微生物大纲(8)

2019-05-27 17:23

据统计,目前已知的霉菌毒素大约有200多种,其中与人类关系密切的有近百种,引起食物中毒的霉菌毒素的种类相对讲更少一些。

1.曲霉属毒素 ⑴ 黄曲霉毒素

1960年英国发生了十万只以上的火鸡采食了发霉的花生粉而引起的中毒死亡事件,随后从霉变的花生粉中分离出了黄曲霉,以后就把由此霉菌分泌出的毒素定为黄曲霉毒素。能产生黄曲霉毒素的霉菌有黄曲霉(A. flavus)和寄生曲霉,但不是所有这些菌种的菌株都产生黄曲霉毒素,而是其中的某些菌株体。此外,温特曲霉也能产生少量的黄曲霉毒素。

目前已经鉴定的黄曲霉毒素有十多种,主要的有B1、B2、G1、G2四种,后来从牛乳、羊尿中分离出M1、M2 。它们的基本结构都有二呋喃和香豆素(氧杂萘邻酮),在紫外光照射下可以发出荧光,荧光的颜色有两种,一种是蓝紫色,命名为B;另一种是黄绿色命名为G,这就是黄曲霉毒素命名的由来。

黄曲霉毒素的毒性与结构有关,凡是呋喃末端有双键的毒性较强,并有致癌性,如长期给动物饲喂低于致死量的B1,可诱发肝癌,但不同动物对其耐受性不同。黄曲霉毒素的耐热力很强,一般烹调加工的温度不能将其破坏,只有加热到280℃才能完全破坏。但碱能破坏一些毒素,当遇5%次氯酸钠时,瞬间即可将其破坏。黄曲霉毒素在水中的溶解度较低,但能溶于氯仿、甲醇等有机溶剂和油脂中。黄曲霉毒素是对人和动物有剧毒的毒物,对人和动物急性中毒主要是损害肝脏,造成肝细胞坏死和胆管上皮细胞增生,而慢性中毒表现为纤维组织变形(增大)。

众所周知,黄曲霉毒素是目前最强的化学致癌物,可诱发肝癌的发生。它比二甲基亚硝胺诱发肝癌的能力大75倍,其致癌的机理是强烈抑制肝细胞中RNA的合成,破坏DNA的模板作用,阻止和影响Pr、脂肪、线粒体、酶等的合成与代谢,干扰动物的肝功能,出现致癌性和致突变性,导致肝坏死。多次从肝癌的流行病调查中发现,凡食物中黄曲霉污染严重和人类实际摄入量较高的地区,肝癌的发病率较高。当然不同种类的黄曲霉毒素毒性相差很大,其中以B1毒性最强。造成黄曲霉毒素中毒的食品主要是粮油及其制品,污染严重的是花生、花生油、花生酱、大米、玉米、棉籽等,也有报道在鱼粉、肉制品、咸干鱼、奶和肝中发现了该菌毒素。 ⑵ 棕曲霉毒素A

棕曲霉毒素A又称赭曲霉毒素A,它主要是棕曲霉菌在玉米、高梁等贮藏谷物上生长而产生的毒素,该毒素可积累残留在动物体内,主要是侵害肾脏,在肝、肌肉和脂肪中也有残留。该毒素中毒的特征是引起肾萎缩。该毒素中毒死亡者可见其肾小管的严重坏死。另棕曲霉毒素还有致胎儿畸形的作用。 ⑶ 杂色曲霉毒素

杂色曲霉是一种广泛分布于大米、玉米、花生和面粉等食物上的霉菌,该菌在含水15%左右的贮藏粮食上易生长繁殖产生杂色曲霉素。该毒素具有急性、慢性毒性和致癌性,主要是侵害肝和肾。 2.黄变米中的霉菌毒素

黄变米或黄霉米,是指稻谷(大米、玉米和大麦)收割后和贮存中含水量过高,被霉菌污染发生了霉变,结果使米呈黄色。从黄变米中分离的霉菌主要是青霉属的一些种类。本属中最常见的霉菌毒素中毒是黄变米中毒。青霉产生黄变米而引起食物中毒主要是三种霉菌毒素。 ⑴ 黄绿青霉毒素

黄绿青霉毒素是由黄绿青霉产生的一种毒素,可使大米变黄,并引起食物中毒。该毒素是一种很强的神经毒素,食物中毒时,可引起中枢神经麻痹,肝肿瘤和引起贫血症。 ⑵ 桔青霉毒素

该毒素是由桔青霉生长繁殖过程中产生的毒素。桔青霉是腐生性的不对称青霉,常常存在于粮食中,最初在黄变米中发现,后来在许多被青霉污染的粮食和饲料中都有发现。 ⑶ 岛青霉毒素

该毒素是由岛青霉产生的一类有毒代谢产物,包括有黄米毒素(黄天精)、环氯素、岛青霉素与红米毒(红天精)等,该毒素主要是引起肝脏病变,对肾、心肌和血管也有影响。 以上三种毒素中,岛青霉毒素的毒性

最强。

3.镰刀菌毒素

该毒素主要由镰刀菌属引起。本属菌种类很多,其中产毒菌株包括禾谷镰刀菌、梨孢镰刀菌和拟子孢镰刀菌。镰刀菌毒素种类很多,可分为四类,即单端孢霉素类、玉米赤霉烯酮、丁烯酸内酯及串珠镰刀菌素。它们是由镰刀霉菌产生,均可以引起人类的急性食物中毒。除以上霉菌毒素中毒外,还有霉变甘蔗中毒(多种霉引起,节荚孢的霉菌产生的毒素),赤霉病麦中毒(几种镰刀菌引起,主要是玉米赤霉引起)等,大家可以看看相关的教材。

第四节 微生物引起的人畜共患病 一 、炭疽病

病原菌是炭疽芽孢杆菌(B. anthracis),G+芽孢杆菌,无鞭毛,在动物体内可形成荚膜,菌体粗大,其芽孢在土壤中可存活十年之久,误食由于炭疽杆菌而死亡的动物肉,就有可能引起人类患炭疽病。 二、布氏杆菌病

病原菌是布氏杆菌,有羊、牛和猪等布氏杆菌,G-细小的短杆菌,无鞭毛和芽孢及荚膜,对热敏感60℃,5min即死,但抗干燥能力强,误食了含有该病原菌的乳、肉和其它食物即可感染布氏杆菌病。 三、结核病

病原菌是结核杆菌,G+无芽孢分枝杆菌,无荚膜和鞭毛,抗干燥能力强,误食了含有该菌的乳或食用了消毒不彻底的乳即有可能得结核病。 四 、病毒病

思考题

1. 感染型食物中毒和毒素型食物中毒有何区别?举出1-2种能引起这两种食物中毒的微生物。 2. 霉菌产毒有何特点?举出2种产毒的曲霉和青霉。 3. 如何简便的破坏黄曲霉毒素和肉毒素? 4. 为何副溶血性弧菌有致病性嗜盐菌之称?

5. 掌握引起细菌性和真菌性食物中毒微生物的生物学及中毒特点。病毒是专性寄生,虽不能在食品中繁殖,但食品为其提供了保存条件,一旦食用,可能会在体内繁殖,感染病毒病。

第七章 微生物在食品制造中的应用

第一节 食品中细菌的利用 一、 食醋生产中的细菌

二、 发酵乳制品生产中的细菌 三、 细菌用于味精的生产

第二节 食品中酵母菌的利用 一 、 酵母菌用于面包的制造 二 、 酵母菌用于酒类的生产 三 、酵母菌用于SCP的生产

第三节 霉菌在食品中的利用 一、 霉菌用于淀粉的糖化 二 、 霉菌用于腐乳的制造 三 、 霉菌用于酱油的生产

四 、 霉菌用于柠檬酸的生产

第四节 微生物酶制剂及其在食品工业上的应用 一、 微生物生产酶制剂的优缺点

二 、 微生物产生的酶及其在食品工业上的应用

已经知道,在自然界存在着种类繁多的微生物,它们分布很广,繁殖快,在自然界物质转化过程中起着巨大作用。因此,它们和人类的生活、生产有着密切的关系。,一方面,它们可以引起食品的腐败变质,造成食品工业生产的大量损失,可以引起人和动植物的病害,给人类带来巨大灾难;另一方面,它们又可以造福人类,对人类的生活、生产极为有利,如利用微生物可以制造肥料、饲料、食品、医药及化工原料,也可以利用微生物用于冶金、制革、纺织、污水处理等方面。

微生物用于食品制造是人类利用微生物最早、最重要的一方面,这在我国已有了数千年的历史。人类在长期的实践中积累了丰富的经验,利用微生物已经制造了种类繁多、营养丰富、风味独特的许多食品。 第一节 食品中细菌的利用

食品工业中利用细菌可制造各种食品,下面就几个主要的产品作一介绍。 一 、食醋生产中的细菌

食醋是细菌的发酵制品。食醋生产历史非常悠久,起源于我国,距今已有2500多年历史。大家都知道我国传统食醋的品种很多,生产工艺在世界上独树一帜。如山西陈醋、镇江香醋、四川保宁醋,福建红曲醋、浙江玫瑰醋、上海米醋、东北白醋、广东糖醋等产品风味各异,行销国内外市场,颇受欢迎。食醋是以淀粉质、糖质、酒质等为原料,经过醋酸菌发酵而酿制成的富含醋酸、氨基酸、糖分、酯类等物质的一种营养丰富、价廉物美的酸味调味品,是酸、咸、甜、鲜四味的调和。

用于食醋生产的细菌有纹膜醋酸杆菌、许氏醋酸杆菌、恶臭醋酸杆菌混浊变种(AS1.41)、巴氏醋酸杆菌巴氏亚种(沪酿1.01)等。醋酸菌属G-好氧杆菌,适宜生长于30℃左右,最适pH值为弱酸性,故在充分供氧条件下,可以大量生长繁殖使原料中乙醇转化为乙醋和少量其它有机酸和有香味的酯类(乙酸乙酯)等物质(选择优良菌种非常重要)。 食醋生产工艺

原料混合------加水拌匀、蒸煮、糊化--------冷凉后加麸曲------和酒母------ 糖化发酵(固态或液态发酵) 拌糠-------接入醋酸菌种子 -------醋酸发酵 ------ 加盐陈 -----配兑-----灭 菌-----包装-------成品

淋醋 ------- 陈酿

二、 发酵乳制品生产中的细菌

已经知道,微生物可以引起乳制品腐败变质,造成乳品工业生产的极大损失和对人体健康带来极大危害。但许多乳制品如酸奶油、干酪、酸乳、酸乳酒等,均为经微生物发酵后而生产的具有营养价值,风味优良并具有某些保健和疗效作用的发酵乳制品。 1.发酵乳制品

食品中把以乳液作为主要原料,经微生物发酵而制成的乳制品均称为发酵乳制品。当然在发酵乳制品生产中,除了利用细菌作为发酵剂外,还可以与其它微生物联合,作为一个混合发酵剂来使用。 2.发酵乳制品中的乳酸细菌及发酵类型

用于生产发酵乳制品的细菌主要是乳酸菌。乳酸菌是一群能利用可发酵性碳水化合物产生乳酸的G+细菌的通称。乳酸菌的种类较多,目前已发现有23个属。在发酵乳制品中涉及有乳杆菌属、乳球菌属、链球菌属、明串珠菌属和双歧杆菌属。最常用的是干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆

菌、植物乳杆菌、乳酸乳球菌、嗜热链球菌、丁二酮链球菌、乳脂链球菌、噬柠檬酸链球菌、双歧杆菌等。 通常根据乳酸菌对糖的发酵特性可以分为二种类型,同型发酵LAB和异型发酵LAB。 ⑴ 同型发酵乳酸菌

指的是在发酵过程中,能使发酵液中80-90%的糖转化为乳酸,仅产生很少量的其它产物。如干酪乳杆菌、

保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌等。 ⑵ 异型发酵乳酸菌

指的是在发酵过程中,能使发酵液中50%的糖转化为乳酸,另外50%糖转变为其它有机酸、醇、CO2、H2等。如明串珠菌、短乳杆菌等。 3.几种常见发酵乳制品

⑴ 乳酸菌用于酸性奶油制造

酸性奶油:就是把从合格鲜乳中分离出来的稀奶油,经过杀菌、冷却后,接种乳酸菌发酵剂于合适温度下进行发酵,然后再经物理成熟而制成的一种发酵乳制品。制造酸性奶油最重要的是要有优良的纯发酵剂,即乳酸菌具有较强的化学活力并有生香的作用。常用作酸性奶油生产的乳酸菌菌种多为两种以上菌种混合发酵,主要有:乳酸乳球菌、乳脂链球菌、噬柠檬酸链球菌、副噬柠檬酸链球菌、丁二酮链球菌。

其中乳酸乳球菌和乳脂链球菌主要是把稀奶油中的乳糖发酵生成乳酸,后二种是将稀奶油中的柠檬酸代谢成丁二酮增加香味。

生产工艺流程(整个过程12hr左右)

稀奶油加热灭菌 —— 冷却至18-20℃ —— 加入5%发酵剂 18-20℃发酵 —— 每隔1hr搅拌5min —— 发酵结束迅速冷却至5℃以下 —— 物理成熟 —— 搅拌 —— 洗涤 加色 —— 压炼——成品 —— 包装

值得注意的是酸奶油生产过程中还需要防止噬菌体和杂菌的污染。 ⑵ 乳酸菌用于制造干酪

干酪是由优质鲜乳经过消毒后,加入凝乳酶或乳酸菌菌种,首先使乳液凝块,再脱去乳清,压成块状,然后在乳酸菌作用下逐渐成熟而制成的一种发酵乳制品。干酪的主要成分是酪蛋白和乳脂(脂肪),还含有Ca、P、S及较多的B族维生素和维生素A,故是一种比较容易消化的营养价值较高的食品。 制造干酪常用的发酵剂是乳酸菌(用丙酸菌和丝状真菌),常用的乳酸菌有:乳球菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、瑞士乳杆菌、噬柠檬酸链球菌。常用的凝乳酶为皱胃酶,也有用木瓜蛋白酶和微生物产生的凝乳酶,也可以用乳酸菌发酵作用凝乳的。 干酪生产用发酵剂与酸性奶油相似,常采用多菌种混合发酵,再添加一些乳杆菌。

乳酸菌除了发酵乳糖产生乳酸促使乳液凝块外,有些乳酸菌还能分解蛋白质并产生香味。干酪特有的风味物质主要是蛋白质分解产生的氨基酸,乳糖、柠檬酸发酵,脂肪水解产生的挥发性酸及其盐类或酯类以及丁二酮等形成的。 干酪生产工艺流程

原料乳加热杀菌-------加入凝乳酶、发酵剂及色素------形成凝块-------切割凝块、搅拌、加热------排除乳清 --------粉碎凝块--------入模压榨 -------加盐------- 发酵成熟

当然不同品种的干酪加工工艺不尽相同(硬质、软质、干、半干等),所用的发酵剂的组成也不一样。干酪在发酵成熟过程中,最初含菌量较多,乳酸菌占优势,数量增加较快,但随着干酪的成熟,乳糖被消耗,乳酸菌逐渐死亡,最先死亡的是乳球菌,最后是乳杆菌。干酪生产中要注意防止杂菌污染,特别是噬菌体对干酪生产威胁较大。干酪腐败变质常出现2种变质现象。

①产气。内部形成多孔状结构,原因是污染了一些产气细菌, 如大肠菌群细菌、乳糖发酵的酵母菌、部分芽孢杆菌(多粘芽孢杆菌、浸麻芽孢杆菌),在干酪成熟初期,使乳糖发酵产气,造成内部不规则的气孔并使干酪膨胀。在成熟中期以后,发生产气的细菌主要是一些厌氧的梭状芽孢杆菌,如巴氏固氮梭菌、生孢梭菌、酪酸菌(是干酪中有害的酪酸发酵代表菌)等。

②干酪变色、变味、发粘和发臭。干酪的表面常因有酵母菌、霉菌和一些分解蛋白质的细菌生长而使干酪软化、褪色和产生臭味;其次由于假单孢菌、产碱杆菌和变形杆菌等属中的一些细菌污染可引起干酪表面发粘,另外由于液化链球菌、圆酵母等分解蛋白质的菌污染,还会使干酪变味(出现苦味);而一些霉菌和球菌的污

染还可以在干酪的表面形成色斑。所以为了保证质量,干酪在生产过程中必须注意卫生管理。 ⑶ 乳酸菌用于制造酸乳及乳酸菌活性乳饮料

酸乳是一种由加热处理后的标准化乳, 经嗜热链球菌和德氏保加利亚乳杆菌混合发酵而成的一种半固体乳制品。酸乳制作历史也非常悠久,在古希腊、印度、埃及,人们早已知道酸牛奶的制作方法。当然最早的酸奶可能是游牧民族偶然做成的,那就是牛奶在某些微生物作用下变酸凝结,经尝试发现味道变得更好而逐渐被人们所接受。

世界上第一家正式生产的厂家是德国,于1008年建厂。1906年诺贝尔奖获得者,俄国著名科学家梅奇尼科夫注意到,经常饮用酸奶的巴尔干国家居民寿命较长,因此提出了经常饮用酸奶可以长寿的“酸奶长寿说”,指出了酸奶的营养滋补功效。此后,酸奶名声大振,世界年产量和消费量大增。

上个世纪二三十年代,美国的科学家们(Rettogor等)对嗜酸乳杆菌乳的作用及临床应用进行了大量研究,认为酸奶不仅可以对便泌、细菌性痢疾、结肠炎及湿疹患者等均有或多或少的缓解作用,还可以在肠道内定植,维持人体肠道内正常的微生态平衡。这一研究使人们对酸奶产生了更大兴趣,也推动了发酵乳制品发展。从此酸奶在欧、美、日等地开始盛行不衰,各国也相继生产出了具有不同特色的酸奶和其它类型发酵乳。 我国的发酵乳生产主要是在上个世纪80年代,随着人民生活水平的不断提高,食品的结构发生了很大的变化,人们不仅要求吃饱吃好,还要求营养,保健和具有一定的疗效。就拿北京来讲,95年的统计数字表明,每天酸奶的产量及销量就有100吨,当然80年代以来,我国也开始了乳酸菌饮料的研制与开发,并有大量产品投放市场,目前发酵乳产品达60余种,可以说发酵乳尤其是酸乳及其饮料已风靡全国,正成为人们生活中一种重要的食品。

A. 酸乳的保健效果 ⑴ 营养作用

⑵ 缓解乳糖不耐症 ⑶ 整肠作用 ⑷ 抑菌作用

⑸ 改善便秘作用 ⑹ 降低胆固醇 ⑺ 抗癌作用

营养作用:牛奶中的乳糖经乳酸菌发酵,其中20-30%被分解成葡萄糖和半乳糖。前者进一步转化成为乳酸或其他有机酸,这些有机酸有利于身体健康;后者被人体吸收后,可参与幼儿脑苷脂和神经物质的合成,并有利于提高乳脂肪的利用率。牛奶中的蛋白质经发酵作用后,乳蛋白变成微细的凝乳粒,易于被人体消化吸收。酸奶中的磷、钙和铁易被吸收,有利于防治婴幼佝偻病和老人骨质疏松病。牛奶中的脂肪经乳酸菌作用后,发生解离或酯键受到破坏,易于被机体吸收。发酵过程中,乳酸菌还会产生人体所必需的的维生素B1、维生素B2、维生素B6,维生素B12、烟酸和叶酸等营养物质。

缓解乳糖不耐症:乳酸菌产生的乳糖分解酶能降解牛奶中的乳糖,使其转化为乳酸及其他物质,因此乳糖不耐症患者饮用酸奶,就不会出现饮用牛奶时发生的乳糖不耐症,如腹胀、腹痛、肠道痉挛、下泻等。

整肠作用:人体肠道内存在有益菌群和有害菌群。在人体正常情况下,前者占优势,称为肠道菌群平衡状态;当人患病时,肠道内有害菌群占优势,称为肠道菌群失调。而饮用酸奶就可以维持有益菌群的优势。 调节肠道菌群平衡结果判断标准

一般采用方差分析进行统计分析。根据给予受试物前后小鼠肠道菌群值的变化进行评价:

(1)粪便中双歧杆菌和/或乳杆菌增加,产气荚膜梭菌减少或不增加,拟杆菌、肠杆菌和/或肠球菌减少或无明显变化。

(2)粪便中双歧杆菌和/或乳杆菌增加,产气荚膜梭菌减少或不增加,拟杆菌、肠杆菌和或肠球菌明显增加,但增加幅度低于双歧杆菌和/或乳杆菌增加的幅度。

符合以上两项要求之一的,经统计学处理有差异显著性,可判定受试物具有调节肠道菌群平衡的作用。 抑菌作用:嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、双歧杆菌等有一定的耐受胃液和胆汁的能力,可进


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