测量的对象为幼龄培养物（对树生长期）球菌的直径一般为 0.52.0m杆菌用菌体长度（长）和直径（宽
5、）来表示，一般为（1.08.0）m（0.21.0）m螺旋菌同杆菌表示方法一致，一般为（220）m（0.21.2）m4、繁殖方式：二分裂式5、衰老型：不良环境或老龄期，会出现和正常形状不一样的个体，称为衰老型或退化型6、多型性：有些细菌及时在适宜的环境中生长，其形态也很不一致，称为多型性，例如嗜血杆菌二、细菌的细胞结构1、通常把细菌都具有的构造称为一般构造，例如细胞壁、细胞膜、细胞质、核质；把部分细菌具有或特殊情况下形成的构造称为特殊结构，例如荚膜、芽胞、鞭毛、菌毛、性菌毛等。2、细菌的一般结构1）细胞壁 位于细胞最外面的一层厚实、坚韧、略有弹性的外被。 利用革兰氏染色法可将细菌分为革兰氏阳性菌
6、（G +）和革兰氏阴性菌（G -）两大类型革兰氏阳性菌的细胞壁厚，结构致密。主要成分为肽聚糖（占细胞壁物质干重的 40%95%）和磷壁酸，磷壁酸是革兰氏阳性菌特有的成分。革兰氏阴性菌的细胞壁比革兰氏阳性菌的细胞壁薄，分为内壁层和外壁层，内壁层主要成分为肽聚糖，占细胞壁物质干重的 10%20%；外壁层又称外膜，分三层：脂多糖（LPS）、磷脂层、脂蛋白层。脂多糖是革兰氏阴性菌特有的成分。 细胞壁的作用：a. 赋予细胞一定的外形、提高机械强度，从而使细菌免受渗透压等外力的损伤；b. 是细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需的结构，失去细胞壁的原生质体上述功能也一并丧失；c. 阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物
7、质（分子量大于 800）进入细胞，保护细胞不受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；d. 赋予细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。革兰氏染色法步骤：初染（草酸铵结晶紫）媒染（革兰氏染液）脱色（95%酒精）复染（石炭酸复红）结果（蓝紫色为 G+，红色为 G-）染色原理：革兰氏阳性菌的细胞壁厚，当乙醇脱色时，肽聚糖脱水而使孔隙缩小，故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上；革兰氏阴性菌的肽聚糖层薄交联练松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，其脂类含量高、乙醇将脂类溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，复红复染后呈红色2）细胞膜细胞膜又称细胞质膜或质膜，是紧贴在细胞壁内侧并包裹着细胞质的
8、一层柔软并富有弹性的半透性薄膜细胞膜的功能 课本：a. 细胞膜对细胞内外物质的交换起着选择性屏障的作用；b. 细胞膜是细胞的代谢中心，膜上分布着大量的呼吸酶、合成酶、ATP 合成酶等，细菌的很多代谢反应在细胞膜上进行；c. 细胞膜起着维持细胞内正常渗透压的作用；d. 细胞膜是鞭毛的着生部位，是合成细胞壁和荚膜的重要场所。 笔记：a. 选择性的进行细胞内外的物质交换；b. 是合成细胞壁和荚膜的场所；c. 是鞭毛的着生部位；d. 与细菌呼吸有关。3）细胞质被细胞膜包围着得除细胞质体外的一切半透明、胶状、颗粒状物质总称为细胞质，亦称为原生质；含有许多酶系，是细菌进行新陈代谢的主要场所内含物主要有核糖
9、体、贮藏物、中间代谢物、载色体、质粒等质粒：是在核质 DNA 以外，游离的小型双股 DNA 分子；含细菌生命非必需的基因，控制细菌某些特定的性状；能独立复制，可随分裂传给子代菌体，也可由性菌毛在细菌间传递；质粒具有与外来 DNA 重组的功能，所以在基因工程中被广泛应用作载体。4）核区核区是原核生物特有的无核膜结构的原始细胞核，是负载细菌遗传信息的物质基础，又称核质、拟核或核基因组；结构及生理特性：环装双股 DNA；含有细菌的遗传基因，与细菌的生长、繁殖、遗传变异等有密切关系；不具有典型的和结构，没有核膜、核仁，不能与细胞浆截然分开，分布于细胞质的中心或边缘区，呈球状、哑铃状、带状或网状等形态；
10、3、细菌的特殊构造1）荚膜某些细菌在生活过程中，可在细胞壁外面产生一层黏液性物质，包围整个菌体；当多个细菌的荚膜融合形成一大片的胶状物，内含多个细菌时称为菌胶团；功能： 荚膜能保护细菌抵抗吞噬细胞的吞噬和噬菌体的攻击，保护细胞避免受溶菌酶、补体等杀菌物质的损伤，所以荚膜与细菌的毒力有关； 有抗干燥的作用； 荚膜具有抗原性，具有种和型的特异性，可用于细菌的鉴定。组成及其特性： 普通染色不易着色； 90%以上为水； 产生具有种的特征，在动物体内或营养丰富的培养基上容易形成。2）菌毛大多数为 G-和少数 G+的菌体上生长有一种比鞭毛短而细的丝状物；普通菌毛：能使菌体牢固的吸附在动物消化道、呼吸道和泌
11、尿生殖道的黏膜上皮细胞上，以利于获取营养，与细菌的致病性有关；性菌毛：通过性菌毛结合发生基因转移或质粒传递。3）鞭毛某些细菌表面生长有丝状、波浪形的附属物；观察是否具有鞭毛的方法： 利用电子显微镜直接观察； 染色后在光学显微镜下观察； 采用暗视野，根据水浸片或悬滴标本中细菌的运动情况来判断； 半固体培养基观察法； 平板培养基观察法。着生方式：单毛菌（一端单生、两端单生）、丛毛菌（一端丛生）、周毛菌（周生鞭毛）功能：具有抗原性（鞭毛抗原或 H 抗原）、是细菌的运动器官4）芽孢某些革兰氏阳性菌在一定条件下，胞浆和核质脱水浓缩，在菌体内形成一个折光性强、通透性低的圆形或椭圆形的休眠体；带有芽孢的菌体
12、称为芽孢体，未形成芽孢的菌体称为繁殖体；特性及功能 通透性：普通染色法染色时不能使芽孢着色，在显微镜下观察呈无色空泡状； 休眠体：一个菌体只形成一个芽孢，一个芽孢也只形成一个菌体； 抗性强：能耐受高温、干燥、辐射、渗透压、化学药品等的破坏。三、染色标本检验法1）方法类型：单染色法：只用一种染料使菌体着色，如美蓝染色；复染色法：用两种或两种以上的染料染色，可使不同的菌体呈现不同颜色，故又称为鉴别染色法，如革兰氏染色法、抗酸染色法等；特殊染色法：细菌的荚膜、鞭毛、芽孢用普通的染色法均不易着色。普通染色时，芽孢呈“空泡状”，荚膜呈“透明圈”，鞭毛则必须用特殊的染色法才能观察到。2）单染色法和复染色法
13、的不同特点表格单染色法 复染色法常用方法 美蓝染色法、复红染色法 革兰氏染色法、抗酸染色法可观察的细菌特点 大小、形态、排列及荚膜和芽孢，无法确定染色特性 大小、形态、排列及荚膜和芽孢染色特性4、细菌化学组成1、水分（70%90%）结合水：与菌体其他成分结合游离水：呈游离状态，是菌体内重要的溶剂，参加一系列生化反应2、固形物（10%30%）有机物： 蛋白质：构成菌体主要成分，占固形物的 50%80%； 核酸：有 DNA 和 RNA 两种，DNA 主要存在于细胞浆、细胞膜，RNA 存在于核质、质粒； 糖类：主要以多糖、脂多糖、黏多糖的形式存在； 脂类：主要包括中性脂肪、磷脂和蜡质等，存在于细胞壁
14、、胞浆膜及胞浆内； 其他有机物：指各种生长因子和色素等无机物约占固形物的 2%3%，有磷、硫、钾、钙、镁、铁、钠、铝、钴、锰等，其中磷和钾含量最多。5、细菌的营养需求及其生长繁殖1、营养类型2、细菌生长繁殖的营养物质1）水：是细胞物质的组成部分；作为溶剂和传输的介质；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象和酶的活性；参与细胞内许多生化反应；有利于调节细胞温度和保持环境温度稳定。2）碳源：种类：糖、脂、醇、有机酸、无机碳功能：提供合成细胞物质的原料；提供能源，维持生命活动。3）氮源：自然界中的存在形式：游离氮气、无机氮源、有机氮源种类：无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、氨、N 2等有机氮
15、：牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等功能：合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸等少数可作为能源物质4）无机盐类：构成细胞结构组分；作为酶组分或活化剂；参与能量传递或提供能源；维持结构稳定性；调节渗透压。5）生长因子定义：微生物生长必不可少而需求量极微，本身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的，必需从外界供给的有机物质；是某些细菌生长必需而自身不能合成的物质，如维生素、某些氨基酸、血清、鲜血、酵母浸膏、嘌呤、嘧啶等；如鸭疫中里氏杆菌培养时，需有 X 因子（高铁血红素）、V 因子（辅酶或），即需用加鲜血制备的巧克力培养基培养。6）能源凡能提供最初能量来源的营养物质或辐射能称为能量。3、微生物的营养物质进入细胞的方式项目单纯扩散（被动运输）促进扩散 主动运输 基因转位浓度运输方向 高低 高低 低高 低高特异载体蛋白 不需要 需要 需要 需要能量消耗 不耗能 不耗能 耗能 耗能化学性质 不变 不变 不变 变化运输速度 慢 快 快 快平衡时质膜内外浓度 相等 相等 内部高 内部高运送分子 无特异性 特异性 特异性 特异性4、细菌生长繁殖的条件1）营养物质：包括水分、含碳化合物、含氮化合物、无机盐类和生长因子；2）温度：多数病原菌生长的最适温度是 37；
