食品微生物学

《食品微生物学》一、名词解释（本题共10小题，每小题3分，共30分）1.巴斯德效应2.噬菌斑3.伴孢晶体4.烈性噬菌体5.温和性噬菌体6.自养微生物7.呼吸链8.异型乳酸发酵9.Ａw10.溶源性细菌二、图解题(本题共4小题，每题5分，共20分)1．营养物跨膜运输的四种类型。2．当环境中葡萄糖、乳糖同时存在时，Ｅ．coli的生长现象并分析其原因。3．图解细菌的一般构造与特殊构造。4．图解谷氨酸棒杆菌在氨基酸生产过程中的反馈抑制模型。三、问答题(本题共5小题，每小题10分，共50分)1.什么是病毒？简述病毒的特点？2．什么是培养基？简述选用和设计培养基的原则和方法?3．什么是选择性培养基和鉴别性培养基？4．自微生物EMP途径中丙酮酸出发的发酵有哪些？它们对于食品与发酵工业的意义在哪里？5．微生物乳酸发酵类型有哪些，请加以详细说明？附参考答案：一、名词解释题（本题共10小题，每小题3分，共30分）1.巴斯德效应在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少,抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应。即呼吸抑制发酵的作用。2.噬菌斑由噬菌体在菌苔上形成的“负菌落”即噬菌斑。3.伴孢晶体少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁边形成一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体。4.烈性噬菌体凡在短时间内能连续完成吸附、侵入、增殖、成熟和裂解这5个阶段而实现其繁殖的噬菌体。5.温和性噬菌体凡在吸附侵入细胞后，噬菌体的DNA只整合在宿主的染色体组上并可以长期随宿主DNA的复制而进行同步复制，一般都进行增殖和引起宿主细胞裂解的噬菌体。6.自养微生物凡以无机碳源作为主要碳源的微生物。7.呼吸链指位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上的、由一系列氧化还原势呈梯度差的、链状排列的氢（或电子）传递体。8.异型乳酸发酵凡葡萄糖经发酵后除主要产生乳酸外，还产生乙醇、乙酸和CO2等多种产物的发酵，称异型乳酸发酵。9.Ａw即水分活度。它表示在天然或人为环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。其定量含义为：在同温同压下，某溶液的蒸汽压（P）与纯水蒸汽压（P0）之比。10.溶源性细菌即在染色体上整合了温和噬菌体的核酸（即原噬菌体），但在细菌体内又检查不出成熟噬菌体颗粒的存在，这样的细菌称为溶源性细菌。二、图解题(本题共4小题，每题5分，共20分)1.营养物跨膜运输的四种类型。（P90/图4-1）2.当环境中葡萄糖、乳糖同时存在时，Ｅ．coli的生长现象并分析其原因。3、图解细菌的一般构造与特殊构造。（P11/图1-1）4.图解谷氨酸棒杆菌在氨基酸生产过程中的反馈抑制模型。（P147/图5-47）三、问答题(本题共5小题，每小题10分，共50分)1.什么是病毒？简述病毒的特点？病毒：一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微“非细胞生物”。病毒的特点：①形体极其微小；②没有细胞构造，其主要成分仅为核酸和蛋白质两种；③每一种病毒只含一种核酸；④既无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质组分；⑤以核酸和蛋白质等元件的装配实现其大量繁殖；⑥在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力；⑦对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；⑧有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。2.什么是培养基？简述选用和设计培养基的原则和方法?培养基：是指由人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合营养料。选用和设计培养基的原则和方法：㈠4个原则①目的明确；②营养协调；③理化适宜；④经济节约㈡4种方法①生态模拟；②参阅文献；③精心设计；④试验比较3.什么是选择性培养基和鉴别性培养基？选择性培养基：一类根据某微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基。鉴别性培养基：一类在成分中加有能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，从而达到只须用肉眼辨别颜色就能方便地从近似菌落中找到目的菌菌落的培养基。4.自微生物EMP途径中丙酮酸出发的发酵有哪些？它们对于食品与发酵工业的意义在哪里？自EMP途径中丙酮酸出发的发酵有：①同型酒精发酵②同型乳酸发酵③丙酸发酵④混合酸发酵⑤2，3-丁二醇发酵⑥丁酸型发酵对食品与发酵工业的意义：①为合成代谢供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力②为合成代谢提供多种中间代谢产物③连接三羧酸循环（TCA）、HMP途径和ED途径的桥梁④通过逆向反应可进行多糖合成⑤乙醇、乳酸、甘油、丙酮和丁醇的发酵生产5.微生物乳酸发酵类型有哪些，请加以详细说明？微生物乳酸发酵的类型主要有：①同型乳酸发酵；②异型乳酸发酵。同型乳酸发酵:同型乳酸发酵中乳酸是葡萄糖代谢的唯一产物，采用的是糖酵解途径(Embden−Meyerhof−ParnanParthway,EMP途径)，经过这种途径，lmol葡萄糖可生成2mol乳酸，理论转化率为100%.但由于发酵过程中微生物有其他生理活动存在，实际转化率在80%以上的即认为是同型乳酸发酵.同型乳酸发酵的微生物主要有德氏乳杆菌和粪链球菌.同型乳酸发酵代谢途径的特征是1,6−二磷酸果糖在1,6−二磷酸果糖醛缩酶的作用下生成磷酸二羟基丙酮和3−磷酸甘油醛，发酵1mol葡萄糖生成2mol乳酸和2mol三磷酸腺苷(ATP).在进入酵解之前，单糖如葡萄糖和果糖一般都要进行磷酸化，并且由磷酸转移酶系统(PhosphotransferaseSystem,PTS)使单糖转移进入细胞.一些乳酸菌如Streptococcusthermophilus则是在乳酸透性酶运输系统的作用下进入细胞进行水解和磷酸化.异型乳酸发酵:异型乳酸发酵经由磷酸戊糖途径(HexoseMonophosphatePathway,HMP)生成等摩尔的乳酸、二氧化碳和乙醇(或乙酸)，其中产物乙醇和乙酸的比例取决于微生物中的氧化还原作用。进行异型乳酸发酵的主要有乳脂明串珠菌、发酵乳杆菌、肠膜明串珠菌、短乳杆菌、双歧杆菌。异型乳酸发酵菌缺乏1,6−二磷酸果糖醛缩酶，因而利用6−磷酸葡糖酸/磷酸酮酸途径进行己糖发酵。在厌氧状态下，葡萄糖转化为乳酸、乙醇和二氧化碳，1mol葡萄糖发酵得到1mol三磷酸腺苷。乙酰基磷酸转化为乳酸取代乙醇，这样额外的ATP就会生成，NAD+则可通过选择性的电子受体获得.在好氧的状态，氧可以成为电子受体.一、名词解释（本题共10小题，每小题3分，共30分）1.代时2.生长速率常数3.巴氏灭菌4.间歇灭菌5.抗生素6.营养缺陷型7.转化8.普遍性转导9.缺陷性转导10.溶源转变二、图解题(本题共4小题，每题5分，共20分)1.细菌和酵母菌的典型生长曲线。2.D值（杀菌温度一定，杀菌数与时间的关系）。3.Z值（杀菌数一定，杀菌温度与时间的关系）。4.营养物质浓度对微生物生长速度、菌体产量的影响。三、问答题(本题共5小题，每小题10分，共50分)1.影响微生物生长的因素包括哪些？通过对这些因素的控制可以实现哪些食品加工与保藏？2.简述测定微生物生长量的方法。3.简述测定微生物繁殖数的方法。4.影响微生物延滞期的因素有哪些？在生产实践中有何指导意义？5.影响微生物对数增长期代时长短的因素有哪些？附参考答案：一、名词解释题（本题共10小题，每小题3分，共30分）1.代时当微生物处于生长曲线的指数期(对数期)时,细胞分裂一次所需平均时间,也等于群体中的个体数或其生物量增加一倍所需的平均时间。2.生长速率常数即每小时分裂次数(R)，用来描述细胞生长繁殖速率。3.巴氏灭菌亦称低温消毒法，冷杀菌法，一般采用60～80℃左右，是一种利用较低的温度既可杀死病菌又能保持物品中营养物质风味不变的消毒法。4.间歇灭菌又称丁达尔灭菌法，用60～80℃加热1小时，将其中的细菌繁殖体杀死，然后在室温或孵卵箱中放置24小时，让其中的芽胞发育成为繁殖体，再二次加热将其消灭为止。加热和放置需连续操作三次以上，至全部芽胞消灭为止。此法适用于必须用热法灭菌但又不耐较高温度的制剂或药品。5.抗生素由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）产生、能抑制或杀灭其他微生物的物质，如青霉素、氯霉素等。6.营养缺陷型指某菌株经突变后，丧失了合成某营养素（如某种氨基酸）的功能，若在基本培养基上培养，必须添加相应的营养素才能生长。7.转化指将质粒或其他外源DNA导入处于感受态的宿主细胞，并使其获得新的表型的过程。8.普遍性转导转导是指以温和噬菌体为载体,将供体菌的一段DNA转移到受体菌内,使受体菌获得新的性状的过程。如果转导过程转移的DNA是供体菌染色体上的任何部分,则这种转导称为普遍性转导。9.缺陷性转导指噬菌体只能传递供体染色体上原噬菌体整合位置附近基因的转导过程。10.溶源转变当温和噬菌体感染其宿主而使之发生溶源化时，因噬菌体的基因整合到宿主的基因组上，而使后者获得了除免疫性以外的新性状的现象，称为溶源转变。二、图解题(本题共4小题，每题5分，共20分)1.细菌和酵母菌的典型生长曲线细菌和酵母的典型生长曲线是以时间为横坐标、菌体数为纵坐标的一条曲线，分为延滞期、对数期、稳定期和衰亡期这四个阶段。2.D值（杀菌温度一定，杀菌数与时间的关系）D值是在一定高温下，活菌数减少一个对数周期（即90%的活菌被杀死）时所需的时间。D值在数值上等于存活曲线斜率的倒数，表示某种微生物死亡速率的一种方法。反映在特定温度下的耐热性，属于此菌的特征指标。3.Z值（杀菌数一定，杀菌温度与时间的关系）在热力致死曲线中，缩短90%时间所需升高的温度Z值反映微生物在不同致死温度下的相对耐热性，可以对不同温度下的热力作用进行等效换算。如对于Z值为8的某菌，其60℃3.5min的效果等于68℃0.35min的效果。4.营养物质浓度对微生物生长速度、菌体产量的影响三、问答题(本题共5小题，每小题10分，共50分)1.影响微生物生长的因素包括哪些？通过对这些因素的控制可以实现哪些食品加工与保藏？影响微生物生长的因素：1）营养条件微生物也需要营养，才能正常生长，营养物质的供应是微生物生存的首要条件。微生物主要的营养物质包括碳化物、氮化物、水和无机盐以及微量元素等。2）温度温度是影响微生物存活的重要因素之一。微生物有各自的最适温度，一般是在20～70℃左右。个别微生物可在200～300℃的高温下生活。3）酸碱度各种微生物都有其最适酸碱度。酵母和霉菌适宜在微酸性环境中。也有少数可以在强酸或强碱性环境中生存。4）微生物与氧气的关系有的微生物没有空气就不能生存；有的通风反不能生存；有的通风或不通风都能生存。5）有毒物质、辐射、超声波对微生物的生长也有着重要的影响。2.简述测定微生物生长量的方法。1）直接法①测体积它是一种较为粗放的方法，通常用于初步比较用。例如将待测培养液放在刻度离心管中作自然沉降或进行一定时间的离心，然后观察沉降物的体积。②称干重采用离心法或过滤法测定，一般干重为湿重的10%~20%。如用离心法，将待测培养液离心，再用清水洗涤离心1~5次后干燥，可用105℃、100℃或红外线烘干，也可在较低的温度（80℃或40℃）下进行真空干燥，然后称干重。如细菌一个细胞一般重10-12~10-13g。如为丝状真菌可用滤纸过滤，细菌可用醋酸纤维膜等滤膜进行过滤。过滤后，细胞可用少量水洗涤，再真空干燥（40℃以下），称干重。以乳酸菌为例，在液体培养基中，细胞的浓度大约为2×108个/ml。100ml培养物可得10~70mg干重的细胞。2）间接法①生理指标法Ⅰ.测定细胞总含氮量来确定细菌浓度Ⅱ.含碳量的测定②比浊法3.简述测定微生物繁殖数的方法。1）直接法，即是在显微镜下直接观察细胞并进行计数的方法，其计数结果是包括死细胞在内的总菌数。①比例计数法是一种粗放的计数方法。将已知颗粒（例如霉菌的孢子或红细胞等）浓度的液体与待测细胞浓度的菌液按一定比例均匀混合，然后镜检各自的数目，求出未知菌液中的细胞浓度。②血球技术板法计数一定容积中的细胞总数的常用方法，此法对细胞较大的酵母菌较为适用。2）间接法，是一种活菌计数法，其原理是活菌在液体培养基中生长繁殖