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食品微生物培训提要
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1. 食品微生物培训提要
2. 一、微生物学及其发展史 1.微生物学(microbiology),micro“小”,bios“生命”,logy“研究”——研究那些小得必须借助显微镜才能看见的活生物体。 我们研究微生物的生命活动,达到控制腐败微生物和病原微生物的活动,以防止食品变质和杜绝因食品而引起的病害。 2.微生物学发展简史: 2.1.公元前二千多年夏禹时代,就有酿酒的记载,酿酒的记载,酿酒就必须有酵母菌参与。 2.2.十七世纪荷兰人吕文虎克,用自制显微镜首先观察到微生物(细菌)。 2.3.十九世纪,法国科学家斯德,发现发酵和腐败是微生物的作用结果,为了防止酒类变质,他创造加温处理方法“巴氏消毒法”。 2.4.现代随着科学技术的日益发展,对微生物的研究日益深入。 3.微生物学包括微生物,医用微生物,食品微生物等等。
3. 二、微生物形态结构 1.前面已提到微生物是在生物界存在的一群体形微小的生物,它的特点: 体形微小②结构简单③生长繁殖快④各类繁多⑤数量多,分布广,适应性强它包括:细菌、酵母菌、霉菌、放线菌、立克次氏体、支原体和病毒等。下面逐一简要分解其形态结构: 2.细菌 2-1.形态大小: ①球菌(单球菌、双球菌、回联球菌、八叠球菌、链球菌、葡萄球菌)大小直径0.2-2.0μm。 杆菌(芽孢杆菌、无芽孢杆菌)宽0.5-1.0μm,长1-5μm,产芽孢比不产芽孢形体较大。 螺形菌。
4. 2-2.结构: 除病毒这类原始生物外,其它生物的个体都是由细胞构成的,细胞大小各异,驼鸟的卵细胞直径可达成17.5cm。细菌细胞直径直径只有0.5-2.0μm (细菌、酵母菌属单细胞生物)。 ①细胞壁:组成蛋白质、类脂质、多糖复合物等,但细胞壁组成不同以致于通过生物染色后,显示出颜色也不一样。 如革兰氏染色:G-(紫)含有PG(肽聚糖、糖、蛋白质) G+(红)有磷脂和脂多糖(LPS) ②细胞质膜:是由脂类和蛋白质组成的蛋白质膜,它是有选择半渗透性膜,这一特点与其生理功能适应。 细胞核:无色透明粘稠的胶体。以结合蛋白质为主,代谢场所。 细胞核:(DNA)遗传物质的基础,其构造原始而不完善。 内含物“颗粒、液泡等。
5. 2-3.特殊结构“芽孢”: ①细菌在一定环境条件下或处在一定的生活阶段(由于水分缺少、营养物质不足或处在细菌发育后期或温度发生改变)细胞质脱水浓缩,在菌体内形成一个折光性圆形或椭圆形的个体。 ②菌体在形成芽孢前,称为繁殖体(营养体),一个细菌只能形成一个芽孢,常 见产芽孢菌为杆菌。 ③芽孢对高、低温度和干燥有强大抵抗力、对化学物质也有一定抗力,芽孢不需要营养物质,处于休眠状态,但在合宜条件下,芽孢会发芽形成新的个体。 2-4.细菌的繁殖方式为无性繁殖,无性繁殖就是接由母体分裂产生新的子体的方式。
6. 3.真菌及其它微生物: 3-1.真菌: 真菌与细菌的区别在于真菌细胞有一个明显而完整的细胞核,它包括酵母菌和霉菌。 真菌的繁殖方式有两种:无性繁殖和有性繁殖。有性繁殖:两个细胞突起,突起相连,连接处膜消失,两个核融合,质融合,合二为一个细胞,形成接合子,其内核经过二至三次分裂,形成四或八个核,从而形成孢子,孢子发芽形成新个体。 3-2.放线菌(是无性繁殖的单细胞微生物) 3-3.病毒(噬菌体):无细胞结构,主要由蛋白质和核酸组成,个体极小,发毫微米表示,如口蹄疫病毒20mμ。
7. 放线菌细 菌 非细胞生物:病毒 真菌(酵母、霉菌)藻 类等生 物细胞生物真核生物原核生物
8. 三、微生物的生理 微生物的生理包括微生物的营养、酶、呼吸、生长、繁殖等,掌握微生物新陈代谢活动规律,正确控制它们的生活机能,达到加以利用或控制的目的。 细胞的化学组成: ①水分:分结合水和游离水,一般的比例为1:4,其中结合水不易挥发、不冻结,芽孢结合水的组成分达50%以上,所以其抵抗力较强。 ②干物质:蛋白质、核酸、碳水化合物、脂类、无机盐类、维生素等。
9. 微生物营养物质: 水:水的主要作用是营养物质必先溶于水才能被吸收作用,另外,生化反应(淀粉水解)也离不开水。 碳源:CO2、单糖、双糖、多糖。 氮源:蛋白质、核酸的组分,N2、蛋白质等。 矿质元素:P、K、MgCa、Fe等主要元素和Cu、Zn等微量元素。 生长因素(维生素)。
10. 微生物营养特性: 细菌分自养型和异养型两种,酵母、霉菌、放线菌属异养型微生物。 微生物的霉: 微生物一切生命活动都离不开酶,酸的主要结构为蛋白质,是具有特殊催化能力的蛋白质,它是由活细胞产生的,不耐高温的生物催化剂,如水解酶、氧化还原酶。
11. 微生物的呼吸: 呼吸:微生物在进行生命活动过程中,营养物质进入细胞前后,在酶的作用下,物质进行分解或合成。同时进行能量的释放和吸收,在分解代谢中,微生物细胞一切产生能量的氰化还原过程称之为呼吸。 呼吸类型:需氧微生物、厌氧微生物、兼性厌氧微生物。 微生物的代谢活动: 碳水化合物的分解:如酒精发酵: 无氧 (C6H12O6→C2H5OH(酒精)+CO2) 蛋白质的代谢(蛋白质酶): 有氧环境被微生物分解,称之为辅腐化,蛋白质完全氰化,其代谢产物为CO2 、H等。 无氧环境被微生物分解,称之为腐败,蛋白质不完全分解成中间产物如氨基酸、有机酸等。 脂肪代谢(脂肪酸):分解杨脂肪酸和甘油,甘油进一步分解成CO2、H2O。
12. 代谢产物: 微生物的代谢产物除CO2、H2O、H、氨基酸、有机酸等外还有:抗生素(具有抑制或杀死微生物作用的一种物质,如青霉菌产的青霉素)、毒素(病原微生物伤寒沙门氏菌产伤寒病毒)、色素(如红曲素)等。 微生物生长繁殖的条件: 充足的营养 合适的酸碱度 适宜温度 必要的气体环境
13. 微生物的生长繁殖: 一般细菌约20分钟分裂一次即一代,如此推算,1个细菌1h为8个,10h后达10亿以上,其繁殖公式为N=N0×2t/g N0为最初的菌数 t为生长繁殖的时间h g为生殖时间(分裂时间)h 但微生物不会无节制地生长繁殖下去,它受营养源的消耗程度,代谢产物(毒素)的积累程度制约而减慢,一般可分为四个期: 迟缓期 对数期 稳定期 衰亡期
14. 四、外界因素对微生物的影响 外界环境与微生物是一对矛盾体,我们利用这一特性通过研究与运用就可以对微生物加以利用、抑制、杀灭、防止等。 基本概念: 灭菌:杀灭物体上所有微生物的方法(包括病原微生物和非病原微生物 ,细菌的繁殖体及芽孢) 商业无菌(略) 消毒:用物理、化学或生物学等方法杀死病原微生物,但不一定杀死全部微生物生物的方法。 防腐:防止或抑制细菌生长或物体的方法。 灭菌:没有活的微生物存在。 无菌操作:防止微生物进入机体或物体的方法。
15. 物理因素对微生物的影响: ①热力灭菌法(高温对细菌有明显的致死作用) 干热灭菌法(焚烧、干烤) 湿热灭菌法(巴氏消毒法、煮沸法、高压蒸汽灭菌法等) 一温度下,湿热比干热效力高,因为湿法穿透力大,具有潜热,同时微生物在湿热中蛋白质收水分,易使蛋白质凝固。
16. ②电磁波射线杀菌法: 日光与紫外线:紫外线波长λ=200-300nm,其中以265-266 nm杀菌效力最强,这与DNA的吸收光谱范围一致,干扰DNA复制,导致细菌死亡或变异,紫外线穿透力不强,一般10-15m2安装30W紫外灯1支,照射1H以上,空气中微生物可减少50%-70%,紫外线对人体有伤害作用,另紫外线有空气中易形成臭氧,使人产生胸闷等中毒症状,要注意加以防治。 ③滤过除细菌蛋白质变性和盐类浓缩,妨碍细菌的生长。 ④干燥:引起细菌蛋白质变性和在浓缩,妨碍细菌的生长。 ⑤低温:(水的冻结等)
17. 3.化学因素: ①酸类(PH值) H+影响菌体细胞质膜上电荷性质,微生物吸收物质变化,影响代谢,高浓度H+或引起菌体表而蛋白质和核酸水解以及影响酶和活性。 ②碱类:蛋白质、核酸水解,另有去油污作用,有机械消除微生物的作用,病毒对强碱较敏感。 ③盐类及重镏金属盐类。 ④氧化剂:氧化剂放了游离的[O],作用于微生物蛋白质结构中化学基因取代,千万代谢障碍,常见有:高锰酸钾、双氧水、氯、漂白粉、过氧乙酸等。 ⑤有机化合物(酒精、甲醛等)
18. 五、微生物引起食品变质的基本因素: 食品组成不同,引起食品变质的微生物类群和过程都不同。 1.食品的营养组成与微生物的分解作用: ①分解蛋白质的微生物:觉为细菌和霉菌,少数为酵母。 细菌:芽孢杆菌 酵母:多数对蛋白质分解能力极为微弱。 霉菌:许多都具有分解蛋白质的能力。 ②分解碳水化合物的微生物:为为酵母和霉菌。 ③分解脂肪的微生物:多为酵母和霉菌。
19. 2.食品的基质条件与微生物的适应性: ①氢离子浓度:绝大多数细菌PH7.2-7.6,当食品<5.5,腐败菌基本被抑制,但大肠杆菌(PH4.5-9),而酵母(PH4.0-5.8)、霉菌(PH3.8-6.0)°在非酸性的食品中,主要为细菌。 ②水分:水分活性值(AW),即食品在密闭容器内的水蒸汽压与相同温度下纯水蒸汽压比值。O≤AW≤1,在AW<0.64的食品中任何霉菌均不以生长,影响大小:细菌>酵母>霉菌。 ③渗透压:食品中形成不同渗透压的物质主要为盐和糖。 影响大小细菌:细菌>酵母>霉菌。
20. 3.食品的外界环境条件与微生物的适应性: ①温度:低温<10℃ 中温25℃-30 高温>40℃ 霉菌 霉菌 细菌 酵母(少) 酵母 细菌(少) 细菌 ②气体:仪器牌有氧环境下,细菌、酵母、霉菌都可引起食品变质;缺氧条件下,引起食品变质只能是酵母和细菌。六、罐头食品变质的因素和原因菌: 1.细菌: ①需氧芽孢子杆菌—罐头杀菌不足和真空不足。 ②压氧芽孢子杆菌—罐头杀菌不完全和在高温(>43℃)环境中存放时间较长。 ③非芽孢子细菌—杀菌不完全或罐头密封不良。
21. “平酸菌“: 具有嗜热、耐热特点,嗜热脂肪芽孢杆菌,D121.1℃=4-5mm作制订杀菌规程对象菌的肉毒梭状芽孢杆菌D121.1℃=0.1-0.2mm. 生长温度37-60℃,最适50-55℃,PH6.8-7.2,主要分布土壤、灰尘及糖、淀粉等原辅料中。 防止它,须知强食品卫生和严格操作规程: a.原料加工前应充分洗涤,同时尽是缩短工艺流程,严防半成品积压和污染。 b.设备、工器具不宜采用木质材料,管道清洗干净。 c.罐头杀菌迅速冷至370℃左右,水经氯处理。 d.选用合理杀菌规程,并严格控制罐头密封质量。 e.贮藏温度<43℃。 f.保温试验,常对原料、半成品、杀菌前罐头、工具、设备、人手等进行耐热芽孢数的检验。 2.酵母菌—PH<4.6,罐头杀菌不充分,密闭不良(食糖是一个重要的污染源) 3.霉菌――杀菌不足,密封不良,真空度不够。
22. 4.分类: 膨胀罐(产气) 平盖罐(不产气) 酵母 细菌 霉菌 细菌 霉菌 (极少) 嗜 温 菌 嗜热菌 嗜温菌 嗜热菌 嗜热菌 需 厌 非 厌 需 非 需 厌 氧 氧 芽 氧 氧 芽 氧 氧 性 性 孢 性 性 孢 性 性 芽 芽 菌 芽 芽 菌 芽 芽 菌 菌 菌 菌 菌 菌 PH值<4.5 >4.5 ≥4.5 >4.5 <4.5 >4.5 ≥4.5 >4.5 ≥4.5 Co2 N2 + NO Co2+H2 Co2 产酸 H2S 霉变 +Co2 黑变
23. ①M引起产气型的变质,主要是从作用于含有碳水化合物的食品而引起的。 ②引起产气型的M,主要是细菌和酵母。 细菌,大多数PH>4.5食品,芽孢菌最为常见。 酵母,大多数PH<4.5。 ③M引起非产气型变质,绝大多数PH>4.5,并含有碳水化合物的食品,以芽孢菌为主要原因菌。 ④霉菌的出现,常是罐头密闭不良所造成的。
24. 七、碳酸饮料和利乐包饮料生产特点及常见污染菌与控制。 八、微生物污染食品的途径和控制: 1.途径: ①水 ②空气 ③人及动物 ④用具及杂物
25. 2.控制: ①加强环境卫生管理 ②加强食品生产卫生管理 九、食品衩微生物污染后对人体的危害: 细菌性食物中毒 真菌性食物中毒 消化道传染病
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