微生物的生长及其控制食品微生物学江南大学.pptx

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1、12主要内容主要内容测定微生物生长繁殖的方法微生物的生长规律影响微生物生长的主要因素有害微生物的控制第1页/共136页23概述概述细胞生长 营养物质（环境中）营养物质（原料、胞内）合成细胞成分 细胞有规律增长 菌体增重 繁殖：菌体重量增加到一定程度，细胞开始分裂进入分裂阶段。生长是繁殖的基础，繁殖是生长的结果。个体生长 个体繁殖 群体繁殖群体繁殖 =个体生长 +个体繁殖新陈代谢跨膜跨膜第2页/共136页34第一节 测定生长繁殖的方法微生物纯培养分离测生长量计繁殖数第3页/共136页45一、纯培养的方法纯培养(pure culture)(pure culture)微生物学中把从一个细胞或一群相同

2、的细胞经过培养繁殖而得到的后代,称纯培养.液体稀液体稀释法法平板划平板划线分离法（分离法（Streak Plate）倾注平板法（注平板法（Pour Plate）平板涂布分离法（平板涂布分离法（Spread Plate）选择性培养分离法性培养分离法单细胞（胞（单孢子）分离法子）分离法膜膜过滤法法第4页/共136页56液体稀释法适合于细胞较大的微生物将待分离的样品进行连续稀释,目的是得到高度稀释的效果,使一支试管中分配不到一个微生物.如果经过稀释后的大多数试管中没有微生物生长,那么有微生物生长的试管得到的培养物可能就是由一个微生物个体繁殖而来的纯培养物.第5页/共136页67平板浇注与涂布法 第6

3、页/共136页78平板划线分离法第7页/共136页89选择培养基分离法1.dilute sample1 ml9 ml10 100 1000 104 105 106 107牛肉膏培养基牛肉膏培养基土豆培养基土豆培养基高氏培养基高氏培养基第8页/共136页910二、测生长量（细胞量）适合于所有的微生物 直接法测体积称干重（1012细菌细胞约1g，只适合菌体浓度较高且不含 杂质的样品）菌体内重要组成测定法含N量法DNA/RNA法叶绿素法第9页/共136页1011间接法比浊法 用光密度（OD450-650nm）表示菌悬液的浓度 测含氮量生理指标法 测含碳量 其它 第10页/共136页1112三、测繁殖

4、数（细胞数）适合于单细胞微生物直接法比例计数法 血球计数板法 （全菌计数法）既包括活菌又包括死菌 间接法液体稀释法（MPN法）平板菌落计数法（涂布法、浇注法）活菌计数法滤膜培养法各种型号的全自动血球计数仪第11页/共136页1213血球计数板计数网的分区和分格第12页/共136页1314活菌技术的一般步骤第13页/共136页1415第二节 单细胞微生物的生长规律$细菌的个体生长和同步生长$单细胞微生物的典型生长曲线$微生物的连续培养第14页/共136页1516同步生长：一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态。进行同步分裂的细胞称为同步细胞。意义：同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期

5、的同一相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物化学等研究的良好材料。一、同步生长一、同步生长（synchronous growth）时间同步生长和非同步生长第15页/共136页1617同步培养的方法1.选择法 离心沉降分离法：过滤分离法：硝酸纤维素薄膜法：2.诱导法 温度调整法 营养条件调整法 用最稳定期的培养物接种由于细胞个体间存在着差异，同步生长只能维持由于细胞个体间存在着差异，同步生长只能维持1至至2代，不能长久维持。代，不能长久维持。第16页/共136页1718第17页/共136页1819二、微生物的群体生长的规律单细胞微生物的群体生长特征单细胞微生物主要包括胞微生

6、物主要包括细菌和酵母菌，菌和酵母菌，其群体生其群体生长是以群体中是以群体中细胞数量的增加来表示的胞数量的增加来表示的第18页/共136页1920单细胞微生物典型的生长曲线单细胞微生物典型的生长曲线研究细菌群体生长的规律是采用分批培养分批培养的方式进行的，即在一定体积一定体积的液体培养基中接种少量的细菌进行培养培养，定时取样测定菌体含量，可以得到一条有规律的曲线微生物的典型生长曲线 总菌数活菌数培养时间.指数期.稳定期.衰亡期.延滞期第19页/共136页2021单细胞微生物的生长特征细菌是以二分裂的方式进行繁殖的，每分裂一次，为一个世代。每经过一个世代，群体数目增加一倍。这种类型的群体生长为指数

7、生长。t1t2培养时间hx2x1第20页/共136页2122 这种指数增长可以用以下的方程式表示：X2=X12n 式中：X2 和X1为时间t2和t1时的细胞数，n为世代数 lgx2=lgx1+nlg2 R为生长速度，即单位时间内的世代数 设G为世代时间（代时），即分裂一次所需的时间。即G为R的倒数 第21页/共136页22231.延滞期(lag phase)（缓慢期、停滞期、调整期、适应期）现象：出现延滞期的原因生理特性影响延滞期长短的因素第22页/共136页2324出现延滞期的原因把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为，这时需要合成多种酶，辅酶和某些中间代谢产物

8、，要经过一个调整和适应过程。现象：象：活菌数没增加，曲活菌数没增加，曲线平行于横平行于横轴第23页/共136页2425生理特性分裂迟缓，代谢活跃 生生长速率常数等于零速率常数等于零R=0，开始细胞数目几乎保持不变，甚至稍有减少。菌体内物质的重量明显增加，菌体体积增大，杆菌明显升长。含量增加含量增加代谢机能非常活跃，易产生大量的诱导酶 延滞期末期和对数期前期的细胞，对不良条件的抵抗力减低。第24页/共136页2526影响延滞期长短的因素菌种本身细菌、酵母菌的延滞期较短霉菌次之放线菌最长接种龄 种子的年龄 接种量：发酵工业上一般采用1/10的接种量培养基成分第25页/共136页2627缩短延滞期的

9、意义和方法缩短延滞期的意义和方法在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄加大接种量用与培养菌种相同组成分的培养基选用繁殖快的菌种在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌第26页/共136页27282.指数期(exponential phase)（对数期）现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。生理特性：R最大，G（代时）最短 细胞代谢活动比较稳定，菌体内各种成分最均匀，生理特性较一致。酶活力最高，酶系活跃，代谢旺盛 活菌数几乎接近于总菌数指数期细胞高速生长的原因：养分、生长空间丰裕，且代谢产物还不足以影响生长。指数期的细胞是进行生理、代谢、遗传等研究的最好

10、材料。第27页/共136页2829影响指数期长短的因素：菌种营养成分营养物浓度培养温度第28页/共136页2930营养物浓度与对数期生长速率和产量的影响作用方式：影响微生物的生长速率和总生长量生长限制因子：凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量的营养物8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收只最大收获量受影响量受影响生生长速度和最大收速度和最大收获量受影响量受影响时间第29页/共136页30313.稳定期(stationary phase)（平衡期）生理特性：R=0，即新繁殖的细胞数与衰亡

11、的细胞数相等（动态平衡）细胞质内开始积累细胞贮存物。如糖原、脂肪、聚羟丁酸和多聚偏磷酸盐。多数产芽孢的菌在此产生芽孢。稳定期的长短因菌种和培养条件而异，若生产需要，可在菌种或工艺上采取措施（如补料、调pH、调整温度）设法延长稳定期，以积累更多的代谢产物。如果要收获菌体（如 scp），应在此阶段收获，因此阶段菌体细胞数量最多。放线菌的的抗生素在此阶段大量形成。第30页/共136页3132出现稳定期的原因：营养的消耗营养物比例失调有害代谢产物积累pH值EH值等理化条件不适第31页/共136页3233应用意义：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

12、营养物质（补料）调pH pH 调整温度 稳定期细胞数目及产物积累达到最高。第32页/共136页3334生长产量常数（Y，或生长得率，growth yield）概念：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 根据产量常数可确定微生物对营养物质的需要量 如：Y=0.5Y=0.5，表示要得到5g5g菌体，需某营养物（葡萄糖）10g10g。Y=x x0C0 C=x x0C0第33页/共136页34354.衰亡期(decline phase/death phase)生理特征：R0，个体死亡的速度超过新生的速度，活菌数明显下降。因细胞本身所产生的酶和代谢产物的作用，而使菌体分解死亡

13、，有的开始自溶。有些微生物产生或释放对人类有用的抗生素，氨基酸等次级代谢产物。芽孢开始释放。低温、隔绝空气（对好氧菌）均能延长此时期。细胞出现多形态,大小不等的畸形,变成衰退型 G+G-第34页/共136页3536丝状微生物的群体生长丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培养基中震荡培养或深层通气加搅拌培养，菌丝体通过断裂繁殖不形成产孢结构。以菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为横坐标，以菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲线。可分为三个阶段：生长停滞期迅速生长期衰退期丝状真菌的生长曲线1.对应线性纵坐标（左）2.对应对数纵坐标（右）第35页/共136页3637丝状微生物的生长曲线生长停滞期:造成生

14、长停滞的原因一是孢子萌发前真正的停滞状态，另一种是生长已经开始，但还无法测定。迅速生长期:菌丝体干重迅速增加，其立方根与时间呈直线关系，菌丝干重不以几何级数增加，没有对数生长期。生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物衰退期:菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。大多数次级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大的空泡。有些菌丝体还会发生自溶菌丝体，这与菌种和培养条件有关。第36页/共136页3738三、连续培养（continuous culture）分批培养（batch culture）：将微生物置于一定容积的培养基中，经培养生长，最后一

15、次收获的培养方式。连续培养（continuous culture）：在培养容器中不断补充新鲜营养物质，并及时不断地以同样的速度排出菌体以及代谢物的培养方式。让培养的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。第37页/共136页3839单批培养与连续培养的关系单批培养与连续培养的关系第38页/共136页3940连续培养的优点和缺点优点高效（简化了装料、灭菌、出料和发酵罐清洗）、自控程度高（可利用传感器和仪表进行自动控制）、产品质量稳定、节约动力、人力、水和蒸汽缺点菌种退化（菌种自发突变）、易污染（设备渗漏、通气过滤失灵）、对营养物利用率低连续培养的应用：连续

16、发酵酵母菌体的生产：单细胞蛋白SCP乙醇、乳酸、丙酮、丁醇生产石油脱蜡（解脂假丝酵母）、污水处理第39页/共136页4041连续培养的分类按控制方式恒浊器（控制菌体密度内控制）恒化器（培养液流速外控制）按培养器的级数单级多级按细胞状态一般固定化细胞按用途连续培养器（实验室）发酵罐（工厂）第40页/共136页4142控制连续培养的方式1.恒浊连续培养：不断调节流速而使细菌培养液的浊度保持恒定。（利用浊度计，借助光电池检测培养室的浊度，并由光电效应产生的信号强弱来自动调节流速）2.恒化连续培养：控制恒定的流速，在这种装置中，微生物的生长速度可以通过调节营养基质的浓度和培养基的流速加以控制。通常只需

17、要限制某一种营养物质的浓度（如碳源或氮源），就可调节生长速率。第41页/共136页4243优点：缩短发酵周期；便于自动控制；产物质量均一缺点：菌种易退化；易染杂菌第42页/共136页4344恒化器结构示意图恒化器结构示意图第43页/共136页4445恒浊器与恒化器的比较装置装置装置装置控制对象控制对象控制对象控制对象培养基培养基培养基培养基培养基培养基培养基培养基流速流速流速流速生长速生长速生长速生长速率率率率产物产物产物产物应用应用应用应用范围范围范围范围恒浊恒浊恒浊恒浊器器器器菌体密度菌体密度菌体密度菌体密度（内控制）（内控制）（内控制）（内控制）无限制无限制无限制无限制生长因生长因生长因

18、生长因子子子子不恒定不恒定不恒定不恒定最高最高最高最高大量菌体大量菌体大量菌体大量菌体或与菌体或与菌体或与菌体或与菌体形成相平形成相平形成相平形成相平行的产物行的产物行的产物行的产物生产生产生产生产为主为主为主为主恒化恒化恒化恒化器器器器培养基流培养基流培养基流培养基流速（外控速（外控速（外控速（外控制）制）制）制）有限制有限制有限制有限制生长因生长因生长因生长因子子子子恒定恒定恒定恒定低于最低于最低于最低于最高高高高不同生长不同生长不同生长不同生长速率的菌速率的菌速率的菌速率的菌体体体体实验实验实验实验室为室为室为室为主主主主第44页/共136页4546第三节 影响微生物生长的主要因素$温度

19、$氧气与氧化还原电位$pH第45页/共136页4647环境因子对微生物的影响微生物的一切生命活动都离不开环境，同一种微生物在不同的环境中会有不同的表现。环境因子对微生物的影响大致有三种情况：1.适适应的的环境：微生物能正常地境：微生物能正常地进行生命行生命活活动2.不适不适应的的环境：微生物在境：微生物在这种种环境中正境中正常的生命活常的生命活动受到抑制或被迫受到抑制或被迫暂时改改变原原有的特性。有的特性。3.恶劣劣环境；微生物死亡或境；微生物死亡或发生生遗传变异。异。第46页/共136页4748影响微生物生长的物理化学因素物理因素：温度、水分、辐射、气体、压力、超声波化学因素：酸、碱、氧化还

20、原电位、化学药物等生物因素：寄生、互生、共生、拮抗等第47页/共136页4849一、温度对微生物的影响温度主要通过以下结构影响微生物的生命活动的：a.膜的液晶结构：温度高，流温度高，流动性大，有利于物性大，有利于物质的运的运输，温度低，流温度低，流动性降低，不利于物性降低，不利于物质运运输，因此，温，因此，温度度变化影响化影响营养物养物质的吸收与代的吸收与代谢产物的分泌。物的分泌。b.酶和蛋白质的合成和活性。c.RNA的结构及转录等。第48页/共136页4950微生物生长的三个温度基点从图中可看出每种微生物都有三个基本温度：最低生长温度、最适生长温度、最高生长温度处于最适生长温度时，生长速度最

21、快，代时最短。超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。温度温度最低最低最适最适最高最高温度对生长速率的影响温度对生长速率的影响第49页/共136页5051根据微生物的最适生长温度，可将微生物分成三类：嗜冷性微生物(psychrophile)：45 第50页/共136页5152 温度与微生物之间关系第51页/共136页5253微生物生长的温度范围第52页/共136页5354最适生长温度并非一切生理过程的最适温度最适生长温度最适发酵温度积累代谢产物的最适温度生长速率v与温度T有关，一定范围内，v，T温度系数Q10=多数微生物温

22、度系数为1.52.5在在(t+10(t+10 )的生长速度的生长速度在在t t 的生长速度的生长速度第53页/共136页5455不同生理生化过程的最适温度。菌名菌名 生长温度生长温度 发酵温度发酵温度 累积产物温度累积产物温度Streptococcus Streptococcus thermophilusthermophilus373747473737S.lactisS.lactis34344040产细胞产细胞25302530产乳酸：产乳酸：3030Penicilium Penicilium chrysogenumchrysogenum303025252020Clostridium Clost

23、ridium acetobutylicumacetobutylicum37373333-第54页/共136页5556了解温度与微生物生长关系意义青霉素的生产：培养165小时采用分段控制温度的方法，其青霉素产量比始终在30 培养提高了14.7%分段控制方式：0hr5hr 30：生长 5hr40hr 25：发酵40hr-125hr 20：累积代谢产物125hr-165hr 25 酸奶生产菌种培养 乳酸链球菌最适温度，34发酵剂与酸奶发酵 抑制杂菌，用45生产后期 产香，4 第55页/共136页5657嗜冷性微生物能在0 条件下生长。专性嗜冷性微生物，最高生长温度为20，最适生长温度在15左右；兼性

24、嗜冷性微生物，最高生长温度为35，最适生长温度为2530。分布：海洋、冷泉、深湖和冷藏库中。第56页/共136页5758低温对微生物的影响 微生物对低温的敏感性较差低温时低温不能作为杀菌的手段。低温能抑制许多酶的功能，从而使生长受到抑制；当温度升高时，抑制又可解除，功能又可恢复。所以，低温可以保存菌种。生长少数嗜冷菌 酶不饱和脂肪酸 抑制大多数微生物 呈休眠状态 冰点以上，酶代谢紊乱死亡少部分 冰点以下，游离水形成冰晶 对细胞的机械损伤 细胞失水 后，原生质浓缩，蛋白质变性机理第57页/共136页5859冻结过程中速度对冰晶形成的影响缓慢冻结，形成的冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结，形成的冰晶小

25、、分布均匀，对细胞的损伤小，利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。低温保藏菌种就是利用这个原理。将低温作为菌种保存的手段。4 可以短时间保藏，-179 可长期保藏（十年）第58页/共136页5960嗜冷性微生物能在低温下生长的原因：细胞膜：不饱和脂肪酸含量较高低温下仍能保持半流动状态，进行物质交换胞内的酶在低温下仍能有效地发挥作用在3040下，很快失活第59页/共136页6061影响微生物抵抗低温能力的因素球菌G-芽孢菌体 含水量少，pH近中性含水量多、pH偏酸（碱）性 培养基中有机成分含量高也会增加抵抗力。第60页/

26、共136页6162 嗜温性微生物最适生长温度在2540 的微生物。分布：土壤、植物、温血动物及人体中。由于酶和生化反应的速率随温度升高而相应提高，所以嗜温性微生物的生长速率高于嗜冷性微生物。第61页/共136页6263嗜热性微生物能在高于4550 的温度下生长（低于3540 便不能生长）嗜热微生物：最适温度在55 60 左右兼性嗜热微生物：能在37下生长；专性嗜热微生物：不能在37下生长。中度嗜热微生物：最高生长温度在5575。高度嗜热微生物：最高生长温度超过75。（嗜高温微生物）第62页/共136页6364 分布：主要在温泉、堆肥和土壤中，一些人为的高温环境，如工厂的热水装置和人造热源等处，

27、是嗜热性微生物良好的生存场所。黑烟泉(black smoker)第63页/共136页6465在高温下能生长的原因酶蛋以及核糖体有较强的抗热性核酸具有较高的热稳定性（核酸中G+C含量高（tRNA），可提供形成 氢键，增加热稳定性）。细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态。第64页/共136页6566高温微生物的特点生长速度快，合成大分子迅速，可及时修复高温对其造成的分子损伤。耐高温菌具应用优势：在减少能源消耗、减少染菌、缩短发酵周期等方面具重要意义。第65页/共136页6667种类种类 适应适应范围范围 最适最适温度温度 分布分布 代表菌代表菌 嗜冷嗜冷微生物微生物 -1030

28、-1030 10201020 地球两极、地球两极、冷库，海水冷库，海水 假单胞菌、假单胞菌、酵母、霉菌酵母、霉菌 嗜温嗜温微生物微生物 10451045 适温性适温性20282028 土壤，植物土壤，植物体体 发酵菌、腐发酵菌、腐生菌生菌 体温性体温性37403740 人、畜人、畜 大肠杆菌、大肠杆菌、寄生菌寄生菌 嗜热嗜热微生物微生物 25852585 50555055 温泉、堆肥、温泉、堆肥、热水加热器热水加热器 梭菌、芽孢梭菌、芽孢菌高温放线菌高温放线菌菌 第66页/共136页67683.高温对微生物的影响 高温条件下死亡大部分存活少数 芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属 乳杆菌属和链球菌属 机

29、理酶失活，蛋白质凝固、变性破坏细胞结构脂肪膜被热溶解形成小孔造成内含物泄露死亡具有对热有稳定性和抗热性的酶嗜热微生物：能在高于45环境中进行代谢活动的微生物耐热微生物：在61.6经30分钟尚能存活的微生物第67页/共136页6869热对微生物的致死作用热对微生物的致死作用在一定的温度条件下，以作用时间为横坐标，残存的活细胞数为纵坐标，可得到微生物 细胞在高温作用下的死亡规律。lg104103102D微生物在高温作用下的存活曲线时间第68页/共136页6970几个参数A：热力致死时间热力致死时间（TDT Thermal Death Time）指在一定温度下，杀死样品中全部微生物细胞所需的最短时间

30、B.D值C.Z值D.F值第69页/共136页7071 D值：利用一定温度加热，活菌数减少一个对数周期（即90%的活菌被杀死时，所需的时间，即为D值。t：时间 n：菌数的对数t2-t1n2-n1D=lg104103102D微生物在高温作用下的存活曲线时间第70页/共136页7172Z值：在热力致死曲线中，杀死一定数量的微生物细胞，缩短90%时间所需升高的温度 100 107 温度热力致死曲线Z10010T T2 2-T-T1 1lgtlgt1 1-lgt-lgt2 2Z=第71页/共136页7273F值：在121.1时，加热杀死一定数量的微生物所需的时间。第72页/共136页7374影响微生物抗

31、热性的因素影响微生物抗热性的因素 不同的微生物或同种微生物的不同的菌龄对高温的敏感性不同。菌种菌龄细胞数基质pHAw介质中蛋白质、脂肪、糖加热的温度和时间温度时间第73页/共136页7475菌种A.微生物种类抗热性 细菌的抗热性 嗜热菌嗜温菌嗜冷菌 芽孢菌非芽孢菌 球菌无芽孢菌；G+G-霉菌酵母菌 孢子营养细胞多数微生物的营养体和病毒在5060，10min就会被杀死；孢子、芽孢的抗热性最强。第74页/共136页7576菌龄细菌细胞在稳定期的抗热性最强，在对数期的抗热性最差。老龄幼龄 第75页/共136页7677C.细胞数细胞数量愈多，抗热性愈强所以同一温度灭菌物体中所含菌愈多，杀死最后一个微生

32、物所需的时间愈长。第76页/共136页7778 D.基质 热处理时，微生物所处的介质的理化性质对抗热性有很大的影响。qpH：细菌在酸性介质中的抗热性低于中性介质。qAw：含水量高的情况下的抗热性低。q介质中蛋白质、脂肪、糖的存在可使微生物的抗热性增强。表表 枯草芽孢杆菌的抗热性与枯草芽孢杆菌的抗热性与pHpH的关系的关系 pHpH值值4.44.45.65.6 6.86.8 7.67.6 8.48.4生存时间（生存时间（分分）2 2 7 71111 1111 9 9第77页/共136页7879E.加热的温度和时间：温度 随着加热温度的升高，微生物的抗热力下降；时间 加热时间延长，微生物的抗热性减

33、弱。第78页/共136页7980加热杀菌几个基本概念灭菌（sterilition）：杀死物体上全部微生物的方法消毒(disinfection)：杀死或消除物体上的病原微生物的方法商业灭菌：从商品的角度考虑，提出对某些食品的灭菌要求。即食品经杀菌处理后，经检验，无活的微生物检出，或仅能检出极少数非病原菌。此菌在保藏期不能进行生长繁殖防腐(antisepsis)：用理化方法防止抑制微生物生长的方法化疗(chemotherapy)：利用对病源菌具有高度毒力而对宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病源微生物的生长繁殖 无菌第79页/共136页8081高温杀菌的种类 火焰灼烧法 干热灭菌 烘箱内热空气灭

34、菌法 LTH 巴氏灭菌法 HTST 高温灭菌 常压下 UHT 间歇灭菌法 湿热灭菌 煮沸法 常规加压灭菌法 高压下 连续加压灭菌法第80页/共136页8182影响加压蒸气灭菌效果的因素 灭菌物体的含菌量灭菌锅内空气的排除程度灭菌对象pH的影响灭菌对象的体积加热与散热的速度第81页/共136页8283二、水分活度（Aw）Aw即食品在密闭容器中的水蒸气压（P）与在相同温度下的纯水蒸气压（P0）之比值。由于纯水中加入溶质后，溶液中分子之间的引力增加，冰点下降、沸点上升、蒸气压下降，且溶液中溶质越多，蒸气压下降越低，故PP0，因此：Aw纯水=1，Aw无水食品=0 一般食品的：0Aw1第82页/共136

35、页83842.不同类群微生物的生长和水分活性细菌生长的水分活度：细菌生长所需的水分活性比酵母菌、霉菌高。一般在0.900.99之间，G+球菌G-，如金黄色葡萄球菌可在0.86以下生长。一般食品腐败菌生长的最低Aw在0.940.99之间。芽孢萌发时要求的水分，比营养体所要求的水分高。第83页/共136页8485酵母菌生长的水分活性：酵母菌生长所需的水分活性比细菌低，比霉菌高。在0.880.94之间霉菌生长的水分活度：多数霉菌生长所需的Aw最低为0.80，但在0.65 时，尚有少数干性霉菌生长。当Aw低于0.64时任何霉菌都不能生长。因此，干燥便成为一种很好的食品保藏方法。第84页/共136页85

36、86不同微生物生长的最低aw微生物类群微生物类群最低最低a aw w微生物类群微生物类群最低最低a aw w细细菌菌大肠杆菌大肠杆菌0.935-0.9600.935-0.960霉霉菌菌黄曲霉黄曲霉0.900.90枯草杆菌枯草杆菌0.9500.950黑曲霉黑曲霉0.880.88沙门氏菌沙门氏菌0.9450.945青青 霉霉0.8-0.90.8-0.9赛氏杆菌赛氏杆菌0.9400.940灰绿曲霉灰绿曲霉0.780.78八叠球菌八叠球菌0.915-0.9300.915-0.930耐旱真菌耐旱真菌0.600.60微球菌微球菌0.9050.905酵酵母母酿酒酵母酿酒酵母0.940.94金葡球菌金葡球菌0

37、.9000.900裂殖酵母裂殖酵母0.930.93嗜盐杆菌嗜盐杆菌0.7500.750鲁氏酵母鲁氏酵母0.650.65第85页/共136页86873.食品的水分活性新鲜食品原料：包括动物性原料和植物性原料，如鱼、肉、水果、蔬菜，均含有较多的水分，虽原料的种类不同，但其Aw多数在0.980.99之间，适宜于多种微生物尤其是细菌生长。干制食品：0.800.85适宜于霉菌生长，其保藏期12周，0.72，保藏期为三个月，0.65时保藏期为13年第86页/共136页8788三、渗透压 渗透压对微生物的影响渗透压对微生物的影响膜内=膜外（等渗）：微生物的活动保持正常,细胞外形不变膜内膜外（低渗透压环境）：

38、细胞吸水膨胀，甚至导致细胞破裂死亡膜外膜内（高渗环境）：脱水、质壁分离生长受抑制或死亡.(盐渍和糖渍保藏食品)o1825%1825%的盐浓度才能完全抑制微生物的生长。的盐浓度才能完全抑制微生物的生长。第87页/共136页8889 细菌中的嗜盐菌：能在15%30%的盐溶液中生长，主要分布在盐湖、死海、海水和盐场及腌渍菜中。又分为：o低嗜盐菌：能在2%5%盐溶液中生长o中嗜盐菌：5%20%o 极端嗜盐菌：20%30%高糖环境下生长的微生物：o 花蜜酵母菌和某些霉菌能在60%80%的糖溶液中生长o产甘油的耐高渗酵母能在20%40%的糖蜜中生长第88页/共136页8990四、气体专性好氧微生物：绝大多

39、数真菌和许多细菌。实验室通过震荡摇瓶给氧，工厂采用通入无菌空气和搅拌等供氧兼性好氧微生物（兼性厌氧微生物）：肠道细菌、人和动物的致病菌、酵母和少数真菌。如E.coli，沙门氏菌等*微好氧微生物专性厌氧微生物：如双歧杆菌、梭状芽孢杆菌、产甲烷细菌等，实验室常采用焦性没食子酸吸收容器中的氧，或抽真空。*耐氧性微生物：主要是乳酸菌。在食品中，如果缺乏O2，一般变质速度较慢；处于有氧环境中，则容易发生变质。此外H2和CO2的存在，对微生物的生长也有一定的影响。超氧化物歧化超氧化物歧化酶（SOD）和）和过氧化氧化氢酶使好氧菌免受超氧化物阴离子自由基的毒害第89页/共136页9091氧气与微生物之间的关系

40、 第90页/共136页9192氧浓度对不同微生物生长的影响第91页/共136页9293厌氧菌的氧毒害机制 SOD学说：超氧化物阴离子自由基:在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，例如，过氧化氢（H2O2）、超氧阴离子（O2）等。超氧阴离子为活性氧，兼有分子和离子的性质，反应力极强，极不稳定，可破坏膜和重要生物大分子，对微生物造成毒害或致死。好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等，而严格厌氧菌缺乏SOD，故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死。第92页/共136页9394SOD和过氧化氢酶的分布第93页/共136页9495五、影响微生物生命

41、活动的其它几种物理因素 种类种类 机理机理 适用范围适用范围 应用应用 超声波超声波 H H2 2O O2 2、细胞破碎细胞破碎 水溶液水溶液 液体食品、液体食品、细胞破碎细胞破碎紫外线紫外线DNADNA上形成嘧啶上形成嘧啶二聚体二聚体 ，蛋白，蛋白变性变性 穿透力弱、穿透力弱、物体表面物体表面接种室、手术室空接种室、手术室空气、器材、水气、器材、水-射线射线电离、核酸和电离、核酸和蛋白变性蛋白变性穿透力强、穿透力强、物体由表层物体由表层至深层至深层食品保鲜杀菌、冷食品保鲜杀菌、冷杀菌杀菌 微波微波热效应使蛋白热效应使蛋白质变性质变性穿透力一般穿透力一般液体食品、焙烤食液体食品、焙烤食品品第9

42、4页/共136页9596化学因素pH营养物质抗生素和其他化学物质防腐剂碱类盐类氧化剂有机物第95页/共136页9697pHpH微生物生长的pH值三基点：各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。低于最低、或超过最高生长pH值时，微生物生长受抑制或导致死亡不同的微生物最适生长的pH值不同，第96页/共136页9798微生物的类型根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为：嗜碱微生物：最适pH1011耐碱微生物：最适pH811，pH7时生长极慢或不生长中性微生物：能在pH49范围内生长，最适生长pH 68嗜酸微生物：最适pH4，pH7下，即死亡。耐酸微生物：在低pH下生长，在中性pH也长。第97

43、页/共136页9899嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌耐碱微生物：许多链霉菌中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌嗜酸微生物：硫杆菌属耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌第98页/共136页99100微生物的生长pH范围微生物种类微生物种类最低最低pHpH最适最适pHpH最高最高pHpH氧化硫杆菌氧化硫杆菌1.01.02.02.82.02.84.06.04.06.0嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌4.0-4.64.0-4.65.86.65.86.66.86.8大豆根瘤菌大豆根瘤菌4.24.26.87.06.87.011.011.0亚硝酸细菌亚硝酸细菌7.07.07.88.67.88.69.49.4放放

44、 线线 菌菌5.05.07.08.07.08.010.010.0酵酵 母母 菌菌3.03.05.06.05.06.08.08.0黑黑 曲曲 霉霉1.51.55.06.05.06.09.09.0第99页/共136页100101不同微生物对pH要求不同细菌生长的最适pH范围6.57.5，47可以生长；放线菌7.58；酵母菌生长最适pH 范围4.05.8，2.58.0可以生长；霉菌生长最适pH范围3.86.0，1.510可以生长。第100页/共136页101102微生物种类 适应pH范围 最适生长pH 细菌 4.59 6.87.6 放线菌 5.010 7.08.0 酵母菌 2.58.5 45.8 霉

45、菌 1.511.5 3.86 不同微生物生长pH范围比较第101页/共136页102103微生物细胞内的pH值虽然微生物生活的环境pH值范围较宽，但是其细胞内的pH值却相当稳定，一般都接近中性。微生物胞内酶的最适pH值一般为中性，胞外酶的最适pH值接近环境pH值。第102页/共136页103104微生物的代谢对环境pH影响第103页/共136页104105微生物培养发酵过程中pH的控制第104页/共136页1051061.食品的pH与微生物生长的适应性根据食品pH值范围的特点，可将食品划分为酸性食品：pH4.5 食品原料：蔬菜、鱼、肉、乳制品第105页/共136页106107酸性食品与非酸性食

46、品中微生物的生长酸性食品与非酸性食品中微生物的生长酸性食品中细菌因在过低的pH值环境中受到抑制，能生长的微生物主要是霉菌、酵母菌和乳酸菌。非酸性食品中存在有霉菌、酵母菌和细菌细菌生长和繁殖的可能性最大，且生长良好生长速率最高，因细菌生长的最适pH在7.0左右，霉菌、酵母菌在非酸性食品中虽然也可以生长，但其不是处于最高速率生长阶段。第106页/共136页1071082.食品的pH与灭菌在非酸性食品中（pH4.5）中，存在有霉菌、酵母菌和细菌，由于在这种条件下最适合于细菌的生长与芽孢的萌发，所以，食品加工业对低酸性食品的处理采用高温高压的方法，进行杀菌。在酸性食品中由于细菌的生长与芽孢的萌发受到了

47、抑制，霉菌和酵母菌的营养体在高温条件下即可以被杀死，所以，食品加工业对酸性食品的处理，采用高温煮沸的方法进行杀菌即可。第107页/共136页108109牛奶 收集 过滤 均质 加热灭菌 冷却 接种 培养 凝乳 冷藏（4 24h）出售（货架期14天）注：保加利亚乳杆菌主要产香；乳链球菌产酸能力强，且能使乳糖转变为乳酸，但产香能力差酸奶的生产工艺90 5374042 4h（保加利亚乳杆菌、乳酸链球菌或嗜热链球菌）（复原奶）配料：糖、香料柠檬酸、果汁第108页/共136页109110思考：1.从微生物的角度，请解释酸奶制作的关键点。2.从微生物的角度分析，用酵母菌制作酒酿时，为什么会发生腐败现象？第

48、109页/共136页1101113.3.酸性防腐剂酸性防腐剂酸性防腐剂的卫生要求A.安全性（对人体无毒害，即在人体内很快分解或排出体外，不积累）B.不影响食品的风味C.用量少，价格低，效率高第110页/共136页111112常用的防腐剂防腐剂防腐剂 细菌细菌 酵母酵母 霉菌霉菌作用条件作用条件 应用范围应用范围用量用量苯甲酸苯甲酸（盐）（盐）+pH4.5pH4.5 果汁、果酱等果汁、果酱等 酸性食品酸性食品0.10.1%山梨酸山梨酸 -+pH6.0pH6.0糕点、干果、果酱糕点、干果、果酱0.10.1%丙酸（盐）丙酸（盐）+-+pH38pH38 面包面包0.320.32%亚硝酸盐亚硝酸盐 +-

49、腌肉腌肉0.150.15%第111页/共136页112113 苯甲酸在动物体内的代谢苯甲醇 苯甲醛 苯甲酸肉桂醇 肉桂醛 肉桂酸 甘氨酸葡萄糖醛酸马尿酸苯基葡萄糖醛酸肉桂酸脂苯丙氨酸酪氨酸OH2-羟基苯甲酸3-羟基苯甲酸4-羟基苯甲酸第112页/共136页113114 苯甲酸钠的急性毒性较弱，动物的MNL为500mg/kg体重。小鼠摄入苯甲酸及其钠盐，会导致体重下降、腹泻、内出血、肝肾肥大、瘫痪甚至死亡。苯甲酸钠的毒性作用：通过改变细胞膜的通透性，抑制细胞膜对氨基酸的吸收，并通过细胞膜抑制脂肪酶的活性，使ATP合成受阻实现。苯甲酸没有慢性毒性。back第113页/共136页114115山梨酸及

50、其钾盐山梨酸实际上是一种直链不饱和脂肪酸，基本上无毒。经口摄入体内后吸收和代谢与一般脂肪酸类似。其急性和慢性毒性可以忽略不计。山梨酸山梨酸钾back第114页/共136页115116碱类碱类食品加工业中碱类常作为清洁剂使用，去油污、杀菌。用石灰水、NaOH、Na2CO3、作为车间、工具、机器的消毒剂。一般不用于食品防腐或消毒。第115页/共136页116117盐类红汞：2%，用于皮肤、粘膜、小伤口AgNO3：0.1-1%，用于皮肤、新生儿眼睛CuSO4：0.1-0.5%，用于植病真菌与藻类第116页/共136页117118氧化剂0.1%KMnO4、用于皮肤、水果、饮具的消毒；3%H2O2用于皮