1、第三節(jié) 影響微生物生長的主要因素,影響微生物生長的外界因素很多，除了前面講過的營養(yǎng)因素之外，還有許多物理化學(xué)因素。 本節(jié)主要內(nèi)容： 一、溫度對微生物生長的影響 二、氧氣對微生物生長的影響 三、pH值對微生物生長的影響,一、溫度對微生物生長的影響,溫度是影響微生物生長的最重要因素之一。 具體表現(xiàn)在： 影響酶活性，溫度變化影響酶促反應(yīng)速率，最終影響細(xì)胞合成。 影響細(xì)胞膜的流動性，溫度高，流動性大，有利于物質(zhì)的運輸，溫度低，流動性降低，不利于物質(zhì)運輸，因此，溫度變化影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌。 影響物質(zhì)的溶解度，對生長有影響。,從微生物整體來看: 生長的溫度范圍一般在-10 100 極端下限

2、為-30 ，極端上限為105300 但對于特定的某一種微生物： 只能在一定溫度范圍內(nèi)生長，在這個范圍內(nèi)，每種微生物都有自己的生長溫度三基點，即最低、最適、最高生長溫度,（一）微生物生長的三個溫度基點,處于最適生長溫度時，生長速度最快，代時最短。 超過最低生長溫度時，微生物不生長，溫度過低，甚至?xí)劳觥?超過最高生長溫度時，微生物不生長，溫度過高，甚至?xí)劳觥?（二）微生物生長溫度類型,根據(jù)微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物劃為三個類型：,低溫型微生物（嗜冷微生物） 中溫型微生物（嗜溫微生物） 高溫型微生物（嗜熱微生物）,不同生理生化過程的最適溫度,微生物不同生理活動要求不同溫度，所以， 最

3、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 （ ） （ ） （ ） Streptococcus thermophilus374737 S.lactis3440產(chǎn)細(xì)胞：2530 產(chǎn)乳酸：30 Streptomyces griseus3728_ Corenybacterium pekinense32 3335_ Clostridium acetobutylicum3733_ Penicilium chrysogenum302520,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：,微生物對氧的需要和耐受力在不同的類群中變化很大，

4、根據(jù)微生物與氧的關(guān)系,可把它們分為幾種類群:,二、氧氣對微生物生長的影響,微 生 物,專性好氧菌（strict aerobe）,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)胞含有超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）。,微好氧菌（microaerophilic bacteria）,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（facultative aerobe）,在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧情況下生長得更好，在有氧時靠呼吸產(chǎn)能，無氧時接發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能；細(xì)胞含有SOD和過氧化氫酶（CAT） 。,耐氧菌（aero

5、tolerant anaerobe）,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）,分子氧對它有毒害，短期接觸空氣，也會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。,氧濃度對不同微生物生長的影響,厭氧菌的氧毒害機制 SOD學(xué)說：,嚴(yán)格厭氧微生物并

6、不是被氣態(tài)的氧所殺死，而是由于不能解除某些氧代謝產(chǎn)物的毒性而死亡。 在氧還原為水的過程中，可形成某些有毒的中間產(chǎn)物，尤其是超氧陰離子自由基，如過氧化氫（H2O2）、超氧陰離子（ O2- ）等。 好氧微生物具有降解這些產(chǎn)物的酶，如過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶等， 而嚴(yán)格厭氧菌缺乏SOD，故易被生物體內(nèi)極易產(chǎn)生的超氧陰離子自由基毒害致死。,（一）環(huán)境pH值對微生物生長的影響,影響膜表面電荷的性質(zhì)及膜的通透性，進(jìn)而影響對物質(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

7、響營養(yǎng)物質(zhì)吸收，或有毒物質(zhì)的毒性。,三、pH值與微生物生長的相互影響,不同微生物對pH要求不同,微生物生長pH值范圍極廣，但絕大多數(shù)生活在pH5.09.0之間。 微生物生長的pH值三基點： 各種微生物都有其生長的最低、最適和最高pH值。 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,微生物細(xì)胞內(nèi)的pH值,微生物細(xì)胞內(nèi)的pH值相當(dāng)穩(wěn)定，一般都接近中性。如此才能夠保持細(xì)胞內(nèi)各種生物活性分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和細(xì)胞

8、內(nèi)酶所需要的最適pH值。 微生物胞內(nèi)酶的最適pH值一般為中性，胞外酶的最適pH值接近環(huán)境pH值。,（二)微生物的生命活動對環(huán)境pH值的影響,微生物使外界環(huán)境的pH值發(fā)生改變的原因： 有機物分解： 分解糖類、脂肪等，產(chǎn)生酸性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pH ； 分解蛋白質(zhì)、尿素等，產(chǎn)生堿性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pH。 無機鹽選擇性吸收： 銨鹽吸收（(NH4)2SO4 H2SO4）， pH； 硝酸鹽吸收(NaNO3 NaOH)， pH。 培養(yǎng)過程中調(diào)節(jié)pH值的措施 過酸時：加入堿或適量氮源，提高通氣量。 過堿時：加入酸或適量碳源，降低通氣量。,微生物 pH值 最低 最適 最高 Thiobacillus thiooxid

9、ans 氧化硫硫桿菌 0.5 2.03.5 6.0 Lactobacillus acidophilus 嗜酸乳桿菌 4.04.6 5.86.6 6.8 Rhizobium japonicum 大豆根瘤菌 4.2 6.87.0 11.0 Azotobacter chroococcum 圓褐固氮 4.5 7.47.6 9.0 Nitrosomonas sp. 硝化單胞菌 7.0 7.88.6 9.4 Acetobacter aceti 醋化醋桿菌 4.04.5 5.46.3 7.08.0 Staphylococcus aureus 金黃葡球菌 4.2 7.07.5 9.3 Chlorobium l

10、imicola 泥生綠菌 6.0 6.8 7.0 Thurmus aquaticus 水生棲熱菌 6.0 7.57.8 9.5 Aspergillus niger 黑曲霉 1.5 5.06.0 9.0 一般放線菌 5.0 7.08.0 10.0 一般酵母菌 3.0 5.06.0 8.0,不同微生物的生長pH值范圍,生長的最適pH值與發(fā)酵的最適pH值,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：Aspergillus niger在pH22.5范圍時有利于合成檸檬酸，當(dāng)在pH2.56.5范圍內(nèi)時以菌體生長為主，而在pH7.0時，則以合成草酸為主。 丙酮丁醇梭菌在pH5.57.0范圍時，以菌體生長為主，而在pH4.35.3范圍內(nèi)才進(jìn)