第七章 微生物的代谢
食品微生物学 教学大纲
课程编号《食品微生物学》课程教学大纲二、课程简介食品微生物学是为食品科学与工程专业和食品质量与安全专业学生开设的一门专业基础课，又是两个专业的主干课程和主要课程之一，为食品保藏原理、食品安全与卫生学、食品工艺学、水产食品学、食品工艺学、食品质量管理与安全控制、食品法规与标准等课程的重要基础课，同时也是一门专业课。
食品微生物学的教学内容主要包括微生物学概况、食品微生物的形态、营养和生长特性、微生物的代谢、微生物的遗传、微生物的生态，微生物与机体免疫，微生物与食品安全等理论知识，实验教学包括微生物的形态观察、微生物的分离、培养方法及检测技术等。
通过学习食品微生物学使学生掌握其基础知识、基本原理，培养学生掌握微生物学的基本实验技能及检验技术，使学生具有扎实的理论知识和实际应用能力。
为学生学习以后的专业课程以及毕业后从事食品生产和科研工作奠定坚实的基础。
三、课程性质食品微生物学是食品科学与工程、食品质量与安全专业的一门必修专业基础课，是两个专业的主干课程和主要课程，为很多专业主要课程和专业课程的重要基础。
四、课程教学总体目标学生修完该课程后，应熟练地掌握细菌、酵母菌和霉菌的形态结构、营养和生长特性、有害微生物的控制、微生物的代谢、微生物与食品安全，了解微生物的遗传与育种、微生物生态、微生物与机体免疫等基本理论。
掌握微生物形态观察、微生物的分离、培养方法及检测等微生物实验技术。
五、理论教学安排及学时分配注：1. 授课方式：讲授、演示、指导参观、课堂讨论、讲解习题等。
2. 授课手段：板书、多媒体、视频、网络等。
六、理论教学内容及要求第一章绪论【教学目标】（1）了解微生物的发展与展望；原核微生物的分类和鉴定《伯杰氏手册》简介；《系统手册》提要。
（2）理解微生物的分类。
（3）掌握微生物与食品微生物学；微生物的定义与特点；微生物与食品（包括食品生产与安全）；微生物的命名。
【授课内容】（细化到章、节、目）第一节微生物与食品微生物学，微生物的定义与特点；微生物与食品（包括食品生产与安全）第二节微生物的发展与展望第三节微生物的命名与分类第四节原核微生物的分类和鉴定，《伯杰氏手册》简介；《系统手册》提要。
食品微生物学课程标准
《食品微生物学》课程标准使用专业：食品工艺与检测参考学时：60制定单位：执笔：审核：审定：制定时间：2011年10月10日一、课程定位《食品微生物学》是依据食品工艺与检测专业人才培养方案为依据设置的，是该专业的核心课之一，是学生接受专业课学习过程中一项重要的教学环节。
介绍了食品微生物学的历史、食品微生物的种类、形态结构及其生长的基本知识，以及微生物代谢与菌种保藏；致病性微生物；微生物在食品中的应用；食品的安全性及质量控制以及由食品传播的疾病等食品微生物方面的知识。
二、课程目标通过本课程的学习，要求学生必须很好地掌握食品微生物学基本知识和操作技能。
学习食品中常见微生物与致病微生物的形态结构、营养、生理、代谢、生长方式和规律等基础知识，使学生明确微生物的特性及其与食品的关系，了解微生物既可以在食品制造中起有益的作用，又可通过食品给人类带来危害。
使学生掌握食品微生物学前沿动态，开阔微生物食品产业的视野，培养学生独立从事本学科研究的能力和典型微生物食品集约化、现代化加工工程设计的能力。
三、教学内容食品微生物学教学内容四、教学条件（一）教师任职条件1．专任教师（1）从事与食品相关的教学与研究工作多年，熟悉食品生产、检验的技能与知识；（2）具有高校教师资格证书，能够示范食品生产、食品检验、食品生产管理与质量控制过程；（3）能够指导学生开展食品生产、食品检验、食品生产管理与质量控制。
2．兼职教师（1）从事食品生产与研发工作多年，精通食品生产与检验的标准与方法体系。
（2）能够指导学生食品生产、食品检验、食品生产管理与质量控制。
（二）实践教学条件食品微生物学教学实践在校内实训楼进行，实训楼具有食品微生物检验的基本设备。
五、教学方法与手段以讲授和实验操作为主，采用多媒体等现代化教学手段辅助教学，丰富教学内容，提高教学质量。
课堂教学与学生的课后复习、讨论及专题讲座相接合。
有选择地讨论微生物食品的最新加工技术和工程设计以及与食品安全、卫生、保存有关的微生物学问题。
第七章 抗生素的代谢
绝大多数抗生素是在限制无机磷的条件下进行生产。
无机磷促进初级代谢，抑制次级代谢。 无机磷控制抗生素产生菌的DNA、RNA和蛋白质的合成，
控制糖代谢、细胞呼吸和胞内ATP水平。 在无机磷过量存在的情况下，细胞利用葡萄糖的速率增
加，胞内DNA、RNA和蛋白质的量增加，呼吸速率上升， 次级代谢物的合成受阻。或者使进行中的次级代谢活动马 上中止。
总之，微生物次级代谢，其目的产物的生物合成途径取 决于微生物的培养条件和菌种的特异性。
（二）次级代谢与初级代谢产物的关系
1 从菌体生化代谢方面分析
许多抗生素的基本结构是由少数几种初级代谢产物构 成的，所以次级代谢产物是以初级代谢产物为母体衍生 出来的，次级代谢途径并不是独立的，而是与初级代谢 途径有密切关系的。
图 2-49 青霉素抑制肽聚糖交联的机制
青霉素分子的β-内酰胺四元环是带有张力的， 因此这个环的肽键具有高活性，这个肽键很容易 断开，断开时青霉素分子的空间结构和转肽酶的 底物很相似。
五、抗生素的合理使用
抗生素是一把双刃剑，一旦被滥用，不仅不利 于健康，还会给人体带来严重伤害。细菌在抵抗抗 生素的杀灭作用时，会产生耐药性，导致耐药细菌 的出现。在不合理使用抗生素的情况下，抗生素频 繁刺激细菌，使细菌迅速耐药，甚至任何一种耐药 菌都有可能发展成为超级耐药菌。近年来由于对抗 生素的过分依赖和滥用，使抗生素在治疗的同时， 又成为威胁人类健康的“隐形杀手”。
第七章 抗生素发酵的代谢与控制
第一节 抗生素概述
一、青霉素（第一个抗生素）的发现
1928年秋天，英国细菌学家 Flaming 在英国伦敦的一个条 件极差的地下实验室进行细菌 培养工作 。一次偶然的机会 发现了青霉素（ Penicillin ）。
生物化学第七章 脂代谢
（一）、酮体的生成
▪部位：肝线粒体 ▪原料：乙酰CoA，主要来自脂肪酸的-氧化 ▪关键酶：HMG CoA合成酶
HSCoA
2CH3COSCoA 乙酰CoA
硫解酶
CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA
HMG-CoA合酶 CH3COSCoA
HSCoA
OH
乙酰CoA
HOOCCH2-C-CH2COSCoA 裂解酶CH3 HMG-CoA
脂解激素
受体
AC
G蛋白
ATP cAMP
脂周蛋白 P
P P P P
HSL
PKA P HSL HSL
储脂颗粒
FFA
甘油 脂肪细胞
血液
脂酸转运体
氧化分解 ATP
CO2 清蛋白
肌细胞
一、甘油(Glycerol)的分解
CH2 OH ATP ADP
CH2 OH
NAD+
NADH+H +
磷酸二
HO C H
脱氢 加水 再脱氢 硫解
O
=
RCH2CH2C~SCoA
脂酰CoA
FAD
脱氢酶 β αO
FADH2
=
RCH=CHC~SCoA
⊿2--烯脂酰CoA 水化酶
H2O
β
αO
=
RCHOHCH2C~SCoA
L(+)-β羟脂酰
NAD+
CoA脱氢酶
NADH+H+
βα O
=
RCOCH2C~SCoA
β酮脂酰CoA
硫解酶
CH3COCH2COOH 乙酰乙酸
NADH+H+
β-羟
NAD+
生物化学第七章脂类代谢(共82张PPT)
乙 醛 酸 体
线
粒 体
三酰甘油
甘油
脂肪酸
3-磷酸甘油
氧
合
化
成
乙酰 CoA
三羧酸 循环
丙酮酸
植物和 微生物
乙醛酸 循环
糖原（或淀粉） 1，6-二磷酸果糖
磷酸二羟丙酮 PEP
草酰乙酸
苹果酸
延胡索酸
琥珀酸
第二节 脂肪的合成代谢
一、甘油的生物合成 二、脂肪酸的生物合成
三、三酰甘油的生物合成
一、甘油的生物合成（细胞质中）
OO
H-C-C~ OH 乙醛酸
异柠檬酸 裂解酶
COOCH2 CH2 COO-
琥珀酸
2乙酰 CoA + NAD+ 琥珀酸+ 2CoASH + NADH +
H+
草酰乙酸
糖异生
对于一些细菌和藻 类，乙醛酸循环使它们 能够仅以乙酸盐作为能 源和碳源生长。
在脂肪转变为糖的 过程中，乙醛酸循环 起着关键的作用，它 是连结糖代谢和脂代 谢的枢纽。
β-羟脂酰CoA
NAD +
脱氢酶
O || R-C~ScoA
+
O || CH3C~SCoA
脂酰CoA
乙酰CoA
NADH 硫解酶
CoASH
OO ||
RβC-C酮H酯2C酰-SCCooAA
如：软脂酸（棕搁酸，C15H31COOH）的β-氧化过程
4、β-氧化过程中能量的释放及转换效率
例：软脂酸
CH3(CH2)14COOH
磷酸甘油酯酰转移酶
三、三酰甘油的 生物合成
磷酸酶
二酰甘油酯酰转移酶
溶血磷脂酸 磷脂酸
第七章 微生物的生长及其控制 第三节 影响微生物生长的主要因素
重 最低生长温度
要 最适生长温度
指 标
最高生长温度
微生物作为整体来言，其温度的三基点是极其宽的， 堪称“生物世界之最”。
15℃
25~37℃
55℃
对某一具体微生物来说，其生长温度的宽和窄与
它们长期进化过程中所处的生存环境温度有关。
宽温微生物
一些生活在土壤中的芽孢杆菌（15～65℃）； 既可在人体大肠中生活，也可在体外环境中生活 的E. coli （10～47.5℃）；
5. 厌氧菌（anaerobes）
一般厌氧菌
严格厌氧菌（专性厌氧菌，
strict or obligate anaerobes）
特点：
① 分子氧对它们有毒，即使短期接触也会抑制甚至致死； ② 在空气或含10％CO2的空气中，它们在固体或半固体培 养基的表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还 原势的环境下才能生为5类
1. 专性好氧菌（obligate or strict strictaerobe）
必须在较高浓度分子氧（～0.2巴）的条件下才能 生长，它们有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，
含有超氧化物歧化酶（superoxide dismutase ，SOD）和 过氧化氢酶（catalase）。
③ 生命活动所需能量是通过发酵、无氧呼吸、循环光 合磷酸化或甲烷发酵等提供； ④ 细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏 过氧化氢酶。
常见的厌氧菌：
Clostridium（梭菌属）、 Bacteroides（拟杆菌属）、 Fusobacterium（梭杆菌属）、 Bifidobacterium（双歧杆菌属）、 以及各种光合细菌和产甲烷菌（methanogens）等。
一般的乳酸菌多数是耐氧菌，
化生专业微生物-第7章-微生物的生长(上传)
2、液体培养法（in liquid medium）
好氧菌的浅盘培养（shallow pan cultivation） 深层液体培养—— 发酵罐（fermenter）
Chapter7-3-环境对微生） 生长是微生物与外界环境因素共同作 用的结果。环境条件的改变，在一定限度 内，可引起微生物形态、生理、生长、繁 殖等特征的改变。当环境条件的变化超过 一定极限，则导致微生物的死亡。
高层琼脂柱、厌氧培养皿、Hungate滚管
技术、厌氧罐（anaerobic jar）技术、
厌氧手套箱（anaerobic glove box） 。
2、液体培养（in liquid medium）
（1）好氧菌（aerobes）
氧的供应是好氧菌生长繁殖的限制因 子，为保证溶解氧浓度，必须增加培养液 和氧的接触面或提高氧分压：浅层培养； 振荡培养；深层液体培养器的底部通入加 压空气；对培养液进行机械搅拌。
主要因素：营养条件、理化因素、生物因素
一、温度（Temperature）
不同微生物的生长温度范围有宽有 窄，但都有最低生长温度，最适生长温
度，最高生长温度这3个重要指标，即生
长温度三基点（three cardinal point）。
把微生物作为一个整体来看，其温
度的三基点极其宽。
根据生长温度的范围，可把微生物
生长曲线（Growth curve）：定量描述液体 培养基中微生物群体生长规律的实验曲线。
把少量纯种单细胞微生物接种到定量的液体培 养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横 座标，以菌数的对数为纵座标作图，得到的一条反
映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。
根据微生物的生长速率常数，生长曲线可以分为： 延滞期，对数期，稳定期和衰亡期等4个生长时期
《环境生物学》 第七章
结论： （1）生化呼吸线位于内源呼吸线之上，表明该有机物或废水可被微生物 氧化分解。两条呼吸线之间的距离越大，有机物或废水的生物降解性越好； 反之亦然（图7-1A）。 （2）生化呼吸线与内源呼吸线基本重合，表明该有机物不能被活性污泥 微生物氧化分解，但对微生物的生命活动无抑制作用（图7-1B）。 （3）生化呼吸线位于内源呼吸线之下，说明该有机物不能被微生物分解， 且对微生物生长产生了有害抑制作用，生化呼吸线越接近横坐标，抑制作 用越大（图7-1C）。 3、测定相对耗氧速率曲线
第七章 生物净化和治理的传 统方法
[本章要点]
本章介绍了环境生物技术的定义、研究 内容和在环境领域中的应用，阐述了微生物 处理污染物的特点、原理、影响因素和传统 微生物处理法的工作原理和方法。
环境生物技术（environmental biotechnology）诞生的背景：
由于人们的生产，生活活动对环境造成了各种各样的污染，人类 的生存和发展面临着严峻的挑战，迫使人类必须发动一场“环境革命” 来拯救自身，环境生物技术因此而诞生并日益受到重视，人们把生物 技术开发和应用的注意力转向环境保护。
6.废物强化处理技术研究
7.环境的生物监控技术研究
四个热门方向：
基因工程菌从实验室进入模拟系统和现场应用过程中，如何解决其遗传 稳定性、功能高效性和生态安全性等方面问题
开发废物资源化和能源化技术，利用废物生产单细胞蛋白、生物塑料、 生物农药、生物肥料以及利用废物生产生物能源，例如甲烷、氢气、乙醇 等
耗氧速率就是单位生物量在单位时间内的耗氧量，生物量可用活性污
第7章微生物的生长(简)
连续培养原理
原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时， 一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢流
方式流出培养液，使培养物达到动态平衡，其中的微生物就能 长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。
连续流入 新鲜培养液
单批培养 恒浊法 恒化法
lg细胞数（个/ml）
连续培养
单批培养
④衰亡期(decline phase) 细菌死亡率逐渐增加，群体中活菌数目急剧下降， 出现了“负生长”。其中有一段时间，活菌数呈几何级 数下降，故有人称之为“对数死亡阶段”。 这一阶段的细胞，有的开始自溶，产生或释放出一 些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。菌体 细胞也呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊， 有的细胞内多液泡，革兰氏染色反应的阳性菌变成阴性 反应等。
小液滴法：将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显 微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培养物的分离。
第一节 微生物生长的测定
在微生物学情况进行测定
1、培养平板计数法 2、膜过滤培养法 3、显微镜直接计数法
三. 以生物量为指标测定微生物的生长
认识延迟期的特点及原因对实践的指导意义：
◆在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期； 采取的缩短lag phase 的措施有： ①增加接种量； （群体优势----适应性增强） ②采用对数生长期的健壮菌种；
③调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的 某些成分。 ④选用繁殖快的菌种
◆在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌
抑制大多数其它微生物的生长，使待分 离的微生物生长更快, 数量上升 直接挑取待分离的微生物的菌落获得纯培养。 ＊利用选择培养基进行直接分离 ＊富集培养
利用选择培养基分离
第七章 糖代谢
甘油醛-3-磷酸脱氢酶的作用机理： 甘油醛-3-磷酸脱氢酶由4个相同亚基组成，每个亚 基牢固地结合一个分子的NAD+，并能独立参与催化作 用。亚基中第149位的半胱氨酸残基的-SH是活性基团， NAD+的吡啶环与活性-SH基很近，共同组成酶的活性 部位。
甘油酸-1,3-二磷酸将磷酰基转给ADP形成了磷酸甘油酸和 ATP，催化这个反应的酶是磷酸甘油酸激酶 。
第七章 糖代谢
生物化学
教 学 内 容
多糖和低聚糖的酶促降解 糖的分解代谢 糖的合成代谢
糖类的重要的生物学功能
供给能量：糖的主要功能是供给能量，人体所需
能量的70%以上是由糖氧化分解供应的。1克葡萄糖在 体内完全氧化分解，可释放能量16.7千焦。 供给碳源：糖分解过程中形成的中间产物可以提 供合成脂类和蛋白质等物质所需要的碳架。 构成组织细胞的重要组成成分：如核糖和脱氧 核糖是细胞中核酸的成分；糖与脂类形成的糖脂是组 成神经组织与细胞膜的重要成分；糖与蛋白质结合的 糖蛋白，具有多种复杂的功能。
第一节 多糖和低聚糖的酶促降解
教 学 内 容
淀粉的酶促降解 糖原的降解 纤维素的酶促降解 双糖的酶水解
一、淀粉的酶促降解
淀粉的种类：有直链淀粉和支链淀粉两类。
淀粉的水解:
α-淀粉酶：又称α-1,4-葡萄糖水解酶。其作用方式是从淀 粉分子的内部，随机水解分子内的α-1,4-糖苷键，若底物 是直链淀粉，生成葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖等混合物。 如果底物是支链淀粉，则水解产物中有葡萄糖、麦芽糖和 α-糊精等混合物。 β-淀粉酶：又称β-1,4-麦芽糖苷酶。此酶具有外切酶的特 性，能专一地从直链淀粉或支链淀粉外层的非还原性末端， 依次切下两个葡萄糖单位(即麦芽糖)。 α-1,6糖苷酶：支链淀粉分子中的α-1.6糖苷键需要由α-1,6 糖苷酶作用，如植物中的R酶和动物小肠中的α-糊精酶， 其作用方式是从支链淀粉的外部开始，将α-1,6糖苷键水解 掉，其产物是由α-1,4糖苷键组成的直链片段。 麦芽糖酶：麦芽糖酶可催化麦芽糖水解成葡萄糖。