食品微生物课件课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,食品微生物课件,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,食品微生物课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,食品微生物课件,食品微生物课件,微生物细胞,水,:,70%-90%,干物质,有机物,蛋白质、糖、脂、,核酸、维生素等及其降,解产物,无机物（盐）,微生物 动物 植物之间存在“,营养上的统一性,”,细胞化学元素组成:,主要元素:碳 氢 氧 氮 磷 硫 钾 镁 钙 铁等,微量元素:锌 锰 钠 氯 钼 硒 钴 铜 钨 镍 硼等,一、微生物细胞的化学组成,2,食品微生物课件,微生物细胞化学组成成分析表明，与其他高等动植物细胞一样，细胞也是,常,量元素,碳、氢、氧、氮、磷、硫,（这六种元素占细菌细胞干重的97）和,微量元素,钼、锰、锌、钴,等构成。微生物细胞中这些元素主要以,蛋白质、糖、脂、核酸、维生素,及它们的,降解产物、代谢产物,等有机物质，水和无机盐等无机物质的形式存在。,水,是细胞中的一种主要成分，一般可占细胞干重的80以上。,一、微生物细胞的化学组成,3,食品微生物课件,微生物细胞中碳、氢、氧、氮的含量（干物质的）,微生物种类,C,N,H,O,细菌/Bacteria,50,15,8,20,酵母/Yeast,49.8,12.4,6.7,31.1,霉菌/Mold,47.9,5.2,6.7,40.2,一、微生物细胞的化学组成,4,食品微生物课件,微生物细胞的化学组成,主要成分 细菌 酵母菌 霉菌,水分 7585 7080 8590,（占细胞鲜重的%）,蛋白质 5080 3275 1415,占,细 碳水化合物 1228 2763 740,胞,干 脂肪 520 215 440,重,的 核酸 1020 6 8 1,%,无机盐 230 3.87 612,一、微生物细胞的化学组成,5,食品微生物课件,二、微生物的营养物质及其生理功能,营养（nutrition）：,微生物从环境中吸收营养物质并加以利用的过程即称为微生物的营养。,营养物（nutrient）：,那些能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质通常称为微生物的营养物质。,6,食品微生物课件,二、微生物的营养物质及其生理功能,微生物的,六大营养物质,：,碳源、氮源、,能源,、无机元素、生长因子、水分,微生物和动物、植物营养要素的比较,生物类型,营养要素,动物,（异养）,微生物,绿色植物,（自养）,异养,自养,碳源,糖类脂肪,糖、醇、有机酸等,二氧化碳、碳酸盐等,二氧化碳、碳酸盐,氮源,蛋白质或其降解物,蛋白质或其降解物,有机或无机氮化物、氮,无机氮化物、氮气,无机氮化物,能源,与碳同,与碳同,氧化无机物或利用日光能,利用日光能,生长因子,维生素,一部分需要维生素等,不需要,不需要,无机元素,无机盐,无机盐,无机盐,无机盐,水分,水,水,水,水,7,食品微生物课件,二、微生物的营养物质及其生理功能,1、水分,水分是生物细胞的主要化学成分，其重要的,生理功能,表现在下列几个方面：,1.细胞的构成成分,2.一系列生理生化反应的反应介质,3.参与许多生理生化反应,4.有效地控制细胞内的温度变化,各类微生物细胞中的含水量,微生物类型,细 菌,霉 菌,酵母菌,芽 孢,孢 子,水分含量（%）,7585,8590,7580,40,38,8,食品微生物课件,二、微生物的营养物质及其生理功能,2、碳源物质,凡是提供微生物营养所需的碳元素（碳架）的营养源，,称为,碳源,。,碳源物质的功能,：,构成细胞物质；,为机体提供整个生理活动所需要的能量（异养微生物）,微生物的碳源谱,无机含碳化合物,：如CO,2,和碳酸盐等。,有机含碳化合物,：糖与糖的衍生物、脂类、醇类、有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含氮的化合物。,9,食品微生物课件,二、微生物的营养物质及其生理功能,2、碳源物质,碳源的利用次序：,“,CHO”型中糖类是最广泛利用的碳源，其次是有机酸类、醇类和脂类等。,在糖类中，单糖优于双糖，已糖优于戊糖不，葡萄糖、果糖优于甘露糖。,此外，要避免CHONX和CHON类有机物的浪费。,10,食品微生物课件,二、微生物的营养物质及其生理功能,3、氮源物质,氮源(nitrogen source),凡是提供微生物营养所需的氮元素的营养源，称为氮源。,氮源物质的作用：,合成细胞物质中的含氮物质（蛋白质和核酸等）。,微生物营养要求的氮素物质类型：,1）空气中分子态氮,2）无机氮化合物,3）有机氮化合物,11,食品微生物课件,实验室常用的氮源：,碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。,生产上常用的氮源：,硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。,二、微生物的营养物质及其生理功能,3、氮源物质,12,食品微生物课件,二、微生物的营养物质及其生理功能,4、无机元素,无机盐：,微生物生长必不可少的一类营养物质，它们为机体生长提供多种重要的生理功能，包括,常量元素,和,微量元素,。,常量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等。,（微生物生长所需浓度在10,-3,10,-4,mol/L）,微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co等。,（微生物生长所需浓度在10,-6,10,-8,mol/L）,13,食品微生物课件,细胞内一般分子成分（P、S、Ca、Ma、Fe等）,一般功能 渗透压的维持（Na,+,等）,生理调节物质 酶的激活剂（M a,2+,等）,常量元素 pH的稳定,无 化能自养菌的能源（S、Fe,2+,、NH,4,+,、NO,2-,等）,机 特殊功能,盐 无氧呼吸时的氢受体（NO,3,-,、SO,4,2-,等）,酶的激活剂（Cu,2+,、Mn,2+,、Zn,2+,等）,微量元素,特殊分子结构成分（Co、Mo等）,二、微生物的营养物质及其生理功能,无机盐的生理功能,4、无机元素,14,食品微生物课件,生长因子（growth factor）,是一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。,主要包括：,维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶及其衍生物，此外还有甾醇、胺类、脂肪酸等。,二、微生物的营养物质及其生理功能,5、生长因子,缺乏合成生长因子能力的微生物称为,“营养缺陷型”微生物。,15,食品微生物课件,二、微生物的营养物质及其生理功能,6、能源,能源：,指能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。,微生物的能源谱：,有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）,化学物质,能源谱 无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）,辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源,16,食品微生物课件,化能自养微生物的能源物质：,是一些还原态的无机物质，例如：NH,4,+,、NO,2-,、S、H,2,S、H,2,、Fe,2+,等，能利用这些物质作为能源的全部是细菌，如：硝酸细菌、亚硝酸菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。,这些无机养料常常是,双功能,的,（如：NH,4,+,既是硝酸细菌的能源，又是它的氮源。）,二、微生物的营养物质及其生理功能,6、能源,有机营养物,常有,双功能或三功能,作用，既是异养微生物的能源，又是它们的碳源或氮源。,辐射能,是单功能的，只为光能微生物提供能源。,17,食品微生物课件,第三章微生物的营养,第二节微生物对营养物,质的吸收,18,食品微生物课件,微生物吸收营养物质的方式,单纯扩散,促进扩散,主动运输,基团移位,19,食品微生物课件,一、单纯扩散,单纯扩散,是,非特异性的营养物质吸收方式,：营养物质通过细胞膜中的含水小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散。,在扩散过程中营养物质的结构不发生变化,：即既不与膜上的分子发生反应，本身的分子结构也不发生变化。,物质运输的速率与胞内外营养物质的浓度差有关,，即随细胞膜内外该物质浓度差的降低而减小，直到胞内外物质浓度相同。,扩散是一个不需要代谢能的运输方式,，因此，物质不能进行逆浓度运输。,20,食品微生物课件,二、促进扩散,促进扩散的特点：,营养物质本身在分子结构上也不会发生变化,不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输,运输的速率由胞内外该物质的浓度差决定,需要细胞膜上的载体蛋白参与物质 运输,被运输的物质有高度的立体专一性,载体只影响物质的运输速率,并不改变该物,质在膜内外形成的动态平衡状态;,这种性质都类似于酶的作用特征,因此载体,蛋白也称为透过酶;透过酶大都是诱导酶,只有,在环境中存在机体生长所需的营养物质时,相,应的透过酶才合成.,21,食品微生物课件,三、主动运输（微生物吸收营养物质的主要方式）,主动运输的特点：,消耗代谢能,可以进行逆浓度运输的运输方式,需要载体蛋白参与,对被运输的物质有高度的立体专一性,运输物质所需能量来源,:,*好氧微生物与兼性厌氧微生物直接利用呼吸能,*厌氧型微生物利用化学能,(ATP),*光合微生物利用光能,*嗜盐细菌通过紫膜,(purple membrane),利用光能,22,食品微生物课件,大肠杆菌吸收糖的基团转位方式,大肠杆菌吸收糖依赖于磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）-糖磷酸转移酶系统，其运输的步骤如下：,(1)热稳定蛋白的激活：,PEP+HPr,酶1,丙酮酸+P-HPr,2)糖被磷酸化后运入膜内,P-HPr+糖,酶2,糖-P+HPr,四、基团转位,24,食品微生物课件,五、四种运输系统的模式比较,比较项目,单纯扩散,促进扩散,主动运输,基团转位,特异载体蛋白,运输速度,物质运输方向,胞内外浓度,运输分子,能量消耗,运输后物质的结构,无,慢,由浓至稀,相等,无特异性,不需要,不变,有,快,由浓至稀,相等,特异性,不需要,不变,有,快,由稀至浓,胞内浓度高,特异性,需要,不变,有,快,由稀至浓,胞内浓度高,特异性,需要,改变,25,食品微生物课件,第三章微生物的营养,第三节微生物的营养类型,26,食品微生物课件,异养型生物,自养型生物,生长所需要的营养物质,生物生长过程中能量的来源,光能营养型,化能营养型,光能自养型,:以光为能源,不依赖有机物即可正常生长,光能异养型,:以光为能源,但生长需要一定的有机营养,化能自养型,:以无机物的氧化获得能量,生长不依赖有,机营养物,化能异养型,:以有机物的氧化获得能量,生长依赖于有,机营养物质,一、营养类型分类,27,食品微生物课件,微生物营养类型(),一、营养类型分类,28,食品微生物课件,微生物的营养类型(),一、营养类型分类,29,食品微生物课件,1光能无机自养型（光能自养型）,*能以,CO,2,为唯一或主要碳源；,*进行光合作用获取生长所需要的能量；,*以无机物如,H,2,、H,2,S、S,等作为供氢体或电子供,体,，,使,CO,2,还原为细胞物质,；,例如,藻类及蓝细菌等和植物一样,以水为电子供体,(,供氢体,),进行产氧型的光合作用,合成细胞物质.而,红硫细菌,以,H,2,S,为电子供体,产生细胞物质,并伴随,硫元素的产生.,CO,2,+2H,2,S,光能,光合色素,CH,2,O+2S+H,2,O,二、营养类型,30,食品微生物课件,2化能无机自养型（化能自养型）,*,生长所需要的能量来自无机物氧化过程中,放出的化学能；,*,以,CO,2,或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生,长时，利用,H,2,、H,2,S、Fe,2+,、NH,3,或,NO,2,-,等作为,电子供体使,CO,2,还原成细胞物质。,化能无机自养型只存在于微生物中,可在完全,无机及无光的环境中生长.它们广泛分布于土,壤及水环境中,参与地球物质循环.,二、营养类型,31,食品微生物课件,3光能有机异养型（光能异养型）,不能以,CO,2,为主要或唯一的碳源；,以有机物作为供氢体,利用光能将,CO,2,还原为细胞物质,在生长时大多数需要外源的生长因子,例如,红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供,氢体,将,CO,2,还原成细胞物质,同时积累丙酮。,CHOH+CO,2,H,3,C,H,3,C,2,光能,光合色素,2 CH,3,C0CH,3,+CH,2,O+H,2,O,二、营养类型,32,食品微生物课件,4化能有机异养型（化能异养型）,生长所需要的能量均来自有机物氧化过程,中放出的化学能；,生长所需要的碳源主要是一些,有机化合物,，,如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。,有机物通常既是碳源也是能源；,大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机,异养型微生物；,所有致病微生物均为化能有机异养型微生物,二、营养类型,33,食品微生物课件,4化能有机异养型（化能异养型）,腐生型(,metatrophy,):,可利用无生命的有机物,(如动植物尸体和残体)作为碳源；,寄生型(,paratrophy,):,寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离开寄主就不能生存；,在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：,兼性腐生型(,facultive metatrophy,)；,兼性寄生型(,facultive paratrophy,)；,二、营养类型,34,食品微生物课件,不同营养类型之间的界限并非绝对,:,异养型微生物并非绝对不能利用,CO,2,；,自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；,有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类,型也会发生改变；,例如紫色非硫细菌,(purple nonsulphur bacteria)：,*没有有机物时,同化,CO,2,为,自养型微生物,*有机物存在时,利用有机物生长,为,异养型微生物,*光照和厌氧条件下,利用光能生长,为,光能营养型,*黑暗与好氧条件下,依靠有机物氧化产生的化学能,生长为,化能营养型微生物,微生物营养类型的可变性无疑有,利于提高其对环境条件变化的适,应能力,35,食品微生物课件,代谢特点,营养类型,光能自养型,化能自养型,光能异养型,化能异养型,碳 源,CO,2,或可溶性碳酸盐,CO,2,或可溶性碳酸盐,小分子有机物,有 机 物,能 源,光 能,无机物的氧化,光 能,有机物的氧化降解,供 氢 体,无机物,无机物,小分子有机物,有机物,代 表 种,蓝细菌、绿硫细菌,硝化细菌、硫化菌、,氢细菌、铁细菌等,红 螺 菌,大多数细菌，全,部真菌、放线菌,三、四种营养类型比较,36,食品微生物课件,作业：,P78(1.4),37,食品微生物课件,