浙江大学食品微生物知识点

一、绪论

二、食品微生物形态与分类- 原核微生物

三、食品微生物形态与结构- 真核微生物

四、食品微生物形态与结构- 无细胞结构微生物

五、微生物的营养与代谢

六、微生物在食品环境中的生长

七、微生物的遗传与育种

八、微生物的污染及腐败变质

九、微生物在食品制造中的应用

十、食品微生物学检验

十一、食品微生物质量控制

一、绪论

1、微生物定义

微生物（microorganism）是指一类形体微小（一般小于0.1mm）、结构简单、肉眼看不见它们的个体，必须借助光学显微镜或电子显微镜才能看清它们的个体的一类微小生物的统称。

从进化的角度看，微生物是比较原始的生物。

2、生物体分类

3、微生物特点

1）个体小，结构简单

结构简单：原核生物都是单细胞；真菌有些是单细胞，有些是简单的多细胞；

病毒和噬菌体由核酸和蛋白质外壳组成，无细胞结构。

2）分布广，种类多

3）适应性强，易变异

4）生长快，培养容易

5）起源早，发现晚

4、微生物学的发展史三位重要人物：

巴斯德的重要贡献：

否定了自生说

?免疫学---提出了预防接种措施（制备了狂犬疫苗）

?提出了巴氏杀菌法，证实发酵由微生物引起（酒精发酵）

?其他：消毒法、家蚕软化（病原学说）

科赫的重要贡献：

证实了炭疽病是由炭疽菌引起的，结核病是由结核杆菌引起的。创立了柯氏

法则：即某一种微生物是否是相应疾病的病原菌的基本原则

5、微生物的具体分类与名称

1)种(Species)

它是一大群表型、性状、特征高度相似，亲缘关系极其接近的与属内其他种有明显差异的菌株的总和，即是以某个“典型菌株”为代表、十分类似的菌株的总称。1987年，国际细菌分类委员会颁布，DNA同源≧ 70%，而且其T m≦5o C的菌群为一个种

2)亚种（Subspecies)

在种内，有些菌株在遗传学上关系密切，而且在表型上仅存在较小的某些差异，在种内分成2个或2个以上的分类单位，即为亚种

亚种以下:生物变型——表示特殊的生化或生理特征；血清变型——表示抗原结构不同；

致病变型——表示某些寄主的专一致病性；噬菌变型——表示对噬菌体的特异性反应；

形态变型——表示特殊的形态特征；

菌株：

不同来源的相同种，如每一个从自然界分离到的微生物纯培养都可以称为一个菌株

菌株常用数字，地名或符号来表示。

3)属（genus）

通常把具有某些共同特征或密切相关的种归为一个属。由于微生物属间差异比较大，而属的划分也没有客观标准。

6、微生物的命名

每一种微生物都用属与种命名，属名和种名用斜体表达

属名在前，用拉丁名词表示微生物的构造、形态、某科学家名字等，描述微生物的主要特征。第一字母大写

种名在后，第一字母小写。用拉丁形容词表示，描述微生物的色素、形状、来源、病名、地名、某科学家的名字等等

如命名对象是新种，需在种名后加n.sp (即novo species)

如仅泛指某一属的微生物，或某属微生物内的某些种，则在属名后用sp.（单数时）或spp.（复数时）

如需表示变种，则在变种学名前加var., 变种学名命名原则与种名的命名同。

7、微生物的分类方法

1）经典指标，有群体、菌落形态；个体、细胞形态；营养要求；生理生化反应特征；生态特性；生活史特点；噬菌体敏感性；血清学反应等；

2）现代分类方法：

a)分子生物学分类方法

●DNA碱基比例测定

●解链温度TM值

●核酸分子杂交

PCR是一种在体外模拟自然DNA复制过程的核酸扩增技术，既无细

胞分子克隆技术。它以待扩增的两条DNA链为模板，由一对人工合

成寡核苷酸的引物介导,通过DNA聚合酶酶促反应，快速体外扩增

DNA序列。

b)化学分类方法

c)数值分析法

以两两菌株的形态、生理生化特征，对环境的反应和忍受性及生态特征

为

依据由计算机计算两者之间的总近似值，列出相似值矩阵，将相似度高的菌株

列在一起，然后将矩阵图转换成树状谱

与传统分类法相比，分类特征不分主次，鉴定项目多，根据相似系数大小来进行检索，相似系数大的为种，相似系数小为属。

二、原核微生物的形态与结构

1、原核微生物与真核微生物的比较：

2、原核微生物——细菌

1）菌体形态球形菌、杆菌、螺旋菌（包括弧菌、螺菌、螺旋体）、特殊形态菌；

2）菌体大小常以um（微米）为单位；

细菌测量方法：显微镜测微尺；显微照相后根据放大倍数进行测算；

影响测量因素：个体差异、干燥与固定使菌体缩短、染色方法不同导致的大小

不同；菌龄不同；环境条件（渗透压等）；

3）细菌细胞构造

基本构造细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质

特殊构造：荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢、胞囊

细胞壁

两种细菌的比较

特征G–革兰氏阴性菌G+革兰氏阳性菌

强度疏松坚韧

厚度薄，5～10nm 厚，20～80nm

肽聚糖层数少，1～3层多，多达50层

肽聚糖含量少（10～20％）高（50～90％）

磷壁酸－＋

外膜＋－

类脂质含量较高一般无

蛋白质含量较高无

a)革兰氏阳性菌特殊组分：磷壁酸是一种细胞壁特有的酸性多糖，从化学上分为甘油磷

酸和核糖醇磷酸；

从结合部位上分为壁磷壁酸：与肽聚糖共价结合，含量与培养基有关

膜磷壁酸/脂磷壁酸：跨越肽聚糖层与细胞膜交联，含量与培养基关系不大

b)革兰氏阴性菌的内毒素：脂多糖，由类脂A（G-致病物质内毒素物质基础）、核心多糖、

O-抗原组成；

c)分类鉴定：革兰氏染色

原理：主要依据细胞壁特殊化学组分不同

通过结晶紫初染和碘媒染操作形成不溶的结晶紫－碘复合物。

革兰氏阳性细菌由于细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和其分子交联较紧密，故用乙醇洗脱时，肽聚糖网孔会因脱水而明显收缩，再加上不含脂类不会被乙醇溶解，故复合物被牢牢滞留

在细胞壁内，呈现为紫色。

革兰氏阴性菌正相反，复合物极易被溶出细胞壁，使用番红等碱性染料复染后，呈现红色。

d)细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）

定义：由于肽聚糖受抑制或破坏而失去细胞壁的细菌。

原生质体：革兰氏阳性L型

原生质球：革兰氏阴性L型

意义：在高渗环境下仍能生存，具有致病性，常引起慢性感染；

由于形态结构和特性发生变异，给临床诊断和治疗造成困难；

●细胞膜

a)两大模型：

流动镶嵌模型（膜主体脂双分子层、流动性、蛋白镶嵌或贯穿或浮在表面、不对称性）板块模型（磷脂双分子层存在有序与无序结构动态平衡、膜蛋白分布镶嵌型、运动型、不均匀型、负电荷、细胞膜电位差）

b)细胞膜的功能：生物合成、物质转运、分泌呼吸；

利用不同细菌细胞膜结构功能上差异性，可用于细菌鉴定。

●中间体

细胞膜局部内陷折叠而成，与细胞壁合成、核质分裂、细胞呼吸和芽孢形成有关，多见于

革兰氏阳性；

●细胞质

1.核糖体

2.质粒

3.贮藏物：聚-b-羟丁酸：细菌所特有的、贮藏能量与碳源，降低细胞渗透压；

异染颗粒：贮藏磷和能量、降低渗透压；

藻青素和藻青蛋白：蓝细菌中内源性氮源，储备能源；

羧化体：自养菌细胞内含物，固定CO2作用；

液泡：老龄细胞常见，调节渗透压；

淀粉粒和肝糖粒

4.细胞核：位于细胞质内，无核膜、仅为一核区，称为拟核或原核；

只有一条染色体，主要为DNA，还有少量RNA和蛋白质，但无组蛋白；

●荚膜：

定义：某些细菌在一定的营养条件下向细胞外分泌的一层粘性物质

功能：保护细胞免受干燥影响，增强某些病原菌的致病能力；

抗宿主细胞的吞噬作用；

储存养料，以备营养缺乏时重新利用；

堆积某些代谢废物；

可以使菌体菌体粘附于适当的物体表面；

利用生产代血浆、黄原胶、食品增稠剂

危害污染食品后产生粘性液状物、引发龋齿；

●鞭毛：

主要功能：运动器官；（作为抗原物质）

分类：一端生鞭毛、两端生鞭毛、丛生鞭毛、两端丛生鞭毛、周生鞭毛；

化学成分：蛋白质99%；少量多糖或脂类；

运动方式：具有趋向性、以推进方式做直线运动、以翻腾方式做短促转向运动；

●纤毛

存在于革兰氏阴性或少数革兰氏阳性菌，不具运动性

性纤毛：比普通纤毛长，是细菌传递游离基因的器官，细菌结合时遗传物质的通道；

●芽孢（内生孢子）

定义：芽孢是某些细菌在其生活史一定阶段于营养细胞内形成的一个圆形的或椭圆形或圆柱形结构；

萌发条件：刚形成的芽孢总是处于休眠状态，热处理/低温贮藏都有活化作用；可多年保持休眠状态，在适宜条件下萌发，首先发生吸胀作用，随之折光性和抗性丧失，继而呼吸作用开始，显示酶/代谢活性，营养细胞壁迅速合成；

三种营养细胞脱出方式：赤道脱出、末端脱出、斜出；

特点：a.游离水含量远低于营养细胞，只含少量处于不活跃状态的酶；芽

孢内形成吡啶二羧酸（DPA）而具有抗热性，萌发时吡啶二羧酸释放丧失

抗热性；

注意：形成芽孢不是细菌对不良环境的适应，而是某些细菌所具有的遗传

特性，同时也不是细菌的繁殖单位，在形成过程中没有DNA复制过程，

一个芽孢萌发只能形成一个菌体。

4）细菌的繁殖与培养特征

a）细菌繁殖：以裂殖为主；

b）培养特征：

菌落：一个或几个细菌在固体培养基上经分裂生长形成的成千上万个细胞聚集在一起的肉眼可见群体；

菌苔：大量细菌密集生长，结果长成的各菌落连接成一片的现象；

液体培养基上，群体形态多表现为浑浊，部分表现为沉淀；

5）细菌分类

可根据形态特征、培养特征、生化反应、血清型反应分类

6）食品中常见的细菌

污染肉及肉制品、鲜鱼贝类、禽蛋类、牛乳和蔬菜、冷藏食品腐败的重要原因

——假单胞菌科

常见腐败菌、粪便污染指示菌

——大肠杆菌

污染鱼肉禽蛋乳，可在消化道增殖引发急性肠胃炎和败血症，食品中毒性细菌

——沙门氏菌属

肠道内与健康长寿有关，同时是主要的腐败菌；

——乳酸菌

具有对热、PH和盐多种多样性的生理特性，少数种对脊椎动物和非脊椎动物

致病——芽孢杆菌属

排列成葡萄状，在乳肉类食品中极易繁殖、在剩菜剩饭中易生长——葡萄菌属

3、原核微生物——放线菌

1）特点：革兰氏染色阳性反应、不运动、抗生素的主要产生菌；

2）形态：单细胞，由分支发达的菌丝组成；

菌丝：基内菌丝:生长于培养基内，主要功能为吸收营养物；

气生菌丝：由基内菌丝长出培养基外伸向空间；

孢子丝：放线菌生长至一定阶段气生菌丝上分化出形成孢子的菌丝；

3）生理特性：革兰氏阳性，大多数为化能异养型；大多数为好氧型，大多数为中温微生物23-37，少数为高温，50-60；最适生长PH为中性至微碱性；

4）放线菌的繁殖：孢子形成的三种方式：凝集分裂、横隔分裂、形成孢子囊；

5）与细菌的比较：

4、其他类型的原核生物

1)蓝细菌：蓝细菌(Cyanobacteria)旧名蓝藻或蓝绿藻，是一类进化历史悠久、革

兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素和藻蓝素（但不形成叶绿体）、能进行产氧

性光合细菌的大型原核微生物。

水华（淡水）、赤潮（海水）；

2)支原体、衣原体、立克次氏体

立克次氏体是一种专性寄生于真核细胞内的革兰氏阴性原核生物，主要寄生

于虱、蚤、螨等，引发斑疹伤寒、战壕热；

三、真核微生物的形态与结构

1、真核微生物的特点

1）：细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中具有线粒体同时存在叶绿体等细胞器的微小生物；

2）分类

2、真核微生物——霉菌

1）细胞结构

a)细胞壁：主要由几丁质、纤维素、葡聚糖等构成；

b)原生质膜：主要成分为蛋白质、脂类、甾醇；

c)核蛋白体：真核细胞细胞质基质中80S核糖体(不同于原核细胞的70S)

d)贮藏物：主要为异染颗粒、肝糖粒、脂肪滴等；

2)霉菌的菌丝和菌丝体

a)菌丝：由孢子萌发后延长或由一段菌丝细胞长出，一般宽度为5-10 μm

菌丝体：菌丝在条件适合时总以顶端伸长方式向前生长，并产生很多分枝，相互交错成一团菌丝称为菌丝体。

b)菌丝的变态

菌丝的组织体：菌索：某些高等霉菌菌体平行排列组成长条状似的绳索；

吸器：专性寄生霉菌在菌丝旁生出拳头状突起，伸入寄主细胞内吸取养分；

子座：很多菌丝聚在一起形成较疏松的组织；

菌核：菌核是一种休眠体，生存力极强，可以抵抗恶劣环境条件；

3)霉菌的繁殖体

4）霉菌的生活史：

大多数霉菌在适宜条件下：

有的霉菌只产生无性/有性孢子；

5）食品中常见的霉菌

毛霉属 a 毛霉菌丝长而发达，菌丝无隔多核，菌落呈灰白或褐色，疏松棉絮状；

b常在果实、果酱、蔬菜、糕点、乳制品和肉类上生长引起食品腐败变质；

c 生产豆腐乳：具有分解蛋白质能力；

d 生产乙醇：毛霉的淀粉酶活性较强；

根霉属 a 菌丝为无隔单细胞，有发达的菌丝体，气生菌丝为白色、蓬松匍匐菌丝生节，形成假根状的基内菌丝；

b 有性生殖产生接合孢子；

c 常引起谷物、瓜果蔬菜以及食品腐败；

d 用作酿酒、制醋业的糖化菌：生产大量淀粉酶；

曲霉属 a菌丝有隔，多细胞菌落呈圆形；

b 以分生孢子方式进行无性繁殖；

c 湿热条件下引起皮革、布匹和工业品发霉和食品霉变；

d 用于柠檬酸、葡萄糖酸、淀粉酶和酒类的生产；

e 黄曲霉系产毒菌，能产生黄曲霉毒素；

青霉常见的有害菌，菌丝分支、有隔，为多细胞菌丝发育成直立的分生孢子梗；

6)常见霉菌的菌落形态：

液体培养时 a 静止培养霉菌在表面生长，液面上形成菌膜；

b 震荡培养，菌丝有时相互缠绕在一起形成菌丝球，悬浮于培养

液或沉于底部；

3、酵母菌

酵母菌是非菌丝型真核生物

1）酵母菌的形态和结构

单细胞、无鞭毛、不能运动球形、卵圆形或柱形；菌落大而厚，表面光滑

湿润、粘稠、菌落多呈乳白色或奶油色，少数红色；

2）酵母菌的繁殖：

a）无性繁殖

b）有性繁殖

3）酵母菌的分类

根据酵母是否有有性生殖、能否形成子囊孢子或掷孢子等、以及孢子的数目形状等特征进行分类

4）酵母菌培养特征

固体培养时菌落大而厚，圆形，光滑湿润、粘性，颜色单调；

四、非细胞生物的形态与结构

1、病毒

1)病毒结构与化学组成

结构：核酸、蛋白质壳体、囊膜；

化学组成：核酸、蛋白质、酶类（神经氨酸酶、反向转录酶）、病毒糖蛋白与

病毒脂类；

2）亚病毒

类病毒：只有独立侵染性的RNA组成，能在寄主细胞内用复制的方法进行增

殖；

拟病毒：一般只有裸露RNA或DNA所组成，单独无侵染性，需要辅助病毒

才能进行侵染与复制；

阮病毒：不含核酸的传染性蛋白质分子；

3）病毒应用：鉴定病原菌、治疗疾病；防治病虫；遗传学方面的应用；

2、噬菌体

1）形态与结构

2）噬菌体的增殖

烈性噬菌体：吸附和侵入、复制和装配、释放；

五、微生物的营养与代谢

营养物质:能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质；（物质基础）营养:微生物获得和利用营养物质的过程;(生理过程)

1、微生物的营养物质

1）碳源

工业生产常用的碳源，大多数来自植物体，如山芋粉、玉米粉、麸皮、米糠等；

配制培养基：常用碳源：葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、甘油、有机酸；最适碳源为糖类，其次为醇类、有机酸和脂类；单糖优于双糖与多糖；

2）氮源

3）生长因子：微生物生长代谢所必需且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物，需要量很少。（广义包括碱基、氨基酸、维生素等）

4）矿质元素

5）水分

a)溶剂和运输介质，营养物质吸收及代谢物分泌

b)参与细胞内的生化反应

c)维持Pr、核酸稳定天然构象

d)热的良好导体，控制细胞内温度变化

e)维持细胞自身正常形态

f)控制酶、微管、鞭毛等多亚基结构组装和解离

微生物一般在水分活度0.60-0.99生长，aw过低时微生物生长延缓期延长；一

般细菌水分活度比酵母、霉菌高；

2、微生物的营养类型

1）无机营养型（自养型）微生物

光能自养型：光为能源，利用无机物为碳源；蓝细菌、绿硄细菌、红硄细菌；

化能自养型：无机物氧化供能，生长不依赖有机物；亚硝基细菌、硝酸细菌、

铁细菌、硫细菌、氢细菌；

2）有机营养型（异养型）微生物

光能异养型：光为能源，生长需要有机物质

化能异养型：有机物氧化供能；

a.腐生型：毛菌、根霉、曲霉；

b.寄生型：病毒、噬菌体、立克次氏体；

3、微生物对营养物质的吸收

简单扩散（Simple diffusion) 促进扩散（Facilitated diffusion）主动运输（Active transport）基团转位（Group translocation) 内吞噬作用

1）简单扩散

原生质体膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的小孔，由高浓度的外部环境向低浓度的胞内进行扩散；

2）促进扩散

借助膜上载体蛋白，具有高度的立体专一性；

?需要特异性的载体蛋白

?不消耗能量

?可加快运输速度，但不能逆浓度运输

3）主动运输

有特异性的载体蛋白参与、需要消耗能量、可以逆浓度梯度运输

微生物的主要物质运输方式

4）基团转运

5）内吞噬作用：胞饮（液体）作用与胞吞（固体）；

4、营养基质

任何培养基都应该具备微生物生长所需要的六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水；

任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；

1）选用与设计培养基的原则与方法

a)目的明确

b)营养协调

c)理化条件适宜

理化条件包括 PH、水活度、氧化还原电位；

d)经济节约

2）培养基的类型与应用

5、微生物酶

1）微生物作为酶源的优越性

种类繁多，可以生产所以的酶类；

微生物易于培养、生长周期短；

生产易管理；原料成本低；

提高微生物产酶能力途径多；

六、微生物在食品环境中的生长

生长、繁殖的概念区分：生长表现为细胞组分与结构在量的方面的增加；

繁殖则是生物个体数目的增加；

1、微生物纯培养的获得

1）平板划线分离法

用接种环以菌操作沾取少许待分离的材料，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，如果划线适宜的话，微生物能一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌落。

2）稀释倒平板法

3）单孢子或单细胞分离法

4）选择性培养基分离法

微生物纯培养方法的比较

2、微生物生长的测定

3、微生物的生长规律

滞留适应期：刚刚接种到培养基上的细菌，对新环境有一个短暂的调整适应过程；

特点：一般不立即开始分裂繁殖，生长速率为零；

合成代谢活跃，细胞重量增加，体积增大；

DNA含量高，细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质体嗜碱性；

对外界不良条件反应敏感；

对数生长期：细胞代谢活性最强、细胞进行平衡生长、生长速率最大；