现代食品微生物

微生物的分离与纯化:从自然界或混有杂菌的培养体中将所需要的微生物提纯出来的获得纯培养的方法。分离：从存在于自然界的混合菌群中分离出一种微生物，并加以培养。选择培养分离：通过抑制大多数微生物的生长或者造成有利于该菌生长的环境，再通过稀释平板方法进行微生物纯培养的分离技术。生长曲线：将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的液体培养基中，在适宜条件下培养，定时取样，测菌量。以培养时间为横坐标，以细菌增长数目的对数为纵坐标，绘制所得的曲线。代时：单个细胞完成一次分裂所需要的时间。产量常数：表示微生物对基质利用效率的高低，Y=菌体干重/消耗营养物质的浓度。恒浊培养：在恒浊器内，调节培养基流速，使细菌培养液浊度保持恒定的连续培养方法。恒化培养：以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌生长速率恒定的方法。细胞固定化:是通过包埋法、微胶囊法、吸附法等将细胞固定在载体的内部或表面，加入营养液及合适的培养条件，得到代谢产物。优点：可提供高密度的细胞；减少细胞的流失，反复利用；简化细胞与代谢产物的分离工艺。缺点：成本高；易污染；物质传递阻力大；只能用于细胞分泌型产物的发酵。同步培养法：能获得处于同一生长阶段的群体细胞的培养方法。同步生长：运用同步培养技术，控制微生物生长，使之处于同一生长阶段并同时分裂。高密度培养：指微生物在液体培养基中细胞群体密度超过常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术。选取最佳培养基成分和各成分含量;补料;提高溶解氧的浓度;防止有害代谢产物的生成。灭菌：采用任何强烈理化因素使物体内外部的一切微生物永远丧失生长繁殖能力的措施。杀菌：菌体虽死，形体尚存。溶菌：菌体被杀死以后，细胞自溶、裂解而消失。消毒：采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分的病原菌，而对被消毒的对象基本无害。防腐：采用某种理化因素完全抑制微生物的生长繁殖（制菌作用）化学治疗：指具有高度选择力（对病原菌具高度选择力而对其宿主基本无毒）的化学物质来抑制宿主体内的病原微生物的生长繁殖，达到治疗宿主疾病的目的的一种措施。基因突变：指DNA特定部位上核苷酸顺序的变化，致使蛋白质的结构改变，最后导致个体表型不同。表型：基因突变形成新的基因型在一定环境条件下表现出来的个体性状。突变体：突变产生新表型的个体。同义突变:DNA复制时，DNA链中某个碱基被另外一个碱基替代，但是不会影响到其所翻译的蛋白质的结构和功能。无义突变:由于某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子突变为终止密码子，从而使肽链合成提前终止。错义突变:是编码某种氨基酸的密码子经碱基替换以后,变成编码另一种氨基酸的密码子,从而使多肽链的氨基酸种类和序列发生改变。移码突变:在基因编码区，核苷酸插入或缺失导致三联体密码子阅读方式的改变，从而使该基因的相应编码序列发生改变。条件致死突变型：在野生型生物可生育或增殖的条件下，而不能生育或增殖的突变型，即需要特定的营养物质的营养缺陷型以外的突变型，称为条件致死突变型。诱变：采用某些诱变剂以人工方法引起遗传物质结构改变，使其产生人类所需要的产品。诱变剂：能使突变率提高到自发突变水平以上的物理、化学和生物因子。诱发突变：用诱变剂产生新的突变，而是通过不同的方式提高突变率。工业用微生物的基本要求?（1）菌株为“纯培养”;（2）菌种具有稳定的遗传性;（3）菌株生长迅速（4）产生目的产物时间短;（5）尽可能自我保护;（6）产物单一，易于分离从土壤中采样分离：挖土—稀释—接种—培养分离常用的分离培养基？细菌：肉膏蛋白胨培养基放线菌：高氏Ⅰ号培养基真菌：马铃薯培养基;马丁氏培养基;查氏培养基酵母：麦芽汁培养基随机筛选法分离纯化微生物的方法平皿划线分离法倾注平皿稀释分离法涂布平板法液体分离法（适用于细胞较大的微生物。用液体培养基对菌液做10倍系列稀释，使试管中只存在一个细胞，由此繁殖得到的后代必是纯培养。）厌氧菌的的稀释分离法（石蜡液封）单细胞挑取法（采用显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养的方法。该方法要在显微镜下进行。这种方法要求操作人员技术熟练）富集培养分离：创造特定的环境条件（温度、PH、紫外线、高压、光照、氧气、营养等），使仅适应于该条件的微生物生长旺盛，从而使其在群落中的数量大大增加。再通过稀释平板法分离纯化。选择性分离技术：选择培养分离：分离特定微生物；抑制大多数微生物的生长或者造成有利于该菌生长的环境，再通过稀释平板方法进行纯培养；通过选择培养进行微生物纯培养分离的技术称为选择培养分离。富集培养分离：创造特定的环境条件（温度、PH、紫外线、高压、光照、氧气、营养等），使仅适应于该条件的微生物生长旺盛，从而使其在群落中的数量大大增加。再通过稀释平板法分离纯化。微生物的筛选方法？初筛方法：纸条测定法&纸条与平板结合测定法试剂：pH指示剂；碳酸钙；胞外酶；抗生素复筛微生物初筛鉴定发酵培养基的选择培养与发酵微生物培养技术的发展少量培养®大规模培养浅层培养®厚层或深层液体培养固体培养®液体培养静止培养®通气搅拌液体培养单批培养®连续培养到多级培养分散®固定化细胞野生菌种®突变、遗传工程菌种单菌发酵®混菌发酵低密度®高密度人工控制发酵罐®多传感器、计算机在线控制的自动发酵表面培养法实验室进行表面培养常采用试管、扁瓶和培养皿。浅盘培养优点:操作简便，设备简单，常用于实验室小规模培养。缺点：（1）用于大规模生产的潜力很小；（2）不便于对体系进行监测控制；（3）不易于保持系统内环境条件的均一。深层培养法厚层通风培养厌氧培养(滚管技术、厌氧手套箱)摇瓶大型发酵罐生长曲线（一）迟缓期（lagphase）1.现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴。2.原因：由于细胞进入新环境,细胞数目无增长，甚至有所下降有一个适应过程，进行大量的酶（诱导酶）的生成。3.细胞特点:细胞的新陈代谢非常旺盛，个体体积显著增大，为细胞分裂作准备。4.此期长短：与菌种遗传特性、菌龄、接种量、培养条件有关。5.意义：在实际工作中，缩短lagphase的措施：1）加大接种量（群体优势----适应性增强）2）先用对数其的种子（此时细胞分裂旺盛）3）调整培养基的成分，使种子基含有发酵培养基的成分4）选用繁殖快的菌种（二）对数期(logphase)1.现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。2.细胞特点：此时细胞的大小、组成、生理特征等均趋于一致，代谢活跃，生长速率高，代时稳定。[代时Ｇ与菌种有关；受培养条件(温度、营养成分）的制约；同一菌种在不同培养条件下代时不同)]３.意义：（１）代谢、生理研究的好材料（２）生产中用其作种(三)稳定期（stationaryphase):1.现象：活菌数目不增不减，生长速率趋于0,曲线有一下降的趋势。2.特点:细胞的菌体形态典型，芽孢形成，细胞内开始贮藏物质。3.出现原因：1）营养物质大量消耗；2）有毒代谢产物大量积累；

3）外界条件影响（pH、高细胞浓度，氧化还原电位等）4.意义发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：补充营养物质（补料）;调pH;调整温度2）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。3）产量常数（四）衰亡期1.现象：细胞死亡速率>生长速率。一般总菌数不变,活菌数曲线下降。2.特点：菌体变形，大小不一，细胞出现自溶,生理代谢活动停滞。连续培养法（一）恒浊培养概念：在恒浊器内，调节培养基流速，使细菌培养液浊度保持恒定的连续培养方法。原理：维持菌浓度不变。特点：基质过量，菌以最高速率生长；但工艺复杂，烦琐。（二）恒化培养概念：以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌生长速率恒定的方法。原理：恒化器中动态平衡的稳定性，是以某种生长限制因子（如碳、氮源；生长因子；无机盐等）的浓度来控制菌的生长速度。特点：维持营养成分的低浓度，控制微生物生长速率。连续培养的优点:1、缩短发酵周期，提高设备的利用率；2、便于自控。降低动力消耗及劳动强度；3、产品均一；连续培养的主要问题：(1)随着操作时间的增加，染菌的机率增大。如提高培养温度、改变pH或原料等，可使杂菌不易生长。(2)连续培养的另一个问题是在长期的培养中，菌种发生变异，引起生产能力下降。获得同步生长的方法：1.机械法—收集同样大小的细胞：①密度梯度离心法&②选择性滤膜法2.调整生理条件法：温度、光、限制因子等例：温度开始很低，使其均处在仅活着的状态——升高温度——同步生长3.抑制ＤＮＡ生长法：加入代谢抑制剂，阻遏DNA复制——解阻遏——同步中间补料培养（1）有利于消除或减少因易被利用基质（如葡萄糖）引起的抑制作用的影响。（2）使培养过程中的需氧量能适应培养设备的供氧能力。（3）避免培养基中的有毒组分（如青霉素发酵中作为前体的苯乙酸）对培养的影响。（4）中间补料可为实现高密度培养创造条件。防腐方法及其在食品工业中的应用低温：4摄氏度以下缺氧：抽真空、充氮或二氧化碳、除氧剂干燥：晒干、烘干或红外线干燥高渗：盐腌高酸度：泡菜发酵高醇度防腐剂：苯甲酸、对羟基甲酸甲脂等几种常用的理化（高温）灭菌方法？干热灭菌法:火焰烧灼法、烘箱内热空气灭菌法干热灭菌机理：细胞膜破坏，蛋白质变性和原生质干燥。湿热灭菌/消毒法常压法巴氏消毒法煮沸消毒法：100下煮沸几分钟，饮用水消毒间歇灭菌法加压法常规加压蒸汽灭菌法连续加压蒸汽灭菌法波动实验影印培养试验影响菌种生长发育的主要因素培养基培养基斜面制备技术移种的密度温度湿度药品的原材料质量食品安全性指标应满足的条件易于快速检测易于从其他食品微生物中区分开来有可检测到的致病菌的相关阶段与相关致病菌同时存在是一种其数量应与相关致病菌有关的微生物具有与致病菌等同的生长要求和生长速率具有类似于致病菌的死亡率，并且最好比相关致病菌更加稳定除了可能含有的某一最小数量外，在对于致病菌开放的食物中数量较少食品中影响微生物生长的内在因素pH；含水量；氧化还原电位营养成分（水分、能源、氮源、维生素及相关的生长因子、）矿物质；抗微生物成分生物结构（丁香酚、大蒜素、肉桂醛、芥子油、乳铁蛋白、溶菌酶等）食品中影响微生物生长的外在因素贮藏的温度；环境的相对湿度环境中的气体及其浓度（CO2的抑制作用随温度的降低而增加）其他微生物及其活性（抗生素、细菌素、过氧化氢、有机酸微生物:是一群形体微小、结构简单、必须借助于光学显微镜或电子显微镜才能看清的低等生物的统称。种类：原核细胞型：细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、蓝细菌真核细胞型：真菌（霉菌、酵母、蕈类）、原生动物、藻类非细胞类：病毒、类病毒、朊病