食品微生物学各章课程内容精简版

1、食品微生物学课程内容精简版第一章 绪 论 第一节 一、微生物：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。二、微生物的特点1.种类多 2.分布广 3.繁殖快 4.容易培养 5.代谢强 6.易变异第二节食品微生物学发展巴斯德的突出贡献： 1彻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.创立了巴氏消毒法（6065，30 min） 4预防接种提高机体免疫功能柯赫的功绩： 1第一个发明了微生物的纯培养。 2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。第三节微生物的命名与分类 一、微生物的命名“双名法”（binomial nom

2、enclature）1.双名法的组成：拉丁文属名种名（命名人及发表年）名词形容词属名首字母大写 Sacchatomyces cerebisiae Hansen 汉逊啤酒酵母属名种名人名斜体斜体正体2.属名的确定微生物的主要形态、生理特征、研究者的人名等。3.种名的确定 微生物的颜色、形状、用途、地名、人名等。4.不用种名时的表示法属名 sp. (单数)属名 spp.（复数）二、微生物的分类（1）种(species)：代表一群在形态和生理方面彼此非常相似或性状间差别微小的个体。 伯杰氏定义：凡是与典型培养菌(type culture)密切相同的其它培养菌统一起来区分成为细菌的一个种。伯杰氏分类系

3、统：是针对原核生物界的，把许多具有细胞形态，但核结构极不完整细胞结构也与真核生物的细胞不相同的低等有机体都归属于这一界。菌株（strain）又称品系：表示任何由一个独立分离的单细胞（或单个病毒粒）繁殖而成的纯遗传型群体及其一切后代。一种微生物的每一不同来源的纯培养物（pure culture）或纯分离物（pure isolate）均可称为某菌种的一个株。三、微生物的分类依据形态特征、培养特征、生理特性、血清反应、噬菌体敏感性、细胞壁成分、核酸含量。第二章 原核微生物的形态、结构与功能1、原核生物（prokaryotes，包括真细菌和古生菌）：细胞的细胞核不具核膜、核物质裸露，不进行有丝分裂。

4、如细菌、放线菌、立克次氏体、蓝细菌。2、真核生物（eukaryotic microorganism）：细胞的细胞核有核膜，进行有丝分裂。真菌、大多数藻类、原生动物以及高等动、植物均为真核生物。3、非细胞型生物(acellular microorganism)：没有细胞结构，指的是各种病毒。 第一节 细菌 一、细菌的个体形态和染色细菌的个体形态球菌、杆菌、螺旋菌 1.球菌（Coccus）(1)单球菌 (2)双球菌 (3)链球菌 (4)四联球菌 (5)八叠球菌 (6)葡萄球菌2.杆菌（Bacillus）杆菌的细胞形态比球菌复杂，有直杆状、弯杆状、短杆状、长杆状、棒杆状、梭杆状和分支状等。3.螺旋菌

5、（Spirilla）螺旋菌大多是病原菌，细胞呈螺旋状，但不同的菌体，在长度、弯曲度、螺旋度、螺旋形式和螺距等方面有显著差别，可细分为3种形态：1.弧菌2.螺旋菌3.螺旋体细菌的形态明显地受环境条件的影响，如培养温度、时间，培养基的组成与浓度等发生改变，均会引起形态的改变。一般幼龄较正常、整齐，在不正常条件下，细胞常出现不正常形态，如梨形、分枝、丝状等异常形态，条件适宜可恢复原状。 畸形：由物化因素引起，如温度、时间等。 异常形态 衰颓形：由衰老、营养缺乏等引起。 二、细菌的个体大小量度细菌大小的单位是m（微米，即10-6 m），而量度其亚细胞结构则要用nm（纳米，即10-9m）作单位。三、细菌

6、细胞的结构与功能基本结构：所有的细菌细胞共同具有的结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核质体（类核体，拟核）。特殊结构：某些种类的细菌所特有的结构，如芽孢、荚膜、鞭毛和菌毛等。1. 细菌细胞的基本结构（1）细胞壁（cell wall）主要功能是：维持细胞外形，保护细胞免受外力（机械性外力或渗透压）的损伤；作为鞭毛鞭毛运动的支点；为细胞的正常分裂增殖所必须；具有一定屏障作用；与细胞的抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性密切相关；与细菌的革兰氏染色反应密切相关。细菌革兰氏染色特性的不同是由细胞壁的化学组成与结构的差异决定的。革兰氏染色法：由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立的

7、用于鉴别不同种类细菌的经验染色法。先用结晶紫进行染色，然后用碘液处理，再用95%的乙醇溶液洗脱，最后用番红溶液复染。可以将细菌分为两大类：一类用乙醇处理以后，仍能保持已染上的颜色，即菌体仍呈紫色者，称为G +；另一类用乙醇处理后，能将染上的颜色洗脱，经用番红复染后，菌体呈现了红色，称为G - 。上述这类反应称为革兰氏阳性反应或革兰氏阴性反应。它对细菌的分类鉴定很重要，是重要的细菌鉴别染色法。革兰氏染色的原理：G细胞壁中，由于类脂物含量较高而肽聚糖含量太少，染色后用95%的乙醇处理时，类脂物很容易被溶解，壁的透性增加，致使结晶紫与碘形成的复合物被乙醇抽提出;G +菌由于细胞壁中肽聚糖含量较高，染

8、色后用95%的乙醇处理时，由于乙醇的脱水作用而使细胞壁肽聚糖层中的孔径变小，通透性降低，故能阻止结晶紫与碘液组成的复合物流出，仍能保留在细胞壁中。因革兰氏染色的部位不在细胞壁，而在细胞质，所以，细胞壁性质的差别决定了脱色的难易。注意： G 的革兰氏反应比较稳定，总是呈阴性反应，而G +在某些条件下会发生变化。某些细菌则表现为阴、阳反应不定性，称为革兰氏不定性细菌。革兰氏染色重要性：革兰氏染色法是细菌学中重要的鉴别法。因为通过此法染色，可将细菌鉴别为G +和G 两大类，是鉴定菌种时的重要指标又由于这两大类细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、遗传、免疫、生态和药敏性等方面都呈现明显的差异，因此

9、，通过染色，可提供其他生物学信息。由于G +和G 在细胞壁结构方面存在的差异，进而导致这两类细菌在染色反应、抗原性、毒性以及对溶菌酶和某些抗生素的敏感性等方面都有很大的不同。细胞壁的化学组成细菌细胞壁的主要成分有肽聚糖(peptidoglycan)、磷壁酸(teichoic acid)、脂多糖(Lipopolysaccharide，简称LPS)和外膜蛋白(outer membrane protein)等。（2）细胞膜（cell membrane）：细胞膜又称细胞质膜(cell membrane)或质膜(plasmic membrane)，是一层紧贴细胞壁内侧，包裹细胞质和细胞核的薄膜，柔弱而富

10、有弹性的半透性薄膜。细胞膜的化学组成与结构：细菌细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成。4）细胞膜的生理功能：选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；是维持细胞内正常渗透压的屏障；合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、 荚膜多糖等）的重要基地；膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系， 是细胞的产能场所；是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位；(3)细胞质(cytoplasm)及其内含物（inclusion body）：细胞质是细胞膜内的物质，除细胞核外，均为细胞质。2.细菌细胞的特殊结构 (1)荚膜：有些细菌生活在一定营养条件下，可向细胞壁表面分泌一层松散透明、粘度极大

11、、粘液状或胶质状的物质即为荚膜。可用负染法在显微镜下看见，可分为三类。1.荚膜或大荚膜(macrocapsule) 2.微荚膜3.粘液层光滑（Smooth,S-)型菌落产荚膜的细菌在固体培养基上形成的菌落表面湿润、有光泽、呈粘液状，称S-型菌落。粗糙（Rough,R-)型菌落不产荚膜的细菌形成的菌落表面干燥、粗糙、称R-型菌落。（2）芽孢（spore）：某些细菌，在其生活的一定阶段能在细胞内形成一个圆形，椭圆形或圆柱形的，对不良环境条件具较强抗性的休眠体，称为芽孢或孢子。因为细菌的芽孢是细胞内的，又称内生孢子，当菌体未形成芽孢即称为繁殖体或营养体。芽孢的形成：在环境不良情况（营养缺乏，有害代谢

12、产物积累多）下形成。先是细胞物质浓缩，合成吡啶2，6二羧酸，再是形成致密的芽孢膜，最后释放出芽孢（芽孢游离）。芽孢的性质：芽孢含水量低，具有厚而致密的壁，不易着色。对各种物理化学因素有强大的抵抗力。（对热、干燥、化学消毒剂、辐射等，尤其突出的是抗热性） 芽孢的抗性原理：找教材看。（3）鞭毛（flagellum） 运动性微生物细胞表面，着生有一根或数根由细胞内伸出的细长、波曲、毛发状的丝状体结构，即为鞭毛。细胞的“运动器官”，鞭毛由鞭毛丝、鞭毛钩、基体三部分组成。（4）菌毛（fimbria）和性毛(pilus)菌毛：又称纤毛、伞毛、线毛或须毛，多数存在于G致病菌少数G+菌有菌毛。性毛：又称性菌毛

13、，构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长，且数目少，一般只有一至少数几根，一般见于G雄性菌株。 四、细菌的繁殖一般为无性繁殖，二分裂法。五、细菌的培养特征细菌的培养特征是指细菌在培养基上所表现的群体形态和生长情况,是细菌分类鉴定的依据。细菌的培养特征主要包括三个方面。（一）细菌的菌落特征菌落：将单个细菌细胞接种到适宜的固体培养基中，在适宜的条件下细菌便迅速生长繁殖，经过一定时间后，由于细胞生长受到各种因素的限制，因而可在培养基表面或里面聚集形成一个肉眼可见的，具有一定形态的子细胞群体，称作菌落(colony)； 而由多个同种细胞群体则称为菌苔（lawn）。各种细菌在一定条件下形成的菌落特征具有一定的

14、稳定性和专一性，这是观察菌种的纯度、辨认和鉴定菌种的重要依据。菌落特征包括大小、形状、边缘、光泽、质地、透明度、颜色、隆起和表面状况等。细菌菌落形态是细胞表面状况、排列方式、代谢产物、好气性和运动性的反映，并受培养条件、尤其是培养基成分的影响；培养时间的长短也影响菌落应有特征的表现，观察时务必注意。一般细菌需要培养13天，应选择分布比较稀疏处的单个菌落观察。细菌的菌落特点：一般都较小，菌落与培养基结合不紧密，用接种针容易挑起，多数表面较光滑、湿润、较粘稠，易挑取，质地均匀，色泽多样。（二）细菌的斜面培养特征采用画线接种的方法，将菌种接种到试管斜面上，在适宜的条件下经过3-5d的培养后可对其进行

15、斜面培养特征的观察。细菌的斜面培养特征包括菌苔的生长程度、形状、光泽、质地、透明度、颜色、隆起和表面状况等。 （三）细菌的液体培养特征将细菌接入液体培养基中，经过1-3d的培养后即可对其进行观察。细菌的液体培养特征包括表面状况（如菌膜、菌环等）、混浊程度、沉淀状况、有无气泡和色泽等。细菌的一些培养特征。古细菌定义：产甲烷细菌的核糖体小亚基16SrRNA核苷酸序列具有独特基因结构或系统发育的单细胞生物，通常生活在地球上极端的环境（如高温、高酸度、高盐）或生命出现初期的自然环境中（如无氧状态），因此把这类生物命名为古细菌。 古细菌是细菌细胞的形式，真菌的的内涵。 放线菌：因其菌落呈放射状而得名。多

16、数腐生，少数寄生。一、放线菌的形态结构与功能 （一）个体形态1、基内菌丝：主要功能是吸收营养物，有的无色，有的产生色素。2、气生菌丝：由基内菌丝长出培养基外，伸向空间的菌丝为气生菌丝。较基内菌丝粗，直径11.2m，直形或弯曲而分枝，有的产生色素。3、孢子丝：在气生菌丝上分化出可形成孢子的为孢子丝。孢子丝的着生情况、形态、孢子的形状及表面结构等特征，是鉴定放线菌的重要依据。六、 原核微生物的分类系统 伯杰氏手册简介 伯杰氏手册是针对原核生物界的，把许多具有细胞形态，但核结构不完整，细胞结构也与真核生物的细胞结构不相同的低等有机体都归属于这一界。第四章 真核微生物的形态与结构 真核微生物：凡是细胞

17、核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物，统称真核微生物。第一节 酵母菌（yeast）（一）个体形态和大小个体形态：单细胞，圆形、椭圆形、卵圆形、柠檬形、香肠形，不能运动。（二）结构真核生物具有典型细胞结构。1细胞壁，功能：保持着细胞的形态、韧性；细胞壁上存在着许多种酶及雌、雄两性的识别物质。2、细胞膜，功能：调节细胞外物质运送到细胞内的渗透屏障；细胞壁等大分子成分的生物合成和装配基地；部分酶的合成和作用场所。3、细胞核与DNA。4、细胞质及贮藏物。 1、芽殖：芽殖是在成熟的酵母细胞上长出一个小芽，长到一定程度，脱离母细胞可以继续生长，而产生新生个体。2

18、、裂殖：细胞延长、细胞内的核裂为两个，同时在延长的细胞中央产生一横隔，形成两个子细胞。二、酵母菌菌落酵母菌的菌落形态特征与细菌相似，但比细菌大而厚，湿润，表面光滑，多数不透明，黏稠，菌落颜色单调，多数呈乳白色，少数红色，个别黑色。酵母菌生长在固体培养基表面，容易用针挑起，菌落质地均匀，正、反面及中央与边缘的颜色一致。不产生假菌丝的酵母菌菌落更隆起，边缘十分圆整；形成大量假菌丝的酵母，菌落较平坦，表面和边缘粗糙。第二节霉菌：霉菌：凡是在基质上长成绒毛状、棉絮状或蜘蛛网状菌丝体的真菌统称为霉菌。一、霉菌的形态特征真菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝构成，许多菌丝交织在一起称为菌丝体。菌丝平均直径为2一1

19、0m，与酵母菌相似。霉菌个体形态：霉菌细胞显微观察呈狭长的管状，肉眼能见时像丝状，故称菌丝。菌丝细胞有两种：1.单细胞菌丝：菌丝无隔膜的，如藻状菌纲的毛霉、根霉等。2.多细胞菌丝：菌丝内有隔膜的，大多数霉菌，如曲霉、青霉等。霉菌的菌丝在结构和功能上分为:营养菌丝：凡是菌丝伸入培养基内或紧贴着培养基表面，具有吸收营养功能的菌丝。气生菌丝：凡是伸出培养基外的菌丝。气生菌丝上常产生孢子，又称繁殖菌丝。有的菌丝产生色素，呈现不同颜色，有的色素可分泌到菌丝外。二、细胞结构：绝大多数都是多细胞生物，而且功能上已出现分化。其基本结构与酵母细胞相似。三、霉菌的繁殖主要通过无性和有性繁殖形成各种孢子繁殖；菌丝断

20、裂片段也可以，多核菌丝（单细胞菌丝）为核分裂而细胞不分裂，菌丝顶端可延伸、分枝而生长。霉菌的繁殖方式：孢囊孢子-内生孢子（单细胞菌丝） 无性孢子 分生孢子 节孢子 （多细胞菌丝） 厚垣孢子-菌丝细胞形状（单细胞菌丝）   卵孢子有性孢子 接合孢子 子囊孢子（分类依据） 担孢子第五章 非细胞型微生物的形态 第一节 病毒的一般特性病毒：是一类超显微的非细胞生物,每一种病毒只含有一种核酸;它们只能在活细胞内营专性寄生;在离体条件下,它们以无生命的化学大分子状态存在。二、病毒的基本特点个体极小（以nm计），能通过滤菌器，形态多样，有球状、杆状、复合型。无细胞结构，主要由蛋白质、核酸构成，一个

21、病毒体内仅含一种核酸，核酸以单链或双链形式存在。生活方式为专性活细胞内寄生，病毒酶系不全，离开活体后无生命特征。病毒以复制的方式增殖,包括核酸复制、核酸蛋白质装配，是在分子水平上进行的。对抗生素不敏感，对干扰素敏感。三、病毒的形态构造及化学组成1、形态 结构2、化学组成：主要由核酸和蛋白质组成。较复杂的病毒还含有脂类、多糖等。病毒的对称性：三类典型形态的病毒廿面体对称的结构(球状) 螺旋对称的结构(杆状) 复合对称的结构(蝌蚪状)四、宿主范围（分布）及重要性几乎所有的生物都可以 感染相应的病毒。根据宿主可以分四类： 动物病毒、植物病毒、细菌病毒（或称噬菌体）、真菌病毒第二节 噬菌体噬菌体:能侵

22、入细菌体内，并能在菌体内增殖的病毒叫噬菌体。一、噬菌体的形态结构与化学组成1、形态2、化学组成噬菌体的化学成分主要是核酸和蛋白质，两者占总重的90以上，其中核酸占4050%。多数噬菌体的核酸是DNA，近年也发现不少噬菌体含RNA，噬菌体的外壳由蛋白质组成。二、噬菌体的生长与繁殖噬菌体在微生物菌体内生长与繁殖过程主要有五个阶段：吸附；侵入；增殖；成熟；释放。三、噬菌体与寄主细胞的关系关系：不可感染 可感染：烈性噬菌体、温和噬菌体 烈性噬菌体（virulent phage）感染细胞后,能在寄主细胞内增殖，产生大量子代噬菌体并引起细菌裂解的噬菌体。对应的微生物称为敏感菌。温和噬菌体（temperat

23、e phrage）噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（插入）到宿主的核DNA上，并且可以随宿主DNA的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。第六章 微生物的营养和生长第一节 微生物的营养一、微生物细胞的化学组成 主要元素：C、H、O、N占干重的9097%。一般C:N=5:1。 (一) 水分（二）干物质 干物质约占细胞总物质的530%。其中90%左右的是有机物质：如蛋白质、核酸、碳水化合物、脂肪；其中有10%左右的无机物：S、K、Ca、Mg。这些物质的含量不是固定的，会随菌龄和生活条件而改变。二、微生物的营养素营养（营养作用，nutrition）：是指生物体从外部环境摄取其生

24、命活动所必需的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的一种生理过程。营养物（营养素，nutrient）：是指具有营养功能的物质。1. 碳源(carbon source)：凡能够提供微生物营养所需的碳元素(碳架)的营养源，称为碳源。作用：1）构成细胞物质；2）供给能量。类型：按碳源谱分类：分为有机碳源与无机碳源。凡必需利用有机碳源的微生物，称为异养微生物；凡能利用无机碳源的微生物，则是自养微生物。不同的微生物对碳源的利用能力是不同的，糖类为最好的碳源，尤其是葡萄糖，蔗糖。有少数能利用酚，氰等有毒物质，可用于消除“三废”。细胞中碳含量为50%左右，对碳的需求量很大。2.氮源：凡能提供微生物生长繁殖所需

25、氮元素的营养源，称为氮源。作用：组成微生物细胞内的蛋白质和核酸。分子态的氮：少数微生物能直接利用N2，被称为固氮微生物如固氮菌、根瘤菌。无机氮化合物：如NH4+和NO3-和简单有机氮化合物(尿素)，多数微生物都能利用。有机氮化合物：大多寄生性微生物和一部分腐生微生物需要有机氮化合物如简单的蛋白质、氨基酸、嘌呤等作为氮源。3.能源：能源(energy Source)：能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。4、生长因素（生长因子）广义:是一类对微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大，但微生物自身不能用简单的碳源或氮源合成、或合成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。不同微生物需求

26、的生长因子的种类和数量不同，包括氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等狭义：维生素,与微生物有关的维生素主要是B族维生素。凡是缺少合成生长素物质的微生物统称为营养缺陷型。5、矿质元素（无机盐类）6、水分：是微生物的主要组成成分和良好溶剂。三、微生物的营养类型1.根据营养物质（碳源）不同分为：自养型：无机碳作为唯一碳源阶段在生长时能以简单的无机物质作为营养物质， 异养型：一种以上的有机碳为碳源在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质2.根据能源不同分为：光能营养型：依靠光能进行生长；化能营养型：依靠化合物氧化释放的能量进行生长。3.根据C源和能源不同分为：光能自养型、化能自养型、光能异养型、化能异养型五、

27、营养物质的运输方式单纯扩散、促进扩散、主动运输、基团转位1.单纯扩散：各类营养物质的吸收以及代谢物的排出主要是通过细胞膜进行的。特点：1. 非特异性；2. 不需要载体；3. 不消耗能量； 4. 不能逆浓度梯度运输。 2.促进扩散特点：在促进扩散过程中1、营养物质本身在分子结构上也不会发生变化2、不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输3、运输的速率由胞内外该物质的浓度差决定4、需要细胞膜上的载体蛋白（透过酶）参与物质运输5、被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性6、养料浓度过高时, 与载体蛋白出现饱和效应。促进扩散的运输方式多见于真核微生物中，例如通常在厌氧生活的酵母菌中，某些物质的吸收和代谢产物的

28、分泌是通过这种方式完成的。二、促进扩散 特点：1. 养料与载体蛋白(诱导酶)具有特异性; 2. 不能逆养料浓度梯度运输; 3. 不消耗能量; 4. 养料浓度过高时，与酶出现饱和效应。三、主动运输 特点：物质在主动运输的过程中1、需要消耗代谢能；2、需要载体蛋白参与；3、对被运输的物质有高度的立体专一性；4、被运输的物质在转移的过程中不发生任何化学变化。四、基团转位 特点：运送时需特异性载体蛋白，需要能量，被运送的物质可以逆浓度梯度运送，由稀到高，内部浓度比外部高的多，运送速度快，运送前后营养物质分子改变。运送的物质种类：葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等。六、培养基(medium)定义

29、：应科研或生产的需要，由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质（混合养料）。（一）配制培养基的原则1、营养需要原则 2、营养协调原则3、理化条件适宜原则、经济原则（二）培养基的种类1、按其成分来源分类：（1）天然培养基（2）合成培养基（3）半合成培养基 2、按其物理状态分类：（1）固体培养基 （2）半固体培养基 （3）液体培养基 3、按其用途分类（1）基础培养基（2）鉴别培养基（3）选择培养基（）加富培养基（）厌氧培养基4、按生产目的分类（1）种子培养基（2）发酵培养基第二节 微生物的生长一、微生物的生长：生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积、重量、大小增加的

30、生物学过程。繁殖：生物个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。生长是一个逐步发生的量变过程，繁殖是一个产生新的生命个体的质变过程。群体生长=个体生长+个体繁殖微生物生长的测定：测生长量、计数法、直接法、间接法、直接法、间接法、液体稀释法测定的方法：（一）测生长量 1、直接法：2、间接法：（二）计数法 1、直接法；2、间接法：平板菌落计数法：用浇注平板或涂布平板等方法进行；3、液体稀释法：对未知样品作10倍系列稀释。选适宜的3个连续的稀释液各取5ml，接种到3组共15支液体培养基试管中，每管接入1ml，经一定时间培养后，记录每个稀释度出现生长的试管数

31、，然后查MPN表，计算出其中的活菌量。二、微生物的群体生长规律：微生物接种后的生长是微生物的群体繁殖生长。（一）单细胞微生物的典型生长曲线生长曲线：在培养条件保持稳定的状况下，若以培养时间为横坐标，以单细胞增长数目的对数值作纵坐标，就可画出一条生长曲线。一条典型的生长曲线至少可以分为：迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期四个生长时期。1、延滞期(Lag phase)：又叫适应期、缓慢期或调整期；是指把少量微生物接种到新培养液开始的一段时间，从几分钟到几小时不等。长短与菌种、菌龄、接种菌量、培养条件等因素有关。特点：1.生长的速率常数为零； 2.细胞的体积增大，DNA含量增多； 3.合成代谢旺盛，核糖

32、体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶； 4.对不良环境如pH、Nacl溶液浓度、温度和抗生素等理、化学因素敏感。2、对数期（logarithmic phase）：紧接着延滞期的一段时期，细胞数以几何级数增长。特点：生长速率常数R最大，分裂快，代时短（R即生长速率常数=n/t2-t1 ） 。在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间称为代时(Generation time)，在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为倍增时间（Doubling time)。代时通常以G表示。3、稳定期(stationary phase)：又称最高生长期或恒定期特点：新繁殖的细胞数与衰亡细胞数几乎相等，生

33、长速度逐渐趋向于零。微生物数量上达到最高水平，产物的积累也达到了高峰。细胞质内开始积累贮藏物，如糖原、异染颗粒、脂肪粒、芽孢、抗菌素等。 4、衰亡期(decline phase或death phase)：群体中活菌数目急剧下降，出现了“负生长”。细胞内颗粒更明显，出现液泡，细胞出现多种形态包括畸形和衰退形，G+G-。 （二）微生物的连续培养分批培养(batch culture)：是微生物置于定容积的培养基中，经培养一段时间后，最后一次性地收获。连续培养(continuous culture)：不断补充新鲜营养物质，并及时不断地以同样速度排出培养物(包括菌体和代谢产物)，从而使培养物达到动态平衡

34、。连续培养的方法：(1)恒浊法 (2)恒化法 （三）同步生长 在分批培养中，细菌群体以一定速率生长，但并非所有细胞同时分裂即使同一细胞，在不同的生长阶段，其生理状态和代谢活动也不一样单细胞的同步培养(synchronous culture)技术：设法使群体中所有细胞尽可能处于同样细胞生长和分裂周期中，以分析此群体的各种生物学特征影响微生物生长的因素微生物与所处的环境之间既相互影响又相互作用:一方面，各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响，另一方面，微生物生长繁殖也会影响和改变环境。适宜的环境：微生物能正常地进行生命活动。不适宜的环境：微生物正常的生命活动受到抑制或被迫暂时改变原有的一些特

35、性；恶劣的环境：微生物死亡或发生遗传变异。研究环境因素与微生物之间的关系，可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面,同时防止它有害的一面。影响微生物生长的外界因素很多，除了前面讲过的营养因素之外，还有许多物理化学条件。本节主要内容：一、温度对微生物生长的影响中温型微生物（mesophiles）：1045，T适2040。又分为嗜室温和嗜温性微生物。嗜热型微生物（thermophiles）：高于4050温度下生长，2580，最适55，堆肥、温泉（芽孢菌、放线菌）。给罐头工业、发酵工业等带来了一定难度。 从微生物整体来看：生长的温度范围一般在-10 100 极端下限为-30 ，极端上限为10530

36、0 但对于特定的某一种微生物：只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度。微生物生长温度三个重要指标，即微生物生长的三个温度基点最低生长温度：微生物生长的最低温度下限；最高生长温度：微生物生长的最高温度； 最适生长温度：微生物生长最快时的温度 为什么高温型的微生物能在高温下生长？可能是菌体内的蛋白质和酶更能抗热，尤其蛋白质对热更稳定。高温型微生物的蛋白质合成机构核糖体和其他成分对高温抗性也较大。细胞膜中饱和脂肪酸含量高，它比不饱和脂肪酸可以形成更强的疏水健，因此可保持在高温下的稳定性并具正常功能。 二、氧气对微生物生长的影响氧浓度对不

37、同微生物生长的影响好氧菌专性好氧菌：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。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。厌氧菌（anaerobes）：耐氧菌(aerotolerant anaerobes)：不需氧，氧无毒害。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。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。缺乏三、pH

38、值对微生物生长影响（一）环境pH值对微生物生长的影响环境pH值还影响培养基中的营养物质的离子化程度，从而影响营养物质吸收，环境中有害物质的毒性等。（二) 不同微生物对pH要求不同微生物生长的pH值三基点：各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。超过最低、最高生长pH值时，微生物生长受抑制或导致死亡。嗜碱微生物：必须在较碱的环境中，才能正常生长。耐碱微生物：最适生长pH值偏于碱性范围，不一定要在碱性条件下生活，单能耐较碱的环境。环境pH值对微生物生长的影响主要有3点：影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力；改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在pH4.5-5产

39、乙醇，在 pH6.5以上产甘油、酸；环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响营养物质的可给性，或有毒物质的毒性。四、水分水分活度：在相同的温度、压力下，体系中溶液的水的蒸汽压与纯水的蒸汽压之比,即A=p/p0.微生物生长的水活度范围 ： A=0.630.99 1、干燥对微生物的影响渗透压和干燥都涉及到水分含量和水活度，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

40、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。2、渗透压对微生物的影响：细胞内溶质浓度与胞外溶液的溶质浓度相等时，为等渗溶液,溶液的溶质浓度高于胞内溶质浓度为高渗溶液,溶液的溶质浓度低于胞内溶质浓度为低渗溶液.在等渗溶液中，微生物的活动保持正常,细胞外形不变。在高渗溶液中，细胞易失水,脱水后发生质壁分离，生长受抑制或死亡。(盐渍和糖渍保藏食品)在低渗溶液中，细胞吸水膨胀，甚至导致细胞破裂死亡。有害微生物的控制微生物中有一部分是对人类有害的，必须采取有效的方法来杀灭或抑制它们。 一、基本概念1

41、、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，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

42、，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。 二、物理杀菌因素（一）热对微生物的致死作用：高温致死的机理是微生物蛋白质和核酸不可逆的变性，或者破坏了细胞的其他成分。1、定义热（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。 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）。Z值：在加热致死曲线中，

43、时间降低一个对数周期（即缩短90%的加热时间）所需要升高的温度。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)。 2、影响微生物对热抵抗力的因素(1)菌种 -细胞结构和生物学特性不同,对热的抵抗力也不同。 (2)菌龄-不同生长期的微生物抗热能力不同。 (3)菌体数量-菌数愈多，抗热力愈强。 (4)基质的因素-包括水分、脂肪、糖、蛋白质、pH、一些盐类等。(5)加热的温度和时间。3、高温灭菌的种类：常用的灭菌方法：干热灭菌法和湿热灭菌法。湿热法(moist heat sterilization) ：通过热蒸汽杀死微生物。又分：煮沸消毒法、巴氏灭菌（pasteu

44、rization）又分低温维持法(LTH)、高温瞬时法(HTST)）。 特点：温度低、时间短、灭菌效果高。原因：1) 菌体内含水量越高，则凝固温度越低； 2) 蒸汽冷凝会放出潜热； 3) 饱和水蒸汽穿透力强；4) 湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，主要破坏氢键结构。煮沸消毒法、巴斯德消毒法、低温长时法、高温瞬时法、超高温巴斯德灭菌法、高压蒸汽灭菌法、间歇灭菌法。（二）辐射：利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数生物上的微生物的一种有效方法。微波杀菌、远红外加热杀菌、欧姆杀菌、辐照杀菌、超声波杀菌、高压放电、(超)高压杀菌等。紫外线波长以265-266nm的杀菌力最强，杀菌效果因菌种及生理状态而

45、异与照射时间、距离和剂量的大小有关。（三）超声波：超声波作用的效果与频率、处理时间、微生物种类、细胞大小、形状及数量等有关系。应用：破碎细胞，提取胞内物质（代谢产物、酶等）杀菌,超声波杀菌效力大小与频率、强度、处理时间等多种因素有关。三、化学杀菌剂或抑菌剂：氧化剂、还原剂、酚类、醇类、新洁尔灭、毒性物质、染料、抗代谢物、抗生素等对微生物有杀菌或抑菌作用。凡能杀死微生物的化学药剂叫作杀菌剂，又叫消毒剂。凡只抑制微生物的生长，并不杀死微生物的化学药剂为抑制剂又叫防腐剂。各种化学药剂对微生物的杀菌作用的强弱，随化学药剂本身的毒性和进入细胞的渗透性以及微生物的种类等不同而有差异。(一)氧化剂：氧化剂放

46、出游离氧作用于微生物蛋白质的活性基团，造成代谢障碍而死亡。1、臭氧：灭菌的效果与浓度有一定的关系。2、氯：有较强的杀菌作用，使蛋白质变性。3、漂白粉：浓度为0.5一1时，5min可杀死大多数细菌，5的浓度时在1h可杀死细菌芽孢。4、过氧乙酸：能快速地杀死细菌、酵母、霉菌和病毒。(二)重金属盐类：金属离子易和微生物的蛋白质结合而发生变性或沉淀。 (三)有机化合物：酚、醇、醛等能使蛋白质变性，是常用的杀菌剂。(四)抗生素类：抗生素是一类最重要的化学治疗剂。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。作用机制：1）抑制细胞壁的合成；（如：青霉

47、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）消毒剂：可以抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用的化学试剂。主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和环境中的微生物。防腐剂：可以抑制或阻止微生物生长，但对人体或动物体的毒性较低的化学药剂.用于肌体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也有的用于食品、饮料药品的防腐作用。但现时消毒剂和防腐剂间的界限已并不很严格。（五）消毒剂和防腐剂第七章 微生物的代谢 能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化。 物

48、质代谢：物质在体内转化的过程。 初级代谢：提供能量、前体、结构物质等生命活动所必需的代谢物的代谢类型；产物：氨基酸、核苷酸等。 次级代谢：它们不是微生物生长所必需的代谢物质的代谢类型；产物：抗生素、色素、激素、生物碱等。第一节 微生物的能量代谢微生物的能量代谢：微生物生命活动所需要的化学能都是由微生物对环境所提供的能量(或本身储存的能量)进行能量形式的转变而得到的，这个过程称为微生物的能量代谢。一、化能异养菌的生物氧化和产能生物氧化（biological）：物质在细胞内经过一系列连续的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程。它是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。葡萄糖是化能异养型微生

49、物进行能量代谢最基本的途径。葡萄糖的生物氧化过程包括：脱氢：EMP途径、HMP途径、ED途径、TCA循环。类型：有氧呼吸、无氧呼吸和发酵(根据电子受体的不同)。 （一）底物脱氢的途径1、EMP途径（Embden-Meyerhof-paras pathway）又称为糖酵解途径，分两个阶段共10步反应。 、HMP途径（hexose monophosphate pathway）又称磷酸戊糖途径或单磷酸己糖途径、磷酸葡萄糖酸途径或WD途径。是产生大量NADPH2形式的还原力和多种重要中间代谢物的代谢途径。特点：葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，并产生大量NADPH+H+。、ED途径又称2

50、-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。ED途径可以不依赖于EMP和HMP途径而单独存在，是少数缺乏完整EMP途径微生物的一种替代途径。其特点是葡萄糖只经4步反应即可快速获得由EMP途径需经10步才能获得的丙酮酸。 、TCA循环(tricarboxylic acid cycle)：丙酮酸经过一系列循环反应而彻底氧化、脱酸、形成CO2、H2O和NADH2的过程。第二节 微生物的分解代谢与合成代谢 一、分解代谢（一）碳水化合物的分解糖类物质是微生物赖以生存的主要碳源物质与能源物质。主要有淀粉、纤维素、半纤维素、果胶和几丁质等。1、淀粉的降解： 通过-淀粉酶、-淀粉酶、葡萄糖苷酶、异淀粉

51、酶将其水解成双糖与单糖后，被微生物吸收，再被分解与利用。淀粉是重要的发酵原料，利用它可以生产多种多样的发酵产品。2、纤维素降解：只有在产生纤维素酶的微生物作用下，才被分解成简单的糖类。3、半纤维素降解：半纤维素的组成类型很多，因而分解它们的酶也各不相同。菌种：曲霉、根霉与木霉等属。4、果胶质的降解：果胶酶分由D-半乳糖醛酸通过-1，4糖苷键连接成的果胶。产物：半乳糖醛酸。 菌种：芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、曲霉、葡萄孢霉和镰刀霉等属.5、几丁质的分解：由N乙酰葡萄糖胺通过于1，4糖苷键连接而成。产物：N乙酰葡萄糖胺。再经脱氨基酶作用，生成葡萄糖和氨。菌种：某些细菌（溶几丁质芽孢杆菌）和放线菌（链霉

52、菌）。（二）含氮有机物的分解蛋白质、核酸及其不同程度的降解产物通常是作为微生物生长的氮源物质或作为生长因子，在某些条件下可作为某些有机体的能源物质。 菌种：大多数为真菌。 应用： 传统的发酵豆制品、蛋白酶生产等。 （三）脂肪与脂肪酸的代谢 可作为碳源和能源，但一般利用缓慢，尤其有其他容易利用的碳源与能源物质时，一般不被微生物利用。脂肪脂肪酸+甘油 甘油丙酮酸三羧酸循环CO2+H2O 二、合成代谢定义：微生物利用分解代谢所产生的能量、中间产物以及从外界吸收的小分子物质，合成复杂的细胞物质的过程称为合成代谢。要素：能量、还原力与小分子前体物质。能量：由ATP和质子动力提供。还原力： NADH2和

53、NADPH2。三、分解代谢与合成代谢的关系微生物细胞内的物质代谢是一个完整而统一的过程。分解代谢与合成代谢过程中的重要中间产物。第三节 微生物初级代谢和次级代谢 一、初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢生成维持生命活动所需的物质和能量的过程。 是一种微生物自我调节代谢的方式。1.控制营养物质透过细胞膜进入细胞；2.通过酶的定位控制酶与底物的接触；3.控制代谢流。 包括：酶活性的调节:激活与抑制 酶合成的调节:诱导和阻遏初级代谢：是酶分子水平上的调节。（一）酶活性的调节：通过改变酶分子活性来调节新陈代谢的速率，包括酶活性的激活和抑制。1、酶活性的激活：最常见的是前体激活

54、，即代谢途径中后面的反应可被该途径较前面的一个产物所促进。2、酶活性的抑制：表现在某代谢途径的末端产物过量时，它可反过来直接抑制该途径中第一个酶的活性，促使整个反应过程减慢或停止，从而避免了末端产物的过多累积。（二）酶合成的调节：通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制。1、诱导：凡能促进酶生物合成的现象，称为诱导(induction)。2、阻遏：凡能阻碍酶生物合成的现象，称为阻遏(repression)。二、微生物的次级代谢：次级代谢是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体物质，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。（一）微生物次级代谢产物1、抗生素：指选择性地抑制或

55、杀死某些微生物生长的化合物。2、毒素：有些微生物在代谢过程中，能产生某些对人或动物有毒害的物质，称为毒素。3、激素：某些微生物能产生刺激动物生长或性器官发育的激素类物质，如赤霉素、细胞分裂素、生长素等。4、色素：微生物在生长过程中能合成不同颜色的色素。有的在细胞内，有的分泌到细胞外。 （二）微生物次级代谢的调节1、初级代谢对次级代谢的调节：次级代谢产物的生物合成途径是初级代谢产物生物合成途径的延长或分支。2、分解代谢产物的调节控制：次级代谢产物一般在菌体对数生长后期或稳定期间合成。3、诱导作用及终产物的反馈抑制：在次级代谢中存在着诱导作用。同样，次级代谢终产物的过量积累也会反馈抑制其酶的活性。 第八章 微生物的遗传、变异与育种第一节 微生物遗传变异的物质基础：遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。遗传(heredity)：亲代生物的性状在子代得到表现；亲代生物传递给子代一套实现与其相同性状的遗传信息。特点：具稳定性。变异(variat