第1页：微生物发展史概览
乳品中的微生物涉及微生物发展史、基本微生物、乳中微生物和发酵微生物。
微生物的发现及微生物学发展
- 微生物学的启蒙期——形态学期。
- 微生物的奠基时期——生理学期。
- 微生物学的分子时代——分子生物学期。
微生物学的启蒙时期——形态学期
- 1590年，荷兰人Janssen制作了第一架显微镜。
- 1664年，英国人Robert Hooke用自制显微镜观察软木塞切片并发现细胞，成为细胞学研究开创者。
- 第一个详细描述生物形态的是荷兰显微镜业余爱好者列文虎克。
第2页：生理学期与分子时代
17世纪已通过显微镜发现微生物，但微生物学直到19世纪才发展；焦点争论包括微生物能否自发产生以及传染病的性质。
- 1748年，John Needham提出微生物自生学说，认为腐败肉汁中的微生物为自发产生。
- 法国科学家Louis Pasteur强烈反对自生说。
- 1876年，科赫证实疾病由微生物引起。
微生物的分子生物学期
1953年，沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型，微生物进入分子时代。后续里程碑包括半保留复制、冈崎片段、乳糖操纵子模型（1960—1961，雅各布和莫诺）、遗传密码词典（1965，尼伦博格）、质粒概念（1952，J. Lederberg）、限制性内切酶发现（1976）及此后基因工程菌。
不同时期观察酵母细胞结构。
第3页：基本微生物：细菌
基本微生物
主要包括细菌、酵母和霉菌。
细菌
球菌（Cocci）：球形，直径0.4~1.5 μm。
- 单球菌：独立存在。
- 双球菌：沿一平面分裂后成对排列，如肺炎双球菌。
- 链球菌：链状排列，如溶血链球菌、乳链球菌。
- 四联球菌：沿两个垂直方向两次分裂后呈田字形。
- 八叠球菌：沿三个垂直方向分裂后八个细胞叠在一起。
- 葡萄球菌：分裂不规则、堆积如葡萄串。
杆菌（Rods）：宽0.25~1.0 μm，长0.5~6.0 μm；如直杆菌、螺旋状螺菌。
细菌生长曲线
延滞期（Lag phase）、对数期（Log phase）、稳定期（Stationary phase）、衰亡期（Death phase）。
第4页：乳中微生物
乳中微生物
乳酸菌（Lactic acid bacteria）：
- 乳酸球菌：链球菌属包括化脓链球菌、停乳链球菌、缺乳链球菌、乳房链球菌、牛链球菌、嗜热链球菌、粪链球菌、乳链球菌、乳油链球菌；明串珠菌属包括肠膜状明串珠菌、戊糖明串珠菌。
- 乳酸杆菌：高加索乳杆菌、乳酸乳杆菌、瑞士乳杆菌、嗜酸乳杆菌、嗜热乳杆菌、干酪乳杆菌、赖氏乳杆菌、胚芽乳杆菌。
乳中的腐败微生物
嗜冷菌是主要腐败微生物，绝大多数可被巴氏杀菌杀死；荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）、Pseudomonas fragi可产生热稳定的蛋白酶和脂酶。
第5页：致病微生物与霉菌
导致乳腐败的主要菌株还可能来自芽孢杆菌、梭菌、棒状杆菌、节杆菌、乳杆菌、微杆菌、微球菌和链球菌等，可在冷藏条件下生长。
乳中的致病微生物
- 蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）。
- 单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）。
- 小肠结肠炎耶尔森菌（Yersinia enterocolitica）。
- 沙门氏菌（Salmonella spp.）。
- 肠出血性大肠杆菌O157:H7（Escherichia coli O157:H7）。
- 空肠弯曲杆菌（Campylobacter jejuni）。
霉菌
- 青霉菌属：灰绿青霉、卡门柏青霉、娄地青霉等，后两者用于干酪加工。
- 曲霉属：黑曲霉污染可使干酪表面变黑变质；米曲霉可用于特殊干酪并具强蛋白分解能力；白地曲霉分解乳酸，在酸败乳和酸性乳制品表面形成白膜。
第6页：噬菌体与污染来源
噬菌体
噬菌体是侵染微生物的病毒总称，也称细菌病毒；只在寄主细菌内繁殖并导致寄主破裂。主要感染发酵剂，增殖快，感染过程分为潜伏期和裂殖期，进入裂殖期后对发酵剂危害极大。耐热性低的噬菌体65℃、5 min可破坏；耐热强的需在75℃、15 min以上才能杀灭。
乳中微生物的来源
- 来源于乳房的污染。
- 来源于牛体的污染。
- 来源于空气的污染。
- 来源于挤奶用具和奶桶等的污染。
- 其他污染来源。
发酵微生物
内容包括发酵剂发展史、作为发酵剂的两类微生物、两类微生物的作用及发酵剂的选择与生产。
第7页：发酵剂发展史与乳酸菌
发酵剂的发展史
- 1900年前：乳放置过夜自然变酸，或用乳清接种。
- 1857年：巴斯德（法国）证明乳酸发酵由细菌引起，并奠定巴氏杀菌概念。
- 1873年：Lister分离出酸乳乳球菌。
- 1890年代：Char. Hansen实验室研制粉状发酵剂；Lloyd发酵剂试验。
- 1910年：梅契尼科夫（俄国）研究健康和酸奶细菌。
- 1919年：奥拉·詹森（丹麦）发表发酵剂自然特性论文。
- 1930/1940年代：新西兰提出单一菌种发现和噬菌体概念。
- 1950年代：Lewis（英国）提出工业化发酵剂繁殖体系。
- 1960/1970年代：浓缩、深冻和冻干发酵剂及抑制噬菌体的媒介。
- 1980/1990年代：商业直投式发酵剂和乳酸菌基因改造。
作为发酵剂的两类微生物
第一类乳酸菌分为嗜温型和嗜热型：
- 嗜温型：最适30~33℃，主要为乳酸球菌和明串珠菌，用于20~40℃培养。
- 嗜热型：最适40~45℃，包括嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌，用于30~50℃发酵。
具有健康功能的乳酸菌还包括嗜酸乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和双歧杆菌。
第8页：乳酸菌发酵剂作用
乳酸菌发酵剂的作用
- 酸化作用：发酵乳糖生成乳酸、降低pH，抑制致病菌和腐败菌；在干酪中促使乳清析出、降低水分并提高保藏性。干酪pH 5.2~5.5时凝块有弹性、蛋白聚集直径10~15 nm；pH 4.8时呈屑状，蛋白聚集直径3~4 nm。
- 改善质构：干酪酸化加速凝块收缩，可被加热和浓缩增强；发酵乳质构在乳酸作用下形成，部分乳酸菌分泌胞外多糖（EPS）提高黏性或质构。
- 提高风味：通过降低酸度、氧化还原电位为酶和非酶反应提供条件；通过乳糖和柠檬酸代谢直接产生风味物质；分解乳蛋白和乳脂肪产生肽、氨基酸及挥发性成分。
不同发酵产品的特征风味物质
嗜温发酵产品（酸奶油、fromage frais、fromage blanc、乡村干酪、乳酸黄油）：嗜温乳酸菌代谢柠檬酸盐产生丁二酮；此外还有乙酸、2,3-丁二醇、乙醛和二氧化碳。丁二酮1~10 ppm、丙酮0~1 ppm、乙醇0~3 ppm。
嗜热发酵产品（酸乳）：保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌产生乙醛20~40 ppm，另有较低浓度丙酮和丁二酮。
第二类为第二菌群
第二菌群生长在基质表面，改善干酪成熟过程中的风味和质构，包括霉菌、酵母和细菌。
第9页：第二菌群及其作用
霉菌
- 沙门柏干酪青霉（Penicillium camemberti）：包括灰白色菌苔P. album和纯白色菌苔P. caseicolum。
- 白地霉（Geotrichum candidum）：金黄色短菌苔。
- 娄地干酪青霉（Penicillium roqueforti）。
酵母菌
可在干酪表面初期生长，耐4%盐度；其代谢乳酸盐能力可被病毒强烈抵消；具有蛋白分解和脂类分解能力，产生挥发性物质及肽、氨基酸风味物质。
细菌
- 棒状杆菌：G⁺，中性pH，最适20~30℃。
- 微球菌：需氧、耐盐，可在10~20℃生长。
- 乳酸杆菌和片球菌。
- 丙酸菌：代谢乳酸盐生成丙酸、乙酸和二氧化碳。
第二菌群通过代谢产物及释放蛋白酶、脂肪酶改变质构和风味。
第10页：发酵剂的选择与生产
乳酸菌的选择
乳酸菌发酵剂来源包括绿色植物、生乳、发酵乳制品和菌种收集物，实际生产中以后三者为主。
选择指标
- 发酵乳风味和质构增强作用。
- 酸化速度（不同温度下）。
- 噬菌体耐受性及其他菌株关系。
- 与其他菌株的竞争。
- 蒸煮温度耐受性。
- 蛋白分解活性。
- 盐敏感性。
- 特殊特性（如产多糖）。
- 细菌特性稳定性。
- 凝集稳定性。
- 浓缩发酵制品工业化发酵产量。
- 生产过程有效性和活性维持。
- 冻干或冻结形式稳定性。
- DVI形式活性。
