食品微生物優(yōu)秀

1、第三章微生物的營養(yǎng)第一節(jié)微生物細胞的化學組 成和營養(yǎng)要素食品微生物優(yōu)秀微生物細胞水:70%-90%干物質(zhì)有機物蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素等及其降解產(chǎn)物 無機物（鹽）微生物 動物 植物之間存在“營養(yǎng)上的統(tǒng)一性”細胞化學元素組成:主要元素:碳 氫 氧 氮 磷 硫 鉀 鎂 鈣 鐵等微量元素:鋅 錳 鈉 氯 鉬 硒 鈷 銅 鎢 鎳 硼等一、微生物細胞的化學組成食品微生物優(yōu)秀 微生物細胞化學組成成分析表明，與其他高等動植物細胞一樣，細胞也是常量元素碳、氫、氧、氮、磷、硫（這六種元素占細菌細胞干重的97）和微量元素鉬、錳、鋅、鈷等構(gòu)成。微生物細胞中這些元素主要以蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素及它們的降解產(chǎn)

2、物、代謝產(chǎn)物等有機物質(zhì)，水和無機鹽等無機物質(zhì)的形式存在。水是細胞中的一種主要成分，一般可占細胞干重的80以上。一、微生物細胞的化學組成食品微生物優(yōu)秀微生物細胞中碳、氫、氧、氮的含量（干物質(zhì)的）微生物種類CNHO細菌/ Bacteria5015820酵母/ Yeast49.812.46.731.1霉菌/ Mold47.95.26.740.2一、微生物細胞的化學組成食品微生物優(yōu)秀微生物細胞的化學組成 主要成分 細菌 酵母菌 霉菌 水分 7585 7080 8590（占細胞鮮重的%） 蛋白質(zhì) 5080 3275 1415 占 細 碳水化合物 1228 2763 740 胞 干 脂肪 520 215

3、440 重 的 核酸 1020 6 8 1 % 無機鹽 230 3.87 612一、微生物細胞的化學組成食品微生物優(yōu)秀二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能營養(yǎng)（nutrition）： 微生物從環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質(zhì)并加以利用的過程即稱為微生物的營養(yǎng)。營養(yǎng)物（nutrient）： 那些能夠滿足機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需要的物質(zhì)通常稱為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)。食品微生物優(yōu)秀二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能微生物的六大營養(yǎng)物質(zhì)：碳源、氮源、能源、無機元素、生長因子、水分 微生物和動物、植物營養(yǎng)要素的比較 生物類型營養(yǎng)要素 動物（異養(yǎng)） 微生物 綠色植物 （自養(yǎng)） 異養(yǎng) 自養(yǎng) 碳源糖類脂肪糖、醇、有機酸等

4、二氧化碳、碳酸鹽等二氧化碳、碳酸鹽氮源蛋白質(zhì)或其降解物蛋白質(zhì)或其降解物有機或無機氮化物、氮無機氮化物、氮氣無機氮化物能源與碳同與碳同氧化無機物或利用日光能利用日光能生長因子維生素一部分需要維生素等不需要不需要無機元素無機鹽無機鹽無機鹽無機鹽水分水水水水食品微生物優(yōu)秀二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能1、水分水分是生物細胞的主要化學成分，其重要的生理功能表現(xiàn)在下列幾個方面：1. 細胞的構(gòu)成成分2.一系列生理生化反應(yīng)的反應(yīng)介質(zhì)3.參與許多生理生化反應(yīng)4. 有效地控制細胞內(nèi)的溫度變化各類微生物細胞中的含水量微生物類型細 菌霉 菌酵母菌芽 孢孢 子水分含量（%）7585859075804038食品微生物

5、優(yōu)秀二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能2、碳源物質(zhì)凡是提供微生物營養(yǎng)所需的碳元素（碳架）的營養(yǎng)源，稱為碳源。碳源物質(zhì)的功能：構(gòu)成細胞物質(zhì)；為機體提供整個生理活動所需要的能量（異養(yǎng)微生物）微生物的碳源譜無機含碳化合物：如CO2和碳酸鹽等。有機含碳化合物：糖與糖的衍生物、脂類、醇類、有機酸、烴類、芳香族化合物以及各種含氮的化合物。食品微生物優(yōu)秀二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能2、碳源物質(zhì)碳源的利用次序： “CHO”型中糖類是最廣泛利用的碳源，其次是有機酸類、醇類和脂類等。 在糖類中，單糖優(yōu)于雙糖，已糖優(yōu)于戊糖不，葡萄糖、果糖優(yōu)于甘露糖。 此外，要避免CHONX和CHON類有機物的浪費。食品微生物優(yōu)秀

6、二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能3、氮源物質(zhì)氮源(nitrogen source) 凡是提供微生物營養(yǎng)所需的氮元素的營養(yǎng)源，稱為氮源。氮源物質(zhì)的作用：合成細胞物質(zhì)中的含氮物質(zhì)（蛋白質(zhì)和核酸等）。微生物營養(yǎng)要求的氮素物質(zhì)類型：1） 空氣中分子態(tài)氮2） 無機氮化合物 3） 有機氮化合物食品微生物優(yōu)秀實驗室常用的氮源：碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。生產(chǎn)上常用的氮源：硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以及蛋白含量較高的魚粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅份、玉米漿等。二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能3、氮源物質(zhì)食品微生物優(yōu)秀二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能4、無機元素無機鹽：微生物生長必不可少

7、的一類營養(yǎng)物質(zhì)，它們?yōu)闄C體生長提供多種重要的生理功能，包括常量元素和微量元素。常量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等。 （微生物生長所需濃度在10-310-4mol/L）微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co等。 （微生物生長所需濃度在10-610-8mol/L）食品微生物優(yōu)秀 細胞內(nèi)一般分子成分（P、S、Ca、Ma 、Fe等） 一般功能 滲透壓的維持（Na+等） 生理調(diào)節(jié)物質(zhì) 酶的激活劑（M a2+等） 常量元素 pH的穩(wěn)定無 化能自養(yǎng)菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）機 特殊功能 鹽 無氧呼吸時的氫受體（NO3-、SO42-等） 酶的激活劑（Cu2+、Mn2+ 、Zn2

8、+等） 微量元素 特殊分子結(jié)構(gòu)成分（Co、Mo等）二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能無機鹽的生理功能4、無機元素食品微生物優(yōu)秀生長因子（growth factor）是一類對微生物正常代謝必不可少且不能用簡單的碳源或氮源自行合成的有機物。主要包括：維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶及其衍生物，此外還有甾醇、 胺類、脂肪酸等。二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能5、生長因子缺乏合成生長因子能力的微生物稱為“營養(yǎng)缺陷型”微生物。食品微生物優(yōu)秀二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能6、能源能源：指能為微生物的生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。 微生物的能源譜： 有機物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源） 化學物質(zhì) 能

9、源譜 無機物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源） 輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源 食品微生物優(yōu)秀 化能自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)：是一些還原態(tài)的無機物質(zhì)，例如：NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+ 等，能利用這些物質(zhì)作為能源的全部是細菌，如：硝酸細菌、亞硝酸菌、硫化細菌、硫細菌、氫細菌和鐵細菌等。這些無機養(yǎng)料常常是雙功能的（如： NH4+ 既是硝酸細菌的能源，又是它的氮源。）二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能6、能源 有機營養(yǎng)物常有雙功能或三功能作用，既是異養(yǎng)微生物的能源，又是它們的碳源或氮源。 輻射能是單功能的，只為光能微生物提供能源。食品微生物優(yōu)秀第三章微生物的營養(yǎng)第二節(jié)微生物對

10、營養(yǎng)物 質(zhì)的吸收食品微生物優(yōu)秀微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式單純擴散促進擴散主動運輸基團移位食品微生物優(yōu)秀一、單純擴散單純擴散是非特異性的營養(yǎng)物質(zhì)吸收方式：營養(yǎng)物質(zhì)通過細胞膜中的含水小孔，由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)擴散。 在擴散過程中營養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化：即既不與膜上的分子發(fā)生反應(yīng)，本身的分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化。 物質(zhì)運輸?shù)乃俾逝c胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度差有關(guān)，即隨細胞膜內(nèi)外該物質(zhì)濃度差的降低而減小，直到胞內(nèi)外物質(zhì)濃度相同。 擴散是一個不需要代謝能的運輸方式，因此，物質(zhì)不能進行逆濃度運輸。食品微生物優(yōu)秀二、促進擴散促進擴散的特點： 營養(yǎng)物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會發(fā)生變化 不消耗代謝能量，故不能進

11、行逆濃度運輸 運輸?shù)乃俾视砂麅?nèi)外該物質(zhì)的濃度差決定 需要細胞膜上的載體蛋白參與物質(zhì) 運輸 被運輸?shù)奈镔|(zhì)有高度的立體專一性 載體只影響物質(zhì)的運輸速率,并不改變該物質(zhì)在膜內(nèi)外形成的動態(tài)平衡狀態(tài); 這種性質(zhì)都類似于酶的作用特征,因此載體蛋白也稱為透過酶;透過酶大都是誘導酶,只有在環(huán)境中存在機體生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)時,相應(yīng)的透過酶才合成.食品微生物優(yōu)秀三、主動運輸（微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式）主動運輸?shù)奶攸c： 消耗代謝能 可以進行逆濃度運輸?shù)倪\輸方式 需要載體蛋白參與 對被運輸?shù)奈镔|(zhì)有高度的立體專一性運輸物質(zhì)所需能量來源:*好氧微生物與兼性厭氧微生物直接利用呼吸能*厭氧型微生物利用化學能(ATP)*光

12、合微生物利用光能*嗜鹽細菌通過紫膜(purple membrane)利用光能食品微生物優(yōu)秀四、基團轉(zhuǎn)位基團轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動運輸。與普通的主動運輸相比，營養(yǎng)物質(zhì)在運輸?shù)倪^程中發(fā)生了化學變化，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。其余特點與主動運輸相同。 基因轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧微生物中，也主要是用于單（或雙）糖與糖的衍生物，以及核苷與脂肪散的運輸 。食品微生物優(yōu)秀大腸桿菌吸收糖的基團轉(zhuǎn)位方式大腸桿菌吸收糖依賴于磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）-糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)，其運輸?shù)牟襟E如下：(1) 熱穩(wěn)定蛋白的激活： PEP+HPr 酶1 丙酮酸+P-HPr(2) 糖被磷酸化后運入膜內(nèi) P-HPr+糖 酶2 糖-P+HPr四、基團

13、轉(zhuǎn)位食品微生物優(yōu)秀五、四種運輸系統(tǒng)的模式比較 比較項目單純擴散促進擴散主動運輸基團轉(zhuǎn)位特異載體蛋白運輸速度物質(zhì)運輸方向胞內(nèi)外濃度運輸分子能量消耗運輸后物質(zhì)的結(jié)構(gòu)無慢由濃至稀相等無特異性不需要不變有快由濃至稀相等特異性不需要不變有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要不變有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要改變食品微生物優(yōu)秀第三章微生物的營養(yǎng)第三節(jié)微生物的營養(yǎng)類型食品微生物優(yōu)秀異養(yǎng)型生物自養(yǎng)型生物生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)生物生長過程中能量的來源 光能營養(yǎng)型 化能營養(yǎng)型光能自養(yǎng)型:以光為能源,不依賴有機物即可正常生長光能異養(yǎng)型:以光為能源,但生長需要一定的有機營養(yǎng)化能自養(yǎng)型:以無機物的氧化獲得能量,生長不依賴有

14、機營養(yǎng)物化能異養(yǎng)型:以有機物的氧化獲得能量,生長依賴于有 機營養(yǎng)物質(zhì)一、營養(yǎng)類型分類食品微生物優(yōu)秀 微生物營養(yǎng)類型()一、營養(yǎng)類型分類食品微生物優(yōu)秀 微生物的營養(yǎng)類型()一、營養(yǎng)類型分類食品微生物優(yōu)秀1光能無機自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）*能以CO2為唯一或主要碳源；*進行光合作用獲取生長所需要的能量； *以無機物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供 體，使CO2還原為細胞物質(zhì)；例如,藻類及藍細菌等和植物一樣,以水為電子供體(供氫體),進行產(chǎn)氧型的光合作用,合成細胞物質(zhì).而紅硫細菌,以H2S為電子供體,產(chǎn)生細胞物質(zhì),并伴隨硫元素的產(chǎn)生.CO2+ 2H2S光能 光合色素 CH2O + 2S+ H2O二

15、、營養(yǎng)類型食品微生物優(yōu)秀2化能無機自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）*生長所需要的能量來自無機物氧化過程中 放出的化學能；*以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進行生 長時，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作為 電子供體使CO2還原成細胞物質(zhì)。化能無機自養(yǎng)型只存在于微生物中,可在完全無機及無光的環(huán)境中生長.它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質(zhì)循環(huán).二、營養(yǎng)類型食品微生物優(yōu)秀3光能有機異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）不能以CO2為主要或唯一的碳源；以有機物作為供氫體,利用光能將CO2還原為細胞物質(zhì),在生長時大多數(shù)需要外源的生長因子例如,紅螺菌屬中的一些細菌能利用異丙醇作為供氫體,將CO2還原成細胞物質(zhì),

16、同時積累丙酮。CHOH + CO2H3CH3C2光能光合色素2 CH3C0CH3 + CH2O + H2O二、營養(yǎng)類型食品微生物優(yōu)秀4化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）生長所需要的能量均來自有機物氧化過程 中放出的化學能；生長所需要的碳源主要是一些有機化合物， 如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等。有機物通常既是碳源也是能源；大多數(shù)細菌、真菌、原生動物都是化能有機 異養(yǎng)型微生物；所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生物二、營養(yǎng)類型食品微生物優(yōu)秀4化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）腐生型(metatrophy): 可利用無生命的有機物 (如動植物尸體和殘體)作為碳源；寄生型(paratrophy): 寄生在活的寄主

17、機體內(nèi)吸取營養(yǎng)物質(zhì),離開寄主就不能生存；在腐生型和寄生型之間還存在中間類型： 兼性腐生型(facultive metatrophy)； 兼性寄生型(facultive paratrophy)；二、營養(yǎng)類型食品微生物優(yōu)秀不同營養(yǎng)類型之間的界限并非絕對:異養(yǎng)型微生物并非絕對不能利用CO2；自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機物進行生長；有些微生物在不同生長條件下生長時,其營養(yǎng)類 型也會發(fā)生改變；例如紫色非硫細菌(purple nonsulphur bacteria)：*沒有有機物時,同化CO2,為自養(yǎng)型微生物*有機物存在時,利用有機物生長,為異養(yǎng)型微生物*光照和厭氧條件下,利用光能生長,為光能營養(yǎng)型*黑