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第二章++食品微生物形态学+3

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第二章食品微生物 微生物形态学
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第二章 微生物形态学 第一节 研究微生物的基本方法 第二节 原核微生物––––细菌、放线菌 第三节 真核微生物––––酵母、霉菌 第四节 非细胞生物——病毒、噬菌体 本章要求熟悉研究微生物的基本方法, 熟悉微生物的一般形态。 第三节 真核微生物–––– 酵母和霉菌 w 真核微生物是比较高级的生物,结构比 原核生物复杂,是生物进化后的结果 w 真核微生物是一类具有完整的细胞核结 构即细胞核含有核膜、核仁和染色体的 微生物 w 真菌、藻类,原生动物均属真核微生物 一、酵母 w 酵母菌是一类由真核细胞所组成的单细 胞微生物 w 属于真菌门的子囊菌纲和半知菌纲 w 目前已知的酵母菌有490多种,分属于 39个属 w 酵母菌是人类较早应用于酿酒、面包等 行业的一类微生物,近年来应用越来越 广,大体上分为三个方面: w ① 菌体可供食用和作饲料,并可提取 核酸、核苷酸、细胞色素、辅酶A、凝 血质等贵重药品 w ② 利用酵母代谢产物,制取酒类、有机 酸、酶制剂,维生素等 w ③ 用于石油发酵和石油脱蜡 w 因此,酵母菌在食品与发酵工业中是十 分重要的 w 自然界中,酵母主要分布在含糖质较高 的偏酸性环境中 w 例如果实、花蜜、五谷以及甘蔗、果园 的土壤中 w 能利用石油的酵母则分布在油田、炼油 厂周围的土壤及废水中 w 生长温度:25~30℃ (一)酵母的形态 w 酵母菌是单细胞微生物,细胞形态因 种而异。基本形态有圆形、椭圆形、 卵圆形、柠檬形、腊肠形及耦节状的 假丝状等。 w 注意:酵母的形态会因培养时间、营 养状况及其它条件而有变化 w 大小:一般长 3~6μm 宽5~10μm w 最长100μm w 食品发酵工业中常用菌平均直径 φ4~6μm (二)培养特征 w 酵母菌的菌落一般是圆形,表面光滑、 湿润和粘稠的,菌落同细菌相似,但较 大、厚,大多数不透明,呈油脂状或蜡 脂状,白色或奶油色,只有少数呈粉红 色或红色 w 酵母菌生长在固体培养基表面,很易用 针挑起。培养时间长的菌落,表面呈皱 纹状,较干燥、颜色变暗 w 已知酵母数百种,每种酵母产生各不相 同的菌落,因此酵母的菌落特征也是鉴 定酵母的依据之一 红酵母 啤酒酵母 各种酵母的菌落 (三)酵母菌的细胞结构 w 酵母细胞的典型的真核细胞结构 w 包括:细胞壁、细胞膜、细胞核,一个 或多个液泡、线粒体、核糖体、内质网 等 核糖体 线粒体 w 1、细胞壁 w 细胞最外层 幼龄:较薄,有韧性 w 老龄:逐渐变黑变硬 w 组成:由特殊的酵母纤维素构成 w 成分:甘露聚糖:40~45% w 葡聚糖:35~45% w 蛋白质:5~10% w 脂类:3~8% w 蛋白质在细胞壁中起重要作用,连接葡 聚糖和甘露聚糖 w 2、细胞膜 w 位于细胞壁内侧,包围细胞质,厚 7.5nm w 结构:磷脂双分子层+中间镶嵌蛋白质 w 功能:选择性地从环境中吸收细胞代谢 所需的营养,并将代谢废物排出体外 w 3、细胞质及内含物 w 细胞质是细胞膜内富含RNA的粘稠液体,是 细胞新陈代谢的场所 w 幼龄细胞:稠密、均匀 w 老龄细胞:出现较大的液泡和各种贮存物。 w 内含物: w 脂肪粒:多者可到干重50~60%,可用来生产 油脂 w 核糖体:RNA含量高,多肽合成中有重要作 用 w 聚磷酸盐:高能磷酸盐储藏,补磷 w 肝糖:补碳,高达12% w 海藻糖:高到16% w 4、细胞核 w 存在明显的核、圆形、一般在细胞中央 。 w 组成:核膜、核仁、染色体 w 主要成分:DNA,是细胞的控制中心, 在繁殖和遗传上起重要作用。 w 5、线粒体 w 一般紧靠细胞的四周,球状或杆状,是 呼吸酶系的载体。 w 功能:细胞内氧化能的转换,为细胞提 供能源 w 6、液泡 w φ0.3~3,一个或多个,生长平衡期特 别明显 w 成分:异染色粒,某些嘌呤及衍生物, 游离氨基酸均可储存于其中,也可储藏 水解酶系如蛋白酶,核糖核酸酶和酯酶 。 w 若液泡破碎,可使细胞开始自溶 w 7、内质网 w 连接核膜与细胞膜,空间内充满液汁和 细胞质 w 结构特殊,是合成蛋白质的中心,此外 还与出芽起始有关 (四)酵母菌的繁殖方式 w 繁殖:无性繁殖:芽殖、裂殖 w 有性繁殖:形成子囊孢子方式 w 1、无性繁殖 w (1)芽殖––––酵母菌最普遍的繁殖方式, 出芽数不止一个,多者12~15个,最高43个。 w (2)裂殖 w 裂殖酵母属的酵母。 w (3)芽裂繁殖 极少见,位于(1)、(2 )中间,如类酵母属、拿逊酵母,瓶形酵母 属中的酵母中出现 w ① 出芽;② 分裂 酵母菌假菌丝的形成 图中1、2、3、4 ······· 是出芽的顺序 w 2、有性繁殖 w 过程: w ① 原生质体突起,形成接合桥; w ② 先质配,进而核配,形成双倍体; w ③ 减数分裂,进而分裂或不同的子核, 形成子囊孢子 图为酵母菌子囊孢子的形成过程 1、2、3、4:两个细胞结合;5:接合子;6 、7、8、9:核分裂;10、11:核形成孢子 (五)食品中常见的酵母菌属概要 Synopsis of common genera of foodborne yeasts w 酒香酵母属 Brettanomyces w 假丝酵母属 Candida w 德巴利酵母属 Dryptococcus w 有孢汉逊酵母属 Hanseniaspora w 克鲁维酵母属 Kluyveromyces w 毕赤酵母属 Pichia w 酵母属 Saccharomyces w 假丝酵母属:大多数菌株存在于新鲜的碎牛肉或家禽 中,最常见的菌株是热带假丝酵母。该属中一些菌株 与发酵食品有关。 wCandida:Members of this genus are the most common yeasts in fresh ground beef and poultry, and C.tropicalis is the most prevalent in foods in general. Some members are involved in the fermentation of foods. w 酒香酵母属:不产孢子,能在顶端发芽生 殖,在有氧 的条件下能利用葡萄糖发酵 产乙酸。它能引起啤酒、软饮料、腌渍品 等的腐败,同时与一些啤酒以及淡色啤酒 的后发酵有关 wBrettanomyces:These asporogenous yeasts form ogival cells, terminal budding , and produce acetic acid from glucose only under aerobic conditions.They cause spoilage of beer , wine,soft drink, and pickles, and some are involved in after- fermentation of some beers and ales. 伊氏酵母属:该属的菌株能产假菌丝体,并进行多侧枝 出芽生殖。它们在进行液体发酵时能够产生菌膜。 Issatchenkia: Members of this genus produce pseudomycelia and multiply by multilateral budding.They typically form pellicles in liquid media. 隐球酵母属:它们不产孢子,多侧出芽生 殖。不能发酵糖,菌体为透明、红色或 橙色,产节孢子。普遍存在植物、土壤 、草莓以及其他水果、海洋鱼类、河虾 及新鲜的水牛肉中。 Cryptococcus :They are asporogenous, reproduce by multiply by multilateral budding and are nonfermenters of sugars.They are hyaline and red or orange , and they may form arthrospores. They have been found on plants and in soils,strawberries and other friuts, marine fish, shrimp, and fresh ground beef. 毕赤氏酵母属:酵母中的大家族。以多侧芽殖方式 繁殖,子囊通常包含有4个椭圆球形子囊孢子, 子囊孢子呈帽子状或火星状等。可能会形成假菌 丝体和节孢子。在液体培养基中会形成膜。可以 在橄榄盐水中生长,引起泡菜腐败。常作为真核 基因表达受体。 Pichia:This is the largest genus of true yeast. They reproduce by multilateral budding,and asci usually contain four spheroidal , bat- or saturns-haped spores. Pseudomycelia and arthrospores may be formded. They form films on liquid media. They are known to grow in olive brines and to cause spoilage of pickles and sauerkraut. 红酵母属:细胞为球状或卵圆形,少数能 形成假菌丝,以多侧出芽生殖的方式繁 殖,不具有发酵性。能产生红色或黄色 色素,常引起基质着色,有的产生高浓 度的脂肪(50%~60%)。 Rhodotorula : They reproduce by multilateral budding and are nonfermenters . 裂殖酵母属:这类产子囊孢子的酵母通过形成 的十字墙侧枝分裂繁殖,可以产真菌丝和节 孢子。4~8个的子囊为豆形,不出芽。常存在 于水果和糖蜜制品中。 Schizosaccharomyces: These asporogenous divide by lateral fission of cross-wall formation and may produce true hyphae and arthrospores. asci contain from four to eight bean-shaped spores and no buds are produced. 有孢圆酵母属:发酵能力强,含有辅酶 Q-6,常存在于糖蜜制品中。 Torulaspore: they are strong fermenters of sugar , and contain coenzyme Q-6. 结合酵母属:繁殖方式为多侧出芽,形成 的豆形囊孢子常常从子囊孢子中释放出 来。大多数是单倍体,能强烈发酵糖。 Zygosaccharomyces: multilateral budding is the method of reproduction,and they are strong fermenters of sugars. 丝孢酵母属:这类不产子囊孢子的氧化酵母以 出芽方式和形成节分生孢子的方式繁殖。它 们形成真菌丝,发酵糖的能力很弱,甚至没 有。 Trichosoporon: these nonascosporeforming oxidative yeasts multiply by budding and by arthroconidia formation.they produce a true mycelium,and sugar fermentation is absent or weak 酵母属:细胞呈球形、椭圆形或腊肠形, 可形成假菌丝,以多侧出芽进行无性繁 殖,有性繁殖为同性结合或异性结合, 或有双倍体细胞形成子囊孢子,每个子 囊形成1~4个子囊孢子。不发酵乳糖。 为工业上常用的酵母菌。常存在于各种 食品中,但很少引起腐败。 Saccharomyces: They are diploid and do not ferment lactose. They rarely cause spoilage. w 酿酒酵母 w 食品发酵工业最常用的菌种之一,按 菌体的长度不同可分为三组: w (1)长/宽=1~2,细胞圆形或卵形 w 用途:饮料酒、面包,淀粉酒精 w 如RasseII和RasseXII为生产酒精的菌种 w 糖化的淀粉质原料 w (2)长/宽=2,细胞以卵圆形和长卵形 为主, 菌体常形成假菌丝 w 用途:主要用于生产葡萄酒和果酒, 也要用于生产啤酒,蒸馏酒和酵母。又 称葡萄酒酵母。 w (3)长/宽>2,细胞长卵形 w 这类酵母具有耐高渗压的特性,能耐 高浓度度的盐,故常用于甘蔗糖蜜为原 料生产酒精。 w 如:AS2.1189(古巴I) w AS.21190(古巴II) w 台湾396 甘化I号等 w 球拟酵母(Torulopsis) w 细胞球形、卵形、椭圆形 w 特点:耐高浓度的糖、盐,常在果汁、乳制 品、鱼类食品中出现 w 德巴利酵母属 (Dryptococcus) w 德巴利酵母产子囊孢子,有时会产生假菌 丝,多侧枝出芽生殖 w 德巴利酵母是乳制品中最常见的两种酵 母之一,是最常见的食品中毒菌。能在浓度 24%的NaCl溶液以及aw低至0.65的条件下生 长。同时,能在盐水以及奶酪中生长,引起 浓缩橙汁以及酸奶酪的腐败
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