微生物专升本资料

微生物

绪论

一．微生物学的发展史

1. 列文虎克（荷兰）贡献：看到微生物第一人，后又发现了微动体。

2. 巴斯德（法国）贡献：微生物奠基人。 1）否定自然发生说 2）研制疫苗，检毒接种 3）证明不同的发酵时由微生物引起的。 4）创立了巴斯德杀菌法。

3. 柯赫（德国）贡献：医学方面 1）病原菌学说：炭疽杆菌，结核杆菌。 2）微生物

分离，纯化，纯培养奠基人。 3）柯赫法则

4. 微生物的概念：

微生物：是指以大群个体体积微小，结构简单，大多数是单细胞，少数是多细胞，还有一些没有细胞结构的微小生物。

包括：支原体，衣原体，细菌，放线菌，真菌，病毒，立克次氏体，单细胞藻类。 特点：<1>(最小)，最简，细菌以mm为单位，病毒以nm为单位，结构简单。 <2>(最多，最广)种类多，分布广

<3>(最强，最快)代谢能力强，繁殖速度快

<4>（最易变异）受环境影响大，容易发生变异

第一章 微生物的形态结构与分类

第一节 微生物的分类

1. 微生物的分类依据：1）形态特征与培养特性 2）生理生化特征 3）生态特性 4）化学组成 5）血清学反应 6）遗传学特征 rRNA、DNA 测序。利用rRNA、

DNA测序将生物分为三类：古生菌、细菌、真核生物。 2.微生物的分类单位：界、门、纲、目、科、属、种 3.生物分类系统：（界分类系统）原核生物界、真核原生生物界、植物界、真菌界、动物界、病毒类界。

4.微生物的命名：采用林奈所创“双名法”，学名由两个拉丁字或希腊字组成，第一个字是属名，字首字母大写，第二个字是种名，首字母小写。 5.真菌分类：

1）.菌丝存在，通常无隔膜，有性孢子为合子，卵孢子或结合孢子——藻状菌纲。 2）.菌丝有隔膜，无菌丝靠芽繁殖。

<1>有性世代存在，有性孢子为内生在子囊孢子——子囊菌纲

<2>有性世代存在，有性孢子为外生在担子上的担子包——担子菌纲。 <3>有性世代不祥或无——半知菌类。

6.种：种是生物分类的最基本单位，是自然界的客观存在和相对稳定的，是指一群形态特征，生理特征，化学组成和遗传特征彼此十分相似，这样的个体叫钟。

7. 原核细胞型：没有完整的细胞核、细胞膜、无核膜、核仁，只有一条裸露的DNA且不能当RNA结合，不被蛋白包裹。

真核细胞型：有完整的细胞核、有核膜、核仁、DNA数条能与RNA结合二者区别。 性状

细胞核结构

原核微生物

为原核，不具有核膜、核仁

真核微生物

为真核，有核膜，有核仁

DNA 核糖体 细胞器

细胞壁组成 繁殖方式 细胞核

细胞膜中甾醇 鞭毛结构 细胞分裂 细胞大小

有一条，不与RNA和蛋白质结合 一至数条，与RNA和蛋白质结合 在细胞质中

无膜包备的细胞器 肽聚糖或脂多糖 无性繁殖 拟核 无 比较简单 二分裂

一般比较小 1～10um

在细胞质中 ， 在叶绿体中 有线粒体 高尔基体 内质网 多聚糖或寡糖

有无性繁殖，和有性繁殖 完整的核 有

9+2结构

具有有丝和减数分裂 较大 10～100um

第二节 原核生物——细菌、放线菌

1. 细菌的基本结构：细胞壁、细胞膜、中体、细胞质、核糖体、质粒、异染颗粒、液泡、拟核。

1） 细胞壁（重量约占细菌干重10%～25%

革兰氏染色是由丹麦医生革兰氏发明的，是双染色法。 <1>.初染：草酸铵——结晶紫染色，约1滴，1min水洗。 <2>.媒染：媒染剂——碘液媒染，1min水洗。

<3>.脱色：95%的乙醇脱色，滴至无紫色为止，20s～30s立即水洗。 <4>.番红复染：冲去残水并覆盖约1min水洗。

原理：由于细胞壁化学组成和结构不同，革兰氏阳性细胞壁厚，单层，阴性壁薄，两层。阳性肽聚糖40%～90%，脂类1%～4%,蛋白质几乎没有，阴性5%～10%肽聚糖，11%～22%脂类，蛋白质有的有，有的没有。结构上，阳性单层细胞壁，糖多脂少，酒精脱水不脱色，因此为紫色。阴性双层细胞壁，糖少脂多，酒精脱脂色，为红色。观察时以散开的革兰氏染色为准，过分密集的细菌常常呈假阳性，革兰氏染色的关键在于严格掌握酒精 脱色程度，如果脱色过低，则阳性菌可被误染成阴性菌，而脱色不够时，阴性菌可被染成阳性菌。此外，菌龄也影响染色过程，如果阳性菌培养时间过长或已死亡及部分菌自行溶解的菌都常呈阴性反应，制片时在载玻片上以两菌左右分开制片，做革兰氏染色对比。

细胞壁的组成：肽聚糖、脂类、蛋白质。

细胞壁的功能：保护细胞、支撑细胞结构、以及维持菌体的正常形态。 2） 细胞膜：又称细胞质膜，它是在细胞壁与细胞质之间的一层柔软而富有弹性的半

渗透性膜。

结构：磷脂双分子层和蛋白质相嵌结构。

生理功能：<1>高度选择的半透性薄膜，控制营养物质及代谢产物的进出。

<2>细胞上有丰富的酶系，起传递电子和氧化磷酸化的作用。 <3>细胞膜与细胞壁、荚膜的生物合成有关。 <4>细胞膜和细胞壁的分裂有关。

特点：<1>蛋白质和磷脂双分子层 <2>蛋白质不同深度无规则镶嵌。 <3>种类、含量是可变的与菌龄有关 <4>膜具有流动性。

3） 细胞质：主要成分：水、蛋白质、核酸和脂类。

<1>核糖体：是合成蛋白质的场所，真核细胞核糖体结合到内质网。

<2>质粒：是一种微小的细胞核外遗传物质，是一小段环形双股闭合DNA，可以自

我复制，单独转移，也可以通过转化、转导、结合作用，携带外源DNA片段共同复制、转移，是现代基因工程的重要载体，噬菌体、病毒都是载体。 <3>异染颗粒：多聚偏磷酸盐（成分），能将蓝色碱性染料变成红色。 <4>液泡：在细胞衰老时出现。

4） 细胞核：无核膜，由双股环状DNA大分子，经多次反复折叠组成，丝状结构，形态不一，其功能是遗传信息的贮存场所。

5） 中体：细胞膜内陷而形成的层状，管状或囊状物，称中体，也叫内膜或间体，革兰氏阳性菌尤为明显，存在着呼吸及酶类，称类线粒体。 2. 细菌的特殊结构——荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢

1） 荚膜：细菌细胞壁上的一层疏松，粘稠的物质，由水分、多糖、多肽组成。 功能：<1>作为体外的养料贮藏库或堆积代谢废物之用。 <2>抵御干旱。

荚膜细菌形成的菌落：S型菌落(光滑菌落) R型菌落(粗糙菌落)

2） 芽孢：有丝细菌当生长到一定时期繁殖速度下降，菌体的细胞原生质浓缩，在细胞内形成一个圆圈，椭圆形成圆柱形的孢子。

功能：<1>抗性(抗热、抗干燥、抗药) <2> 保护菌体度过不良环境。

原因：<1>抗逆 <2>芽孢有厚而致密的外壁 <3>水分含量低

<4>酶含量低 <5>形成2.6一吡啶二羧酸钙。

3） 鞭毛：可以端生、周生、单生、丛生。从细胞膜长出，穿过细胞壁，延伸到细胞外的细长波浪形弯曲的丝状物，由蛋白质组成，是菌体的运动器官。 4） 纤毛：短，挺直，纤细

作用：<1>传递遗传物 <2>可粘附、吸附在一起 分类：普通纤毛、性纤毛。（性纤毛传递遗传物质，普通纤毛与致病力有关）

3. 细菌的形态特征及大小

形态：1）球菌——呈球形或近似球形。 2）杆菌——呈杆状。

3）螺旋菌——呈弯曲状

大小：1）球菌的大小以直径表示 2）杆螺旋菌大小以宽*长表示 3）螺旋菌的长度以其自然弯曲状的长度来计算。

大多数球菌直径为0.20～1.2um，杆菌0.20～1.25um*0.30*8um 螺旋菌为0.30～1um*1～5.0um。

4 细菌：是微生物中重要的一群，是一种个体微小，形态结构简单，靠二分裂繁殖的单细胞的原核生物。

5 放线菌：由于菌落呈放射状而得名，是一种单细胞，有分支的原核生物。 6 放线菌的形态结构

1）放线菌菌丝体分为：营养菌丝、气生菌丝和孢子菌丝。

2）菌落：由菌丝体组成，菌丝无横隔，有分枝，纤细相互交错，产生粉末状，颜色丰富。

第三节 真核生物——真菌

1. 1）霉菌：除应用于传统的做曲酿酒，制酱等发酵食品外，在发酵工业用来生产酒

精及柠檬酸、葡萄酸、延胡索酸等各种有机酸，还有青霉素、灰黄霉素等抗生素，各种酶制剂，如蛋白酶、淀粉酶、维生素酶、果胶酶等。在工业、农业、医药、食品制造方面也有很大的经济价值。

2） 酵母菌应用于食品、医药、化工、饲料等。古代利用其酿酒、做馒头。目前可

利用其制酵母片、核糖核酸、核苷酸、核黄素、辅酶A、细胞色素C、脂肪酶、乳糖酶和多种氨基酸等产品。以石油为原料制取柠檬酸，农业上作发酵饲料，但少数是发酵工业上的污染菌。

3）真菌的特征：（1）无叶绿素靠寄生或腐生生存。

（2)无根、茎、叶分化 （3)有细胞壁，有完整细胞核。 （4)形态少数为单细胞，多数是分枝或不分枝的丝状体。

（5）能通过有性或无性繁殖产生各种孢子。

2.霉菌的细胞结构，形态特征 1）霉菌的基本组成单位：菌丝体。

2）霉菌体均由分枝或不分枝的菌丝构成的（分为有隔菌丝和无隔菌丝）的真核微生物。 有隔菌丝：菌丝上有横隔，横隔上有小孔，小孔使细胞质和细胞核可以在菌丝中自由流动，菌丝被隔分成多细胞。

无隔菌丝：菌丝无横隔，整个菌丝管状单细胞。 3)霉菌菌落：丝状菌落，颜色丰富 3.霉菌的繁殖方式(无性繁殖居多)

主要靠产生无性孢子和有性孢子两种方式繁殖 无性繁殖：指不经过两性细胞的结合，只是单一的营养细胞的分裂和分化而形成的同种

新个体的过程，无性繁殖产生的孢子称无性孢子。 有性繁殖：指经过两性细胞的结合，通过质配—核配——减数分裂而形成的同种新个体

的过程，无性繁殖产生的孢子。 有些霉菌有准性生殖，分到半知菌类中，它类似于有性繁殖，但又是不完全的有性繁殖，

部分交换了遗传物质，然后分开

真菌的无性孢子：芽孢子、节孢子、厚垣孢子、孢子囊孢子、分生孢子。 真菌的有性孢子：卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子。 4. 酵母菌的形态、大小、细胞结构

1） 形态：圆形、椭圆形、带假菌丝的卵形、柠檬形、香肠形。

酵母菌：单细胞，芽殖为主的真核微生物称酵母菌

假菌丝：有些酵母在繁殖的时候特别是无性繁殖，子细胞和母细胞不分离连在一起成短链状，从形态上看特别像霉菌的菌丝。

2） 细胞结构：具有典型的细胞结构，与细菌区别在于有明显的核。

3） 大小：1um～5um*5um～30um，工业上常用5um～8um，酵母菌比细菌大10倍。 5. 酵母菌的繁殖方式：分为无性繁殖和有性繁殖，有性繁殖产生子囊孢子，凡经过有

性繁殖而产生子囊孢子的称真酵母。未发现的称假酵母，无性繁殖有成芽繁殖和分

裂繁殖，酵母菌以无性繁殖为主。

1) 判断酵母的死活：用1%亚甲基蓝，若不褪色为死型，浅色为活细胞。 2) 呼吸类型：兼性厌氧，培养温度：28℃～30℃。

3) 能利用单糖、葡萄糖、双糖，没有淀粉酶系，不能利用淀粉，最好用麦芽糖，

用麦芽汁培养基。 4) 菌落：油状、白色、乳白色，各别红色，大而厚。

5) 常用酵母菌：啤酒酵母、葡萄汁酵母、鲁氏酵母、异常汉逊氏酵母、假丝酵母、粉状毕东酵母、红酵母。

食品中常见的霉菌：

<1>.毛酶属：（1）菌丝：无隔、单根、直立、分枝少、粗大、发达。

（2）无性：孢子囊孢子；有性：接合孢子

（3）菌落：呈灰色、灰黑色，丝状菌落，有黑色点为孢子囊孢子。

（4)生理：中温(27℃～28℃) ，高湿，蛋白酶活力强。 <2>. 根酶属：（1）菌丝：无隔，3～5成蔟，匍匐枝，假根。 (2)无性：孢子囊孢子；有性：接合孢子

(3)菌落：絮状“点“，米色、灰黑色、黑色。

(4)生理：中温(27℃～28℃) ，高湿。(有淀粉酶强的闭囊壳) <3>. 曲霉属：（1）菌丝：有隔，足细胞分枝

（2）无性：分生孢子，有顶囊；有性：子囊孢子、未知孢子 (3)菌落：短绒状，颜色丰富

(4)生理：中温(27℃～28℃)，低湿，干生，产毒。

（5）曲霉属较常用，淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶含有可作糖化曲。黑

曲霉用于柠檬酸发酵，也可制酱油、大酱、粮食中易生曲霉，曲酶和青霉的菌丝中有特殊结构：菌核，都产毒。

<4> 青霉属：(1)菌丝：有隔、缠绕、纤细、分枝。

(2)无性：分生孢子带掃状枝。有性：子囊孢子里的闭囊壳

(3)菌落：紧贴培养基表面，粉状，外有白边，丝状菌落，青绿色，黄色。

(4) 生理：中温(27℃～28℃)，低湿，干生，产毒。

第四节 非细胞型生物——病毒

1.病毒的种类、大小结构、形态特征、化学组成

1)大小：以纳米为单位 2)形态：杆状、球状。

3）化学组成：由蛋白质和核酸构成，核算包括DNA或RNA。

4）结构：核酸、衣壳、包膜。 5）种类：植物病毒、动物病毒、细菌病毒。 2.病毒：超显微无细胞结构，专性活细胞寄生的大分子毒粒，在活体外有化学大分子特

征，进入宿主细胞有生命特征的微生物，对抗生素不敏感，对干扰素敏感。 3.噬菌体：专门浸染细菌、放线菌、真菌的病毒。 4.病毒、噬菌体的增殖过程

1）病毒的增殖：吸附、侵入、脱壳、生物合成、装配和释放。

2）噬菌体裂性增殖过程：吸附（尾丝作为吸附点）、侵入（在特意位点，DNA注入，

蛋白质外壳留在细胞外）、复制（病毒的DNA和病毒的蛋白质外壳）、装配与释放（蛋白质外壳，核酸装在一起，外壳老化破裂，病毒释放）

5.温和噬菌体：当细菌分裂时，噬菌体的基因也随着分布到两个子代细菌的基因组中去，这种噬菌体称为温和噬菌体。

裂性噬菌体：侵染后，是宿主细胞破裂死亡的为裂性噬菌体。 溶原现象：被温和噬菌体浸染。

噬菌体带菌者变化：永远溶原化，裂性化，复愈化。 6.噬菌体在工业生产的危害和应用

1）危害：<1>丙酮、丁醇发酵与噬菌体污染 <2>抗生素发酵与噬菌体的污染

<3>食品工业上的噬菌体污染

2）应用：<1>用于细菌的鉴定和分型 <2>用于诊断和治疗疾病 <3>用作分子生物学研究的实验工具 <4>用于基因工程

7.噬菌体的鉴别

1）液体培养，越培养越清澈，菌越来越多，光密度OD值逐渐下降。 2）平板培养：呈现透明的噬菌斑。 3）显微镜观察：寄主细胞呈现破碎 4）电子显微镜观察

第二章 微生物的营养代谢

第一节 微生物的营养物质

1.营养元素：碳、氢、氧、氮（占细胞干重90%～97%）、磷硫、改、钾、钠、镁、锌。 营养物质：水分、碳源、氮源、无机盐、生长因子。 2.生理功能：

1)水分：<1>营养物质的溶媒。

<2>构成细胞的组成成分。

<3>维持细胞的渗透压。

<4>调整能力代谢及细胞内热量的变化。

2）碳素营养：构成细胞物质和供给微生物生长，发育所需要的能量。 <1>有机碳源：单糖、双糖、糖类、醇和醛、有机酸。 <2>无机碳源：自养微生物、CO2、碳酸盐。

3)氮素营养：提供合成原生质和细胞其他结构的原料，一般不是提供能量。 <1>有机氮：蛋白质、氨基酸

<2>无机氮：铵盐、硝酸盐，用于粮食、豆科植物。 4)无机盐

<1>构成细胞的组成成分。

<2>作为酶的组成成分，维持酶的作用 <3>调整渗透压，氢离子浓度 <4>氧化还原电位

<5>某些自养型微生物可利用无机盐做能源。

5)生长因子：维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。

<1>维生素是各种酶的辅基组成部分，主要是水溶性B族维生素。 <2>氨基酸是许多微生物必需的。

<3>嘌呤、嘧啶主要功能是构成核酸和辅酶。

生长因子：是指微生物生长时不可缺少的而本身又不能合成或合成量非常小，不能满足微生物代谢需要的微量有机物。

营养缺陷型：凡是缺乏合成某些生长因子的能力的微生物。 第二节 微生物吸收营养物质的方式及营养类型 1常见微生物的营养类型划分依据

1） 根据它们生长所需营养物质的性质不同分为异样和自养型微生物。

2） 根据微生物所利用的能源性可分为光能和化能营养型。 微生物细胞吸收营养物质的方式中单纯扩散、促进扩散、主动运输基因转位的特点及区别。 <1>单纯扩散：由高浓度区向低浓度区扩散，不需要能量和酶。

<2>促进扩散：由高浓度区向低浓度区扩散，不需要能量，需要酶。 <3>主动运输：由低浓度区向高浓度区扩散，需要能量和渗透酶。 <4>基因转位：由低浓度区向高浓度区输送，需要酶和能量。 2 微生物的营养类型

光能自养型：这类微生物细胞中都有一种含镁的卟啉色素，利用日光作用为其生命活动所需的能源，利用CO2作为碳源，以无机盐作为供氢体来还原CO2，合成微

生物自身细胞的有机物质。藻类和大多数的光合细菌都属于光能自养型微生物。

化能自养型：这类微生物利用无机化合物氧化所释放化学能作为能源，以CO2或碳酸盐作为碳源合成细胞物质。硫细菌、硝化细菌、氢细菌等均属于此型。

光能异样型：这类微生物体内也有光合色素，可以利用光作为能源，把CO2还原为碳水

化合物，但必须以某种有机物作为CO2同化中的供氢体。例如：红螺菌能利用异丙醇为供氢体进行光合作用，并积累丙酮。

化能异样型：这类微生物以有机物为碳源，并利用有机物氧化所释放的化学能为能源。 第三节 微生物的培养基 1.培养基德几种分类方法

1）根据组成培养基的营养物质来源不同区分

<1>天然培养基：来源充足，营养丰富，制备方便，价格便宜、适合大规模培养。 <2>合成培养基：适用于微生物的营养、代谢研究、分类鉴定、选育菌种。 <3>半合成培养基：生产和实验室常用。

2) 按培养基制成后的物理状态来区分

<1>液体培养基：大规模、工业生产及生理代谢等。

<2>固体培养基：在液体培养基中加1.5%～2%凝固剂，即成固体培养基，常用琼脂、明胶和硅胶。

<3>半固体培养基：在液体培养基加入少量凝固剂所制成的半固体状态培养基，可用来观察细菌运动特征、鉴定菌种等。

3) 按照培养基在生产上的应用区分

<1>种子培养基：为了保证生产中能获得大量优质分生孢子或营养细胞的培养基一般营

养原料较丰富，氮源比例较多，有时还需加入使菌种适应发酵液条件的基质。 <2>发酵培养基：使菌种能大量生长并能累积大量代谢产物而设计的培养基，在生产上，

配料一般较粗，碳源比例较多，总量高。 4) 根据培养的使用目的的不同来区分

<1>基础培养基：牛肉膏、蛋白胨——细菌培养基 豆芽汁、麦芽汁——酵母菌培养基 PDA、查氏——霉菌培养基 高氏一号——放线菌培养基 <2>加富培养基：又叫增殖培养基。

<3>鉴别培养基：是在培养基中加入某种试剂或化学药品，使培养后会发生某种变化，从而区别不同类型的微生物。

<4>选择培养基：在培养基中加入某种化学物质或抗生素，以抑制不需要菌的生长，而

促进某种菌的生长。如：青霉菌、链霉菌、氯酶素等能抑制细菌和放线菌的生长，而不抑制酶菌和酵母菌。培养放线菌抑制菌加酚。

2.微生物学常用的培养基

1)牛肉膏蛋白胨培养基 2）查氏培养基 3）马铃薯培养基 4)麦芽汁培养基 5)伊红美蓝培养基

3.培养基：人工配制而成的适合不同微生物生长繁殖和积累代谢物所需要的营养基质。主要包括：C源、N源、无机盐、水分、生长因子和适宜PH。 4.培养基的配制原则

1）根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。

2）各营养物质必须按一定配比添加

培养基中各种营养物质的配比是影响微生物生长的重要因素，特别是C:N的影响更为明显，不同微生物的C:N不同，细菌和酵母菌C：N≈5:1，酶菌C:N≈10：1。

3） 调节适宜的酸碱度（PH值）

大多数细菌、放线菌PH值为中性至微碱性

酵母和霉菌偏酸性

为了维持培养基的较恒定PH值，加缓冲剂K2HPO4和KH2PO4的混合溶液组成的磷酸缓冲剂是常用的缓冲剂。 4） 必须有适当的渗透压

酵母菌耐高渗、细菌不耐高渗

水分适度：细菌0.94～0.98 酶菌0.73～0.94 酵母菌：0.99～0.94 嗜盐菌：0.6.

第三章 微生物的代谢

第一节 微生物的呼吸作用

1.微生物的酶在细胞中的分布

胞内酶、胞外酶、诱导酶、

酶：是活性细胞所产生的具有催化作用的蛋白质和RNA。 酶活单位：单位时间内催化单位底物转化成产物。

酶催化反应类型：氧化还原酶、水解酶、转移酶、合成酶、导构酶，裂解酶。

2.影响酶促反应速度的因素：环境PH值、温度、酶浓度、底物浓度、激活剂、抑制剂。 3.微生物几种呼吸方式：有氧呼吸、无氧呼吸、发酵。

呼吸作用：是指在一系列酶的催化作用下，氧化、分解细胞内的营养物质，同时释放

和转移能量的过程。

4.有氧呼吸、无氧呼吸和发酵的区别与联系

1)有氧呼吸：以分子氧作为最终电子受体的生物氧化过程，称为呼吸作用。 特点：氧化非常彻底，产生能量多，最后形成小分子无机物。

2）无氧呼吸：是以无机氧化物，而不是分子氧作为最终电子受体的生物氧化过程。 3）发酵：就是以有机物为最终电子受体的生物氧化过程，电子供体和电子受体都是有

机物，电子最周受体通常是基质不完全氧化的中间产物。 特点：<1>一种有机物变成另一种有机物 <2>放出能量少 5.乙醇发酵，乳酸发酵的原理及常用菌种 1）乙醇发酵的原理

曲化糖：能产生淀粉酶，把淀粉转变成葡萄糖。 糖化曲C源：单糖、多糖、有机酸、麦芽糖 糖化曲呼吸类型：兼性厌氧

2）乙醇发酵常用菌种：酵母菌，多种霉菌（毛菌、根菌、镰刀菌）以及少数细菌。 什么事酒精发酵：发酵时以有机物为最终电子受体的生物氧化过程，酒精发酵以葡萄

糖为基质经过糖酵解作用途径，生成丙酮酸，然后在脱羧酶作用下

脱羧，生成乙醛。最后，乙醛作为电子受子和氢受体在乙醇脱氢酶

的作用下还原为乙醇。因此其基础代谢产物是乙醇的发酵，称为酒精发酵。

3）乳酸的发酵：有些微生物如乳酸菌，能使葡萄糖或其它糖发酵而产生乳酸菌的作用称

为乳酸发酵，其发酵产物全为乳酸的叫同型乳酸发酵。发酵产物除乳酸外，还有乙醇、CO2等其它产物时叫异型乳酸发酵。

同型乳酸发酵：C6H12O6+2ADP+2Pi→2CH3CHOHCOOH+2ATP

异型乳酸发酵：C6H12O6+2ADP+Pi→CH3CHOHCOOH+CH3CH2OH+CO2+ATP

区别：酵系不同有的走EMP途径生成丙酸，有的走HMP途径生成1分子丙酸，1分子

CO2，一分子乙醇。

常用菌种：同型乳酸发酵的主要是细菌，如乳酸链球菌、干酪乳杆菌。 异型乳酸发酵的如明串珠菌及乳酸杆菌。

4）丁酸的发酵 ： 进行丁酸发酵的主要是专性厌氧的梭状芽孢杆菌，丁酸是其特征性发酵

产物，此外还有H2、CO2等。 C6H12O6→CH3CH2COOH+2CO2+2H2 5)混合酸发酵和2，3一丁二醇发酵

大肠杆菌、志贺氏菌等发酵葡萄糖产生甲酸、乙酸、乳酸和琥珀酸等有机酸，并产生少量的2,3一丁二酸，乙酰甲基甲醇和甘油。

第二节 微生物对营养物质的分解及次生代谢的产物 1.微生物对多糖的分解过程

1）微生物对纤维素、半纤维素的分解 天然纤维素

2）微生物对淀粉的分解：利用淀粉酶将其分解。 3）微生物对果胶质的分解

2.微生物对脂肪的分解

3 .微生物对蛋白质和氨基酸的分解

蛋白质→蛋白眎→蛋白胨→多肽→氨基酸→有机酸、青定基质、胺、H2S、H2、CO2。 4.微生物细胞物质的合成

1）CO2的同化 2）固氢作用 3）蛋白质的生物合成

微生物重要的次生代谢物：抗生素、色素、毒素(维生素、生长激素、生物碱)

抗生素：某些微生物在代谢过程中可以产生具有抑制或杀死别种微生物作用的一种物质。 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，称毒素。

第四章 微生物生长的测定方法 第一节 微生物生长的测定

1微生物生长、发育、繁殖及群体生长的概念

生长：同化作用大于异化作用时微生物体积不断增大，原生质含量增加。 发育：从生长到繁殖是由量变到质变的发展过程。

繁殖：产生同种新个体（形成无性孢子或有性孢子使个体数目增加的过程） 2 微生物细胞量的测定方法

1）干重法 2）氮量法 3）比浊法

3 细胞数的测定方法： 显微镜直接计数法 平板菌落计数法 第二节 单细胞微生物生长繁殖曲线

1.分批培养：培养基、培养料、成份、接菌量都是固定的培养。

连续培养：培养的微生物、培养基、培养料、成份、接种菌量，随着微生物生长情况不断添加，在连续的状态下连续培养。

恒浊连续培养：不断调节流速而是细菌培养液浊度保持恒定的连续培养法。 恒化连续培养：控制恒定流速，使由于细菌生长而耗去的营养物质浓度基质恒定。 批次培养：把单细胞微生物接到一定培养基培养。 2.微生物的生长曲线概念、画法

生长繁殖曲线：若以细菌个数之对数值或细菌增长速率为纵坐标，以培养时间为横坐标作图，可以得到一条曲线，称生长繁殖曲线。

1).延滞期(滞留适应期)

特点：(1)数目基本保持不变 (2）原生质增加，体积增大，DNA含量增加。

(3)分裂迟缓，代谢活跃。

影响因素：(1）内因：遗传因素、DNA、菌种。

(2）外因：培养基性质、环境因素

适应期缩短的方法：(1）选优良菌种：生长速度快、代谢能力强、抗逆。

(2）加大菌种量。

(3）在发酵时进行营养驯化，把发酵培养基德菌种加入到种子培养基中。

2).对数期

特点：(1）细胞数目以2n 迅猛增加

(2）繁殖速度快，适应环境强，代谢时间短。 (3)代表微生物中的最典型特征

(4）细胞均匀一致

延长对数期：(1）补充营养，添加限制性因子 (2）中和酸碱值 (3）排出有毒代谢产物 (4）注意控温 延长目的：获得大量菌体 控制因素：尽量延长对数量

对数期的长短和菌体的繁殖速度，菌种种类，培养的性质及培养条件等有关，工业生产上采用各种措施尽量延长对数期以提高发酵生产力，这就是工业上连续发酵的基本原理（缩短延滞期、延长对数期、保持稳定期、尽量避免衰亡期，这样工业上可连续培养） 3).稳定期 特点：（1）新生细胞数目等于衰老细胞数目。 （2）培养环境最恶劣

（3）次生代谢产物产量高峰期

影响因素方法： (1）补充营养，生长因子，调PH。 （2）排除有毒代谢产物。 （3）中和酸碱。 4).衰亡期

特点：（1）衰老大于新生速度 （2）菌体出现畸形自溶

（3）革兰氏染色不准 （4）菌体中干物质增多，液泡增大 影响因素方法：菌种筛选。

第三节 环境因素对微生物生长的影响

一 .物理因素对微生物影响

1压力、微波、超声波对微生物的影响

<1>压力：影响微生物繁殖速度，高压可以引起菌体蛋白质的变性，高压对微生物作用还和高压下的气体PH值、温度等因素有关。

<2>微波：对微生物的杀菌作用，是由于微波的热效应作用于微生物所造成的。 <3>超声波：（1）水溶液内能产生H2O2，具有杀菌能力 (2) 有震荡作用，使细胞破碎。

2.三基点温度：最高生长温度、最低生长温度、最适生长温度。

1）最高生长温度：微生物生长的温度上限。80～95℃，极端为105～350℃。 2）最低生长温度：微生物生长的温度下限。—10～—5℃，极端为—30℃。 3）最适生长温度：微生物生长最旺盛的温度（opt温度）。 3.按最适宜温度分为：

1）嗜冷菌：13℃～16℃ 低温型 2）嗜温菌：25℃～40℃ 中温型 3）嗜热菌：50℃～60℃ 高温型 4.高温、低温对微生物的作用和杀菌方法

1）低温对微生物的影响：<1>冷休克。 <2>嗜冷菌能在低温条件下生长，因为嗜冷菌

的酶在低温下能更有效地起催化作用。 <3>低温控制微生物与食品保藏低温的主要作用是控制微生物的生命活动，使它们处于冷休克状态。 2）高温对微生物的影响

Pr、E、核酸、冷酸、菌龄、脂类、菌种、基质影响、细胞浓度、复原性培养的适应。 3)方法（微生物高温控制方法，又称高温灭菌、热力灭菌、是利用高温杀死微生物） <1>干热灭菌：焚烧法、灼烧法、烘烤法(调节温度在140℃～160℃，烘烤2～3h) <2>温热灭菌：间歇灭菌法(加热到100℃，维持30～60min，杀死营养体，冷却到37℃)

培养一天，次日再用同法，如此反复3次。 <3>高温灭菌：用灭菌锅，液体培养120℃，20min；固体培养9.8*104Pa，121℃，20～30min。 <4>.煮沸消毒法：煮沸15min以上，加碱效果更好。

<5>.巴斯德灭菌法：针对结核杆菌和病原菌，60℃～65℃，30min或71℃，15min。

<6>.高温短时灭菌法：灭菌条件——120℃～135℃，加热2s或135℃～150℃，加热05s～1.5s。

5.温度控制的意义

因为微生物的生活受环境温度支配，所以人们能够通过温度控制温度来促进或抑制微生物生长，降低温度以抑制微生物生长时食品冷藏的原理，给予适宜的温度促进微生物生长是培养微生物及生产微生物产品所采取的必要措施。发酵工业往往把温度控制在生成某种代谢产物的最适温度，以便获得更大量的微生物产品。但此时的温度不一定是该微生物生长的opt温度，如乳链球菌生长的opt温度34℃，而发酵产业乳酸的opt温度为40℃，有时为了避免杂菌的生长，选择适宜于较高温条件发酵的菌株，如用嗜热乳杆菌发酵生产乳酸，温度可提高到45℃～50℃。 6.水分活度对微生物的影响

水分活度(Aw)：在密闭容器内的水蒸气压与在相同温度下的纯水蒸汽压之比值。 Aw=P/P0 (Aw与渗透压成反比)

1）水分活度≈1，微生物很好生长，水分活度低于一定界限时，微生物生长受到抑制。 2）食品的Aw受环境影响的相对湿度影响，Aw影响微生物对不良因素的抵抗力。 3）食品的脱水保藏就是用降低Aw值的方法，一般控制Aw在0.65以下。 7.渗透压对微生物的影响

1）环境低渗：细胞吸水膨胀破坏死亡。

环境高渗：细胞脱水，“质壁分离”，细胞死亡，生物干燥。

等渗：适合细胞生长繁殖。 2）盐腌保藏食品的盐浓度

6%～8%可抑制大肠杆菌，沙门氏菌，肉毒杆菌，有较好的防腐效果。 10%多数杆菌不能生长。 20%盐浓度可杀死葡萄球菌

15%～25%高浓度盐，可以完全阻止微生物生长。 糖渍保藏：5%可抑制绝大多数酵母菌和细菌。 65%～70%可抑制许多霉菌

70%～80%几乎可以阻止所有微生物生长 8.氧化还原电位：气体成分，空气中O2的含量 9.辐射对微生物的影响：

紫外线：波长为260nm左右的具有高杀菌效应，不能透过玻璃，只适用于空气。 作用：1）改变DNA结构，产生嘧啶二聚体

2）改变空气中O2产生臭氧，杂菌

电离辐射：损伤DNA遗传物质，同时改变其他化学键，有“冷杀菌”之称。用于蔬菜水

果的保鲜。

二.化学因素对微生物的影响

1.化学因素：酸、碱类、盐类、氧化剂、有机化合物 1）氢离子浓度(PH值范围)：大多数细菌、放线菌的适应范围PH 4.0～10.0，最适PH 6.6～7.5，大多数酵母菌、霉菌适应范围PH1.5～10.0，最适PH 3～6 2）碱类(可杀菌)：石灰水、氢氧化钠。

3）盐类：<1>最常用汞制剂为开汞(HgCl2)，银被用作温和防腐剂。 <2>铜化物作杀菌剂以硫酸铜为主

<3>重金属盐杀菌机理：汞银、砷等对微生物的亲和力较大，与细胞蛋白质结合

使其变性，沉淀或与微生物酶蛋白的—SH结合，而是E失活，从而影响其

正常代谢。

4) 氧化剂：高锰酸钾、过氧化钠、次氯酸钙、过氧乙酸。 5）有机化合物

醇：70%～75%乙醇杀菌效果最好。

甲醛：浓度为37%～40%，商品名称为福尔马林。 酚类：煤酚皂液(来苏儿水)是用肥皂乳化的甲酚。

表面活性剂：四联胺化合物(季铵盐)是阳性离子型的表面活性杀菌剂。 三.生物因素对微生物的影响

1.寄生：一种微生物依赖另一种活的生物生存，前者对于后者有害无益，这种关系称寄生。 2.共生：两种生物生活在一起，双方互相依赖，相互有利，一起生活比分开单独生活更有利，有时甚至一种生物脱离了另一种生物后即不能生活，这种关系就是共生关系。 3.互生：是一种生物的生命活动为另一种生物创造了有力条件，在两者之间不形成特殊的结构，可以单独生活。

4.拮抗：一种微生物的生命活动抑制另一种微生物的生长发育，甚至杀死另一种微生物的现象。

非特异性拮抗和特异性拮抗的区别

非特异性拮抗：是一种微生物的基本代谢产物对其它微生物有抑制作用。

特异性拮抗：是一种微生物在生长发育过程中可以产生一种物质，去抑制别种微生物的生长或杀死它们，这种特殊物质称抗生素。能产生抗生素的微生物称抗生菌。 概念：

防腐：是指防止或抑制微生物生长繁殖，所用的防腐药物称为防腐剂。如：乳酸链球菌。 消毒：是指用物理、化学或生物方法杀死物体上的病原微生物，所用药物称为消毒剂。 灭菌：指用各种方法杀死某一食品或某一环境中的所有的微生物，包括非病原微生物和病

原微生物以及它们的芽孢和孢子。如发酵培养基的高压蒸汽灭菌。 商业灭菌：是从商品角度对食品所提出的灭菌要求，是指食品经过杀菌处理后，按照所规

定的微生物检验方法，在所检验的食品中无活性的微生物或仅能检出规程准许范围内的极少数非病原微生物，但它们在食品保存过程中，是不准许生长繁殖的，它们在一定保存期内，不能引起食品腐败变质。

无菌：是指无活菌的意思，无菌操作是防止微生物进入其它物品中的操作技术。 杀菌作用：是指某些物质或因素具有杀死微生物的作用。

除菌作用：是指液体或空气经过滤等方法除去其中所存在微生物的作用。

第五章 微生物的遗传、育种和菌种改良

遗传：微生物通过繁殖延续后代，使亲代和子代之间的形态，构造和生物机能等方面具有一定的相似性，这就是微生物的遗传。微生物的遗传物质是核酸，主要遗传物质是DNA，脱氧核糖核酸。其次还有RNA。 第一节：遗传变异的物质基础

一 遗传物质的发现过程

1.细菌转化实验——格里菲斯．克里克发现

1928年格里菲斯将有毒的SⅢ型肺炎双球菌加热杀死，然后与少量无毒的RⅡ型混合，注入小鼠体内，小鼠死亡，并从小鼠体内得到活SⅢ型菌，1944年艾弗里又发现只有从SⅢ菌中提取的DNA能使RⅡ转变为SⅢ，此实验表明决定细胞性状的物质是DNA。

2.噬菌体感染实验

1952年，候喜和蔡斯利用放射性同位素标记进行了噬菌体感染的示踪实验，将T2噬菌体分别标记上32PO43-和35SO42-，由于蛋白质含S不含P，核酸含P不含S，证明：核酸是全部遗传信息的载体。 3.病毒的拆开和重建实验

烟草叶病毒(TMV)是由蛋白质外壳和RNA构成

1956年，弗兰克尔．康拉特分别把普通TMV和HP两个毒株的蛋白和RNA拆开，然后将HR得RNA与普通TMV的蛋白质外壳从组，并让这一杂合病毒去感染寄主，结果寄主表现出HR症状。此实验证明，不仅DNA，RNA也能做为遗传物质。 二 .

1.DNA：DNA的基本单位是脱氧核苷酸，它们有四种碱基与脱氧核糖及磷酸组成，各种核苷酸可以按一定的顺序通过3,5一磷酸二酯键连接成多核苷酸链，是一个右旋盘双螺旋结构。

2.DNA的化学结构：

1）各种核苷酸可以按一定的顺序通过3,5一磷酸二酯键连接成多核苷酸链。 2）空间结构：一个轴右旋盘曲成双链螺旋结构。 3）按碱基互补配对原则 4）碱基之间靠氢键连接

5）核苷酸排列顺序和核苷酸数量不变

3.碱基互补配对原则：

嘌呤←→嘧啶 A←→T C←→G A←→U C←→H G←→H

6氨基←→6酮基

4.复制方法：半保留半不连续 DNA由3,5一磷酸二酯键连接，它是填补空缺解旋→氢键

断开→复制。

5.遗传物在细胞中的存在形式

真核微生物的DNA与组蛋白构成染色体

原核微生物只有一条裸露的DNA，无组蛋白，以环状存在于核质体，无核膜，DNA除存在于核或核质体外，少部分以质粒形式存在于细胞质中。 6.基因：是DNA分子上特定碱基顺序的片段，是储存遗传信息具有自我复制的遗传功能基本单位。

第二节 微生物的基因突变

1. 基因突变：指由于外界诱变剂引起的，DNA上的一对或几对碱基发生增加缺失，化学结构的改变，而引起的性状发生可遗传的改变。 2. 基因突变的类型

1）形态突变型，是指细胞形态发生变化或引起菌落形态改变的那些突变型。 2）致死突变型：由于基因突变而导致个体死亡的突变型。

3）条件致死突变：指在某一条件下呈现致死效应，而在另一条件下却不表现致死效应。 4）营养缺陷型：是生化变化型的一种，是某种微生物经基因突变后，由于代谢过程中某种酶的丧失，而成为少须添加某种营养成分才能正常生长的突变型。 5）抗性突变型：有抗药性和抗噬菌体等突变型。

3.基因突变的原理：基因突变包括点突变和染色体突变，基因突变是由DNA链上的一对或少数几对碱基发生改变而引起的，分为自发突变和诱发突变。 4、诱变剂：凡能显著提高突变率的理化因素都称诱变剂

5、点突变：1）碱基对置换：碱基对的置换属于一种微小的损伤，有时也称点突变，即一对碱基被另一对碱基所置换，分为转换和颠换

2）移码突变：是一种诱变剂引起的DNA分子中的一个或几个核苷酸的增加或

缺失，从而造成突变点后的全部遗传密码转录和翻译发生错误

染色体畸变：某些理化因子，如X射线和亚硝酸等除引起点突变外，还会引起DNA的巨大损伤，即染色体畸变，包括染色体的倒位、易位、缺失和重复等

6、亚硝酸盐对DNA的作用：主要是引起碱基的氧化脱氨基反应，经这一反应后，胞嘧啶可转变为尿嘧啶，腺嘌呤可转变为次黄嘌呤，鸟嘌呤可转变为黄嘌呤，其中胞嘧啶和腺嘌呤氧化脱氢后可以在DNA地复制中引起碱基转换突变。 第三节 优良菌种选育

了解1、菌种筛选的方法（符合生产要求的菌种，分离纯化，筛选菌种，杂菌变纯菌）

1） 采样：目的性 根据微生物分布的规律、性能及前人经验，有目的的采集活菌样品

2） 富集培养（增殖培养）：选择培养

3） 纯种分离：稀释分离法，划线分离法、组织分离法 4） 性能测定：初筛、复筛、毒性试验

重点 诱变育种的技术、方法

1、 诱变育种：就是利用物理或化学的因素，促使菌种担负遗传作用的DNA的碱基分

子排列改变而发生变异，然后再从大量变异菌种中挑选出符合生产需要的优良菌

种

2、 步骤：1）单孢子悬浮液的制备：真菌孢子的悬浮液浓度大约在106/ml左右，放线

菌或细菌的浓度大约在10个/ml左右为宜。

2）诱变剂的处理 ①紫外线处理：形成嘧啶二聚体，对DNA有损伤、紫外线有效波长为253.7nm 15W紫外灯为253.7nm 灯喝处理物为30cm左右，照射是长一半不短于10~20s 不长于10~20min 霉菌：20min左右 细菌：20s以内 ②氮芥处理

③亚硝酸盐处理：1mol/L醋酸缓冲液 NaNO2为诱导剂 ④NTG处理 ⑤复合诱变处理 3、 测定

了解：基因重组在微生物杂交领域的应用

基因重组是杂交育种的理论基础，由于杂交育种中是选用已知性状的供体和受体作为亲本，因此，不论方向性还是自觉性上都比诱变育种前一步，另外，利用杂交育种往往可以消除某一细菌株在长期进行诱变处理后会出现产量上升缓慢的现象，因此是一种重要的育种手段。

重点：

1、基因重组的原理（杂交育种）：把两个不同来源的DNA转移到新的细胞内，并产生新的遗传性状的过程。

2、原核微生物基因重组的方式：转化、转导、结合 转化：是受体细胞直接吸收了来自供体细胞的部分遗传物质，并把它整合到自己的基因组中，从而获得了供体细胞部分遗传性状，此过程叫转化、

转导：是通过温和型噬菌体的媒介，把供体细胞中的DNA片携带带受体细胞中，从而使后者获得了前者部分遗传性状的现象。

8

接合：是指供体菌和受体菌的完整细胞经直接接触而传递大段DNA（包括质粒）遗传信息的现象。

3、真核微生物基因重组的方式：

真核微生物的有性生殖、准性生殖都是基因重组的细胞水平上的反映 真核生物：有性生殖：酵母菌、霉菌

准性生殖：介于有性生殖与无性生殖之间，与有性生殖相似，在霉菌中的半知菌类中常见。 4、原生质体育种：主要有原生质体融合，原生质体转化，原生质体诱变育种等。 原生质体：利用溶菌酶水解剥离细胞壁，剩下由原生质膜包围着的原生质部分称为原生质体。

5、基因工程育种：（分子水平上的）广义上指利用DNA重组技术将外源基因导入到微生物细胞，使后者获得前者的某些优良性状或者利用后者作为表达物所来生产目的产物。 1）基因工程在微生物育种中的应用：①通过基因工程的方法生产药物 ②通过基因工程的方法改进传统发酵工艺 2）基因工程原理和步骤

①原理：基因工程是用人为的方法将所需的某一供体生物的遗传物质DNA分子提取出来，在离体条件下进行“切割”获得代表某一性状的目的基因，把该目的基因与作为载体的DNA分子连接起来，然后导入某一受体细胞中。让外来目的基因在受体细胞中进行正常的复制和表达，从而获得目的产物。

②步骤：一：目的基因的获得 二：载体的选择，质粒和温和噬菌体是最好的载体 三：含目的基因的DNA片段克隆如载体中构成重组载体 四：将重组载体引入宿主细胞内进行复制、扩增 五：筛选出带有重组目的基因的转化细胞 六：鉴定外源基因的表达产物 常见的载体：细菌质粒、粘性质粒

第四节 菌种的退化、复壮和保藏 重点：1、菌种退化的类型及原因 1） 退化现象：①菌落和细胞形态的改变 ②生产性能下降

③对生长环境的适应能力减弱 2） 原因：①基因的自发突变（几率很低） ②育种后未经分离纯化 ③培养条件的改变 ④菌种不纯

3） 控制方法：①创造良好培养条件 ②利用不同类型的细胞进行传代 ③控制传代次数 ④采用较好的菌种保藏方法

2、菌种复壮：1）分离纯化 2）寄主复壮 3）淘汰衰弱个体 4）基因工程育种

3、菌种的保藏 1）保藏条件：①低温 ②干燥 ③厌氧（液体石蜡） ④低温冷冻干燥 ⑤超低温冷冻干燥（真空）：冻干活疫苗用此方法保存

2）保藏方法：①斜面保藏法 4℃保藏，短期 保存时间为3~6个月 长期-60℃

②液体石蜡油保藏法，隔绝氧气，通常菌种保藏2~3年

③沙土管或胶管保藏法 ④滤纸保藏法

⑤麸皮保藏法

⑥冷冻真空干燥保藏（冻干保藏） ⑦液氮超低温保藏

第六章 微生物的应用

第一节 微生物在食品工业中的应用

一、微生物菌体 代谢产物及酶在食品工业中的应用 1、 微生物菌体的应用：食用菌，酵母菌，单细胞蛋白质 2、 微生物代谢产物的应用：酒类，食用醋，味精，柠檬酸

3、 微生物酶的应用：利用酶的催化作用产生复杂的生化反应，来改变风味或降解食品原料

成分而获得的产物，因此可以利用微生物制取食品工业中应用的酶制剂。如：淀粉酶、

蛋白酶、果胶酶等。

二、食用菌：不是微生物分类中的术语，而是指能形成大型子实体并能食用的某些食用的某些真菌。（特点：高蛋白、低脂肪、特殊多糖）

三、酵母在制造面包过程中起的作用：

1、发酵面包用的三类酵母菌：1）鲜酵母 2)干酵母（活化）28℃~30℃半小时 3）速溶活性干酵母

2、酵母在制作面包过程中起的作用：1）使面包体积膨胀 2）改善面包的风味 3）增加面包的营养价值

四、单细胞蛋白（scp）亦叫做微生物蛋白菌体蛋白，常用的是酵母菌

优点：1）原料来源广泛 2）生长繁殖快、周期短、效率高 3）与粮食生产没有争地的矛盾 4） 节约土地面积 5）菌体蛋白质丰富，氨基酸含量高

缺点：1）安全性差 2）造价高 3）核酸含量高，产生尿酸，形成通风

五、细菌纤维素

重点 一、味精 (是L谷氨酸钠盐)谷氨酸发酵原理、菌种、发酵条件 1、 常见菌株：天津短杆菌、北京棒杆菌、钝齿棒杆菌 2、 生产菌特点：1）棒状、杆状 2）无特殊结构，不运动 3）革兰氏染色阳性菌。需氮菌 4）营养缺陷性菌株 3、生物合成途径：酵解途径（EMP途径） 磷酸己糖途径（HMP途径） 三羧酸循环（TCA循环） 乙醛酸循环等

4、谷氨酸发酵控制：

1）培养基 谷氨酸发酵的原料主要是淀粉 C：N为100：15~22

2）温度 谷氨酸发酵前期（0~12h）是菌体大量繁殖阶段，此时期温度控制在30~32℃ 在发酵的中后期，温度控制在34~38℃

3）PH值 发酵前期PH控制在7.5左右，发酵中期PH控制在7.2左右，发酵后期PH7.0 4）通风 前期低通风量，中后期高通风量 （过滤的无菌空气） 5）泡沫的控制：加消泡剂 物理方法：刮板式消泡剂

化学方法：天然油脂等

4、 噬菌体的污染与防控：

1） 噬菌体的鉴别：①吸光度值上升，透光度值下降 ②培养液泡沫多，呈黏胶状态 ③显微

镜观察，菌体不完整，呈破碎状态 ④平板培养时，有透明的噬菌斑 ⑤PH值上升8.0以上

2） 在生产上控制噬菌体的方法：轮换菌种，由于噬菌体有专一性

3） 工业发酵中防止污染的方法：①环境净化，空气过滤 ②菌种纯，罐子干净，培养料干

净，水、气均干净，若被污染应停止试验，全部灭菌，倒一半留一半培养料再加一半新

料，重新发酵，对数期噬菌体易污染，而如果在后期被污染，应继续发酵，通过调PH、C：N、温度等来维持。

二、酒精发酵

1、生产菌种：啤酒酵母 拉斯2号酵母 拉斯12号酵母 南阳混合酵母1308

2、生长条件：酵母菌种的最适生长条件是28~30℃，进行酒精发酵的最适温度是30~33℃，超过33℃会老化，酵母生长的最适PH为4.8~5

3、原理：酒精发酵就是酵母菌利用可发酵性的糖，经过细胞内酒化酶的作用生成乙醇与CO2，然后通过细胞膜将这些产物排出体外，这就是酒精的形成

注：酵母菌体内不含淀粉酶，所以不能利用淀粉直接发酵，但含有酒化酶，故可利用糖进行酒精发酵。

酒化酶：是指参与酒精发酵的各种酶的总称，主要包括己糖磷酸化酶，烯醇化酶，羧酸没，

磷酸酶，乙醇脱氢酶等。 5、 酒精发酵原料：

淀粉质原料：主要是玉米（粮食）、马铃薯、木薯等（工业生产以玉米原料为主） 糖质原料：甘蔗、甜菜、废糖蜜

纤维素原料：农作物秸秆、木材加工废屑 6、 酵母的扩大培养：

实验室阶段：原菌种→斜面试管（用麦芽汁培养基）→三角瓶培养→卡式罐 生产阶段：卡式罐→小酒母罐→大酒母罐→成熟酵母 7、 酒母成熟标准：

1） 一般发酵醪中酵母细胞的数量可达109个/ml

2） 细胞整齐健壮，出芽多

3） 酵母出芽率在15％~30％之间 4） 酵母死亡率小于1％

5） 酵母耗糖率在40％~50％

6） 酸度不出现明显增高，否则说明酵母醪已被杂菌感染（用1％的美蓝染色，活细胞

为浅色，深色为死细胞）

8、 影响酒母质量的主要因素：

1） 接种量：接种量大，可缩短培养时间，在酒母生产中，接种量是一般控制在10％

2） 接种时间：对数期接种

3） 酒母的培养温度：高温比低温繁殖快，但高温易于使酒母衰老，一般培养酒母的温度为28~30℃

4） 通风培养：通入无菌空气，通气可以减少对糖的消耗 9、 酒精发酵三个阶段：

前发酵：开始发酵至6~10h该期间酵母迅速生长繁殖，温度在30℃~32℃左右，适应期和

对数期

主发酵：主发酵时间一般在12~24h 温度一般控制在34℃以下 后发酵：历时40h左右 温度在30℃左右

10、巴斯德效应:指氧气对发酵的抑制作用，是微生物机体代谢的自我调节机制，利用酵母

菌生产各种酒类时，要采取隔绝，排除O2的方法，避免有氧呼吸取代发酵。 11、酒精生产常见细菌污染：革兰氏阳性乳酸菌、革兰氏阳性的乙酸杆菌、运动发酵单胞菌

和大肠菌科的细菌

三、啤酒：不用制曲，糖化过程是大麦发芽。啤酒是以优质大麦芽为主要原料，大米、酒花

等为辅料，经过制麦、糖化、啤酒酵母发酵等工序等酿造而成的一种含CO2低酒精浓度和多种营养成分的饮料酒。

四、白酒：分固态发酵和液态发酵法

区别：1、固态发酵法是我国传统的白酒生产工艺，其产品具有特殊的芳香和良好的口味，酒质醇厚，但出酒率较低。

2、液态发酵法的原料利用率高，发酵周期短，适于大规模、连续化、自动化生产，但酒的风味和质量较差、

1、制曲：曲霉扩大培养，糖化

2、制曲中常用的曲霉：

①米曲霉：最适温度37℃ 最适PH5.5~6 其液化力和蛋白质分解力较强 ②黑曲霉：黑曲霉中的3.4309菌株适宜低温生长，最适温度为32℃ ③宇佐美曲霉：糖化曲 五、乳酸发酵食品

1、 乳酸菌：能够进行乳酸发酵的菌

2、 常用的发酵剂：嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、双歧杆菌、明串球菌（一般用嗜热链球

菌和保加利亚乳杆菌混合菌种制备发酵剂） 3、 一般发酵温度为43℃，发酵时间为2.5h 在此情况下接种量为2％，嗜热

链球菌和保加利亚乳杆菌的比例为3:2为佳，因为这种情况下含酸量为0.87％

六、柠檬酸发酵

1、菌种：黑曲霉、特异青霉等

2、机理：曲霉菌在发酵过程中可将糖分解成多种有机酸，其中草酰乙酸和乙酰辅酶A缩合成柠檬酸，发酵完毕后，滤去菌体，经过分离，结晶等处理，即可得到柠檬酸制品。 七、食醋

1、醋酸发酵：乙醇发酵+O2→乙酸

2、醋酸菌：能进行醋酸发酵的微生物是细菌，长杆状或短杆状细菌，单独成对或排列成链状，革兰氏染色为阴性，端点有鞭毛，无芽孢，为好养性微生物 3、食醋生产的细菌有：纹膜醋酸杆菌、恶臭醋酸杆菌、巴氏醋酸杆菌 4、食醋生产：（加适当浓度NaCl）

固态发酵法：醋香浓郁，加入较多疏松材料，发酵周期长，劳动强度大 液体发酵法：通风，搅拌

4、 原理：酵母菌再厌氧条件下先将物料中的糖经EMP途径转化为酒精，生成的酒精在醋酸

菌所生成的乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的作用下生成乙酸。

微生物污染与食品腐败变质

食品腐败

微生物在食品上大量生长繁殖，改变了原有的理化性质，同时改变食品原有的色、香、味、体，使食品失去原有的营养价值和实用价值。

第一节食品腐败变质原因分析 1、食品变质本质：

1) 蛋白质食物+分解蛋白质的M→氨基酸+胺+氨+硫化氢等（臭味） 它主要是由于M产生的蛋白酶和肽键内OE的作用。这种由M引起Pr食品发生的变质称腐败。

2) 碳水化合物+分解糖类的M→有机酸+酒精+CO2等（酸味） 这种由M引起糖类物质发生变质称发酵。

3) 脂肪食物+解脂M→脂肪酸+甘油+其他物质（哈唎味）把脂肪发生变质产生“油哈味”和酸味称酸败。 2．食品变质的感官变化

1）色泽变化 2）气味变化 3）口味的变化 4）组织状态变化

重点：食品腐败变质和食品理化的性质、微生物区系、环境因素的关系。

1．与食品自身理化性质的关系。

1）食品的营养组成成分： 蛋白质 、碳水化合物、 脂肪、 无机盐类 、维生素

2）食品的酸度（PH）：PH在4.5以下的食品，长霉菌，酵母菌其次是耐酸的细菌。 3）食品的水分含量：

水分活度：嗜盐性细菌 0.75:；耐渗透压酵母菌：0.6；大多数细菌 0.99~0.94； 霉菌

0.94~0.73

渗透压：酵母菌霉菌耐高渗 霉菌更明显。 2、食品质变的条件： 1）食品中的M有关

2）食品自身理化性质有关 3）环境因素有关

2、与微生物区系关系

①微生物区系：指某一食品或某一环境中，微生物的种类、数量、作用程度。（M区系越复杂，食品污染越严重）

3、与食品卫生的关系：在食品生产加工的各个环节上注意食品卫生问题。 4、微生物的影响 1）分解蛋白质的微生物

①细菌：有芽孢菌属，假单胞菌属，变形杆菌属，梭状芽孢杆菌属，它们都以Pr作为C、N原，无糖条件生长。

② 酵母菌：对蛋白质分解能力极为微弱。 ③ 霉菌：分解Pr的能力较强。如：青霉属 曲霉属 根霉属 毛霉属 木霉属 复端孢属 2）分解碳水化合物的微生物

①细菌对淀粉的分解较强着仅是少数 如：芽孢杆菌属中的枯草杆菌；蜡状芽孢杆菌和马铃薯芽孢杆菌 ；梭状芽孢杆菌和酪酸梭状芽孢杆菌。

② 分解纤维素的细菌：芽孢杆菌、八叠球菌属和梭状芽孢杆菌属的一些种（食纤维菌、生

孢食纤维菌、食用菌、粘细菌） ③分解纤维素的霉菌：曲霉属、木霉属。

④分解果胶质的细菌：欧氏植病杆菌属和芽孢杆菌属中的一些种。

⑤分解多糖：酵母菌只有极少数菌株能分解多糖，霉菌中的曲霉分解多糖最强。 3）分解脂肪的微生物 ①细菌中的假单胞杆菌属 ②酵母菌中的解脂假丝酵母

③霉菌中的曲霉、青霉、根霉、毛霉

5、与环境条件的关系：温度、湿度、通气、辐射（冷杀菌） 第二节 农产品的腐败与控制

主要注意控制PH、含糖量。

M来源：1开花时入侵 2植物病原菌 3包装、运输、销售、储藏 4人畜病原生物污染 第三节 畜产品的腐败变质 畜产品中的微生物的来源 重点：M引起畜产品质变的感官特征

1、肉类变质：1）发粘：形成霉落 2）变色 3）霉菌（臭味） 4）气味改变（臭味） 2、M来源：）健康的牧畜，肉体表面污染，组织内部无菌。 2）牧畜宰后肉体有酶存在，

利于M生长。

3.鸡蛋：

1）散黄蛋：Pr带分解断裂后，使蛋黄不能固定而发生异味，其后，蛋黄膜被分解，使蛋黄散乳，蛋黄和蛋白逐渐混一起。

2）泻黄蛋：散黄蛋进一步被M分解产生一些蛋白分解产物，蛋液变成灰绿色的稀薄的液体并有大量恶臭气味。

3）酸败蛋：霉进入在蛋壳内壁和蛋白膜上生长繁殖，出现霉菌的霉斑，斑点处造成蛋液黏着。

鸡健康，蛋是无菌的。如不健康，蛋则带鸡自身病菌，鸡蛋中沙门氏菌较多。

重点：奶类腐败变质的原因及过敏。

1、 原因：乳房的细菌，牛舍内的饲料，粪便和地面土壤的污染。挤乳后过滤及贮乳器环境

中的污染。

2、微生物的种类：乳酸菌 胨化细菌 脂肪分解菌 产气菌 产碱菌 ? ?

巴氏清毒牛奶（带菌的） NHT牛奶（100%无菌）

1） 抑制期：含有多种溶菌酶，它能对乳中存在的细菌具有杀死或抑制作用。在这一时

间，乳液含菌数不会增高，若温度升高，则杀菌或抑菌作用增强，但持续时间缩短。 2） 乳链球菌期：乳酸发酵的细菌先生长，尤其乳链球菌生长繁殖特别旺盛，使乳糖分

解，产生乳酸。当酸度升高到PH4.5时，乳链球菌本身受抑制，不再繁殖，并相反的不断减少，PH下降，出现凝块。

3） 乳酸杆菌期：（PH3—6）当乳酸链球菌在乳液中繁殖，PH下降到6左右时，乳酸杆菌活力逐渐增强。当PH值继续下降到4或5以下时，由于乳酸杆菌耐酸力较强，尚能继续繁殖产生，这时，乳液中出现大量乳凝块，并有大量乳块析出。

4） 真菌期：酸度继续升高到PH3.5—3时，大多数M被抑制甚至死亡，仅酵母菌和霉菌能适应高酸环境，并能利用乳酸为其他有机酸。由于酸被利用，乳液的酸度就会逐渐降低，PH值不断上升接近中性，

5） 胨化菌期：乳液中乳糖消耗，乳中Pr，脂肪含量较多，适宜分解Pr和脂肪的细菌

生长繁殖，凝乳块被消化，PH逐步提高，向碱性转化，并有腐败的臭味产生，这时的腐败菌大部分属于芽孢杆菌属，假单胞菌属，变形杆菌属中的一些细菌。

第四节 罐藏视频的腐败变质 一、变质的外观类型 1) “胖听”：M产气底盖凸起 2) 平盖酸败：不产生气体 3) 罐肉食品过多

4) 罐肉排气不足

5) 罐头内酸性食品与罐头本身金属发生反应产生H2 变质原因：1密闭不严 2灭菌不彻底 3 M耐热（芽孢细菌） 1.需氧性芽孢杆菌

1） 嗜热性芽孢杆菌：嗜热脂肪芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌。

2） 嗜温性芽孢杆菌：枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌，蜡状芽孢杆菌 2.厌氧性芽孢杆菌

1）嗜热性的梭状芽孢杆菌：嗜热解糖梭状芽孢杆菌，致黑梭状芽孢杆菌。

2）嗜温性的梭状芽孢杆菌：酪酸梭状芽孢杆菌，巴氏固氮梭状芽孢杆菌，肉毒梭状芽孢杆菌

二.检查及灭菌制度

罐藏食品变质的预防措施

1. 严格贯彻执行生产加工中各项制度和措施，尽可能减少细菌的污染和繁殖。 2. 严格执行各种罐头规定的灭菌公式及其保温检验制度

3. 防止罐头漏气，针对各种漏气原因，在生产至销售各个环节，采取相对应措施，即

可防止。

第五节 粮食微生物及其影响

1. 粮食微生物的影响主要是霉变。 2. 防止：控制Aw、烘干、晾晒。

3. 粮食在仓库中发热的过程：贮藏时有些粮食的水分高，造成局限曲霉和灰绿曲霉生

长的有利条件，局限曲霉生长慢，不能使粮食水分增加。灰绿曲霉迅速生长，能提

高粮食的温度，至少达到35℃～40℃并且生长部位粮食水分增加，当水分超过15.0℃～15.5℃时，白曲霉生长使水分和湿度迅速增加，当水分达到18%以上，黄曲霉才生长，白曲霉和黄曲霉联合一起使粮食温度高达55℃，并持续数周，粮温上升到60℃～65℃，嗜热真菌生长，使粮温最后达到75℃，当粮温达45℃左右，就可看到酶坏现象，并闻到霉味。

微生物引起的食物中毒及食品卫生检测

食物中毒：微生物在食品上大量生长繁殖，不仅会引起食品的腐败变质有些细菌具有致病性

和产毒性，人们大量食用后会发生急性食物中毒，少量使用可以诱发癌症。

细菌性食物中毒：是指人吃了含有细菌毒素或致病细菌的食物而引起的中毒现象。 感染型食物中毒：由摄取含有大量活菌的食物引起的，细菌在肠道内增殖，有时也伴随有毒

物质的产生，使人体出现出现中毒症状，成感染型食物中毒。 毒性型食物中毒：直接摄入含细菌毒素的食物引起的中毒，称毒素食物中毒。

第一节 细菌性食物中毒 1、中毒特征：

1）沙门氏菌中毒特征：

前期：急性胃肠炎，常有呕吐，腹泻，腹痛。

后期：高烧39℃，浓血变出现，浸染小肠。 2)金黄色葡萄球菌中毒特征

急性胃肠炎常有恶心、呕吐、腹痛、腹泻，儿童较敏感，可因吐泻而导致虚脱，甚至出现循环衰竭。

3） 肉毒梭状芽孢杆菌食物中毒特征

初期：恶心、呕吐，类似肠胃炎，随后，全身无力，头晕，视力模糊，眼睑下垂，瞳孔变大，复视，吞咽困难，言语障碍，最后因呼吸困难，呼吸麻痹。而死。 2、中毒食品：蔬菜、鱼、肉、豆、乳类含Pr多的食品。

重点：细菌性食品中毒类型 引起食物中毒的细菌生物学特征

沙门氏菌的检验：1前增菌 2选择增菌 3选择性平板分离 4生理生化反应鉴定 5血清学反

应 一、沙门氏菌 类型：感染型食物中毒。 1、治病范围分三个群：1）仅对人有致病性

2）对动物油致病性，对人中毒 3）仅对动物有致病性 2、生物学特征：

1) 革兰氏阴性短杆菌 2) 3) 4) 5)

没有芽孢和荚膜 周生鞭毛运动活泼 菌体是兼性厌氧菌

菌体抗热能力较弱，60℃ 20~30分钟的即被杀死（巴氏死菌的温度）

6) 最适温度37℃，但18℃—22℃也能繁殖。 7) 适宜PH 7.2—7.4

二.金黄色葡萄球菌 类型：产生肠毒素，属毒素型食物中毒，菌体不耐热，毒素耐热。 1、生物学特征

1) 革兰氏阳性的葡萄球菌

2) 无芽孢无鞭毛，无荚膜 不能运动 3) 兼性需氧型菌

4) 最适温度35℃—37℃，但10℃—47℃之间也能生长。 5) 加热60℃，30分钟能杀死此菌。

6) 冷藏环境中不容易死亡

7) 毒素抗热能力强，煮沸1—1.5小时仍保持毒力。120℃经20分钟还不能完全破坏。 8) 在高渗条件下有些菌株受到抑制，有些耐盐菌株 2、症状：没有死亡率

三.肉毒梭状芽胞杆菌 类型：毒素性食物中毒，毒素是嗜神经毒素，是高分子单纯Pr，菌体耐热，毒素不耐热。 1、生物学特征

1) 2) 3) 4)

革兰氏阳性芽孢杆菌

有鞭毛，能运动，无荚膜，有芽孢 菌体是专性厌氧菌 最适温度35℃左右，（36℃±1℃）

5) 繁殖体对热抵抗力一般，芽孢体较耐热，煮沸1—6小时才能杀死或120℃高压蒸气下4—10分钟才能杀死。 6) 毒素对热的抵抗力较葡萄球菌低，80℃，30分钟或100℃10分钟死后不具毒性。 7) 适宜PH＞9或PH＜4.5 2、 中毒症状

前期：急性肠胃炎（呕吐物、排泄物没有味道，没有碎糟状态） 后期：什么都不吸收，有死亡率

三、条件性致病菌食物中毒

1.大肠杆菌中毒： 类型：1）肠道致病性大肠杆菌 2）产毒性大肠杆菌 3）肠道侵袭性大肠杆菌 4）其他大肠杆菌

生物学特性：

1）革兰氏阴性杆菌

2）无芽胞有鞭毛

3）最适温度40℃左右，时间13—17分钟 4 PH4.3—9.5

中毒特性：急性胃肠炎，有呕吐腹泻大便呈水样便，粘便，有恶臭，体温正常或微热，潜伏期2—20小时，一般4—6小时。 2.变形杆菌食物中毒 类型：毒素型食物中毒 生物学特征

1）革兰氏阴性杆菌

2）无芽孢 有鞭毛 能运动

3）兼性厌氧菌 4）最适温度37℃

3、韦氏梭菌食物中毒：毒素型食物中毒

4、副溶血性孤菌食物中毒：感染型食物中毒 革兰氏阴性，无芽孢的兼性厌氧菌，最适37℃。 5、 致病菌：空肠弯曲菌中毒，李斯特菌中毒。

第二节 真菌食物中毒症状

真菌毒素：某些真菌产生的一类有毒次生代谢物称真菌毒素，人畜食用有真菌毒素的食品或饲料就会发生中毒现象，称真菌毒素中毒症。

1960年“火鸡病”真菌毒素中毒。

食品中常见的真菌毒素：黄曲霉毒素、棕曲霉毒素、青霉酸、杂色曲霉毒素、展青霉素、交链孢霉酸、镰刀曲霉。

重点：黄曲霉 1、性质：

1) 黄曲霉毒素是一族结构非常相似化合物，包括B族、G族、M族

2) 有荧光性，B族在紫外灯照射下产生蓝紫色荧光，G族黄绿色 3) 黄曲霉毒素性质稳定，紫外线，酸性和中性条件下都稳定。

4) 黄曲霉毒素无色无味，难溶于水、己烷、石油醚，可溶于氯仿 丙酮 甲醇 乙醇 乙

醚（肝脏毒，致癌，致畸形，致基因突变） 5) 黄曲霉对热稳定 食品加热至300℃才能破坏 2、黄曲霉毒素中毒机理

1) 是一种很强的致癌性亲电子产物

2) 可以和300分子的核菌酸结合造成DNA，RNA合成复制受抑制 3) 可转化成B2α型

3、体内代谢途径：1）坏氧化诱变 2）移位羟基化 3去甲基 3、产毒条件

1) 最适温度范围12℃—44℃，最适T=33℃ 2) 适应最低Aw 0.78，范围：0.78—0.98

3) 黄曲霉毒素污染多种食品：玉米 花生制品 小麦 干制品 花椒 大料 4) 南方菌种大于北方菌种 5) 天然大于人工合成

食品微生物的检验与食品保藏

目前，我国制定食品卫生标准内容包括：

1、感官指标 2理化指标 3细菌指标（微生物指标，卫生指标）

2、细菌总数：常以1g的食品或1cm2的食品表面积或1ml食品中含有的嗜中温，需氧型的活菌数来表示。用平板菌落计数法培养。

4、大肠菌群：

1）大肠杆菌包括：肠杆菌科的埃希氏菌属，柠檬酸细菌属，肠杆菌属和克雷伯菌属。

2）大肠菌群：指一群能发酵乳糖，产酸产气，嗜氧或兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌，根据其特性来检验的确定大肠菌群的存在。 3）作为理想的粪便污染指示菌应该具备的特点 ①来源特异性，即反来自肠道 ②肠道的数量较多，易于检验

③在肠道以外的环境中具有较大的抵抗力，能生存一定时间 ④对食品细菌学检验方法敏感

抗原：能诱导机体产生体液抗体和细胞免疫应答，并能与抗体和致敏淋巴C在体内外发生特异结合反应的物质。

抗体：机体在抗原物质刺激下开线的能与抗原物质结合的血清活性成分称~

巴斯德抗菌法（巴氏杀菌）：是由巴斯德发明的加热处理方法，将灭菌物品用60—65℃30分钟或71℃15分钟，杀死其中可能存在的病原菌，如结核杆菌等，而不损害食品营养与风味的杀菌方法。

2）大肠菌群：指一群能发酵乳糖，产酸产气，嗜氧或兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌，根据其特性来检验的确定大肠菌群的存在。 3）作为理想的粪便污染指示菌应该具备的特点 ①来源特异性，即反来自肠道 ②肠道的数量较多，易于检验

③在肠道以外的环境中具有较大的抵抗力，能生存一定时间 ④对食品细菌学检验方法敏感

抗原：能诱导机体产生体液抗体和细胞免疫应答，并能与抗体和致敏淋巴C在体内外发生特异结合反应的物质。

抗体：机体在抗原物质刺激下开线的能与抗原物质结合的血清活性成分称~

巴斯德抗菌法（巴氏杀菌）：是由巴斯德发明的加热处理方法，将灭菌物品用60—65℃30分钟或71℃15分钟，杀死其中可能存在的病原菌，如结核杆菌等，而不损害食品营养与风味的杀菌方法。

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