食品微生物学（第二版） 课件 第三章真核微生物

第二章真核微生物学习目的与要求1.重点掌握酵母菌、霉菌的细胞形态结构及生理功能。2.掌握真菌无性孢子和有性孢子的形成及其特性。3.掌握酵母菌和霉菌的生物特学特性及其在食品中的应用。

凡是细胞核具有核膜、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，都称为真核微生物。第一节酵母菌酵母菌（yeast）为单细胞真菌，是一群非菌丝型真核微生物，常以芽殖或裂殖进行无性繁殖，也有少数以产生子囊孢子的形式进行有性繁殖。酵母菌常生活在含糖量较高，酸度较大的水生环境中。目前已经发现有500多种，包含56个属。酵母菌与食品工业的关系及其密切，酵母菌及其发酵产品极大丰富了人类的生活，还可从酵母菌体提取核酸、麦角甾醇、辅酶A、细胞色素C、凝血质和维生素等生化药物，少数酵母菌能引起人或其它动物的疾病。一、酵母菌的形态和构造酵母菌细胞形态为圆形、卵形或圆柱形等；具有多孔核膜包裹起来的定形细胞核；菌体比细菌大，细胞直径比细菌粗10倍左右，一般长8-10µm，宽1-5µm。酿酒酵母细胞典型构造（一）细胞壁酵母菌细胞壁结构电镜下酵母菌细胞壁的结构呈“三明治”状，外层为甘露聚糖，它结合了5%-50%的蛋白质，形成甘露聚糖-蛋白质复合物，内层为葡聚糖，中间夹有一层蛋白质，多部分与多糖结合形成糖蛋白。蜗牛酶成分甘露聚糖酶、纤维素酶、葡糖酸酶、几丁质酶和酯酶等。功能①制备酵母原生质体；②水解酵母子囊壁，释放单倍体子囊孢子。（二）细胞膜与原核生物的基本相同，但酵母菌的细胞膜含有固醇类物质，尤其以麦角固醇居多，这在原核生物是罕见的。麦角固醇经紫外线照射后，可形成维生素D2。（三）细胞核酵母菌的核由一种光学稠密的核仁部分和较多的含有染色物质的半透明部分组成，其外层有双层细胞核膜。（一）

酵母菌繁殖

1.繁殖方式（1）无性繁殖（出芽、裂殖、产生无性孢子）（2）有性繁殖（子囊孢子）芽殖过程：母细胞形成小突起→细胞核分裂→细胞质分裂→形成横隔壁二、酵母菌的繁殖方式和生活史1.单双倍体型生活史以酿酒酵母为代表，在产生子囊孢子培养基上会形成1-4个子囊孢子，所以会以单倍体形式存在；在单倍体细胞接触时，经质配和核配产生双倍体细胞。（二）生活史：上代个体经一系列生长、发育阶段而产生下一代个体的全部过程，称为该生物的生活史或生命周期。2.单倍体生活史以八孢裂殖酵母为代表，双倍体世代存在实践通常很短，仅在两个单倍体细胞和它们的核接合之后，以接合子形式存在。3.双倍体型生活史

以路德类酵母为代表，双倍体营养阶段长，子囊孢子在子囊内成对接合，单倍体阶段仅以子囊孢子形式存在，存在时间很短。1、菌落形态特征：大而厚，圆形，光滑湿润，易挑起，质地均匀，颜色单调一致，常见白色、土黄色、红色。2、在液体培养基中，不同的酵母菌生长的情况不同。好气性生长的酵母可在培养基表面上形成菌膜或菌醭，其厚度因种而异。有的酵母菌在生长过程中始终沉淀在培养基底部。有的酵母菌在培养基中均匀生长，使培养基呈浑浊状态。三、酵母菌的培养特征第二节霉菌霉菌（mold）是一类菌丝真菌的统称。凡在固体培养基上菌落呈现绒毛状、蜘蛛网状、棉絮状和地毯状的真菌，统称为霉菌。

霉菌在工农业生产、医疗实践、环境保护和生物学研究等方面都重要价值。霉菌是食品酿造行业的重要生产菌种，参与酿酒、制醋、酱油等的发酵生产。在工业上，霉菌用于有机酸、酶制剂、抗生素、维生素、生物碱、真菌多糖和植物生长刺激素(赤霉素)、甾体激素类药物等产品的生产。霉菌能引起粮食等农副产品及各种工业原料、产品、电器和光学设备的发霉或变质，也能引起植物和动物疾病。（一）菌丝

霉菌的菌丝直径约3～10µm，许多分枝菌丝相互交织在一起构成菌丝体。霉菌菌丝分为无隔菌丝和有隔菌丝两类。一、霉菌的形态和构造（二）菌丝的特化不同真菌菌丝在长期进化过程中，对于相应的环境条件已有了高度的适应性，并明显地表现在产生各种形态和功能不同的特化结构上，也称菌丝的变态。1、营养菌丝特化：吸器、假根、菌核、附着胞、菌网1白锈菌吸器，2霜霉菌吸器，3白粉菌吸器，4白粉菌吸器根霉假根茯苓2、气生菌丝特化：分生孢子头、孢子囊、分生孢子盘、担子、子囊壳

青霉分生孢子穗曲霉分生孢子头蕈菌担子

根霉孢子囊辣椒炭疽病菌分生孢子盘子囊壳二、霉菌的繁殖节孢子分生孢子孢囊孢子游动孢子厚垣孢子接合孢子卵孢子子囊孢子真菌有性孢子是经过两个性细胞或菌丝的结合而形成的，一般经过质配、核配和减数分裂3个阶段。1、霉菌的菌落特征

菌落大、疏松、干燥、不透明，有的呈绒毛状或絮状或蜘蛛网状等，菌体可沿培养基表面蔓延生长，由于不同的真菌孢子含有不同的色素，所以菌落可呈现多种颜色。三、霉菌的培养特征2、液体培养特征如果是静止培养，霉菌往往在表面上生长，液面上形成菌膜。如果是震荡培养，菌丝有时相互缠绕在一起形成菌丝球，菌丝球可能均匀地悬浮在培养液中或沉于培养液底部。第三节蕈菌又称伞菌，通常指那些能形成大型肉质子实体的真菌，包括大多数的担子菌和极少数的子囊菌。担子菌：细胞壁主要成分为几丁质和葡聚糖，无性繁殖方式包括芽殖、菌丝断裂、产生分生孢子、节孢子或粉孢子。担孢子：担子菌所特有的有性孢子，经两性细胞核

配合后产生的外生孢子，因着生在担子上

而得名。蘑菇的生活史第四节真菌与食品的关系一、酵母菌在食品中的应用（一）食品中常见的酵母菌1.酵母属酿酒酵母葡萄汁酵母2.假丝酵母属热带假丝酵母解脂假丝酵母产朊假丝酵母3.其他酵母属裂殖酵母属球拟酵母属红酵母属汉逊酵母属（1）酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae)又称啤酒酵母；以淀粉质原料生产酒精和白酒；制作面包；生产英国Ale和Stout型啤酒（上面发酵酵母，15~20℃）；酿造葡萄酒和果酒（葡萄酒酵母）；以甘蔗糖蜜为原料生产酒精和朗姆酒（魏氏酵母）；提取麦角固醇、抗坏血酸；生产单细胞蛋白。（2）葡萄汁酵母（S.uvarum）生产Lager型啤酒（下面发酵啤酒，~10℃）；生产泛酸、硫胺素、吡哆醇等维生素；生产单细胞蛋白。（3）热带假丝酵母（Candida.tropicvaslis）最常见的假丝酵母；可形成真菌丝；氧化烃类能力强，生产石油蛋白质（饲用SCP）。（4）裂殖酵母属（Schizosaccharomyces）代表种为粟酒裂殖酵母（S.pombe）；能发酵菊芋生产酒精。（5）球拟酵母属（Torulopsis）代表种为白色球拟酵母、易变球拟酵母、埃契球拟酵母和沪酿214蒙奇球拟酵母；能将葡萄糖转化为多元醇（甘油、赤藓醇、甘露醇等）；生产酱油的常用菌种，参与酱醪成熟和特殊风味形成；有的菌种能耐高渗透压/高盐/高糖（球形球拟酵母）。（6）红酵母属（Rhodotorula）产生红色或黄色色素（类胡萝卜素），在食品上形成红色斑点。很多种能形成荚膜，菌落呈黏质状（黏红酵母，R.glutinis）；不能发酵糖类产生乙醇。（7）汉逊酵母属（Hansenula）代表种为异常汉逊酵母（H.anomala）；能产生乙酸乙酯，可用于食品增香；能利用酒精在饮料表面形成皮膜，为酒类酿造有害菌；常引起高糖分食品变质。（8）毕赤酵母属（Pichia

）代表种为粉状毕赤酵母（P.farinosa）；常引起泡菜、啤酒和乳制品的变质；能耐高酒精度使之氧化，酿酒工业的有害菌；生产SCP；生产麦角固醇、苹果酸、磷酸甘露聚糖等。（9）克鲁维酵母属（Kluyveromyces

）能产生β-半乳糖苷酶，能发酵乳糖产生乙醇→以牛乳为原料生产牛乳酒（马克斯克鲁维酵母/K.marxianus）；以乳清为原料生产乳糖酶和食用SCP（脆壁克鲁维酵母/K.fragilis等）；可引起多种水果、葡萄汁、蜜饯、乳与乳制品等食品变质。（10）德巴利酵母属（Debaryomyces

）发酵能力很弱；汉逊德巴利酵母（D.hansenii）能耐受高盐浓度（18%~24%），易在腌渍食品上形成菌膜。（二）酵母菌与食品酿造（1）面包酵母特性一些特定的用于面包生产的酿酒酵母；以椭圆形的用于生产较好；生长与发酵最适温度为26~30℃，最适pH为5.0~5.8；不耐高温，60℃以上很快死亡。1.酵母菌在面包加工中的应用（2）面包酵母在面团发酵中的作用产生CO2，使面团蓬松；使面团中的营养物质分解，易于人体吸收；酵母菌本身的营养价值。2.酵母菌在啤酒酿造中的应用（1）啤酒酵母的特性一些特定的适用于啤酒发酵的酿酒酵母；根据在发酵液中的性状，可分为上面啤酒酵母和下面啤酒酵母；按照凝聚力的大小，可分为凝聚性酵母和粉末性酵母；不同菌株在形成双乙酰高峰值和双乙酰还原速度上有明显差别。（2）啤酒酵母在啤酒酿造中的应用降糖，产生乙醇和CO2；生成乳酸、醋酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸等有机酸；有机酸和低级醇聚合成酯类物质；蛋白质降解为氨基酸和其它低分子量物质。啤酒生产工艺流程二、霉菌在食品中的应用1.曲霉属（一）食品中常见的霉菌有活力强大的酸性蛋白酶和淀粉酶，是制酱、酿酒、制醋的主要菌种；生产多种酶制剂如蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、纤维素酶、脂肪酶、橙皮苷酶等；生产有机酸如柠檬酸、葡萄糖酸、苹果酸、抗坏血酸等；产生真菌毒素如黄曲霉、赭曲霉、地曲霉、寄生曲霉；生产真菌类抗生素如地曲菌素、棒曲菌素、烟曲菌素甾体转化。2.青霉属生产多种酶制剂：葡萄糖氧化酶、脂肪酶、凝乳酶、纤维素酶等；生产有机酸：柠檬酸、葡萄糖酸等；生产抗坏血酸、5‘-核苷酸；制作干酪。3.根霉属具有活力强大的淀粉糖化酶，多用来做糖化菌，与酵母菌混合制成小曲。有些种还可产生果胶酶、脂肪酶、酸性蛋白酶、α-半乳糖苷酶等。有些根霉能产生乳酸、延胡索酸等有机酸。有的也可用于甾体转化。4.毛霉属产淀粉酶和蛋白酶活力强；鲁氏毛霉：酒曲中的糖化菌种、生产腐乳总状毛霉：生产豆豉微小毛霉：蛋白酶有凝乳活性产草酸、乳酸、琥珀酸和甘油等。（二）霉菌与食品酿造（1）柠檬酸发酵工艺：液体深层发酵法（2）柠檬酸发酵微生物目前，采用糖质原料生产柠檬酸的菌株均为黑曲霉。微生物代谢积累柠檬酸的发酵机制：三羧酸循环学说代谢调控：柠檬酸合酶活性提高，而乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶活性降低。1.霉菌在柠檬酸生产中的应用2.霉菌在酱类制造中的应用（1）酱类制造涉及的微生物霉菌：米曲霉（分泌蛋白酶、淀粉酶和谷氨酰胺酶）酵母菌：鲁氏接合酵母（耐盐）细菌：嗜盐四联球菌，鸡葡萄球菌，耐盐乳酸菌（2）PCR-DGGE技术聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳全面展示样品中存在的核酸种类，反映出样品中的全部微生物。3.霉菌在酱油酿造中的应用霉菌：米曲霉，酱油曲霉（Aspergillussojae）酵母菌乳酸菌

由于食入被真菌及其毒素污染的食物引起的中毒叫作真菌性食物中毒。霉菌毒素通常具有耐高温、无抗原性，主要侵害实质器官的特性，多数还具有致癌作用。（一）真菌毒素中毒的特点①一般烹调方法不能去除；②中毒与食品有关；③临床表现为脏器损伤症状；④没有传染性和免疫性；⑤有明显的季节性和地区性。三、真菌性食物中毒、预防及毒素的检测技术食品中可能出现的霉菌毒素食品霉菌毒素谷类食品黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、杂色曲霉毒素、展青霉毒素、玉米赤霉烯酮等油料作物黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、杂色曲霉毒素、展青霉素等水果及制品展青霉素畜产品黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、杂色曲霉毒素、展青霉素、青霉酸等焙烤食品黄曲霉毒素、杂色曲霉毒素、展青霉素、青霉酸、展青霉素等干制品黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、杂色曲霉毒素、黏青霉素等发霉制品青霉酸、T-2毒素等食品霉菌毒素（二）霉菌产毒条件产毒霉菌种类。基质：多数食品给与适当条件按，都能够成为产毒基质，富含糖类的食品（原料）更易产毒。相对湿度及基质水分：一般将食品存放在相对湿度70%以下的环境，食品Aw在0.7以下，可以阻止霉菌繁殖产毒。温度：低温抑制霉菌生长产毒通风:快速风干，防止产毒。1、曲霉属及相关毒素

（1）黄曲霉毒素中毒特性：黄曲霉毒素是黄曲霉和寄生曲霉产生的代谢物，该毒素的毒性比氰化钾还高。中毒源：我国南方高湿地区的粮油及其制品中黄曲霉毒素检出率很高，尤其是花生、玉米和棉籽油极易污染黄曲霉毒素。中毒症状：亲肝性毒素，可引起肝细胞变性，动物实验表明有致癌作用。（三）主要的霉菌毒素特性：赭曲霉毒素是曲霉属和青霉属的一些菌种产生的一组结构类物，分为A、B、C、D四种化合物，以赭曲霉毒素A（OA）为代表。中毒源：OA产生菌广泛分布在自