大学课件之食品微生物学第4章微生物的营养与生长.ppt

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1、,食品微生物学,第四章 微生物的营养与生长,一、微生物细胞化学组成 C、H、O、N 占干物质总量的90一97 S、P、K、Ca、Mg、Fe 占310,二、营养物质及其功能,（一）碳源 （二）氮源 （三） 矿质元素（含微量元素） （四） 生长因子 （五） 水份 （六） 能源,1、定义： 凡是可以被微生物用来构成细胞结构和代谢产物基本骨架的含碳化合物，统称为碳源。 2、碳素的主要作用 A、构成细胞的有机物质的碳架 B、为生命活动提供能量 3、碳源种类： 无机碳-如CO2 ，自养微生物碳源。 有机碳-化能异养微生物碳源和能源，包括单糖、寡糖、多糖、有机酸、醇、芳香化合物及烃类等。,（一）微生物的碳素

2、营养,（二）微生物的氮素营养,1、定义： 凡是可以被微生物用来构成细胞结构和代谢产物基本骨架的含氮化合物，统称为氮源。 2、氮源种类： 分子氮 无机氮NH4+和NO3- 蛋白质、氨基酸等有机氮,（三）微生物的矿质营养,1.大量元素：需要量在10-4mol/L以上 S、P、K、Ca、Mg、Fe 2.微量元素：需要量在10-4mol/L以下 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、镍、钨、硼等。 3.作用：细胞结构成分、能量物质、酶组分或 活性成分,（四）生长因子,1、定义 是指微生物生长所必需的、少量的、特殊的有机物质，包括维生素、氨基酸和含N碱等。 2、作用： 辅酶 、生长必需成分,三、微生物的营养类

3、型,1.化能自养型,2.化能异养型,3.光能自养型,2. 光能异养型,化能自养型,能量：无机物氧化所产生的化学能 碳源：以CO2作为唯一的碳源，以及无机盐和水 硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌,化能异养型,能源：有机化合物氧化所产生的化学能 碳源：有机化合物 包括大多数的细菌，几乎全部的真菌和原生动物。 化能异养微生物又可分为腐生和寄生,光能自养型,能源：它们利用光能进行光合作用 碳源： 以无机物作为供氢体来还原合成细胞物质。 以CO2作为主要或唯一碳源， 藻类和大多数光合细菌， 如小球藻，以水作为供氢体；而泥生绿硫细菌，则以H2S作供氢体。,光能异养型,能源：它们利用光能进行光合作用 碳源

4、： 有机化合物作为供氢体来还原CO2合成细胞物质。 非硫紫色细菌的红螺菌，可利用简单的有机酸作为供氢体,四、微生物对营养物质吸收,（一）细胞吸收营养物质的方式,1.单纯扩散,2.促进扩散,4.基团转位,3.主动运输,1.单纯扩散 水分子和脂溶性物质，经物理的扩散作用进入质膜的方式。 特点 质膜是选择性的半透膜，水分子及气体分子这一类小分子，可以通过质膜上的小孔，自由进出细胞。 脂溶性物质，溶解于磷脂，通过磷脂部分的扩散，很容易进出细胞质膜。 以上这些物质吸收和排出细胞，是以质膜内外浓度差为动力的。单纯扩散不耗能，不需要酶系参与。,2.促进扩散,是通过细胞质膜上的透性酶，与营养物质特异结合，把营

5、养物质载入细胞膜内的吸收方式。 特点 透性酶位于质膜上，它与营养物质可逆结合，运送营养物质透过质膜，本身没有变化。 促进扩散动力是浓度梯度，不耗能。当外界 营养物质浓度高于细胞内时，酶开始发挥作用。,促进扩散模式图,3.主动运输,是一种由渗透酶改变细胞内外物质浓度的平衡点，逆浓度梯度吸收营养物质的方式 特点 渗透酶参与吸收作用，是改变营养物质浓度平衡点。 营养物质被逆浓度从低浓度运送至高浓度，耗能。,主动运输模式图,4.基团转位,是一种在营养物质透过质膜时进行化学修饰，使细胞内的营养物质与底物结构不同，不受浓度梯度影响的吸收方式。 特点 有酶系参与，消耗能量。 磷酸化转移酶系 E-I：催化HP

6、r的磷酸化 E-II：与糖类特异性结合的载体蛋白 HPr：高能磷酸载体 能量：磷酸键能。,基团转位模式图,（二）、培养基的类型,1.按培养基的特殊用途分 基础、加富、鉴别和选择培养基 2.根据培养基的物理状态分 固体、半固体和液体培养基 3.根据营养物质的来源及组成成分 天然、合成和半合成培养基,（三）、培养基的配制原则,1.要清楚微生物的类型 2.要调整好营养物的碳氮比 3.要满足微生物生长的理化条件 4.要注意培养基的氧化还原电位 5.原料来源广、价格低、易获得,液体培养基中,沉淀生长,混浊生长,表面生长,六、 微生物生长,将少量单细胞纯培养接种的一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜的条件

7、下培养，定时取样测定细菌含量，如果以培养时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标作图，所得的曲线。,细菌的生长曲线,该曲线表示的细菌从生长到死亡的动态过程,细菌的生长曲线,1、延迟期（迟滞期）,2、对数生长期,3、稳定期,4、衰亡期,1、延迟期（迟滞期）,少量细菌接种到新鲜培养基后，一般不立刻进行繁殖，生长速度接近于零，因此开始的一段时间，细菌数量几乎保持不变。,出现的原因？,解决的方法？,问题：发酵工业中选择迟滞期长还是短的菌株作为菌种？为什么？,2、对数期,细菌数以几何级数增加，代时稳定，细菌数的增加与原生质量的增加及菌液浊度成正相关。,单个细胞完成一次分裂所需要的时间,不同菌种对数期的代时

8、不同,同一种菌培养条件不同代时不同,3、稳定期,新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，二者处于动态平衡。,菌体和代谢产物均大量积累的阶段。,活菌数以几何级数下降，细胞开始自溶。,菌体开始自溶，发酵液变粘稠。,4、衰亡期,(三) 微生物生长的测定,1、单细胞微生物数的测定 2、细胞生物量的测定,1、单细胞微生物数的测定 (1)计总数法 (2)计活菌数法,(1)计总数法 1）计数器直接计数: 血球计数板 酵母菌 细菌计数板 细菌 2）.染色涂片计数 ：lcm2面积的玻片 3）.浊度法 ：悬液细胞数量越多，浊度越大,(2)计活菌数法 1）. 稀释平皿计数法 2）. 最大概率法 ：临界级数,1.稀释

9、平板计数法 1）样品充分混匀；2）每支移液管及涂布棒只能接触一个稀释度的菌液；3）同一稀释度三个以上重复,取平均值；4）每个平板上的菌落数目合适，便于准确计数；,稀释平板计数法,（2）最大概率法 1）未知样品进行十倍稀释；2）取三个连续的稀释度平行接种多支试管并培养；3）长菌的为阳性，未长菌的为阴性；4）查表推算出样品中的微生物数目（统计学原理）,二、细胞生物量的测定 （）干重法：105摄氏度 （二）蛋白质含量测定法 细菌的含氮量约为干重的12.5% （三）DNA含量测定法 ： DNA与DABA-2HCl（即新鲜配制的20%W/W，3，5二氨基苯甲酸盐酸溶液）显示特殊的荧光反应 （四）生理指标法： 呼吸强度、耗氧量、酶活性、生物热,（四） 环境因子对微生物生长的影响 1.温度 2.水分和湿度 3.氢离子浓度 4.氧和其它气体 5.氧化还原电位 6.光和射线 7.化学药物,湿热灭菌法 煮沸消毒法 间歇灭菌法 巴氏消毒法 高压蒸气灭菌法,4.常用的热灭菌方法,