《食品微生物学》教案 (第17次课2学时) 一、授课题日 微牛物生太 二、教学日的和要求 了解微生物生态学的基本概念、微生物在自然界分布：掌握食品这一微生物生态系统 三、教学重点和难点 几个基本概念、微生物在自然界分布规律、酿造食品生态环境特征。 四、教学过程 教学内容：微生物生态学的基本概念、微生物在自然界的分布规律、食品的微生物生 态系 教学办法：启发引导、数据分析交流式教学法 辅导手段：采用PPT辅助教学，充分利用表格说明。 板书： 第八章做生物生态 第一节基本概念 第二节微生物在自然界中的分布 生态学微生物生态学 一、土壤 微生物生态系统 二、水体 种群 三、空气 四食品 学时分配： 导入(2min) 第一节基本概念(25min) 第二节微生物在自然界中的分布(70min)(重点讲解) 小结(3nmin) 五、主要参考资料 食品微生物学，何国庆、英民，2002，中国农业大学出版社 六、课后记
导入：前血章节多介绍的是在实验室人为条件下某一微生物的纯培养特征，但这种现象在 天然环境中却极少见。在自然环境中的微生物存在多为混合杂居。在这一章我们将了解自 然条件下微生物群体的生活状态及其活动规律，即研究微生物的生态学规律。创设问题： 什么是生态学？生态系统？在食品这一特殊环境中生长的微生物生态学规律？ 第7章 微生物生态 生态学是一门研究生物系统与其环境条件问相互作用规律性的科学 研究微生物的分布，有助于菌种资源开发，防止有害微生物的活动：研究微生物之问 及其与其他生物之问的相互关系，有利于病虫害防止、发展混菌发酵、序列发酵等。 做生物生态学：研究微生物群体（微生物区系或正常菌群）与其周围的生物和非生物 环境条件相互作用关系的科学。 做生物生态系统：微生物系统及其环境组成的具有一定结构和功能的开放系统 种群：在一定时问里生活在同一生活环境的同一个体细胞生长形成的生物群体（通常 由一个亲代细胞经过连续的有丝分裂而形成的相似个体组成)。代谢相关的群体组成的种 群称为共位群。 群落：在自然券中一个种群与其它相互联系的群细胞构成一个在生理上相互弥补的种 群复合体 7.1微生物在自然界中的分布 7.1.1土壤中的微生物 土壤是微生物生存的良好环境，尤其是耕地，能提供微生物需要的全部营养和环境条 件。 营养：有机质（有机残体、有机肥料），矿质元素(Fe、K、Na、Mg),微量元素。 水分：土壤有较好的吸水，保水性 空气：土壤团粒结构孔隙度高，透气良好。 p:土壤pH在3.510.5之间，多数为5.5-8.5 渗透压：土壤溶液渗透压0.5一5个大气压。微生物可耐受3一6个大气压 温度：土壤四季温养不大，缓冲性好。 二、天然中微生物种类和分布 数量大、种类全。细菌主要是化能异样型，多为腐生茵，也有自养型菌→硝化。但肥 2
力不同，茵数不同，一般1g土中细菌数儿千万到几【亿个。放线菌以链霉菌为主，一般 比细菌少，干旱土壤中放线菌数量较多：酵母菌→果园 细菌(~10)>放线菌孢子数(~10)>霉菌孢子(~10)>酵母茵(~10)> 藻类(~10)>原生动物(~103)。 据测定：一亩耕作层土壤中，约有霉菌150Kg,细茵75Kg,原生动物15Kg,藻类 7.5Kg,酵母菌7.5Kg。(微生物种类、数量与土壤类型有关) 离地面近的、与士直接接触的食品原料如土豆、草莓等受土壤中微生物污染严重，收 割也会增加污染程度 7.1.2水体中的微生物 水中营养次于十奥，微生物除水生的外，主要来自十壤、亏水。 水中细菌大都为自养型→硫细茵（硫铁矿泉）、铁细菌、蓝细菌等，也有腐生细菌， 如色杆菌属、无色杆菌、小球茵属的一些种类能在含有极少量氨化物的水中生长：霉菌如 水霉属、绵霉属生长于水中腐烂有机残体上。 、淡水假单孢菌、固氨菌、放线菌、真菌及原生动物、藻类。地下水一菌量很少。 1、清水型水生微生物 特点： 1)数量和种类与接触的土壤有密切关系： 2)分布上更多的是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底： 3)多能运动，有些具有很异常的形态（例如柄细菌）： 4)靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多对健康不利的细菌，因此不宜 作为饮用水源： 5)水体白身存在白我净化作用：（流水不格） a)致病菌一般对营养要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2~3天： b)水表微生物会受辐射等作用而被杀灭： c)原生动物等的吞噬作用 d)由固形物吸附再沉积到水底：水中的病原微生物会对水质产生重要影响。数量10~ 103个m 类型： A、细菌：自养型菌有蓝细菌（光能型）、硫细菌（化能型）等：异养型菌有色杆菌、 微杆菌等。 B、霉菌：主要是水生性种类如水霉属 饮用水的微生物指标：总菌数：<100个mL、大肠杆菌：<3个几 2、腐败型水生微生物数量10'~10个mL 3
水体的富营养化作用和“水花”、“赤潮 水体大量的有机物或无机物，特别是磷酸盐和无机氨化合物的富营养化，致使藻类等过 量生长，产生大的有机物，异养微牛物氧化这些有机物，耗尽水中的氧， 使厌氧菌开始大 量生长和代谢一一分解含硫化合物，产牛S,从向导致水有难闻的气味，鱼和好氧微生物大 死亡，水体出现大量沉物和异常颜色。上述过程又称富营养化作用，它是水体受到污染 并使水体白身的正常生态火去平衡的结果。引起水体富营养化的藻类除通过消耗水中的氧气 危害养殖业外，很多藁类还能产生各种毒素，使动物得病或死亡，因此由于富营养化作用致 死的鱼等水产品不能食用， “水花”或“水华”(water bloom):藻类（主要是微藻）的大量紧殖使水体出现颜色， 并变得浑浊，许多藻类团块漂浮在水上形成。 赤满或红潮(ed tides):在海洋中，某些甲藻类大量繁殖也可也可以形成水花，从而使海 水出现红伍或褐色。 二、海水 表层以好气菌为主，底层以厌氧腐生微生物及硫酸还原菌为主，两层之问以紫硫细菌 较多，距海面下0-10m茵少，10-50m的海水中，菌随深度增加：50m以下，茵数随深度 减少，但海底有机物量丰富，有大量微生物存在。主要存在于近海和河口水域。深海区： 1-100个mL. 微生物特点： 1)嗜盐，真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的： 2)低温生长，除了在热带海水表面外，在其它海水中发现的细菌多为嗜冷菌： 3)耐高压（特别是生活在深海的细菌）： 4)大多数海洋细菌为G南，并具有运动能力。如Micrococeus aquivivus(水活微球 菌)最适生长条件为600个大气压。 海洋微生物在盐浓度3.3一3.5%时生长最适。缺NC1时不生长，大多数细菌都有在 能在海水中生活的代表 食品原料清洗、食品冷却用水不能重复使用，即使市政用水也不一定能用于食品生产， 原因是可能有嗜冷细南如假单胞南的存在。再如食品生产中用容器存水，假单胞南可达 105-10°个L 7.1.3空气中的微生物 空气中并不含微生物生长繁殖所需要的营养物质和充足的水分：并且日光中还有有苦 的紫外线的照射，因此空气是微生物生长和生存的不良环境，不是生长繁殖场所。但空气 是传播微生物的良好介质 4
空气中微生物种类、数量常与该地区从事的活动有关，如酿酒厂附近易发现酵母：乳 品厂附近发现链球菌等。室外空气：主要有各种球菌，芽孢杆菌，真菌孢子等（对干燥， 紫外线抵抗)。数量：高空少，森林、海洋上空少，雨雪后少。 农村 城市农田（夏天）海洋 北极 数百 数千 104 1-2 室内空气中数量受人体活动及消洁影响。在通风房问：每m数百个：而不通风房问： 每m数万至数|万个。微生物来源主要有两个方面 A.上呼吸道的细菌通过咳嗽或谈话而释放 B.家庭灰尘70一90%是皮肤碳片，含大量的细菌 人体是车问微生物的重要来源。车问内保持正压 7.1.4食品环境中的微生物 一、农产品上的微生物 危害：粮食微生物中以霉菌危害最严重并且能产生150多种对人和动物有害的真菊毒 素：全世界每年因霉变而损失的粮食占总产量的2%左右：粮食和饲料上的微生物以曲霉 属、青霉属、镰孢霉属的一些种为主 二、食品上的微生物 食品上的微生物主要是在加工、包装、运输和储藏等过程中污染的，其中主要有曲得 属、青霉属、镰孢霉属、链格孢霉属、拟青霉属、根霉属、毛霉属、某点霉属、木霉属、 大肠杆菊、金黄色葡萄球菌、枯草杆菊、巨大芽孢杆菊、沙门氏菌属、普通变形杆菊等。 三、酿造食品中的微生物 传统发酵过程中，都是混合培养物，微生物区系随生产过程、温度、水分、氧化还原 值、渗透压、营养条件变化而变化。 酿造食品生态环境特征：料酪团粒结构（存在毛细管孔隙、团粒问大孔隙）：发酵醪 表血环境（一个微环境的表血营养水平可能比表面以外部位高得多） 7.1.5人体微生物系统 在人体内外生活着为数众多的微生物种类，其数量更是惊人，高达10“，约为人体总 细胞数10倍 正常菌群(normal flora):生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定、一般能发 挥有益作用的微生物种群。 在一股情况下，正常菌群与人体保持着一个【分和谐的平衡状态，在菌群内部各微生 物这问也相互制约，维持稳定、有序的相互关系，这就是微生态平衡。正常菌群的微生态 5
平衡是相对的、可变的和有条件的。一旦宿主的防御功能减弱、正常菌群生长部位改变或 长期服用抗生素等制菌药物后，就会引起正常菌群失调。这时，原先某些不致病的正常茵 群成员，如E.coli、Bacteroides fragilis(脆弱拟杆菌)、Candida abicans(白假丝酵母)就 趁机转移或大量繁殖，成了致病菌。这类特殊的致病菌即称条件致病菌(opportunist pathogen),由它们写引起的感染，称为内源感染(endogenous infection) 7.1.6极端环境中的微生物 一、嗜盐茵和耐盐菌 嗜盐茵专指那些一定浓度的盐为菌体生长所必需，且贝有在一定浓度的盐溶液中才生 长最好的茵类。 耐盐茵是指那些能耐受一定浓度的盐溶液，但在无盐存在条件生长得最好的菌类，如 金黄色葡萄球菌。 密盐机制： 1、嗜盐杆菌细胞壁是靠钠离子来稳定的，在低钠环境中细胞壁会破碎并使细胞裂解。 原因：嗜盐杆茵的细胞壁不含有一般细菌所含的肽聚糖，而是以糖蛋白替代肽聚糖。 这些糖蛋白中富含酸性氨基酸，提供的负电荷需要Na屏蔽 2、增盐杆茵细胞质蛋白同样是高酸性，保特细胞内活性必需K。 3、嗜盐杆菌利用光介导的H+质子泵实现Na/K反向转运，保持细胞渗透压平衡。 二、耐辐射微生物 1、微生物而耐辐射的一般规律：G>G:芽胞菌>无芽胞 2、耐辐射的可能机制 (1)所有耐辐射菌均有高色素形成能力，其中含有各种类胡萝卜素，这可能与耐辐 射性有某种联系： (2)细胞壁坚固、细胞膜脂质成分独特： (3)耐辐射菌具有快速有效的DNA准确修复系统， 6
《食品微生物学》教案 (第18次课2学时) 一、授课题日 第二节微生物与生物环境问的相互关系微生物生态学在食品加工领域的应用 二、教学日的和要求 掌握微生物与生物环境问的相互关系，了解微生物生态学在食品加工领域的应用。 三、教学重点和难点 微生物与生物环境之间的相互关系：群落演替 四、教学过程 教学内容：种群关系和群落演替 教学办法：讨论交流、师生互动分析、引导探究法 辅导手段：采用PPT辅助教学，利用图片、演替曲线说明 板书： 第三节微生物与生物环境间的相 「第四节微生物生态学在食品加 工领域的应用 互关系 共生 互生 拮抗寄生 群落演替 泡菜发酵中乳酸菌群落的演替 学时分配： 导入(2min) 微生物与生物环境问的相互关系(35min) 应用(60min) 小结(3min) 五、作业 课后2 六、主要参考资料 微生物学教程，周德庆，993，高等教育出版社 食品微生物学，何国庆、赏英民，2002，中国农业大学出版社 七、课后记
回顾与导入：前面了解了自然界及食品这一特殊环境中微生物存在的一般规律，那么这些 存在于一特定环境（或微环境）微生物之问必定存在肴一定关系，有哪些典型的关系？特 定环境中微生物随环境的变化有哪些演替关系？ 7.2微生物与生物环境间的相互关系 种群关系既多样，又复杂，就微生物或其它生物（微生物或动、植物）本身受影响结 果来说大致有九种关系，本节重点介绍几种常见关系：寄生、共生、互生、拮抗。 一、共生 两种生物生活在一起，互相依赖，彼此获益，分工协作，显示出一起生活比分开单独 生活更为有利，这种关系即为共性。 特点： ·形态上形成共生体，生理上产生了非共生条件下所没有的生理性能，且两者相依 为命，其至难解难分，合二为一。 ·可以是互惠共生，也可以是偏利共生，即一方有利一方有害（细茵栖息于原生动 物细胞内) 地衣、根瘤菌与豆科植物、反刍动物与瘤胃微生物的共存关系 二、互生 两种可单独生活的生物，在共同生活时通过各自的代谢活动而有利于双方，或偏利于 方的这种关系为互生 特点： 不形成共生体，联合较松散，“可分可合，合比分好” ·利用对方代谢产物，两方有利或一方无损，一方有利。 土壤中，固氨菌与分解纤维素细菌之问、好氧茵与厌氧微生物之问 人体肠道正常菌群，与宿主问正常时为互生关系，特殊条件下，会转化为寄生关系。 混菌培养：阿拉伯糖乳杆菌自身不能合成苯丙氨酸，若培养基内缺少则不能生长。而 粪链球菌不能合成叶酸，不能在无叶酸的培养基中生长，但如将二者混合培养在既无苯丙 氨酸又无叶酸的培养基中，二者都能正常生长。再如Tmi.viride(绿色木霉)408.2和 Zym,mobi(米曲霉)3.042混合出，可以提高酱油产率。 酸奶中的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的协同关系 二、拮抗 一种生物在生命活动过程中，产生不利于其它生物的条件，促使其它生物的生命话动 受到抑制，甚至促使死亡，这种关系为拮抗关系。 特点： ● 一方有利，一方有损。 ·利用改变环境条件(pH,缺氧等)或产生代谢产物（毒素，抗菌素等）来抑制
或杀死对方。 乳酸菌产酸、酵母产乙醇，抑制不耐酸腐败菌生长，属非特异性拮抗，没有一定专一 性。 特异性拮抗：抑制或杀死一定种类微生物，如产抗生素菌：青霉菌产青霉素抑制G 和部分G 四、寄生 一种生物生活在另一种生物的体内或体表，从中狄得所需要的营养进行生长、繁殖， 同时使后一生物受到损害甚至死亡，这种关系称寄生。 特点： ●关键是一方受益，一方受害。自然界中生物几乎都被另一种微生物所寄生并引起 损害。 ●受益方从受害方体内或体表狄取营养，生长繁殖，非利用代谢产物或某些生理功 能。 噬菌体寄生于细菌、放线菌：病毒侵染真菌 真菌寄生于真菌，如木霉可寄生于马铃薯的丝核菌内，使寄主的菌丝、孢子或其它结 构遭到破坏：盘菌菌丝寄生于毛霉菌丝上。 细菌寄生于细菌体内。细菌的“吸血鬼” 一食菌蛭弧菌，宿主主要是肠杆菌科和假 单胞菌科的各种种类，可导致寄主细胞溶解(1962年发现)。1970年发现蛭弧菌噬菌体 一“三位一体”寄生系统。 冬虫夏草：虫草菌为真菌寄生于冬虫夏草蛾幼虫，夏→子实体 73微生物生态学在食品加工领域的应用 群落演替 在一个生态区域中，原有的微生物群落经过一定的发展时期后，由于某种内外环境因 素改变，原有的微生物群落被另一种新的生物群落所取代。又称生态演替。 酱油酿制泡菜制作白酒酿造