浙江大学食品微生物知识点整理

一、绪论二、食品微生物形态与分类-原核微生物三、食品微生物形态与结构-真核微生物四、食品微生物形态与结构-无细胞结构微生物五、微生物的营养与代谢六、微生物在食品环境中的生长七、微生物的遗传与育种八、微生物的污染及腐败变质九、微生物在食品制造中的应用十、食品微生物学检验十一、食品微生物质量控制一、绪论1、微生物定义微生物（microorganism）是指一类形体微小（一般小于0.1mm）、结构简单、肉眼看不见它们的个体，必须借助光学显微镜或电子显微镜才能看清它们的个体的一类微小生物的统称。从进化的角度看，微生物是比较原始的生物。2、生物体分类3、微生物特点1）个体小，结构简单结构简单：原核生物都是单细胞；真菌有些是单细胞，有些是简单的多细胞；病毒和噬菌体由核酸和蛋白质外壳组成，无细胞结构。2）分布广，种类多3）适应性强，易变异4）生长快，培养容易5）起源早，发现晚4、微生物学的发展史三位重要人物：巴斯德的重要贡献：否定了自生说免疫学---提出了预防接种措施（制备了狂犬疫苗）提出了巴氏杀菌法，证实发酵由微生物引起（酒精发酵）其他：消毒法、家蚕软化（病原学说）科赫的重要贡献：证实了炭疽病是由炭疽菌引起的，结核病是由结核杆菌引起的。创立了柯氏法则：即某一种微生物是否是相应疾病的病原菌的基本原则5、微生物的具体分类与名称1)种(Species)它是一大群表型、性状、特征高度相似，亲缘关系极其接近的与属内其他种有明显差异的菌株的总和，即是以某个“典型菌株”为代表、十分类似的菌株的总称。1987年，国际细菌分类委员会颁布，DNA同源≧70%，而且其Tm≦5oC的菌群为一个种2)亚种（Subspecies)在种内，有些菌株在遗传学上关系密切，而且在表型上仅存在较小的某些差异，在种内分成2个或2个以上的分类单位，即为亚种亚种以下:生物变型——表示特殊的生化或生理特征；血清变型——表示抗原结构不同；致病变型——表示某些寄主的专一致病性；噬菌变型——表示对噬菌体的特异性反应；形态变型——表示特殊的形态特征；菌株：不同来源的相同种，如每一个从自然界分离到的微生物纯培养都可以称为一个菌株菌株常用数字，地名或符号来表示。3)属（genus）通常把具有某些共同特征或密切相关的种归为一个属。由于微生物属间差异比较大，而属的划分也没有客观标准。6、微生物的命名每一种微生物都用属与种命名，属名和种名用斜体表达属名在前，用拉丁名词表示微生物的构造、形态、某科学家名字等，描述微生物的主要特征。第一字母大写种名在后，第一字母小写。用拉丁形容词表示，描述微生物的色素、形状、来源、病名、地名、某科学家的名字等等如命名对象是新种，需在种名后加n.sp(即novospecies)如仅泛指某一属的微生物，或某属微生物内的某些种，则在属名后用sp.（单数时）或spp.（复数时）如需表示变种，则在变种学名前加var.,变种学名命名原则与种名的命名同。7、微生物的分类方法1）经典指标，有群体、菌落形态；个体、细胞形态；营养要求；生理生化反应特征；生态特性；生活史特点；噬菌体敏感性；血清学反应等；2）现代分类方法：a)分子生物学分类方法DNA碱基比例测定解链温度TM值核酸分子杂交PCR是一种在体外模拟自然DNA复制过程的核酸扩增技术，既无细胞分子克隆技术。它以待扩增的两条DNA链为模板，由一对人工合成寡核苷酸的引物介导,通过DNA聚合酶酶促反应，快速体外扩增DNA序列。b)化学分类方法c)数值分析法以两两菌株的形态、生理生化特征，对环境的反应和忍受性及生态特征为依据由计算机计算两者之间的总近似值，列出相似值矩阵，将相似度高的菌株列在一起，然后将矩阵图转换成树状谱与传统分类法相比，分类特征不分主次，鉴定项目多，根据相似系数大小来进行检索，相似系数大的为种，相似系数小为属。二、原核微生物的形态与结构1、原核微生物与真核微生物的比较：原核微生物真核微生物核膜—+核仁—+DNA1条，不与RNA和组蛋白结合1条至数条，与RNA和组蛋白结合核糖体70S，在细胞质中80S，细胞质中70S，某些细胞器中细胞器—线粒体，叶绿体，高尔基体，内质网中间体+—细胞膜甾醇－（除支原体外）+呼吸链位置细胞膜中间体线粒体细胞壁组成肽聚糖或脂多糖几丁质，多聚糖或寡糖基因重组接合、转导、转化有性过程细胞分裂二分裂有丝分裂、减数分裂运动器官较细的鞭毛（中空管）较粗的鞭毛（9+2结构）或纤毛2、原核微生物——细菌1）菌体形态球形菌、杆菌、螺旋菌（包括弧菌、螺菌、螺旋体）、特殊形态菌；2）菌体大小常以um（微米）为单位；细菌测量方法：显微镜测微尺；显微照相后根据放大倍数进行测算；影响测量因素：个体差异、干燥与固定使菌体缩短、染色方法不同导致的大小不同；菌龄不同；环境条件（渗透压等）；3）细菌细胞构造基本构造细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质特殊构造：荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢、胞囊细胞壁两种细菌的比较特征G–革兰氏阴性菌G+革兰氏阳性菌强度疏松坚韧厚度薄，5～10nm厚，20～80nm肽聚糖层数少，1～3层多，多达50层肽聚糖含量少（10～20％）高（50～90％）磷壁酸－＋外膜＋－类脂质含量较高一般无蛋白质含量较高无a)革兰氏阳性菌特殊组分：磷壁酸是一种细胞壁特有的酸性多糖，从化学上分为甘油磷酸和核糖醇磷酸；从结合部位上分为壁磷壁酸：与肽聚糖共价结合，含量与培养基有关膜磷壁酸/脂磷壁酸：跨越肽聚糖层与细胞膜交联，含量与培养基关系不大b)革兰氏阴性菌的内毒素：脂多糖，由类脂A（G-致病物质内毒素物质基础）、核心多糖、O-抗原组成；c)分类鉴定：革兰氏染色原理：主要依据细胞壁特殊化学组分不同通过结晶紫初染和碘媒染操作形成不溶的结晶紫－碘复合物。革兰氏阳性细菌由于细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和其分子交联较紧密，故用乙醇洗脱时，肽聚糖网孔会因脱水而明显收缩，再加上不含脂类不会被乙醇溶解，故复合物被牢牢滞留在细胞壁内，呈现为紫色。革兰氏阴性菌正相反，复合物极易被溶出细胞壁，使用番红等碱性染料复染后，呈现红色。d)细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）定义：由于肽聚糖受抑制或破坏而失去细胞壁的细菌。原生质体：革兰氏阳性L型原生质球：革兰氏阴性L型意义：在高渗环境下仍能生存，具有致病性，常引起慢性感染；由于形态结构和特性发生变异，给临床诊断和治疗造成困难；细胞膜a)两大模型：流动镶嵌模型（膜主体脂双分子层、流动性、蛋白镶嵌或贯穿或浮在表面、不对称性）板块模型（磷脂双分子层存在有序与无序结构动态平衡、膜蛋白分布镶嵌型、运动型、不均匀型、负电荷、细胞膜电位差）b)细胞膜的功能：生物合成、物质转运、分泌呼吸；利用不同细菌细胞膜结构功能上差异性，可用于细菌鉴定。中间体细胞膜局部内陷折叠而成，与细胞壁合成、核质分裂、细胞呼吸和芽孢形成有关，多见于革兰氏阳性；细胞质1.核糖体2.质粒3.贮藏物：聚-b-羟丁酸：细菌所特有的、贮藏能量与碳源，降低细胞渗透压；异染颗粒：贮藏磷和能量、降低渗透压；藻青素和藻青蛋白：蓝细菌中内源性氮源，储备能源；羧化体：自养菌细胞内含物，固定CO2作用；液泡：老龄细胞常见，调节渗透压；淀粉粒和肝糖粒4.细胞核：位于细胞质内，无核膜、仅为一核区，称为拟核或原核；只有一条染色体，主要为DNA，还有少量RNA和蛋白质，但无组蛋白；荚膜：定义：某些细菌在一定的营养条件下向细胞外分泌的一层粘性物质功能：保护细胞免受干燥影响，增强某些病原菌的致病能力；抗宿主细胞的吞噬作用；储存养料，以备营养缺乏时重新利用；堆积某些代谢废物；可以使菌体菌体粘附于适当的物体表面；利用生产代血浆、黄原胶、食品增稠剂危害污染食品后产生粘性液状物、引发龋齿；鞭毛：主要功能：运动器官；（作为抗原物质）分类：一端生鞭毛、两端生鞭毛、丛生鞭毛、两端丛生鞭毛、周生鞭毛；化学成分：蛋白质99%；少量多糖或脂类；运动方式：具有趋向性、以推进方式做直线运动、以翻腾方式做短促转向运动；纤毛存在于革兰氏阴性或少数革兰氏阳性菌，不具运动性性纤毛：比普通纤毛长，是细菌传递游离基因的器官，细菌结合时遗传物质的通道；芽孢（内生孢子）定义：芽孢是某些细菌在其生活史一定阶段于营养细胞内形成的一个圆形的或椭圆形或圆柱形结构；萌发条件：刚形成的芽孢总是处于休眠状态，热处理/低温贮藏都有活化作用；可多年保持休眠状态，在适宜条件下萌发，首先发生吸胀作用，随之折光性和抗性丧失，继而呼吸作用开始，显示酶/代谢活性，营养细胞壁迅速合成；三种营养细胞脱出方式：赤道脱出、末端脱出、斜出；特点：a.游离水含量远低于营养细胞，只含少量处于不活跃状态的酶；芽孢内形成吡啶二羧酸（DPA）而具有抗热性，萌发时吡啶二羧酸释放丧失抗热性；注意：形成芽孢不是细菌对不良环境的适应，而是某些细菌所具有的遗传特性，同时也不是细菌的繁殖单位，在形成过程中没有DNA复制过程，一个芽孢萌发只能形成一个菌体。4）细菌的繁殖与培养特征a）细菌繁殖：以裂殖为主；b）培养特征：菌落：一个或几个细菌在固体培养基上经分裂生长形成的成千上万个细胞聚集在一起的肉眼可见群体；菌苔：大量细菌密集生长，结果长成的各菌落连接成一片的现象；液体培养基上，群体形态多表现为浑浊，部分表现为沉淀；5）细菌分类可根据形态特征、培养特征、生化反应、血清型反应分类6）食品中常见的细菌污染肉及肉制品、鲜鱼贝类、禽蛋类、牛乳和蔬菜、冷藏食品腐败的重要原因——假单胞菌科常见腐败菌、粪便污染指示菌——大肠杆菌污染鱼肉禽蛋乳，可在消化道增殖引发急性肠胃炎和败血症，食品中毒性细菌——沙门氏菌属肠道内与健康长寿有关，同时是主要的腐败菌；——乳酸菌具有对热、PH和盐多种多样性的生理特性，少数种对脊椎动物和非脊椎动物致病——芽孢杆菌属排列成葡萄状，在乳肉类食品中极易繁殖、在剩菜剩饭中易生长——葡萄菌属3、原核微生物——放线菌1）特点：革兰氏染色阳性反应、不运动、抗生素的主要产生菌；2）形态：单细胞，由分支发达的菌丝组成；菌丝：基内菌丝:生长于培养基内，主要功能为吸收营养物；气生菌丝：由基内菌丝长出培养基外伸向空间；孢子丝：放线菌生长至一定阶段气生菌丝上分化出形成孢子的菌丝；3）生理特性：革兰氏阳性，大多数为化能异养型；大多数为好氧型，大多数为中温微生物23-37，少数为高温，50-60；最适生长PH为中性至微碱性；4）放线菌的繁殖：孢子形成的三种方式：凝集分裂、横隔分裂、形成孢子囊；5）与细菌的比较：4、其他类型的原核生物1)蓝细菌：蓝细菌(Cyanobacteria)旧名蓝藻或蓝绿藻，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素和藻蓝素（但不形成叶绿体）、能进行产氧性光合细菌的大型原核微生物。水华（淡水）、赤潮（海水）；2)支原体、衣原体、立克次氏体立克次氏体是一种专性寄生于真核细胞内的革兰氏阴性原核生物，主要寄生于虱、蚤、螨等，引发斑疹伤寒、战壕热；三、真核微生物的形态与结构1、真核微生物的特点1）：细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中具有线粒体同时存在叶绿体等细胞器的微小生物；2）分类2、真核微生物——霉菌1）细胞结构a)细胞壁：主要由几丁质、纤维素、葡聚糖等构成；b)原生质膜：主要成分为蛋白质、脂类、甾醇；c)核蛋白体：真核细胞细胞质基质中80S核糖体(不同于原核细胞的70S)d)贮藏物：主要为异染颗粒、肝糖粒、脂肪滴等；2)霉菌的菌丝和菌丝体a)菌丝：由孢子萌发后延长或由一段菌丝细胞长出，一般宽度为5-10μm菌丝体：菌丝在条件适合时总以顶端伸长方式向前生长，并产生很多分枝，相互交错成一团菌丝称为菌丝体。b)菌丝的变态菌丝的组织体：菌索：某些高等霉菌菌体平行排列组成长条状似的绳索；吸器：专性寄生霉菌在菌丝旁生出拳头状突起，伸入寄主细胞内吸取养分；子座：很多菌丝聚在一起形成较疏松的组织；菌核：菌核是一种休眠体，生存力极强，可以抵抗恶劣环境条件；3)霉菌的繁殖体4）霉菌的生活史：大多数霉菌在适宜条件下：有的霉菌只产生无性/有性孢子；5）食品中常见的霉菌毛霉属a毛霉菌丝长而发达，菌丝无隔多核，菌落呈灰白或褐色，疏松棉絮状；b常在果实、果酱、蔬菜