食品微生物浙大课件.docx
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date食品微生物浙大课件食品微生物浙大课件第八章食品的微生物污染及腐败变质污染食品的因素主要有:放射性、化学性和生物性污染,其中微生物污染食品而危害健康最易发生而且较为多见。微生物污染主要有:细菌与细菌毒素;霉菌与霉菌毒素。一、染食品的微生物来源及其途径(一)污染来源1来自土壤中的微生物 土壤是微生物的大本营() 土壤中丰富的营养;() 土壤具有有较好的持水性() 土壤的酸
2、碱度多数接近中性,渗透压在适中。() 土壤的团粒结构能调节空气和水份的含量。() 土壤表土以下的温度一般介于10-30之间。() 土壤的覆盖保护微生物免遭太阳紫外线的杀害因此土壤为微生物生长繁殖提供了有利条件。素有“微生物的天然培养基”之称。2 来自空气中的微生物 空气中常见的微生物是一些抵抗力较强、耐干燥、耐紫外线能力强的类群。细菌中的革兰氏阳性球菌、芽孢杆菌以及酵母、霉菌的孢子在空气中普遍存在而且有较高的检出率。 3 来自于水中的微生物 一般来说水中微生物的数量取决于水中有机质的含量。海洋中也有大量水生微生物存在,主要是细菌,它们均具有嗜盐的特性。4来自人和动植物的微生物 人及动植物均带有
3、一定的微生物。有些为病原微生物。(二) 微生物污染食品的途径1 通过水而污染 2 通过空气而污染 3通过人及动物而污染 4通过用具及杂物而污染 (三)食品中微生物的消长加工前 一般只有增多。2加工过程中 食品中微生物数量明显下降,但也有二次污染的问题。3加工后 (四) 食品的细菌污染1食品中常见的细菌2 食品中的细菌数量及其食品卫生意义食品中细菌数量通常指每克或每毫升或每平方厘米面积食品上的细菌数目,用菌落总数表示。() 作为食品被污染程度即清洁状态的标志。()预测食品耐存放程度或期限。3 大肠菌群及其食品卫生学意义大肠菌群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。()
4、 人与温血动物粪便污染的指标菌。() 作为肠道致病菌污染食品的指标菌。但冷冻食品主要以肠球菌作为指标菌来评定卫生质量。二、食品的腐败变质一般是指食品在一定环境条件下,由微生物的作用而发生的有害的变化,即造成人们所不期望的那种组成成份和感官性状的变化。(一)微生物引起食品变质的基本因素食品腐败变质的因素是多方面的,一般可从食品本身、环境因素及微生物等三个方面来考虑。1 食品的基质条件 食品原料的营养成份与微生物的分解 食品中蛋白质被微生物分解造成败坏称为腐败;食品中碳水化合物或脂肪被微生物分解产酸而败坏称为酸败。 食品的pH值a. 食品的pH值与微生物生长的适应性 pH低于4.5的食品称为酸性食
5、品;PH大于4.5的食品称为非酸性食品。b. 微生物引起食品pH值变化 食品的pH值影响微生物的生长,反之,微生物在食品中生长繁殖又会引起食品pH值的变化。 食品的水分a. 微生物生长与食品水分活性的关系 b. 食品的水活性 渗透压 2 食品的外界环境条件 温度 气体(二)食品腐败变质的化学过程、食品中蛋白质的分解 、食品中脂肪的分解 、食品中碳水化合物的分解 (三)食品腐败变质的鉴定、感官签定 色泽 气味 口味 组织状态 、化学鉴定 、pH值或酸碱度的测定 4、微生物捡验 (四)腐败变质食品的卫生学意义及处理原则三 霉菌及其毒素污染食品后造成的危害(一) 霉菌产毒的特点、霉菌产毒仅限于少数的
6、产毒霉菌,而产毒菌种中也只有一部分菌株产毒。、产毒能力还表现出可变性和易变性。、霉菌毒的产生并不具有一定的严格性,即一种菌种或菌株可以产生几种不同的毒素,而同一霉菌毒素也可由几种霉菌产生。、产毒霉菌产生毒素也需要一定条件。(二)主要产毒霉菌已知产毒霉菌现有以下几属:曲霉属、 青霉属、镰刀菌属等。(三)主要霉菌毒素黄曲霉毒素、黄变米毒素、镰刀菌毒素、杂色曲霉毒素等。(四)防毒方法与去毒措施1 防霉 物理防毒 气调防毒 化学防霉 2 去毒 物理去毒a. 人工或机械拣出毒粒b. 加热处理法c. 吸附去毒d. 射线处理 化学去毒a. 酸碱处理b. 溶剂提取c. 氧化剂处理d. 醛类处理 生物去毒a.
7、发酵去毒b. 其他微生物去毒 (五)霉菌和霉菌毒素的食品卫生学意义1 人体霉菌毒素中毒 霉菌污染引起的食品变质 四食品微生物污染与腐败变质的控制(一)加强食品企业的卫生管理1加强环境卫生管理 2 加强食品生产的卫生管理五食品防腐保藏(一)低温保存 食品的冷加工,包括冷却、冻结、冷藏及升温解冻四个过程。、冷却 食品冷却的温度是-4-+4。部分微生物仍能生长繁殖。因此,冷却的食品只能短期保存。、冻结一般在-8以下。限制了食物中微生物的生存,同时杀死部分微生物。、冷藏 是维持食品在冷加工过程中的最终温度条件下,食品冷藏可分为冷却冷藏和冻结冷藏。、升温解冻 是对经过冷加工的食品进行加热缓解的过程,目的
8、是使食品恢复到常温状态。(二)高温灭菌保藏(三)脱水保藏(四)酸液保藏(五)电离辐射保藏 第七章 微生物的遗传和育种一、 微生物的遗传性与变异性所谓遗传性就是具有产生与自己相似后代的特性。变异是指亲代和子代及子代各个体之间的差异。微生物的遗传性和变异性在本质上与高等生物相同,但又有它的自身特点:个体易于变异。比表面积大。便于建立纯系。二 遗传物质基础是核酸1 转化实验 无毒的、无荚膜的、菌落呈粗糙型的(R型)肺炎双球菌小白鼠活 加热杀死了的有荚膜、菌落呈光滑型(S型)的肺炎双球菌小白鼠活。 R型死的S型小白鼠死,死鼠体内发现了有活的S型的肺炎双球菌的细胞。 S型的抽提物R型培养S型。 抽提物D
9、NA、RNA、蛋白质多糖等分别加入培养基中去培养无毒、无荚膜的细菌,结果发现只有DNA才能使无毒、无荚膜的菌的转变为有荚膜、有毒的细菌。如在培养基中加入溶解DNA的酶,破坏DNA,则上述的转化现象就完全消失。由此证明遗传上起支配作用的化学物质成分并非是蛋白质,而是核酸,特别是脱氧核糖核酸(DNA )。2噬菌体的感染实验 放射性同位素32P(原子量31)35S(原子量32)的培养液中将噬菌体T感染大肠杆菌,得到标记有32P和35S的噬菌体,然后将这些噬菌体感染一般培养液中的大肠杆菌,10分钟后将细胞离心沉淀, 结果发现几乎全部32P都与细菌在一起,而35S都在培养液中,这说明感染时只有噬菌体“头
10、部”的DNA注入细菌细胞中,而蛋白质外壳并未进入寄主细胞。3病毒的重建实验烟草花叶病毒(TMV)的蛋白质烟草花叶病毒(HR)的RNA 杂种病毒烟草上还产生了HR所特有的病斑。而且子代的病毒内RNA也是HR型的。这充分说明在RNA病毒中遗传的物质基础是RNA。六、基因突变和诱变育种1 基因突变就是生物体出现与亲代不同遗传性状的现象,即生物体的表型或基因型发生了可遗传的变化。 微生物诱变育种的几个问题由人们有意识地应用一些物理、化学因素诱发的,叫做诱发突变。微生物诱变育种有关的几个问题。(1)出发菌株(2)菌悬液的制备 a关于菌龄问题,宜采用处于对数生长期的生长菌。b菌悬液的浓度一般处理真菌孢子或
11、酵母细胞悬浮液的浓度大约在106个/ml左右,而细菌的细胞的浓度或放线菌的孢子浓度大约为108个/ml左右。c菌悬液的配制方法菌悬液可用生理盐水或缓冲液配制。 (3)诱变剂使用剂量的选择质量性状90% 数量性状70% (致死率)(4)诱变效应测定七、微生物诱变育种的基本程序原始菌株(出发菌株)纯化细胞或孢子悬浮液制备 (活细胞计数) 诱变预备实验诱变剂处理(活细胞计胞)中间培养突变株分离初筛复筛生产性试验八 诱变剂1 物理诱变剂有紫外线、X射线、射线、快中子、射线等2 化学诱变剂的 化学诱变剂的 化学诱变剂的 化学诱变剂的化学诱变剂有碱基类似物、体外化学诱变剂、移码突变剂等。 3 紫外线照射的
12、方法(1)制备菌悬浮液 用生理盐水或缓冲液配制。(2)照射(3)筛选优良的突变株。九 原生质体融合技术 -细胞融合技术是将遗传物质不同的两个细胞融合成一个新细胞的一种技术。由于此技术应用于植物细胞和微生物细胞时,要去掉细胞壁后才能进行融合,所以称之为原生质体融合技术。这种技术对克服生物远缘杂交的“不育性”,扩大遗传重组范围,增加变异,创造新型的有实用价值的生物具有广泛的应用前景,它不仅推动了微生物的遗传、生理、代谢和形态等方面的研究,也为菌种的选育开辟了新途径。原生质体融合的主要环节:1 选择具有遗传标记的亲株2原生质体制备(1)制备原生质体需注意的几个问题:a 菌龄一般宜采用对数生长期的菌体
13、。b 选择合适的酶系c 酶的浓度d 酶解温度 e pH值渗透压稳定剂3 原生质体融合4 再生5 重组子的检出十基因工程基因工程,就是指在体外将外源DNA分子(往往是某一特定的基因)经切割和连接,插入至病毒、质粒或其他载体分子中,形成重组DNA分子,导入到受体细胞中,使外源基因在受体细胞中表达的过程。基因工程的主要技术操作步骤分:1 供本基因(目的基因)的分离采用化学方法合成基因,从构建的基因文库中钓取目的基因,应用mRNA逆转录法合成cDNA,PCR法等等。2 将带目的基因的外源DNA片段,连接到能自我复制的载体分子上3 将重组DNA转移到受体细胞4 筛选获得了重组DNA分子的受体细胞克隆 5
14、 克隆基因的表达,产生出人类所需要的物质。十一、生产菌种的保存1 生产菌种的保存(1)菌种保藏的基本原理人工地创造适合于休眠的环境条件,使微生物的代谢活动处于最低的状态,但又不至于死亡,从而达到保藏的目的。(2)常用的保藏方法1. 定期移栽保藏法 该法包括斜面培养、液体培养、穿刺培养等方法。2. 矿油封藏法 3. 砂土保藏法 4. 土壤保藏法 a土壤增殖干燥法 b土壤拌菌干燥法 5. 滤纸保藏法 6. 麸皮保藏法 7. 梭氏真空干燥保藏法 8. 液氮保藏法 2、菌种的退化与复壮微生物的变异是绝对的,而它的稳定性则是相对的;退化性的变异是经常的。(1)菌种的退化退化现象的表现:1. 菌落和细胞形
15、态改变 2. 生产性能下降 3. 对生长环境的适应能力减弱 (2) 退化的原因主要有有关基因的自发突变育种后未经分离纯化培养条件的改变 (3) 防止退化的措施:控制传代次数采用有效的菌种保藏方法.利用不同的细胞进行接种传代 .选择合适的培养条件 某种微生物生长的培养条件。(4)复壮 分离纯化寄主复壮遗传育种 十二、菌种保藏机构比较著名的菌种保藏机构有:美国标准菌库(ATCC)、美国农业部研究中心菌库(NRRL)、日本大阪发酵研究所(IFO)、中国的微生物所等机构。需要者可向这些机构索取、购买。、高温对微生物的影响微生物所处的环境温度超过微生物所适应的最高生长温度,一般对热较敏感的微生物就会立即
16、死亡,例如多数细菌、酵母和霉菌的营养细胞和病毒在50-6510min内可致死。但不同的微生物对热的敏感性不同。(1)嗜热微生物的生长特性 嗜热微生物的生长曲线中的延迟期非常短,对数生长期的持续时间也非常短,生长速度较快。(2) 热对微生物的致死作用 -微生物在超过它们最高生长温度范围时,致死的原因主要是由于高温对菌体蛋白质、核酸、酶系统产生直接破坏作用,微生物耐热性常用以下几个数值表示:(1)热死温度(thermal death point)在10分钟内杀灭悬浮于液体中的微生物的最低温度。(2).热(力致)死时间(thermal death time, TDT) 是指在特定的条件和特定的温度下
17、,杀死一定数量微生物所需要的时间,称热力致死时间。在一定基质中,其温度为121.1加热杀死一定数量微生物所需要的时间(min),即为F值。 (3).D值(decimal reduction time) 在一定温度下加热,活菌数减少90%,即减少一个对数周期时所需要的时间(min),即为值,测定值时的加热温度, 在D的右下角注明。例如,含有某种细菌的悬浮液,含菌数为105/ml,在100的水浴温度中活菌数降低至104/ml时活菌 菌数降低至104/ml时,所用的时间为10min,该菌的D值为10,即D100=10min。(4).Z值 是指缩短90%热致死时间(或减少一个对数周期)所需要升高的温度
18、(),这个升高的温度即为Z值。(3) 影响微生物对热抵抗力的因素a菌种不同,它们之间的细胞结构特性及细胞组成特性不同,对热的抵抗力也不一样,就一种微生物来说,其个体的差异对热的抵抗力也不同。不同特性的微生物抗热力一般说来嗜热菌大于嗜温菌和嗜冷菌,芽孢大于非芽孢菌,球菌大于非芽孢杆菌,革兰氏阳性菌大于革兰氏阴性菌,霉菌大于酵母菌,霉菌和酵母的孢子大于其菌丝体。细菌的芽孢和霉菌的菌核抗热力特别大。b同一菌种处于不同生育阶段对热的抵抗力也不一样,在同样条件下,对数生长期的菌体抗热力较差,而稳定期的老细胞较大,老龄的细菌芽孢较幼龄的细菌芽孢抗热力强。c微生物个体数量的影响,菌数越多,抗热力越强,因微生
19、物群集在一起时,受热致死不是同一时间而是有先有后,同时菌体能分泌一些保护作用的蛋白性物质,菌多分泌的保护性物质也多,抗热性也就增强d基质的影响因素(a) 微生物的抗热力随含水量减少而增大,同一种微生物在干热环境中比在湿热环境中抗热力大。肉毒杆菌芽孢的数量对热致死时间的影响芽 孢 数 量 热致死时间(min) 72 000 000 000 240 1 640 000 000 125 32 000 000 110 650 000 85 16 000 50 3028 40 1. 微生物的生长与温度 一、食品中微生物生长活动的温度类群微生物的生长温度范围类群 生长温度() 最 低 最 适 最 高 分
20、布 嗜冷微生物 -10-5 10-20 20-30 水和冷藏中的微生物 嗜温微生物 10-20 25-30 40-45 腐生微生物 10-20 37-40 40-45 寄生人及动物的微生物 嗜热微生物 25-45 50-55 70-80 温泉、堆肥中微生物 从表中可以看出,在25-30之间,各种微生物均能较好生长,因此食品都有可能因微生物活动而引起变质。若温度高于或低于这共同能生长的温度范围,微生物能适应活动的主要类群就有了改变(不同温距中微生物活动的主要类群低温40 霉 菌 霉 菌 细菌(少数) 酵母(少数) 酵 母 细菌(少数) 细 菌 应当指出的是,最适生长温度并不等于生长量最高时的培养
21、温度,也不等于发酵速度最高时的培养温度或累积代谢产物量最高时的培养温度,更不等于累积某一代谢产物量最高时的培养温度。从下表还可看出,同一微生物的不同生理过程有着不同的最适温度。微生物各生理过程的不同最适温度菌 名 生长温度 () 发酵温度() 累积产物温度() Streptococcus thermophibus嗜热链球菌 37 47 37 Streptococcus lactis乳酸链球菌 34 产细胞:2530产乳酸:30 Streptomyces griseus灰色链霉菌 Corymebacterium pekinense北京棒杆菌 Clostridium acetobutylicum丙
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