溫暖PH值溶解氧酸堿度鹽、重金屬其它任務(wù)一微生物繁殖的條件2

低溫型微生物最適生長溫度在5~20℃,主要分布在地球的兩極、冷泉、深海、冷凍場所及冷藏食品中。例：假單孢菌中的某些嗜冷菌在低溫下生長，常引起冷藏食品的腐敗。嗜冷微生物在低溫下生長的機(jī)理，目前還不清楚，據(jù)推測有兩種原因：①它們體內(nèi)的酶能在低溫下有效地催化，在高溫下酶活喪失②細(xì)胞膜中的不飽和脂肪酸含量高，低溫下也能保持半流動(dòng)狀態(tài)，可以進(jìn)行物質(zhì)的傳遞。一、溫度3

中溫型微生物室溫型主要為腐生或植物寄生，在植物或土壤中；最適生長溫度為20

℃

~40℃

，大多數(shù)微生物屬此類；體溫型主要為寄生，在人和動(dòng)物體內(nèi)。

高溫型微生物最適生長溫度為50℃~60℃,主要分布在溫泉、堆肥和土壤中。如嗜熱脂肪芽胞桿菌、脊髓灰質(zhì)炎病毒等。在高溫下能生長的原因：①酶蛋白以及核糖體有較強(qiáng)的抗熱性②核酸具有較高的熱穩(wěn)定性（核酸中G+C含量高（tRNA），可提供形成氫鍵，增加熱穩(wěn)定性）。③細(xì)胞膜中飽和脂肪酸含量高，較高溫度下能維持正常的液晶狀態(tài)。高溫微生物的特點(diǎn)生長速度快，合成大分子迅速，可及時(shí)修復(fù)高溫對(duì)其造成的分子損傷。耐高溫菌具應(yīng)用優(yōu)勢在減少能源消耗、減少染菌、縮短發(fā)酵周期等方面具重要意義。6★不同生理生化過程的最適溫度微生物不同生理活動(dòng)要求不同溫度，所以，最適生長溫度≠發(fā)酵速度快、積累代謝產(chǎn)物多。

菌名

生長溫度（℃）發(fā)酵溫度（℃）累積產(chǎn)物溫度（℃）Streptococcusthermophilus374737S.lactis3440產(chǎn)細(xì)胞：5~30S.lactis產(chǎn)乳酸：30Streptomycesgriseus3728－Corenybacteriumpekinense 3233~35－Clostridiumacetobutylicum 3733—Peniciliumchrysogenum 302520以青霉素的生產(chǎn)為例：培養(yǎng)165小時(shí)采用分段控制溫度的方法，其青霉素產(chǎn)量比始終在30℃培養(yǎng)提高了14.7%。分段控制方式：0~5小時(shí)，30℃；5~40小時(shí)，25℃；40~125小時(shí)，20℃；125~165小時(shí)，25℃。71、高溫對(duì)微生物的影響高溫下蛋白質(zhì)不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小孔，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)（溶菌）?！镂⑸飳?duì)熱的耐受力與以下因素有關(guān):(1)微生物種類及發(fā)育階段

嗜熱菌比其它類型的菌體抗熱有芽孢的細(xì)菌比無芽孢的菌抗熱微生物的繁殖結(jié)構(gòu)比營養(yǎng)結(jié)構(gòu)抗熱性強(qiáng)老齡菌比幼齡菌抗熱（四）高溫與低溫對(duì)微生物的影響(2)微生物對(duì)熱的耐受力還受環(huán)境條件影響

與培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分有關(guān)——培養(yǎng)基中蛋白質(zhì)含量高時(shí)比較耐熱.與pH有關(guān)——pH適宜時(shí)不易死亡，pH不適宜時(shí)，容易死亡.與水分有關(guān)——含水量大時(shí)容易死亡，含水量小時(shí)不容易死亡.與含菌量有關(guān)——含菌量高，抗熱性增強(qiáng)，含菌量低，抗熱性差。與熱處理時(shí)間有關(guān)——熱處理時(shí)間長，微生物易死亡。9當(dāng)環(huán)境溫度低于微生物的最適生長溫度時(shí)，微生物的生長繁殖停止，當(dāng)微生物的原生質(zhì)結(jié)構(gòu)并未破壞時(shí)，不會(huì)很快造成死亡并能在較長時(shí)間內(nèi)保持活力，當(dāng)溫度提高時(shí)，可以恢復(fù)正常的生命活動(dòng)。低溫保藏菌種就是利用這個(gè)原理。一些細(xì)菌、酵母菌和霉菌的瓊脂斜面菌種通?？梢蚤L時(shí)間地保藏在4℃的冰箱中。當(dāng)溫度過低，造成微生物細(xì)胞凍結(jié)時(shí)，有的微生物會(huì)死亡，有些則并不死亡。2、低溫對(duì)微生物的影響造成死亡的原因①凍結(jié)時(shí)細(xì)胞水分變成冰晶，冰晶對(duì)細(xì)胞膜產(chǎn)生機(jī)械損傷，膜內(nèi)物質(zhì)外漏。②凍結(jié)過程造成細(xì)胞脫水凍結(jié)速度對(duì)冰晶形成有很大影響，緩慢凍結(jié)，形成的冰晶大，對(duì)細(xì)胞損傷大；快速凍結(jié)，形成的冰晶小、分布均勻，對(duì)細(xì)胞的損傷小，因此，利用快速凍結(jié)可以對(duì)一些菌種進(jìn)行凍結(jié)保藏，一般情況下在菌懸液中再加一些甘油、糖、牛奶、保護(hù)劑等可對(duì)菌種進(jìn)行長期保藏。11影響膜表面電荷的性質(zhì)及膜的通透性，進(jìn)而影響對(duì)物質(zhì)的吸收能力。改變酶活、酶促反應(yīng)的速率及代謝途徑：如：酵母菌在pH4.5-5產(chǎn)乙醇，在pH6.5以上產(chǎn)甘油、酸。環(huán)境pH值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的離子化程度，從而影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收，或有毒物質(zhì)的毒性。二、pH值與微生物生長的相互影響（一）環(huán)境pH值對(duì)微生物生長的影響

微生物種類最低pH最適pH最高pH大腸桿菌枯草芽孢桿菌金黃色葡萄球菌黑曲霉一般放線菌一般酵母菌

4.34.54.21.55.03.06.0—8.06.0—7.57.0—7.55.0—6.07.0—8.05.0—6.09.58.59.39.010.08.0

一些微生物生長的pH值范圍13不同微生物的生長pH值范圍微生物

pH值 最低最適最高Thiobacillusthiooxidans氧化硫硫桿菌0.52.0~3.56.0Lactobacillusacidophilus嗜酸乳桿菌4.0~4.65.8~6.66.8Rhizobiumjaponicum大豆根瘤菌4.26.8~7.011.0Azotobacterchroococcum圓褐固氮4.57.4~7.69.0Nitrosomonassp.硝化單胞菌7.07.8~8.69.4Acetobacteraceti醋化醋桿菌 4.0~4.55.4~6.37.0~8.0Staphylococcusaureus

金黃葡球菌4.27.0~7.59.3Chlorobiumlimicola泥生綠菌

6.06.87.0Thurmusaquaticus水生棲熱菌6.07.5~7.89.5Aspergillusniger黑曲霉 1.55.0~6.09.0一般放線菌 5.07.0~8.010.0一般酵母菌3.05.0~6.08.014微生物的生長pH值范圍極廣，從pH<2~>8都有微生物能生長。但是絕大多數(shù)種類都生活在pH5.0~9.0之間。微生物生長的pH值三基點(diǎn)：各種微生物都有其生長的最低、最適和最高pH值。低于最低、或超過最高生長pH值時(shí)，微生物生長受抑制或?qū)е滤劳?。不同的微生物最適生長的pH值不同，根據(jù)微生物生長的最適pH值，將微生物分為：

嗜堿微生物：硝化細(xì)菌、尿素分解菌、多數(shù)放線菌耐堿微生物：許多鏈霉菌中性微生物：絕大多數(shù)細(xì)菌，一部分真菌嗜酸微生物：硫桿菌屬耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌（二)不同微生物對(duì)pH要求不同同一種微生物在其不同的生長階段和不同的生理生化過程中，對(duì)pH值的要求也不同。在發(fā)酵工業(yè)中，控制pH值尤其重要。舉例：Aspergillusniger（黑曲霉）在pH2~2.5范圍時(shí)有利于合成檸檬酸，當(dāng)在pH2.5~6.5范圍內(nèi)時(shí)以菌體生長為主，而在pH7.0時(shí)，則以合成草酸為主。丙酮丁醇梭菌在pH5.5~7.0范圍時(shí)，以菌體生長為主，而在pH4.3~5.3范圍內(nèi)才進(jìn)行丙酮丁醇發(fā)酵。

生長的最適pH值與發(fā)酵的最適pH值微生物生長最適pH合成抗生素最適pH灰色鏈霉菌6.3~6.96.7~7.3紅霉素鏈霉菌6.6~7.06.8~7.3產(chǎn)黃青霉6.5~7.2 6.2~6.8金霉素鏈霉菌6.1~6.65.9~6.3龜裂鏈霉菌6.0~6.6 5.8~6.1灰黃青霉6.4~7.0 6.2~6.516（三）微生物的生命活動(dòng)對(duì)環(huán)境pH值的影響微生物在生長過程中也會(huì)使外界環(huán)境的pH值發(fā)生改變，原因：由于有機(jī)物分解：分解糖類、脂肪等，產(chǎn)生酸性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pH值下降；分解蛋白質(zhì)、尿素等，產(chǎn)生堿性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pH值上升由于無機(jī)鹽選擇性吸收：銨鹽吸收（(NH4)2SO4H2SO4），pH↓硝酸鹽吸收(NaNO3NaOH)，pH↑★培養(yǎng)過程中調(diào)節(jié)pH值的措施過酸時(shí)：加入堿或適量氮源，提高通氣量。過堿時(shí)：加入酸或適量碳源，降低通氣量。NH4+被吸收NO3+被吸收★配制培養(yǎng)基時(shí)調(diào)整pH值的措施：微生物對(duì)氧的需要和耐受力在不同的類群中變化很大，根據(jù)微生物與氧的關(guān)系,可把它們分為幾種類群:

專性好氧菌:好氧菌

微好氧菌：兼性厭氧菌耐氧厭氧菌：

厭氧菌

(專性)厭氧菌：三、氧氣對(duì)微生物生長的影響氧濃度對(duì)不同微生物生長的影響專性好氧菌（strictaerobe）必須在有分子氧的條件下才能生長，有完整的呼吸鏈，以分子氧作為最終氫受體，細(xì)胞含有超氧物歧化酶（SOD，superoxidedismutase）和過氧化氫酶。在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧情況下生長得更好，在有氧時(shí)靠呼吸產(chǎn)能，無氧時(shí)接發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能；細(xì)胞含有SOD和過氧化氫酶。微好氧菌（microaerophilicbacteria）只能較低的氧分壓下才能正常生長，通過呼吸鏈并以氧為最終氫受體而產(chǎn)能，兼性好氧菌（facultativeaerobe）耐氧菌（aerotolerantanaerobe）可在分子氧存在下進(jìn)行厭氧生活的厭氧菌。生活不需要氧，分子氧也對(duì)它無毒害。不具有呼吸鏈，依靠專性發(fā)酵獲得能量。細(xì)胞內(nèi)存在SOD和過氧化物酶，但缺乏過氧化氫酶。厭氧菌（anaerobe）分子氧對(duì)它有毒害，短期接觸空氣，也會(huì)抑制其生長甚至致死；在空氣或含有10%CO2的空氣中，在固體培養(yǎng)基表面上不能生長，只有在其深層的無氧或低氧化還原電勢的環(huán)境下才能生長；生命活動(dòng)所需能量通過發(fā)酵、無氧呼吸、循環(huán)光合磷酸化或甲烷發(fā)酵提供；細(xì)胞內(nèi)缺乏SOD和細(xì)胞色素氧化酶，大多數(shù)還缺乏過氧化氫酶。在培養(yǎng)不同類型的微生物時(shí)，要采用相應(yīng)的措施保證不同微生物的生長。培養(yǎng)好氧微生物：需震蕩或通氣，保證充足的氧氣。培養(yǎng)專性厭氧微生物：需排除環(huán)境中的氧氣，同時(shí)在培養(yǎng)基中添加還原劑，降低培養(yǎng)基中的氧化還原電位勢。培養(yǎng)兼性厭氧或耐氧微生物：可深層靜止培養(yǎng)。22四、酸和堿23五、鹽、重金屬24滲透壓對(duì)微生物的影響細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)濃度與胞外溶液的溶質(zhì)濃度相等時(shí)，為等滲溶液,溶液的溶質(zhì)濃度高于胞內(nèi)溶質(zhì)濃度為高滲溶液,溶液的溶質(zhì)濃度低于胞內(nèi)溶質(zhì)濃度為低滲溶液.在等滲溶液中,微生物的活動(dòng)保持正常,細(xì)胞外形不變?cè)诟邼B溶液中,細(xì)胞易失水,脫水后發(fā)生質(zhì)壁分離,生長受抑制或死亡.(鹽漬和糖漬保藏食品)在低滲溶液中,細(xì)胞吸水膨脹,甚至導(dǎo)致細(xì)胞破裂死亡.六、其他25滲透壓與溶質(zhì)的種類及濃度有關(guān):溶質(zhì)濃度高,滲透壓大.不同種類的溶質(zhì)形成的滲透壓大小不同,小分子溶液比大分子溶液滲透壓大；離子溶液比分子溶液滲透壓大；相同含量的鹽、糖、蛋白質(zhì)所形成的溶液滲透壓為鹽>糖>蛋白質(zhì)。對(duì)于一般微生物來說，在含鹽5%~30%或含糖30%~80%的高滲條件下可抑制或殺死某些微生物。但各種微生物承受滲透壓的能力不同，有些能在高滲條件下生長，稱其為耐高滲微生物。細(xì)菌中的嗜鹽菌：能在15%~30%的鹽溶液中生長，主要分布在鹽湖、死海、海水和鹽場及腌漬菜中。又分為：低嗜鹽菌：能在2%~5%鹽溶液中生長中嗜鹽菌：5%~20%極端嗜鹽菌：20%~30%高糖環(huán)境下生長的微生物：

花蜜酵母菌和某些霉菌能在60%~80%的糖溶液中生長產(chǎn)甘油的耐高滲酵母能在20%~40%的糖蜜中生長輻射：是能量通過空間傳遞的一種物理現(xiàn)象。與微生物有關(guān)的輻射：電磁輻射：可見光、紫外光，電離輻射：χ、γ、β射線。輻射281、可見光：波長在400—800nm的電磁輻射為可見光。大部分微生物不需要光，少數(shù)菌需要光作為能源。一般來講，可見光對(duì)大多數(shù)化能微生物沒有影響，但是，太強(qiáng)或連續(xù)長時(shí)間照射也會(huì)導(dǎo)致微生物死亡（光氧化作用）。（一）電磁輻射292、紫外線（ＵＶ）波長在100—400nm的電磁輻射為紫外線。紫外線殺菌或誘變?cè)恚鹤贤饩€作用于DNA

，使其產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體，引起DNA結(jié)構(gòu)變形，阻礙正常的堿基配對(duì)，從而造成微生物變異或死亡。紫外線會(huì)使空氣中的分子氧變成臭氧，臭氧釋放的原子氧有殺菌作用。其中波長在260—280nm處的紫外線殺菌力最強(qiáng)。主要因?yàn)楹怂幔―NA、RNA）的吸收峰為260