浙江大學(xué)食品微生物課件第3部分共四部分.ppt

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一、微生物作為酶源的優(yōu)越性,（1）微生物種類繁多，可以產(chǎn)生所有的酶類。（2）微生物易于培養(yǎng)、生長(zhǎng)周期短。（3）生產(chǎn)易管理。（4）原料成本低。（5）提高微生物產(chǎn)酶能力的途徑較多。,,美國(guó)FDA批準(zhǔn)使用的食品用酶及生產(chǎn)菌種,二、微生物酶的種類,按照催化反應(yīng)得類型分類水解酶類氧化還原酶類轉(zhuǎn)移酶類裂解酶類合成酶類異構(gòu)酶類按照微生物酶存在和作用部位分類胞外酶胞內(nèi)酶,,,,三、微生物酶食品工業(yè)中的應(yīng)用,動(dòng)、植物蛋白質(zhì)蛋白酶水解后，可分解為各級(jí)蛋白肽類，烘焙工業(yè)上應(yīng)用酶對(duì)淀粉及蛋白質(zhì)進(jìn)行改良。利用淀粉酶可增加面團(tuán)體積，改善表皮顏色和松脆結(jié)構(gòu)，改進(jìn)防腐特性。利用蛋白酶可改善面筋的特性，降低面團(tuán)粘度、能耗和成本，同時(shí)可改進(jìn)面團(tuán)的機(jī)械性能。在果蔬加工中可利用蔗糖酶、蛋白酶、磷酸酶和果膠酶、過(guò)氧化物酶、葡萄糖苷酶、多酚氧化酶及纖維素酶對(duì)果漿和果汁進(jìn)行處理，達(dá)到提高果汁產(chǎn)量、改進(jìn)風(fēng)味、易于澄清，縮短加工時(shí)間等目的。另外，酶制劑在奶制品工業(yè)、蛋白質(zhì)工業(yè)、肉類加工、海產(chǎn)品加工與保鮮等方面都有廣泛的應(yīng)用。,,第三節(jié)微生物的代謝分解代謝和合成代謝的關(guān)系,一、微生物的產(chǎn)能代謝和呼吸作用二、微生物細(xì)胞ATP的生成和利用三、微生物得合成代謝四、微生物的分解代謝,一、微生物的產(chǎn)能代謝和呼吸作用,分解代謝過(guò)程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)移的生物氧化反應(yīng)，即呼吸作用。微生物的呼吸類型有氧呼吸：受氫體是分子態(tài)的O2無(wú)氧呼吸：受氫體是無(wú)機(jī)氧化物發(fā)酵作用：受氫體是簡(jiǎn)單的有機(jī)物,有氧呼吸,以分子態(tài)的氧(O2)作為呼吸作用的氫和電子最終受體根據(jù)呼吸基質(zhì)是有機(jī)物或無(wú)機(jī)物又可分為兩種情況：(1)以有機(jī)物作為呼吸基質(zhì)如大腸桿菌、葡萄球菌葡萄糖＋6O2→6CO2＋6H2O＋38ATP＋410千卡熱量經(jīng)過(guò)(有氧)糖酵解和三羧酸循環(huán)等生化反應(yīng)最終生成CO2和H2O，在整個(gè)生化反應(yīng)過(guò)程中，1mol的葡萄糖徹底氧化產(chǎn)生688kcal自由能，其中277.4kcal主要通過(guò)氧化磷酸化(電子傳遞磷酸化以及底物水平磷酸化)，貯藏在38個(gè)ATP的磷酸高能鍵中，其中410.6kcal以熱量的形式散失掉。因此，其能量利用率為40%。真核生物徹底分解1分子葡萄糖總共只能生成36個(gè)ATP，能量利用率為：39%,有氧呼吸過(guò)程,糖酵解和檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生的中間產(chǎn)物,三羧酸循環(huán),這種類型呼吸作用的特點(diǎn)小結(jié)如下：①在有分子態(tài)氧的條件下進(jìn)行。②氧化的終局產(chǎn)物是二氧化碳和水。③通過(guò)氧化磷酸化產(chǎn)生較多能量。1mol葡萄糖能產(chǎn)生685kcal的能量，其中原核微生物可產(chǎn)生38MATP，真核微生物產(chǎn)生36molATP，能量利用率高。,(2)以無(wú)機(jī)物作為呼吸基質(zhì)化能自養(yǎng)型的細(xì)菌以無(wú)機(jī)物如氫氣、硫化氫等作為呼吸底物，靠無(wú)機(jī)物的氧化產(chǎn)生能量依靠它們的所需無(wú)機(jī)能源的不同可分為氫細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等。,,無(wú)氧呼吸,在無(wú)氧條件下，微生物以無(wú)機(jī)氧化物中的氧作為氫和電子受體無(wú)機(jī)氧化物可以是亞硝酸化合物或CO2等。無(wú)氧呼吸的特點(diǎn)是：①不需要分子態(tài)的氧，而要的是無(wú)機(jī)氧化物中的氧，因此又稱為氧化的厭氣性呼吸。②如果無(wú)機(jī)氧化物充分，基質(zhì)能徹底氧化，產(chǎn)物也較徹底產(chǎn)生二氧化碳和水。③釋放的能量較多，但低于有氧呼吸。,,無(wú)氧呼吸過(guò)程,發(fā)酵作用,電子和質(zhì)子的供體和受體都是有機(jī)化合物它是以有機(jī)物氧代分解的不徹底中間產(chǎn)物作為氫和電子的最終受體的。在發(fā)酵作用中，有時(shí)最終電子和質(zhì)子的受體就是電子供體的分解產(chǎn)物。,酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵,這種發(fā)酵作用的特點(diǎn)是：①有機(jī)物氧化不徹底生成一些氧化程度比較低的有機(jī)物。②不需要電子傳遞體系，微生物本身缺少氧化酶系。③產(chǎn)生的能量比較少，每1mol的葡萄糖只能產(chǎn)生57kcal的能量，其中有一小部分生成了2mol的ATP，它只經(jīng)過(guò)糖酵解途徑進(jìn)行底物水平的磷酸化。其能量利用率為：26%,,二、微生物細(xì)胞ATP的生成和利用,（一）ATP的生成光合磷酸化環(huán)式光合磷酸化非環(huán)式光合磷酸化氧化磷酸化（二）ATP的利用,（一）ATP的生成,1.光合磷酸化：形成ATP所需的能量是來(lái)自光能,光合磷酸化途徑和電子傳遞鏈,環(huán)式光合磷酸化,與環(huán)式電子傳遞偶聯(lián)產(chǎn)生ＡＴＰ的反應(yīng)。環(huán)式光合磷酸化是非光合放氧生物光能轉(zhuǎn)換的唯一形式，主要在基質(zhì)片層內(nèi)進(jìn)行。它在光合演化上較為原始，在高等植物中可能起著補(bǔ)充ATP不足的作用。,ＡＤＰ＋Ｐｉ→ＡＴＰ＋Ｈ２Ｏ,環(huán)式光合磷酸化特點(diǎn),③還原力（[H]）來(lái)自H2S等無(wú)機(jī)物,②產(chǎn)能與產(chǎn)還原力分別進(jìn)行,①電子傳遞途徑屬循環(huán)方式,④不產(chǎn)生氧,非環(huán)式光合磷酸化,指水中的電子經(jīng)PSⅡ與PSⅠ一直傳到NADP＋的電子傳遞途徑。傳遞過(guò)程如下按非環(huán)式電子傳遞，每傳遞4個(gè)e-，分解2個(gè)H2O，釋放1個(gè)O2，還原2個(gè)NADP+，需要吸收8個(gè)光量子，量子產(chǎn)額為1/8，同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)8個(gè)H+進(jìn)類囊體腔。,H２O→PSⅡ→PQ→Cytb６/f→PC→PSⅠ→Fd→FNR→NADP＋,非環(huán)式光合磷酸化特點(diǎn),④還原力來(lái)自H2O的光解,③同時(shí)產(chǎn)生還原力、ATP和O2,②有PSⅠ和PSⅡ2個(gè)光合系統(tǒng),①有氧條件下進(jìn)行,紫硫細(xì)菌的光能轉(zhuǎn)換,紫硫細(xì)菌光能轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)能利用長(zhǎng)光波，Bchl吸收光的峰值在870nm處以環(huán)式電子傳遞方式進(jìn)行在異養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)一般不能直接還原NAD+為NADH,綠硫細(xì)菌的光能轉(zhuǎn)化,綠硫細(xì)菌光能轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)綠硫細(xì)菌的Bchl吸收光的峰值在840nm處。綠硫細(xì)菌是以環(huán)式電子傳遞方式進(jìn)行。綠硫細(xì)菌通過(guò)Fe-S蛋白能直接還原NAD(P)+為NAD(P)H。,藍(lán)細(xì)菌的光能轉(zhuǎn)化,藍(lán)細(xì)菌光能轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)電子轉(zhuǎn)移一般不成閉合途徑。電子由外源電子供體提供PSII具有光水解放氧作用，并經(jīng)電子傳遞偶聯(lián)產(chǎn)生ATP，PSI把電子還原Fe-S經(jīng)Fd和FP使NADP+還原為NADPH。,2.氧化磷酸化在生物氧化過(guò)程中，氧化放能反應(yīng)常常有吸能的磷酸化反應(yīng)偶聯(lián)發(fā)生。偶聯(lián)反應(yīng)將氧化釋放的一部分自由能用于無(wú)機(jī)磷參加的高能磷酸鍵生成反應(yīng)。這種氧化放能反應(yīng)與磷酸化吸能反應(yīng)的偶聯(lián)，稱為氧化磷酸化作用。根據(jù)生物氧化方式，可將氧化磷酸化分為底物水平磷酸化及電子傳遞體系磷酸化。,線粒體中氧化磷酸化反應(yīng)的一般機(jī)理,化學(xué)滲透偶聯(lián)機(jī)制示意圖,底物水平磷酸化是在被氧化的底物上發(fā)生磷酸化作用。即底物被氧化的過(guò)程中，形成了某些高能磷酸化合物的中間產(chǎn)物，通過(guò)酶的作用可使ADP生成ATP。電子傳遞體系磷酸化是指當(dāng)電子從NADH或FADH2經(jīng)過(guò)電子傳遞體系(呼吸鏈)傳遞給氧形成水時(shí)，同時(shí)伴有ADP磷酸化為ATP的全過(guò)程。通常所說(shuō)的氧化磷酸化是指電子傳遞體系磷酸化。,,（二）ATP的利用,在生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞中，ATP是一種關(guān)鍵的物質(zhì)。生物體的一切生命活動(dòng)都離不開(kāi)ATP。ATP是生物體內(nèi)直接供給可利用能量的物質(zhì)，是細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的“中轉(zhuǎn)站”。各種形式的能量轉(zhuǎn)換都是以ATP為中心環(huán)節(jié)的。生物體內(nèi)由于有各種酶作為生物催化劑，同時(shí)又有細(xì)胞中生物膜系統(tǒng)的存在，因此，ATP中的能量可以直接轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量，用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。這些能量形式主要有：,1．機(jī)械能。例如，纖毛和鞭毛的擺動(dòng)、肌細(xì)胞的收縮、細(xì)胞分裂期間染色體的運(yùn)動(dòng)等，2．電能。3．滲透能。4．化學(xué)能。5．光能。6．熱能。,,三、微生物的合成代謝,微生物從體外吸收個(gè)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在細(xì)胞內(nèi)個(gè)中酶的催化下，通過(guò)復(fù)雜的轉(zhuǎn)化與組成，合成各種分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、脂類、多糖類、核酸等，用以構(gòu)成細(xì)胞的各個(gè)部分，為個(gè)體生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖提供物質(zhì)基礎(chǔ)，這個(gè)過(guò)程就是微生物的合成代謝。（一）碳水化合物的合成（二）脂類化合物的合成（三）氨基酸和蛋白質(zhì)的合成（四）核苷酸及核酸的合成（五）次生代謝產(chǎn)物的合成,（一）碳水化合物的合成,微生物吸收有機(jī)碳化物或由二氧化碳合成的碳水化合物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的轉(zhuǎn)化，以各種單糖、有機(jī)酸、醛、醇等形成各種復(fù)雜的有機(jī)碳化物。,,碳水化合物功能,,細(xì)胞壁的構(gòu)成物質(zhì),細(xì)胞內(nèi)的貯藏物質(zhì),細(xì)胞的莢膜合粘液層,（二）脂類物質(zhì)主要指利用利用有機(jī)或無(wú)機(jī)酸與醇類合成各種脂類物質(zhì)。,（三）氨基酸和蛋白質(zhì)的合成,微生物吸收的氮素營(yíng)養(yǎng)經(jīng)轉(zhuǎn)化形成氨或銨化物后與有機(jī)酸合成氨基酸。各種微生物按照自身固有的遺傳信息，在合成多肽，進(jìn)而合成各種各樣的蛋白質(zhì)。,,（四）核苷酸及核酸的合成,核苷酸：核糖、堿基（嘌呤或嘧啶）和磷酸組成核酸：核糖酸大量聚合而成的大分子化合物核糖核苷酸（RNA）遺傳信息、氨基酸的運(yùn)載工具和核糖體的組成成分脫氧核糖核苷酸(DNA)遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)、具有傳遞遺傳信息的功能,,（五）次生代謝產(chǎn)物的合成,微生物在合成代謝過(guò)程中，除合成上述復(fù)雜的細(xì)胞物質(zhì)外，還生成一些分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的物質(zhì)由于這些物質(zhì)非微生物生活所必需，我們把這些物質(zhì)稱次生代謝產(chǎn)物。次生代謝產(chǎn)物有：（1）抗生素（2）生長(zhǎng)刺激素（3）毒素（4）色素,,四、微生物的分解代謝,微生物的分解代謝，是細(xì)胞內(nèi)碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)氧化分解釋放出能量的過(guò)程，是通過(guò)呼吸作用來(lái)試驗(yàn)的。（一）碳水化合物的分解（二）蛋白質(zhì)的分解代謝（三）脂肪的分解代謝,（一）碳水化合物的分解,供給細(xì)胞組成有機(jī)物質(zhì)的碳架轉(zhuǎn)變成呼吸作用的氧化分解產(chǎn)物并放出能量,多糖－雙糖－單糖－丙酮酸－有機(jī)酸、醛醇－二氧化碳和水,1.有氧條件下（1）己糖的徹底氧化己糖糖酵解，三梭酸循環(huán)CO2、H2O（2）己糖的好氣性發(fā)酵己糖糖酵解，三梭酸循環(huán)CO2、H2O、中間代謝物2.缺氧條件下發(fā)酵作用，進(jìn)行不完全的分解,,,,（二）蛋白質(zhì)的分解代謝,蛋白質(zhì)必須經(jīng)過(guò)微生物的胞外酶水解成多肽和氨基酸才能被吸收入細(xì)胞。進(jìn)入細(xì)胞后的簡(jiǎn)單含氮化物再進(jìn)行分解或合成，以供細(xì)胞質(zhì)的組成。腐化：有氧環(huán)境下分解腐?。簾o(wú)氧環(huán)境下分解,蛋白質(zhì)－蛋白月示－蛋白胨－多肽－氨基酸－有機(jī)酸、靛基質(zhì)、硫化氫、氨、氫、二氧化碳,,（三）脂肪的分解代謝,脂肪在微生物脂肪水解酶的作用下變?yōu)橹舅岷透视汀Ｖ镜姆纸獯x可釋放出大量的能量。,第六章微生物在食品環(huán)境中的生長(zhǎng),生物個(gè)體由小到大的增長(zhǎng)，即表現(xiàn)為細(xì)胞組分與結(jié)構(gòu)在量方面的增加,生長(zhǎng),,指生物個(gè)體數(shù)目的增加,繁殖,,在單細(xì)胞微生物中，生長(zhǎng)繁殖的速度很快，而且兩者始終交替進(jìn)行，個(gè)體生長(zhǎng)與繁殖的界限難以劃清，因此實(shí)際上常群體生長(zhǎng)作為衡量微生物生長(zhǎng)的指標(biāo)。,群體生長(zhǎng)的實(shí)質(zhì)是包含著個(gè)體細(xì)胞生長(zhǎng)與繁殖交替進(jìn)行的過(guò)程,第一節(jié)微生的生長(zhǎng),一、微生物純培養(yǎng)的獲得,平板劃線分離法,稀釋倒平板法,單孢子或單細(xì)胞分離法,利用選擇性培養(yǎng)基分離法,1.平板劃線分離法,用接種環(huán)以菌操作沾取少許待分離的材料，在無(wú)菌平板表面進(jìn)行平行劃線、扇形劃線或其他形式的連續(xù)劃線，如果劃線適宜的話，微生物能一一分散，經(jīng)培養(yǎng)后，可在平板表面得到單菌落。,2.稀釋倒平板法,3.單孢子或單細(xì)胞分離法,采取顯微分離法從混雜群體中直接分離單個(gè)細(xì)胞或單個(gè)個(gè)體進(jìn)行培養(yǎng)以獲得純培養(yǎng)。,在顯微鏡下使用單孢子分離器進(jìn)行機(jī)械操作，挑取單孢子或單細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。也可以采用特制的毛細(xì)管在載玻片的瓊脂涂層上選取單孢子并切割下來(lái)，然后移到合適的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。,4.選擇性培養(yǎng)基分離法,各種微生物對(duì)不同的化學(xué)試劑、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用這些特性可配制合適某種微生物而限制其它微生物生長(zhǎng)的選擇培養(yǎng)基，用它來(lái)培養(yǎng)微生物以獲得純培養(yǎng)。,微生物純培養(yǎng)分離方法的比較,二、微生物生長(zhǎng)的測(cè)定,評(píng)價(jià)不同的抗菌物質(zhì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制(或殺死)作用的效果；,客觀地反映微生物生長(zhǎng)的規(guī)律；,評(píng)價(jià)培養(yǎng)條件、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響；,微生物生長(zhǎng),,微生物生長(zhǎng)測(cè)量方法,,,,個(gè)體計(jì)數(shù)法,重量法,生理指標(biāo)法,1.個(gè)體計(jì)數(shù)法,a.直接法,利用血球計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下計(jì)算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量。,缺點(diǎn)：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)；需要相對(duì)高的細(xì)菌濃度；個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察；,b.間接法,原理是每個(gè)活細(xì)菌在適宜的培養(yǎng)基和良好的生長(zhǎng)條件下可以通過(guò)生長(zhǎng)形成菌落。,2.重量法,通過(guò)樣品中蛋白質(zhì)、核酸含量的測(cè)定間接推算微生物群體的生物量；,測(cè)定多細(xì)胞及絲狀真菌生長(zhǎng)情況的有效方法,C.比濁法,以干重、濕重直接衡量微生物群體的生物量；,三、單細(xì)胞微生物的生長(zhǎng)曲線,細(xì)菌純培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線圖,,（一）、微生物生長(zhǎng)曲線的意義反映微生物生長(zhǎng)繁殖和衰退的規(guī)律營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境影響的衡量指標(biāo)控制微生物生長(zhǎng)發(fā)育的依據(jù),（二）生長(zhǎng)曲線的四個(gè)主要時(shí)期,滯留適應(yīng)期(或稱延滯期)(lagphase)剛剛接種到培養(yǎng)基上的細(xì)菌，對(duì)新環(huán)境有一個(gè)短暫的調(diào)整或適應(yīng)過(guò)程。１）特點(diǎn)(1)一般不立即開(kāi)始分裂繁殖，生長(zhǎng)速率常數(shù)為零。(2)合成代謝活躍，細(xì)胞重量增加，體積增大。(3)DNA含量高，細(xì)胞內(nèi)RNA尤其是rRNA含量增高，原生質(zhì)體嗜堿性。(4)對(duì)外界不良條件的反應(yīng)敏感。,２）原因(1)缺乏代謝所需的酶。(2)缺乏代謝所需的中間產(chǎn)物。３）影響延滯期長(zhǎng)短的因素主要有：菌種、接種齡、接種量、培養(yǎng)成份等。,2對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期(logarithmicphase)1).特點(diǎn)(1)細(xì)胞代謝活性最強(qiáng)。(2)細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)。(3)生長(zhǎng)速率最大。在一定條件下(如營(yíng)養(yǎng)成分、溫度、pH和通氣量等)，每一種微生物的世代時(shí)間(或稱培增時(shí)間)是恒定的，是微生物菌種的一個(gè)重要特征。,以分裂增殖時(shí)間除以分裂增殖代數(shù)(n)，即可求出每增殖一代所需的時(shí)間(G)。設(shè)對(duì)數(shù)期開(kāi)始時(shí)的時(shí)間為t1，菌數(shù)為X1，對(duì)數(shù)期結(jié)束時(shí)的時(shí)間為t2，菌數(shù)為X2，則t2-t1世代時(shí)間(G)=nX2=X12n,用對(duì)數(shù)表示為lgX2=lgX1+nlg2(lgX2-lgX1)因?yàn)閚=而lg2＝0.301lg2所以n=3.32(lgX2-lgX1)t2-t1即世代時(shí)間(G)=3.32(lgX2-lgX1),,,,不同細(xì)菌其對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期中的代時(shí)不同，同一種細(xì)菌在不同培養(yǎng)基組分和不同環(huán)境條件下，如培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)基pH，營(yíng)養(yǎng)料性質(zhì)等，其代時(shí)也不同。但各種細(xì)菌在一定條件下，其代時(shí)是相對(duì)穩(wěn)定的?；瘜W(xué)組成和生理特性等均較一致，代時(shí)穩(wěn)定，代謝旺盛，生長(zhǎng)迅速，是研究基本代謝的良好材料，也是發(fā)酵生產(chǎn)的良好種子，用處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的菌進(jìn)行接種可以縮短滯留適應(yīng)期，以縮短發(fā)酵生產(chǎn)周期。影響對(duì)數(shù)期微生物代時(shí)的因素很多，主要有：菌種、營(yíng)養(yǎng)成分、營(yíng)養(yǎng)物濃度、培養(yǎng)溫度等。,穩(wěn)定期(stationaryphase)又稱最高生長(zhǎng)期1)特點(diǎn)(1)生長(zhǎng)速率常數(shù)為零。(2)細(xì)菌數(shù)達(dá)到最高水平。(3)細(xì)胞內(nèi)開(kāi)始積累貯藏物質(zhì)。(4)大多數(shù)芽孢細(xì)菌在此時(shí)形成芽孢。(5)次生代謝產(chǎn)物的積累逐漸增多。,2)原因(1)營(yíng)養(yǎng)物特別是生長(zhǎng)限制因子的耗盡。(2)有害代謝產(chǎn)物的積累。(3)pH等條件的改變。穩(wěn)定期是以生產(chǎn)菌體或與菌體生長(zhǎng)相平行的代謝產(chǎn)物，例如單細(xì)胞蛋白、乳酸等為目的一些發(fā)酵生產(chǎn)的最佳收獲期，也是對(duì)某些生長(zhǎng)因子例如維生素和氨基酸進(jìn)行生物測(cè)定的必要前提。,衰亡期(declinePhase)1)特點(diǎn)(1)群體出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。(2)菌體形態(tài)出現(xiàn)多樣。(3)次生代謝產(chǎn)物開(kāi)始產(chǎn)生或者釋放。2)原因環(huán)境變得不適合于細(xì)菌的生長(zhǎng)。,四、連續(xù)培養(yǎng),連續(xù)培養(yǎng)(continouscultureofmicroorganisms)是在微生物的整個(gè)培養(yǎng)期間，通過(guò)一定的方式使微生物能以恒定的比生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)并能持續(xù)生長(zhǎng)下去的一種培養(yǎng)方法。,連續(xù)培養(yǎng)的基本原則：微生物培養(yǎng)過(guò)程中不斷的補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物,連續(xù)培養(yǎng)類型,,恒濁連續(xù)培養(yǎng),恒化連續(xù)培養(yǎng),(一)恒化連續(xù)培養(yǎng),在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中通過(guò)控制培養(yǎng)基中某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度基本恒定的方式，保持細(xì)菌的比生長(zhǎng)速率恒定，使生長(zhǎng)“不斷”進(jìn)行。,生長(zhǎng)速率的控制因子：一般是氨基酸、氨和銨鹽等氮源，或是葡萄糖、麥芽糖等碳源或者是無(wú)機(jī)鹽，生長(zhǎng)因子等物質(zhì),恒化器連續(xù)培養(yǎng)通常用于微生物學(xué)的研究，篩選不同的變種。,(二)恒濁連續(xù)培養(yǎng),通過(guò)連續(xù)培養(yǎng)裝置中的光電系統(tǒng)控制培養(yǎng)液中菌體濃度恒定、使細(xì)菌生長(zhǎng)連續(xù)進(jìn)行的一種培養(yǎng)方式。,用于菌體以及與菌體生長(zhǎng)平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)的發(fā)酵工業(yè),(三)連續(xù)發(fā)酵與單批發(fā)酵相比,優(yōu)點(diǎn)：縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率；便于自動(dòng)控制；降低動(dòng)力消耗及體力勞動(dòng)強(qiáng)度；產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定；,缺點(diǎn)：雜菌污染和菌種退化,（五）同步培養(yǎng)把群體內(nèi)的細(xì)胞分裂同步化，這種培養(yǎng)叫同步培養(yǎng)法，利用同步培養(yǎng)技術(shù)使它們處于同一生長(zhǎng)階段，使所有的細(xì)胞都能同時(shí)分裂，這種生長(zhǎng)方法叫同步生長(zhǎng)。1、篩選法又稱淘析法，主要有過(guò)濾法、區(qū)帶密度梯度離心法和膜洗脫法等。（1）、過(guò)濾法是將微生物細(xì)胞用濾器過(guò)濾、讓處于細(xì)胞周期較早階段的小細(xì)胞通過(guò)，收集這些細(xì)胞。轉(zhuǎn)入新鮮培養(yǎng)基中，即能獲得同步細(xì)胞。,（2）區(qū)帶密度梯度離心法是將隨機(jī)生長(zhǎng)的細(xì)胞懸浮置于蔗糖梯度溶液表面，然后離心，不同生長(zhǎng)周期的細(xì)胞由于體積和質(zhì)量大小不同，沉降系數(shù)不同，同一生長(zhǎng)周期的細(xì)胞就聚集在離心液的一個(gè)區(qū)帶上，小細(xì)胞在上，大細(xì)胞在下。這方法可便于收集處于較早周期的小細(xì)胞，本法已成功地應(yīng)用于芽殖和裂殖酵母、大腸桿菌等細(xì)胞的同步培養(yǎng)。（3）膜洗脫法本法是根據(jù)某些濾膜可以吸附與該膜相反的電荷的細(xì)胞而設(shè)計(jì)的，可獲得比上述兩法數(shù)量更大，同步性更高的細(xì)胞。,2、誘導(dǎo)法誘導(dǎo)法是利用一些生理學(xué)手段強(qiáng)制微生物達(dá)到同步生長(zhǎng)的目的。（1）化學(xué)誘導(dǎo)利用停止或限制供給微生物細(xì)胞分裂所必需的某種養(yǎng)料，使所有的細(xì)胞都進(jìn)入臨分裂狀態(tài)(但不分裂)，然后在某一時(shí)刻恢復(fù)供給細(xì)胞分裂所必需的養(yǎng)分，就能誘導(dǎo)出同步細(xì)胞群體。（2）物理誘導(dǎo)是利用某些物理因子，使處于即將分裂的細(xì)胞的代謝活動(dòng)受到抑制，從而使細(xì)胞在分裂階段前停止，以求得以后分裂的同步。例如溫度，就是基于細(xì)胞周期不同，相對(duì)地對(duì)溫度，就是感性也不同。其它物理因子如脈沖(對(duì)光合微生物)、Ｘ射線等也能誘導(dǎo)同步生長(zhǎng)。,五、影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素,主要分為物理因素、化學(xué)因素和生物因素生物因素：互生（mutualism）拮抗(antagonism)共生(symbiosis)寄生(parasitism)獵食(predation),下一節(jié),所謂互生，是指兩種可以單獨(dú)生活的生物，當(dāng)它們生活在一起時(shí)，通過(guò)各自的代謝活動(dòng)而有利于對(duì)方，或偏利于一方的一種生活方式。因此，這是一種“可分可合，合比分好”的相互關(guān)系。例如，當(dāng)好氧性自生固氮菌與纖維分解細(xì)菌生活在一起時(shí)，后者因分解纖維素而產(chǎn)生的有機(jī)酸可供前者用于固氮，而前者所固定的有機(jī)氮化物則可滿足后者對(duì)氮素養(yǎng)料的需要,拮抗：微生物之間對(duì)營(yíng)養(yǎng)、氧氣的爭(zhēng)奪，或是一種微生物在其生命活動(dòng)過(guò)程中能產(chǎn)生一種對(duì)他種微生物呈現(xiàn)有害作用的代謝產(chǎn)物，或者改變其他環(huán)境條件，從而抑制其他種微生物的生長(zhǎng)發(fā)育甚至毒害或者殺死他種微生物的關(guān)系。例如，在生物防治過(guò)程中利用酵母與水果致病菌之間的拮抗作用來(lái)保鮮水果,共生又叫互利共生,是兩種生物彼此互相依賴，彼此獲益地生存在一起一類種間關(guān)系,葉狀地衣,殼狀地衣,絲狀地衣,枝狀地衣,例如，蛭弧菌寄生與大腸桿菌或者其他G-菌體內(nèi)。寄生是一種生物從另一種的體液、組織或已消化物質(zhì)獲取營(yíng)養(yǎng)并造成對(duì)宿主危害，更嚴(yán)格說(shuō)，寄生物從較大的宿主組織中攝取營(yíng)養(yǎng)物，是一種弱者依附于強(qiáng)者的情況。獵食某些原生動(dòng)物和真菌能獵取細(xì)菌及孢子為食物的現(xiàn)象稱為獵食。,第二節(jié)食品的營(yíng)養(yǎng)組成與微生物的生長(zhǎng),一、食品原料的營(yíng)養(yǎng)成分蛋白質(zhì)脂肪碳水化合物無(wú)機(jī)鹽類維生素不同的食品所含的營(yíng)養(yǎng)成分是有差別的。,二微生物分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的選擇性,第三節(jié)影響微生物生長(zhǎng)的主要因素,溫度氧氣物理因素干燥滲透壓超聲波與微波,,酸、堿與pH重金屬及其化合物表面消毒劑有機(jī)化合物（酚類、醇類、醛類）鹵族元素及其化合物表面活性劑（新潔爾滅、杜滅芬）化學(xué)因素染料抗代謝藥物：磺胺類等化學(xué)治療劑抗生素中草藥有效成分,,,,一、溫度,最低生長(zhǎng)溫度:指微生物能進(jìn)行繁殖的最低溫度界限。最適生長(zhǎng)溫度：指使微生物迅速生長(zhǎng)的溫度。最高生長(zhǎng)溫度：指微生物生長(zhǎng)繁殖的最高溫度界限。致死溫度:致死微生物的最低溫度界限。致死時(shí)間:在一定溫度下殺死微生物所需要的最短時(shí)間。,根據(jù)微生物的最適生長(zhǎng)溫度的不同，可將微生物分為：低溫微生物、中溫微生物和高溫微生物，它們的生長(zhǎng)溫度如下表：,各類微生物生長(zhǎng)的溫度范圍,各種細(xì)菌的芽孢在濕熱中的致死溫度和致死時(shí)間,1、高溫對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響,高溫菌耐高溫機(jī)理酶對(duì)熱穩(wěn)定。核酸G+C%較高,Tm值較大。細(xì)胞膜長(zhǎng)鏈脂肪酸含量高,主要是一些分支的長(zhǎng)鏈飽和脂肪酸(17,18和19碳原子)。保護(hù)因子,如金屬離子(Mg2+,Ca2+等)和一些低分子物質(zhì)如多胺等。高溫菌的生長(zhǎng)特性：生長(zhǎng)曲線的各個(gè)時(shí)期均短暫，因此常會(huì)在腐敗食品中檢測(cè)不到，這在食品檢驗(yàn)中要特別注意。,高溫菌及其生長(zhǎng)最高溫度,,微生物耐熱性大小的幾種表示方法：熱力致死時(shí)間：在特定的溫度及其它條件下殺死一定數(shù)量的微生物所需要的時(shí)間。F值：在一定的基質(zhì)中，溫度為121.1℃，加熱殺死一定數(shù)量微生物所需的時(shí)間。D值：利用一定溫度進(jìn)行加熱，活菌數(shù)減少一個(gè)對(duì)數(shù)周期（即90%活菌被殺死）所需的時(shí)間。Z值：在加熱致死曲線中，時(shí)間降低一個(gè)對(duì)數(shù)周期（即縮短90%的加熱時(shí)間）所需要升高的溫度。,影響微生物對(duì)熱抵抗力的因素：菌種的遺傳特性菌齡微生物的數(shù)量基質(zhì)的特性（組成、濃度、理化條件）加熱的時(shí)間與溫度,2、低溫對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響,低溫微生物耐低溫的原因：胞內(nèi)酶耐低溫；細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸的含量高。低于冰點(diǎn)的溫度對(duì)微生物的影響：水分的喪失；冰晶對(duì)細(xì)胞膜的物理?yè)p傷。速凍、緩凍與反復(fù)凍溶對(duì)微生物細(xì)胞的影響,低溫的用途,菌種保藏液氮的溫度（-195℃）、干冰溫度（-70℃）、-20℃和4℃（常加大分子保護(hù)劑如糊精、血清白蛋白等）食品冷藏冷藏（0-4℃）與動(dòng)藏（-18℃）,二、水分,水是微生物細(xì)胞的重要成分，占生活細(xì)胞的90％以上，它參與細(xì)胞內(nèi)的各種生理活動(dòng)，因此說(shuō)沒(méi)有水就沒(méi)有生命。降低物質(zhì)的含水量直至干燥，就可以抑制微生物生長(zhǎng)，防止食品、衣物等物質(zhì)的腐敗與霉變。因此干燥是保存各種物質(zhì)的重要手段之一。,（一）水活性值（activityofwater）水分活度(aw)是溶液中水的逸度（fugacity）與純水逸度之比，稱為水分活度，可近似的表示為溶液中水蒸氣氣壓與純水中氣壓之：aw=P/P0=ERH/100P為溶液后食品中的水蒸氣分壓P0為純水的蒸氣壓ERH是平衡相對(duì)濕度即物料既不吸濕也不散濕時(shí)的大氣相對(duì)濕度。,(二)不同類群微生物的生長(zhǎng)和水活性,食品水分活性與微生物生長(zhǎng)活動(dòng),微生物生長(zhǎng)所需要的aw值的可變性,影響因素：溫度有氧和無(wú)氧環(huán)境pH有害物質(zhì)存在,