食品与微生物讲义(2015年学生用)

1、谢主兰 编写广东海洋大学 食品科技学院2015年3月第一章 绪论一、微生物的定义与特点（一）、我们周围的微生物1有利方面：工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。用微生物生产食品、保健品及药物等，如酸奶、面包、馒头、酒、醋、螺旋藻制品、香菇多糖、葡萄酒、低聚糖、氨基酸、有机酸、醇类、维生素、核苷酸抗生素（青霉素）等。2有害方面：由微生物引起的疾病:如爱滋病（HIV）、风牛病、猪链球菌病、H5N1禽流感、非典型性肺炎（SARS）、甲流H1N1，细菌性食物中毒、真菌毒素中毒、食品腐败、变质等。（二）、微生物的定义非洲南部发现杆菌化石之后，知道距今30亿年以前，微生物已出

2、现在地球上了。人类第一次认识到微生物的存在还只是距今300多年前的事。微生物（microorganism or microbe）一词不是生物分类学上的专用名词，而是对所有用肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。确切的定义：微生物是指所有形体微小，具有单细胞或简单的多细胞结构，或没有细胞结构的一群最低等的生物。微生物家族主要包括：病毒、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、以上五大类是重要作用的微生物。此外还有：蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体、微细藻类、原生动物。（三）、微生物的特点1.个体小、结构简：杆菌的平均长度：2 微米； 1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度； 10-100亿个细菌加起来重量

3、 = 1毫克个体多为单细胞或结构简单的多细胞，甚至非细胞结构，容易受环境影响。2.种类多、分布广：已认识的微生物有10万种。种类多，生理代谢类型多；能产生和积累的代谢产物种类繁多。分布广：各种环境都有，江河湖泊、土壤矿层、大气上空以及动植物体表体内。形体微小，重量轻，可以随着风和水流到处传播。 3繁殖快、易培养：如在最适合的条件下，大肠杆菌每1320min可分裂出新一代。4食谱杂、代谢强：微生物的代谢强度比高等生物要高出几百倍至几万倍，主要表现在吸收多，转化快。5.易变异、适应强：个体多为单细胞或结构简单的多细胞，甚至非细胞结构，容易受环境影响。二、食品微生物学研究的内容微生物学经历了100多

4、年的发展，已分化出大量的分支学科，据不完全统计（1990年），已达181门之多。微生物学在食品上的应用。食品微生物学：专门研究与食品有关的微生物的性状，以及在一定条件下微生物与食品的相互关系。三、微生物的发现和微生物学发展史上的奠基者 在食品微生物学发展史上，具有里程碑作用的科学家中应该铭记列文虎克、巴斯德和柯赫。（一） 、微生物的发现（形态学期）安东·列文虎克（Antong Van Leeuwenhock，16321723），荷兰商人，是第一个真正看见并描述微生物的人，他用自制放大50300倍的显微镜，观察到不同的细菌，首次揭示了一个崭新的微生物世界。（二） 、微生物学发展的奠基者

5、（生理学期，黄金时代）法国的路易斯巴斯德（Louis Pasteur，18221895）和德国的罗勃特柯赫（Robert Koch，18431910）将微生物的研究从形态的描述到生理学研究，建立了从微生物的分离、接种、纯培养到消毒、灭菌等一系列独特的微生物技术，奠定了微生物学的基础，揭示了微生物是食品发酵、食品腐败和人、畜疾病的原因。他们是微生物学的奠基人，也是食品微生物学的奠基人。巴斯德的突出贡献：1.底否定了自然发生说 鹅颈瓶实验2.证明发酵是由微生物引起的3创立的巴氏消毒（6065，30min），一直沿用到今天，仍然还是广泛采用的消毒法4预防接种提高机体免疫功能柯赫是著名的细菌学家，他的

6、功绩在于：1.第一个发明了微生物的纯培养2.对病原菌的研究 证明了炭疽病是炭疽菌引起的，结核病是结核菌引起的。创立了某一微生物是否为相应疾病的病原基本原则柯赫法则。由于巴斯德和柯赫的杰出工作，微生物学作为一门独立的学科开始形成，而且出现以他们为代表而建立的各分支学科，同样也促进后来形成的应用微生物学中的食品微生物学（三）微生物学发展的新阶段分子生物学阶段20世纪，电镜的出现，相关学科的发展，使微生物学进入亚细胞水平分子水平。亚细胞水平：细胞结构细胞器的认识病毒的形状。1935年，斯坦来(Stanley)烟草花叶病毒结晶，随后鲍登(Bawden)等证实该结晶为核蛋白，具有生物特有的繁殖能力。此后

7、还证明其他许多病毒的主要成分也是核蛋白。1941年比德耳(Beadle)与塔图姆(Tatum)用X射线和紫外线照射，使链孢霉产生变异，获得了营养缺陷型。1944年，艾佛里(Avery)证实了引起肺炎球菌形成荚膜遗传性状转化的物质是DNA,第一次确切地把DNA和基因概念联系在一起。标志着分子生物学的开始。1953年，华特逊(Watson)与克里克(Crick)提出DNA分子双螺旋结构模型及核酸半保留复制假说。四、微生物学的应用1医药工业 生长刺激素甾体药物抗生素维生素疫苗菌苗，用于免疫诊断药物单克隆抗体和抗癌药物。2食品与发酵工业：氨基酸有机酸核苷酸类的生产，用于食用及饲料蛋白(SCP)、酶制剂

8、植物激素新型农药的研制或生产。3利用病原微生物(包括细胞真菌病毒等)防止害虫，微生物农药。利用微生物富集贵重金属，环境保护，处理工业废水城市垃圾等。4控制和防治传染病疫苗。5基因工程70年代以来，基因的人工合成与基因的体外操纵。工程菌（比用组织培养法提高效率数万倍）第一章 思考题1.什么是微生物？它包括哪些类群？2.简述微生物的特点。3.简述列文虎克、巴斯德和科赫在微生物学发展中的贡献？4.什么是食品微生物学？它与食品工业的关系如何？5.下列物质哪些为微生物？哪些不是？为什么？（1）水母 （2）根瘤 （ 3）基因芯片 （4）青霉素 （5）灵芝 （6）朊病毒（7）飞蛾 （8）立克次氏体 （9）甘

9、蔗第二章略第三章 微生物与食品变质第一节 食品变质的基本条件一、食品变质的概念：变质（deterioration):就是指食品受到内外界有害因素的污染以后，造成其化学性质或物理性质和感官性状发生变化，降低或失去营养价值和商品价值。 主要表现在以下几方面： 1）感官品质变化：色泽、气味、口味、组织状态、质地等变化。 2）化学成分变化：挥发性盐基总氮（TVBN）增加、三甲胺、组胺、pH变化等。如鱼、虾、贝类及肉类。 3）物理方面：折光率、粘度增加、冰点下降、浸出物增加。4）微生物方面：细菌总数、大肠菌群数、霉菌或酵母菌数增加。食品中的营养物质是决定微生物能否引起食品变质的重要条件。食品变质的种类：

10、 腐败食品中蛋白质被微生物分解造成的败坏。 酸败食品中的脂肪被微生物分解，造成的败坏。 发酵食品中的碳水化合物被微生物分解引起的变质。二、引起食品变质的基本条件 营养成分：蛋白质、糖类、脂肪等 食品的特性： 基质条件： 食品pH值 食品水分 食品渗透压 存在状态：完好或组织溃破 微生物种类：细菌，霉菌，酵母菌 食品的环境条件：温度、气体、湿度.（一）食品特性1、食品营养组成： 动物性原料（鱼、禽、肉、蛋、乳类）： 含蛋白质、脂肪多。 植物性原料（水果、蔬菜）： 含碳水化合物多。 2.基质条件：pH、水分、渗透压 pH：大部分食品 pH £ 7.0 酸性食品 ：pH< 4.5，

11、水果 pH=25 细菌生长受抑制。 引起变质的是霉菌、酵母和耐酸细菌。 非酸性食品：pH ³ 4.5 蔬菜： pH=4.55.5 ， 大多数细菌不能生长。 引起变质微生物：乳酸菌、酵母和霉菌。 肉类、乳类： pH>5.5. 细菌、霉菌、酵母均可生长。微生物生长与食品pH值的关系：酸性食品主要适合酵母菌和霉菌的生长。非酸性食品主要适合细菌的生长。微生物对食品pH值影响：糖类物质被微生物分解时pH值下降。蛋白质被分解时pH值上升。因此，食品中的pH值高低是制约微生物生长、影响食品腐败变质的重要因素之一。、食品的水分 水分活性值（Aw）的概念：食品在密闭容器内的水蒸气压与在相同温度下

12、纯水蒸汽压之比值。 食品的Aw值范围为：0 Aw1 食品中水分存在形式：结合水和自由水。一般来说，水分多的食品，微生物易生长；水分少的食品，微生物不易生长。 微生物生长Aw值的可变性。1）食品AW与微生物的关系： 水分活性Aw下降，食品的保存时间增加。 以Aw 0.60为界， Aw 0.60，则微生物一般不能生长。 新鲜原料（如鱼、肉、水果、蔬菜）：含水分较多，AW为0.980.99，适合多数微生物生长。为了防止变质，就要降低食品中的含水量，使AW0.70，才可其延长保存期。 盐分和糖分很高的食品：咸菜和果脯、蜜饯），Aw值0.750.87，可满足霉菌和少数嗜盐细菌的生长。 干制品（保藏期61

13、2个月） Aw值在0.600.75，可满足耐渗透压酵母和干性霉菌的生长。如：奶粉Aw值为0.20、蛋粉Aw值为0.40，微生物几乎不能生长。（理论上可无限期保存）2）不同食品的含水量要求 奶粉：8% 大米： 13% 豆类： 15% 脱水蔬菜： 1420%食品中的含水量是控制微生物的一项衡量指标 渗透压 高浓度的盐或糖降低了食品的水分活性AW；提高了食品的渗透压，因此可抑制微生物的生长和繁殖。 一般来说，微生物在低渗透压的食品中易生长，在高渗透压的食品中会因脱水而死亡。 1）微生物种类不同，耐渗透压的能力也不同。 酵母、霉菌能耐高渗透压； 大多数细菌不耐高渗压，不能在高渗压食品中生长。 酵母菌：

14、耐高糖，引起果酱、果汁、糖浆变质。 霉菌：耐盐能力最强，破坏力大。 耐糖细菌：能在高浓度糖溶液中生长，如肠膜状明串珠菌。蔗糖浓度50%，才具有脱水作用而抑制微生物。 耐盐细菌，可在10以下NaCl浓度的食品中生长。 高度嗜盐菌：最适2030NaCl溶液中生长，如盐杆菌、小球菌。 中等嗜盐菌：最适518NaCl溶液中生长，腌肉弧菌、盐脱氮小球菌。 低等嗜盐菌：最适25NaCl溶液中生长，假单孢菌、无色杆菌。 结论： 食盐和糖是形成不同渗透压的主要物质。 在食品中，加入不同量的糖或盐，可形成不同的渗透压，对微生物生长的影响不同。 食品中糖或盐浓度越高，渗透压越高，食品中的AW越小，微生物越不易生长

15、。 提高食品中的渗透压可以防止食品变质。3、食品的状态 （1） 营养成分 （2）外皮的保护作用如果食品组织受破坏或细胞破碎，则易受到微生物的污染，容易发生变质。如有些食品完好无损，则不容易发生腐败，如未受伤的苹果、梨、马铃薯等，保存期较长，不容易腐烂。（二）微生物食品变质的根源是微生物污染。食品经过彻底灭菌或过滤除菌，不污染有微生物，即使含水量大，也不会发生变质。如巴斯德的曲颈瓶试验。1.引起食品变质的微生物种类：1）细菌：A:分解蛋白质的能力都较强，主要分泌胞外蛋白酶。如：芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属（如肉毒梭状芽孢杆菌）、变形杆菌属等。B:分解淀粉的细菌：枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌，引起米饭

16、发酵，面包黏液化。C:分解脂肪的细菌：荧光假单胞菌。2) 霉菌 霉菌利用物质的能力较强，对水分要求低，都能分解蛋白质、脂肪和糖类。主要有：根霉属，毛霉属，曲霉属，青霉属。3）酵母菌酵母菌利用物质的能力较细菌和霉菌差得多。A：大多数酵母菌喜欢生活在含糖高或含一定盐分的食品上，但不能利用淀粉。B：大多数酵母具有利用有机酸的能力。C：分解利用蛋白质和脂肪的能力较弱。（三） 环境因素 1.温度 2545，生长的中温微生物，繁殖快，易导致食品变质。 37，人体温度， 肠道细菌可生长。 10，主要为霉菌，少数细菌、酵母菌可生长 40，少数细菌可生长 。 1）低温对微生物的影响：A：冰点以上的低温（010）

17、：新陈代谢减弱，抑制微生物生长。B：当温度将到冰点以下，细胞内水分结晶而脱水，AW，细胞质浓缩，黏性，pH和胶体状态改变；且有机械损伤作用，使微生物死亡。 微生物能在低温生长的原因：微生物体内的酶仍保持活性，嗜冷微生物的细胞膜中不饱和脂肪酸含量较高，在低温下细胞质膜仍保持半流动状态而进行物质交流。 不同微生物对低温的抵抗能力不同：球菌革兰氏阴性菌；芽孢细菌、真菌无芽孢菌；梭状芽孢菌和葡萄球菌沙门氏菌。为何在低温下，微生物引起食品变质的过程较长？ 食品变质主要是微生物产生的酶引起的，将食品中的蛋白质、糖类、脂肪等分解，分解速度快慢与酶的活性有关；酶活性高低又与酶作用的最适温度（3060）有关，因

18、此低温无法满足酶最大活力的需要，因此，作用时间就较长。 2）高温（45）对微生物的影响： 微生物体内的酶、蛋白质、脂质体发生变性失活，细胞膜受到破坏，使细胞死亡。 高温食品中生长的微生物：嗜热微生物。 高温中微生物引起的食品变质： 糖类被微生物分解产酸，变质速度快，时间短。嗜热微生物为何能在高温下生长？酶和蛋白质对热稳定性较强。细胞膜上富含饱和脂肪酸，可形成较强的疏水键，使膜在高温下能保持稳定。生长曲线独特。延滞期、对数期较短。2.气体: 气体很多，一般O2关系最大。按照微生物与氧气的关系，可分成好氧菌（aerobes）和厌氧菌(anaerobes)。有氧：微生物生长繁殖速度快，变质速度快。无

19、氧：微生物生长繁殖速度慢，变质速度慢。 好氧菌： 专性好氧菌(strict aerobes)：需氧，有完整的呼吸链，以氧作为最终氢受体，有超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶，绝大多数真菌和许多细菌都是专性好氧菌。 兼性厌氧菌(facultative aerobes)：有氧或无氧都可，有氧时进行呼吸产能，无氧时进行发酵或无氧呼吸产能；细胞含SOD和过氧化氢酶。许多酵母菌和许多细菌都是兼性厌氧菌。 微好氧菌(microaerophilic bacteria)：需在微量氧下生活，通过呼吸链以氧为最终氢受体而产能。 厌氧菌（anaerobes）： 1）耐氧菌(aerotolerant anaerob

20、es)：不需氧，但氧对其无毒害。不具有呼吸链，靠发酵获得能量。存在SOD和过氧化物酶，但无过氧化氢酶。 2）专性厌氧菌：氧有害或致死，通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷专酵等提供能量。缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多还缺乏过氧化氢酶。如肉毒梭状芽孢杆菌、嗜热梭状芽孢杆菌、拟杆菌属、双歧杆菌属、光合细菌、产甲烷细菌等。 3.湿度4.食品加工过程中微生物的变化第二节 微生物与罐藏食品的变质一、罐藏食品的分类 1.概念：罐藏食品是指将食品密封在容器中，经高温处理后，将绝大部分微生物杀死，同时防止外界微生物再次入侵的条件下，借以获得在室温下长期贮存的保藏方法。 2. 特点： 1）密封是防止外部微

21、生物侵入罐头内部。 2）加热杀菌是要杀灭存在罐头内部的致病菌、产毒菌、腐败菌。 3）罐头可以保存较长时间而不发生腐败变质。 商业灭菌：食品经过杀菌处理后，按照所规定的微生物检验方法，在所检食品中无活的微生物检出，或者只能检出极少数的非病原微生物，但他们在食品的保藏过程中不可能生长繁殖，这种从商品角度对某些食品提出的灭菌要求，称为商业灭菌。二、罐头食品变质现象与原因 （一）罐头食品变质现象 正常：罐盖、罐底为平或向内凹陷。1.胀罐(swell can)：罐盖、罐底外凸形成胖听。（分隐、轻、硬胀），严重时爆裂。2.不胀罐：微生物繁殖，但外观与正常罐一样 。1）平酸(flat sour):食品已酸坏

22、，但外观正常。因产酸不产气。 2）黑变：食品发黑并呈臭味。含硫蛋白质被分解，并产生H2S。 （H2S FeS 黑色）3）发霉：发霉。（少见）2.胀罐原因： 微生物代谢产生的气体 酸性食品（pH£4，与金属反应产H2） 食品过多，加热后明显胀罐。 排气不充分，加热后胀罐。（二）变质的原因 化学因素：如罐头容器的马口铁与内容物相互作用引起的氢膨胀（主要发生于中酸性罐头）。 物理因素：如温度过高或排气不良，造成的金属容器腐蚀穿孔。 微生物因素：a. 罐内残留的微生物（杀菌不足） （多是产芽孢的耐热微生物）b.漏罐后的微生物再次污染（杀菌后漏罐）低酸性类：含丰富的蛋白质，引起变质多为分解蛋白

23、质为主的微生物。酸性类：含丰富的碳水化合物，引起变质的多为分解碳水化合物为主，且耐酸的微生物。三、罐藏食品变质的微生物学分析 罐头食品变质的原因菌分析 ： 1、pH4.5的低酸性罐头，高温杀菌后残留下抗热性强的微生物。主要是细菌。如：嗜热芽孢细菌、中温芽孢细菌（如肉毒梭状芽孢杆菌） 、不产芽孢细菌,主要存在于低酸性罐头（含丰富的蛋白质）。肉毒梭状芽孢杆菌来自于土壤，专性厌氧，G+，有芽孢、鞭毛，无荚膜，要求pH 4.5，极耐热，产外毒素。可产生毒性极强的外毒素肉毒毒素（亲神经毒素），是引起食物中毒的病原细菌中最耐热的一种，所以pH 4.5的低酸性罐头食品杀菌时，常以此菌为杀菌效果是否彻底的指示

24、菌。所以pH 4.5低酸性罐头杀菌工艺：121/20min。 2、 pH4.5的酸性、高酸性罐头，低温消毒（100）后，残存的微生物为： （1）耐酸性强的微生物；（2）耐热力大的细菌，如芽孢菌3、微生物引起的罐装食品变质过程分析 （1）产气型变质：引起胀罐，多是由微生物分解碳水化合物产生。 pH4.5，主要为细菌，尤其芽孢细菌。 pH4.5，主要为酵母菌，耐酸细菌。 （2）非产气型变质：平盖酸败 主要在pH4.5的含碳水化合物的罐藏食品中，微生物为好氧性芽孢细菌。具体问题，具体分析，必要时要进行腐败变质证实试验。思考题 1.什么是变质？食品变质的种类有哪些？ 2.食品变质的基本条件是什么？食品

25、污染途径有哪些？ 3.简述温度对食品变质的影响。 4.简述罐头腐败变质的现象和产生原因。 5.试进行腐败罐头的微生物学分析。第四章 食品保藏与有害微生物的控制基本概念1、防腐(antisepsis)：就是利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖。2、消毒(disinfection)：是指杀死所有病原微生物的措施，可达到防止传染病的目的。3、灭菌(sterilization)：是指用物理或化学因子，使存在于物体中的所有活微生物，永久性地丧失其生活力，包括耐热的细菌芽孢。4、商业灭菌(commercial sterilization)：指食品经过杀菌处理后，按照规定的检验方法检不出活的微生物，

26、或仅能检出极少数的非病原微生物，并且它们在保存期内不致引起食品变质腐败。5、无菌(asepsis)：即无活的微生物存在。6、化疗(chemotherapy)：即化学治疗，是指利用对寄主体内病原菌具有高度选择性毒力的化学物质来抑制其生长繁殖，以达到治疗该病的方法。7、死亡(dead)：是指微生物不可逆的丧失了生长繁殖的能力，即使再放到合适的环境中也不再繁殖。 食品保藏原理：是采用物理学、化学和生物学的方法，以防止食品中的微生物污染、杀灭或抑制微生物繁殖、延缓食品自身组织酶的分解作用，从而使食品在尽可能长的时间内保持其原有的营养价值、色、香、味及良好的感官性状。第一节食品的物理保藏技术一、加热杀菌

27、保藏 加热防腐机制：利用高温杀灭食品中存在的微生物，从而消除微生物对食品品质的影响。分为：灭菌、商业灭菌灭菌(sterilization)：将食品中所有微生物及孢子完全杀灭的加热处理方法，称为杀菌或绝对无菌法。商业灭菌：食品经过杀菌处理后，按照所规定的微生物检验方法，在所检食品中无活的微生物检出，或者只能检出极少数的非病原微生物，但他们在食品的保藏过程中不可能生长繁殖，这种从商品角度对某些食品提出的灭菌要求，称为商业灭菌。（一）加热杀菌的原理：高温致死的机理是微生物在高于其生长温度区域最大值的热环境中，微生物蛋白质和核酸发生不可逆的变性，或者破坏了细胞的其他成分，导致细胞死亡。 1、定义 热（

28、力）致死时间(thermal death)：指在特定的条件和特定的温度下，杀死一定数量微生物所需要的时间T。 D值(decimal reduction time)：在一定温度下加热，活菌数减少一个对数周期（即90%的活菌被杀死）时，所需要的时间（min）。 1.影响微生物热致死率的因素 1）加热温度和时间 2).菌种 -细胞结构和生物学特性不同,对热的抵抗力也不同。 3).菌龄-不同生长期的微生物抗热能力不同。 4).菌体数量-菌数愈多，抗热力愈强。 5）热处理时介质或食品成分的影响如：pH ，糖液、盐液浓度、淀粉、蛋白质、脂肪、油或其他。a.食品pH值： 在罐头工业中酸性食品和低酸性食品的分

29、界线以pH4.5为界线。 根据腐败菌对不同pH值的适应情况及其耐热性，(罐头)食品按照pH值不同常分为四类：低酸性、中酸性、酸性和高酸性。b.食品盐液浓度：食盐的浓度4%时,对微生物芽孢的耐热性有一定的保护作用,而浓度8%时,则可削弱其耐热性。这种削弱和保护的程度与腐败菌的种类有关。c.食品的其他成分l 糖液浓度能增强芽孢的耐热性。l 淀粉对微生物芽孢耐热性没有直接影响l 蛋白质如明胶、血清等能增强芽孢的耐热性l 脂肪和油能增强芽孢耐热性 如果食品中加入少量的杀菌剂和抑制剂也能大大减弱芽孢的耐热性。（二）加热杀菌的方法1、常压杀菌在常压下，采用高温杀菌的方法。影响杀菌时间的因素 食品的类型 加

30、热温度 食品的体积大小处理方法：热水热烫即巴氏杀菌(Pasteurization)1) 巴氏杀菌是在100以下的加热介质中进行杀菌的方法，能杀死病原菌及无芽孢细菌，但无法完全杀灭腐败菌，因此巴氏杀菌产品没有在常温下保存期限的要求。通常根据目标产品中对象菌的耐热性而确定热处理程度。如未包装的液体产品的巴氏杀菌：低黏度的液体产品，如牛奶、乳制品等，通常使用连续式的设备如板式热交换器。果汁等产品需要在加热前脱气，以防止氧化，通常可以采用真空脱气。2）. 蒸汽热烫影响蒸汽热烫效果的因素 能量消耗的有效性 物料被加热的均匀性 3）. 热水热烫将物料置于70100热水中，处理一段时间后进行冷却。设备有转鼓

31、式、刮板式、隧道式等，也有仿造IQB蒸汽式的设备，热效率很高。4）干热灭菌法（dry heat sterilization）§ 焚烧法（incineration）：是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所有的生物质碳化。简单、彻底，但对被灭菌物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，及不怕烧的实验器具，如接种环、镊子、试管或三角瓶口的灭菌等。§ 干燥热空气灭菌法(hot-air oven)：将物品放入烘箱内，然后升温至150170 ，维持12小时。适用于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样品，及棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不

32、易杀死，所以温度高、时间长。 2.高压蒸汽杀菌 将食品放在一个可密闭的加压蒸汽灭菌锅中进行的，加热产生大量蒸汽使其中压力升高，水的沸点也升高，从而达到杀菌的目的。 杀菌工艺：121/1520min微生物及其芽孢均被杀死。F值：在一定基质中，温度为121.1，加热杀死一定数量微生物所需要的时间(min)。应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度3、超高温杀菌（UHT） 利用直接蒸汽或热交换器，使食品在130150，保持几秒或几十秒加热杀菌后，迅速冷却的杀菌方法。 可运用UHT技术杀菌的食品有低黏性、高黏性、固液混合型、粉状固体型等食品，如灭菌乳的加工如：蒙牛牛奶、光明牛奶、伊利牛奶等。4.微波杀菌

33、： 采用30030万MHz的电磁波。 适用于含水量高，厚度或体积较大的食品；含水量低的宜用：2450MHz。 机理：热效应和非热生化效应。1）热效应：微波作用于食品，食品表里同时吸收微波能，温度升高。使微生物细胞在微波场作用下，分子被极化并作高频振荡，产生热效应，温度快速提高，使其蛋白质结构变化，从而使菌体死亡。2）非热生化效应：微波使微生物产生大量的电子、离子，生理活性物质变化，改变膜功能，使细胞生长受抑制或死亡。5.远红外线加热杀菌 1）波长：2.51000um的电磁波。 食品的很多成分对310um的远红外线有强热的吸收，因此采用这一波段。 2）特点：不需经过热媒，照射到物体上，直接由表渗

34、透到内部。如烘烤、干燥、解冻和坚果类、粉状、块状、袋装食品的杀菌。 热损失少，加热速度快，食品受热均匀，营养成分损失少。6.欧姆杀菌（新方法）： 电流为5060Hz的低频交流电。 利用电极，将电流直接导入食品，由食品本身介电性质产生的热量，以达到杀菌的目的。正确的杀菌工艺条件应恰好能将食品内腐败菌全部杀死和使酶钝化，保证贮藏安全，但同时又能保住食品原有的品质或恰好将食品煮熟而又不至于过度。二、 食品的低温保藏 冷藏制品（-18） 冻藏制品 （<-18）（一）低温保藏的原理1.低温对酶和生化反应速度的影响温度商数Q10：表示温度每升高10时生化反应速度所增加的倍数。低温保藏的目的是抑制反应

35、速度，所以温度商数越高，低温保藏的效果就越显著。2.低温对微生物的影响 任何微生物都有一定正常生长和繁殖的温度范围。温度越低，它们的活动能力也越弱。1)温度下降，酶活性随之下降，物质代谢减缓，微生物的生长繁殖就随之减慢。2)因各种生化反应的温度系数不同，降温破坏了原来的协调一致性，影响微生物的生活机能。3)降温时，微生物细胞内原生质粘度增加，胶体吸水性下降，蛋白质分散度改变，还可能导致不可逆性蛋白质变性，从而破坏正常代谢。4)冷冻时介质中冰晶体的形成会促使细胞内原生质或胶体脱水，使溶质浓度增加促使蛋白质变性。同时冰晶体的形成还会使细胞遭受机械性破坏。三、食品干制保藏一）、干制保藏的原理 就是脱

36、水干制品在它的水分降低到足以防止腐败变质的水平后，始终保持低水分进行长期贮藏的过程。二）、干制对微生物的影响 渗透压和干燥都涉及到水分含量和水分活度，它们对微生物的生长都有很大的影响。 干燥抑制微生物生长或造成其死亡的原因： 干燥能引起微生物细胞内蛋白质的变性和盐类等物质浓度提高，从而抑制生长或造成微生物死亡。微生物对干燥的抵抗力与以下因素有关：温度： 在相同的干燥环境下，温度高，微生物易死亡，而在低温下不易死亡（例如冷冻干燥保藏菌种）干燥速度：干燥速度快，微生物不易死亡，反之，易死亡基质：在不同基质中对干燥的抵抗力不同，含有糖、淀粉、蛋白质等物质时，不易死亡。微生物种类及生长时期：产荚膜菌比

37、不产荚膜菌抗性强；小型、厚壁细胞的微生物比长型、薄壁细胞的微生物抗性强；细菌的芽孢、真菌的孢子比营养细胞抗干燥性很强；老龄菌比幼龄菌抗性强。四、食品辐射保藏 辐射加工是利用电离辐射（主要是指60钴、射线和电子加速器产生的电子束）与物质相互作用的物理效应、化学效应和生物效应，对物质或材料进行加工处理的过程。 辐射加工是一种高效加工手段，具有穿透性强、可在常温下进行、节能、无残毒、易控制等独特优势。 （一）辐射基本原理1.辐射类型 低频辐射（非电离辐射）：辐射源波长较长、产生能量小（频率低），仅能使物质分子产生转动或振动而产生热，可起到加热杀菌的作用。 高频辐射（电离辐射）：辐射源频率较高、产生能

38、量大，如X-，-射线，可使物质的原子受到激发或电离，因而可起到杀菌作用（冷杀菌）。 -射线：相对质量较大，电离能力大，穿透能力小。 -射线：为-射线质量的几千分之一，点电量为其一倍，穿透能力比-射线大。 -射线：电离能力比-、-射线小， 但穿透能力比它们大。 X-射线：电离能力小，穿透能力很强。都具有使被辐射物质的原子或分子发生电离作用的能力和不同穿透程度的能力。 非电离辐射： 1）紫外线辐射：波长为260nm的紫外线照射，对微生物具有最大的杀菌能力。其原理是：微生物吸收紫外线后，它能使DNA链上两个邻近的胸腺嘧啶形成胸腺嘧啶二聚体，从而阻碍了DNA的正常复制。紫外线产生O3，也有杀菌作用，含

39、脂肪和蛋白质的食品，照射后产生异臭味和变色。 对紫外线的抗性：干细胞湿细胞；孢子营养体；G-无芽孢杆菌对紫外线最敏感。 特点：射线穿透物质的能力不强，只适用于空气和物体表面杀菌。如实验室、餐馆、器材消毒等。 杀菌效能与照射距离、时间、强度有关。 注意：人体的皮肤和眼睛。 2）可见光辐射：微生物也能受到损害。光敏化剂的作用。第二节 食品化学保藏化学保藏的概念： 食品化学保藏就是在食品生产和储运过程中运用化学制品来提高食品耐藏性，保持食品品质的一种方法，也就是防止食品变质和延长保质期。化学保藏的原理:化学保藏就是在食品中添加化学防腐剂和抗氧化剂来抑制微生物的生长和推迟生化反应的发生，从而达到保藏的

40、目的。在有限时间内能保持食品原来的品质状态，属于暂时性保藏。化学保藏的方法一、化学防腐剂（一）、无机类化学防腐剂SO2、亚硫酸盐类过氧化氢卤素（氯）CO2亚硝酸盐和硝酸盐1.SO2、亚硫酸盐类（1）漂白作用和还原作用减少植物组织中的氧气，抑制褐变反应。抑制氧化酶的活性，从而抑制酶促褐变。与有色物质作用，如花青素、胡萝卜素等，常用于苹果、马铃薯、果脯原料的漂白。（2）抑菌作用可以强烈抑制霉菌、好气性细菌，对酵母的作用稍差一些。 亚硫酸对微生物的抑制效果与其存在状态有关，亚硫酸分子在防腐上最有效。无致癌和不影响生殖，对某些细菌有致突变作用。高剂量作用，哺乳动物细胞中可导致染色体损害，但在适用剂量范

41、围，无损害。对过敏的哮喘者有诱发的可能。 2.过氧化氢 因具有氧化还原作用而具有杀菌效果，特别对厌氧芽孢杆菌杀灭效果好。工厂用于无菌包装容器及塑料容器的消毒处理。3.卤素（氯） 食品工厂设备清洗及加工用水等广泛采用次氯酸钙（钠）或直接加氯进行消毒。4.CO2高浓度的CO2能阻止微生物的生长，高压下，C02溶解度比常压下高，因而高压下，防腐能力也大。常和冷藏结合用于水果保鲜、气调保鲜。5.亚硝酸盐和硝酸盐亚硝酸盐：亚硝酸钠和亚硝酸钾硝酸钠和亚硝酸钠在生产中常用。为无色、无臭结晶或结晶性粉末，味咸并且稍有苦味，有吸湿性，易溶于水。 硝酸盐和亚硝酸盐是肉制品中常用的添加剂。如腊肠、火腿肠等。作用：1

42、）能固定肌红蛋白，使肉制品呈现鲜艳的红色；2）防腐作用，能强烈抑制肉毒梭状芽孢杆菌等耐热性芽孢的生长；3）抗氧化和增进风味的作用。硝酸盐和亚硝酸盐的毒性都比较强，以亚硝酸盐的毒性更强，致癌，是一种剧药（注：药物学中将毒性较强的物质称为剧药）。 应严格的限制其使用范围和用量。 硝酸盐和亚硝酸盐的ADI分别为05mg/kg和00.2mg/kg。我国规定，亚硝酸钠可用于肉类罐头和肉制品，最大用量为0.15g/kg。（二）、有机类化学防腐剂1.苯甲酸及其钠盐，以及衍生物对羟基苯甲酸酯苯甲酸又名安息香酸，苯甲酸为白色鳞片状或针状结晶，难溶于水，易溶于乙醇。 苯甲酸钠易溶于水，生产上使用较为广泛。 苯甲酸

43、和苯甲酸钠是广谱性抑菌剂。 抑菌的机理：使微生物细胞的呼吸系统发生障碍，使三羧酸循环（TCA循环）中乙酰辅酶A乙酰醋酸及乙酰草酸柠檬酸之间的循环过程难以进行，并阻碍细胞膜的正常生理作用。 苯甲酸和苯甲酸钠是以未解离的分子起抑菌作用。 一般酸性条件：pH值5时抑菌效果较好，pH值2.54.0时抑菌效果最好。 FAO和WHO规定： 苯甲酸的ADI（每日允许摄入量）为05mg/kg2.山梨酸及其钾盐山梨酸又名花揪酸，白色粉末状结晶，无臭，耐光耐热，长期放置易被氧化变色，防腐效果也有所降低。 山梨酸难溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂。 山梨酸钾极易溶于水，也易溶于高浓度蔗糖和食盐溶液，因而在生产上被广泛使

44、用。山梨酸的作用机理：- 损害微生物细胞中脱氢酶系统；- 使分子中的共轭双键氧化，产生分解和重排。- 主要目标菌：霉菌、酵母菌及其他好气性菌;- 不能抑制：厌氧芽孢菌、嗜酸乳杆菌。注意：在有少量霉菌存在的介质中，山梨酸和山梨酸钾表现出抑菌作用，甚至还会表现出杀菌效力。但霉菌污染严重时，它们会被霉菌作为营养物摄取，不仅没有抑菌作用，相反会促进食品的腐败变质。l 山梨酸和山梨酸钾属于酸型防腐剂，以未解离的分子起抑菌作用，以pH值6的介质中使用为宜。 山梨酸是一种不饱和脂肪酸，能在人体内参与正常的代谢活动，最后被氧化成CO2和H2O，故国际上公认其为无害的食品防腐剂。 山梨酸的ADI为025mg/k

45、g。3.其它酸类，如丙酸及其钙盐、脱氢醋酸、双乙酸钠等。4、化学防腐剂的作用机理： 使微生物蛋白质凝固变性,发生沉淀.如:酒精70%、汞、龙胆紫等. 破坏微生物的酶系统,影响菌体代谢.如:过氧化氢、KMnO4等. 降低微生物表面张力,增加细胞膜的通透性,使细胞发生破裂或溶解.如:来苏儿等酚类物质,能破坏细胞膜，导致细胞内物质外渗。 杀菌效果：与化学药剂本身的毒性、微生物细胞的渗透性、微生物的种类等有关。5、化学防腐剂使用注意点:（1）食品pH值下降，防腐作用上升；（2）不同防腐剂的抑菌谱不同；（3）不同的防腐剂之间有协同作用；（4）一般比较难溶于水，应先溶解后再添加。 二、 生物代谢产物

46、61; 抗菌素¡ 乳酸链球菌素（Nisin）¡ 纳它链霉素（Natamycin）¡ 植物杀菌素 抗生素类：抗生素是一类最重要的化学治疗剂。概念：抗生素：微生物在其生命过程中所产生的一类低分子量代谢产物，在较低浓度下就能抑制或杀死其它微生物的生长。最小抑制浓度（Minimal Inhibitory Concentration,MIC）:表示抗生素的抗菌活性，单位是mg/ml.MIC可以在液体试管或固体平板上测定， 抗菌谱：抗生素的作用对象有一定范围，这种作用范围称该抗生素的抗菌谱。广谱：对多种微生物有作用（如：土霉素、四环素）；窄谱：仅对某一类微生物有作用（如：多粘

47、菌素）抗生素的作用机制：1）抑制细胞壁的合成；（如：青霉素） 2）破坏细胞膜功能；（如：多粘菌素可作用于膜磷脂使膜溶解） 3）抑制蛋白质合成；（如：氯霉素，四环素、链霉素等） 4）干扰核酸代谢；（如：利福霉素、新生霉素、丝裂霉素、灰黄霉素） 思考题 1.影响微生物热致死率的因素有哪些？ 2.热杀菌的原理是什么？加热杀菌的方法有哪些？ 3.低温导致微生物活力减弱和死亡的原因有哪些？ 4.辐射的类型有哪些？各自的特点及其适用性是什么？ 5.简述紫外线灭菌的机理。 6、简述苯甲酸钠、山梨酸钾的抑菌对象与条件。 7、简述抗生素、消毒防腐剂的作用原理。第五章 益生菌与人类健康第一节 益生菌的基本知识概述

48、：人体内正常菌群对宿主的作用微生物无处不在！虽然呱呱落地的婴儿体内几乎是无菌的，但离开母体后，就同周围富含微生物的自然环境密切接触，因而人体的体表皮肤和与外界相通的口腔、上呼吸道、肠道、泌尿生殖道等粘膜及其腔道寄居着不同种类和数量的微生物。这些微生物中有相当一部分是会引起疾病的，但是我们称它们为正常菌群，因为这些寄生物在正常情况下与宿主相安无事，互相适应，而且各种微生物之间也相互制约而保持一个彼此共存的状态。任何一种自然界的生物，如果体内连一个微生物细胞都没有是不可能的，除非采取特殊的办法繁殖。多汗的地方，例如胳肢窝和脚趾缝里微生物也多，通常所说的汗臭味就是由微生物分解汗液造成的。婴儿臀部常容

49、易出现湿疹，这不是因为尿本身刺激皮肤所致，而是由于细菌在残留尿液中生长并产生氨气引起的。因为氨气对皮肤有强烈刺激性。当长期不洗澡或洗脸不认真时，就可能由细菌或霉菌在身上或脸上引起皮疹，发炎，继而流出大量的脓和污物。皮肤大面积烧伤或粘膜破损时，葡萄球菌便会侵袭创伤面而大量繁殖，引起创伤发炎溃烂；当机体着凉或疲劳过度时，在健康人的呼吸道一定能分离到的，造成典型肺炎的肺炎链球菌便会引起咽炎和扁桃体炎。龋齿是牙齿腐坏的一种常见形式，可能主要是由于正常菌群的稳定性被破坏而使某些厌氧细菌造成的。根据1984年一位学者统计，人体正常菌群总量重达1271克，其中肠道1000克，皮肤200克，口腔、上呼吸道和阴

50、道各占20克，鼻腔10克和眼部1克。人体正常菌群的数量部位 数量（每克样品） 厌氧菌：好氧菌 唾液 108-109 3-10：1 牙齿表面 109-1010 1：1 齿龈缝隙 1011-1012 102-103：1 胃 102-105 1：1 小肠近端 102-104 1：1 回肠远端 104-107 1：1 大肠 109-1012 102-103：1 阴道 108-109 5-10：1 子宫颈内膜 108-109 5-10：1 当正常菌群与人体处于生态平衡时，菌群在它们寄居的人体部位获取营养进行生长繁殖，而宿主也能从这些寄生在他们身上的细菌中得到多种好处。一般来说，有以下几方面。1、营养作用

51、正常菌群的营养来自宿主组织细胞的分泌液、脱落细胞，以及某些腔道中的食物碎屑和残渣等。菌群的代谢产物除供给细菌自身利用外，一部分可以被宿主吸收利用。例如，过去外科医生不太重视肠道正常菌群中的大肠埃希氏菌能合成B族维生素和维生素K的功能，所以在肠道手术后为避免发生感染，常用抗生素作预防性治疗，结果是手术后感染是防止了，病人却出现了厌食和贫血等维生素B和K的缺乏症，因为大肠杆菌也被抗生素杀死了。所以现在遇到这类需施行肠道手术的患者，在给予广谱抗生素预防术后感染的同时，必须补充足量的微生素B和维生素K。2、免疫作用正常菌群的细胞中，有许多成分可以促进宿主免疫器官的发育成熟。有学者曾经做过实验，他们把刚

52、孵化出来的小鸡分成两组，一组放在没有细菌的环境中生活，成为无菌鸡；另一组让它们正常生活，即带菌鸡。结果发现无菌鸡的小肠和回肓部的淋巴结都要比普通带菌鸡的少80%左右。如果将这些无菌鸡暴露在普通有菌的环境中饲养，使之建立正常菌群，则经2周后，它们的免疫器官的发育和功能就可与普通鸡相近。此外，有些正常菌群的细胞组分与病原菌的相同，因此，它们能刺激宿主免疫系统产生像抗体一类的免疫物质，这些免疫物质也能对抗相应病原菌的侵袭。3、生物拮抗作用将活的鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typymuriumi）喂给小鼠，如果要使小鼠发病死亡，需要10万个细菌；如果先给小鼠口服链霉素，把小鼠肠道中的正常菌群

53、都杀死，则只要10个活菌就可置试验鼠于死地。两者菌量竟相差1万倍，表明正常菌群有拮抗病原菌作用。这种现象在人类中也可以见到，例如大肠埃希氏菌、变形杆菌、肠球菌等正常菌，可以抵抗引起痢疾和伤寒的志贺菌和伤寒沙门菌等病原菌。我们把这种现象称为生物拮抗。生物拮抗的方式有多种。乳杆菌、大肠埃希氏菌等能产生细菌素，可以抑制一些肠道病原菌的生长；某些真菌、放线菌能产生抗生素，抑制或杀死不同种的敏感病原菌；口腔中的血链球菌、阴道的乳杆菌能产生具有杀伤作用的过氧化氢；肠道正常菌群中，99%以上是厌氧菌，它们依靠其数量上的绝对优势，在营养竞争方面压倒处于劣势的需用氧性病原菌。还有一种方式称为占位性保护。现在已经

54、知道，病原菌侵入宿主机体后，首先要以其特殊结构（配体）和机体的粘膜上皮细胞表面的特异性受体相结合。也就是说，病原菌和宿主细胞粘附在一起是引起感染的第一步。如果这些细胞受体早已被正常菌群的配体结合而“占位”，那么后来的病原菌就无“位”可结合，当然不可能形成感染了。4、抗衰老作用现在一般认为，衰老是由于体内积累了过多的有毒的化学物质自由基。双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌等肠道正常菌群产生的超氧化物歧化酶（SOD），可以催化宿主体内自由基的歧化反应，消除自由基毒性，保护细胞免受活性氧的损伤，因此具有一定的抗衰老作用。5、其它作用肠道正常菌群有一定的抗肿瘤作用。其原因是这些正常菌群能产生多种酶，降解肠道内致癌物或可以转变成致癌物的物质成为无害物质；它们还可以激发免疫功能，调动处于待命状