微生物的營養(yǎng)與生長精美課件

第5章

營養(yǎng)與

MicrobialNutritionandGrowth

【目的要求】微生物細胞的化學組成及所需營養(yǎng)物質(zhì)，微生物的營養(yǎng)類型及其對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；微生物生長的概念，個體生長與群體生長的關(guān)系，微生物群體生長的衡量指標，微生物生長量的測定方法；微生物的群體生長規(guī)律和環(huán)境因素對微生物生長的影響?！局攸c】營養(yǎng)類型、微生物對營養(yǎng)的吸收、培養(yǎng)基；微生物群體的生長規(guī)律；環(huán)境因素對微生物生長的影響?！倦y點】微生物對營養(yǎng)的吸收微生物群體的生長規(guī)律。一、微生物的六大營養(yǎng)要素1、微生物細胞的化學組成大量元素(macroelement)：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵。微量元素(traceelement)：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼。化學元素在細胞內(nèi)存在形式水分、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、核酸和無機鹽微生物細胞的化學組成化學組成因微生物種類、菌齡、培養(yǎng)基組成、培養(yǎng)條件、分析方法等而有所不同。主要成分細菌酵母菌霉菌水分（占細胞鮮重的%）75~8570~8085~90占細胞干重的

%蛋白質(zhì)50~8032~7514~15碳水化合物12~2827~637~40脂肪5~202~154~40核酸10~206~81無機鹽2~303.8~76~122、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能營養(yǎng)物質(zhì)主要功用：供給微生物所需要碳源和氮源，參與細胞組成；構(gòu)成酶的活性成分與物質(zhì)運輸系統(tǒng)；提供能量；有的營養(yǎng)物如維生素主要用于調(diào)節(jié)新陳代謝。據(jù)營養(yǎng)物質(zhì)在細胞內(nèi)生理作用，可概括為：碳源、氮源、能源、無機鹽、生長因子、水種類:無機含碳化合物：如CO2和碳酸鹽等。有機含碳化合物：糖與糖的衍生物、脂類、醇類、有機酸、烴類、芳香族化合物等。實驗室內(nèi)常用的碳源葡萄糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、有機酸等發(fā)酵工業(yè)中用作碳源的原料傳統(tǒng)種類：糖類、麩皮、各種米糠等代糧發(fā)酵：纖維素、石油、CO2和H2等氮源（nitrogensource）概念能提供微生物生長繁殖所需氮元素的營養(yǎng)源。功能提供合成細胞中含氮物，如蛋白質(zhì)、核酸，以及含氮代謝物等的原料；少數(shù)細菌可以銨鹽、硝酸鹽等氮源為能源。種類空氣中分子態(tài)氮無機氮化合物：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨等；有機氮化合物：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物（如胨、肽、氨基酸等）、尿素、牛肉膏、魚粉、花生餅粉、黃豆餅粉、玉米漿等。實驗室內(nèi)常用的氮源牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、黃豆餅粉等無機鹽（InorganicSalt）大量元素（生長所需濃度在10-3~10-4mol/L）P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe微量元素（生長所需濃度在10-6~10-8mol/L）Cu、Zn、Mn、Mo、Co生理功能無機鹽大量元素一般功能生理調(diào)節(jié)物質(zhì)化能自養(yǎng)菌的能源(S、Fe2+、NH4+、NO2-)細胞內(nèi)一般分子成分(P,S,Ca,Mg,Fe等)微量元素特殊分子結(jié)構(gòu)成分（Co、Mo等）酶的激活劑（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）特殊功能無氧呼吸時的氫受體(NO3-、SO42-)維持滲透壓酶的激活劑pH的穩(wěn)定生長因子（growthfactor）概念微生物生長所必需、需要量很小，微生物自身不能合成，或合成量不足以滿足機體生長需要的有機營養(yǎng)物質(zhì)。廣義的生長因子：維生素、堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4-C6脂肪酸、需要量較大的氨基酸狹義的生長因子：維生素二、微生物的營養(yǎng)類型據(jù)對碳源的不同利用能力自養(yǎng)型微生物（autotrophicbacteria）指利用簡單的無機物作營養(yǎng)物質(zhì)進行生長繁殖，能以CO2或碳酸鹽為唯一的碳源在體內(nèi)合成有機物，不需要外界供給有機含碳化合物。異養(yǎng)型微生物（heterotrophicbacteria）需要利用有機物質(zhì)碳作為營養(yǎng)和能源的微生物。強調(diào)：劃分異養(yǎng)、自養(yǎng)的標準不在于能否利用CO2，而在于是否為唯一碳源或主要碳源。

據(jù)微生物生命活動中能量來源不同光能營養(yǎng)型微生物依靠光能進行生長化能營養(yǎng)型微生物依靠化合物氧化釋放的能量進行生長據(jù)微生物體內(nèi)生物氧化過程中供氫體分無機營養(yǎng)型微生物有機營養(yǎng)型微生物1、光能無機自養(yǎng)型微生物特點以CO2作為唯一碳源或主要碳源；以無機物作為供氫體；利用光能——含有光合色素，可使光能轉(zhuǎn)變成化學能（ATP），供機體直接利用。典型代表藍細菌、紅硫細菌和綠硫細菌等少數(shù)微生物3、化能無機自養(yǎng)型微生物特點以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源；利用無機物如氫氣、硫化氫、Fe2+或亞硝酸鹽等作為電子供體，使CO2還原成細胞物質(zhì)。以無機物氧化釋放的化學能為能源；典型代表硫化細菌、硝化細菌、氫細菌與鐵細菌。4、化能有機異養(yǎng)型微生物特點以有機化合物為碳源；以有機物氧化產(chǎn)生的化學能為能源。根據(jù)利用有機物的特性可將其分為：腐生型（metatrophy）寄生型（paratrophy）兼性腐生型（facultivemetatrophy）或兼性寄生型（facultiveparatrophy）三、營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式1、單純擴散（diffusion）被動輸送：動力來自胞內(nèi)外濃度差，方向可逆。特點擴散由高濃度向低濃度，即單純物理擴散，速度慢；不需要能量；非特異性（沒有酶參與）；營養(yǎng)物質(zhì)本身在運輸時分子結(jié)構(gòu)上也不會發(fā)生變化。輸送物質(zhì)主要有水、O2、CO2、乙醇、某些氨基酸分子。2、促進擴散(facilitateddiffusion)動力來自細胞內(nèi)外的濃度差。方向可逆。特點：擴散由高濃度向低濃度；不需要能量；運輸有滲透酶參與，對被運輸物質(zhì)有高度立體專一性；營養(yǎng)物質(zhì)本身在運輸時分子結(jié)構(gòu)上也不會發(fā)生變化。常見輸送物質(zhì)真核生物的普遍運輸機制，原核生物中少見。主要有氨基酸、單糖、維生素及無機鹽等。促進擴散模式圖細胞膜細胞膜外細胞膜內(nèi)恢復原構(gòu)象移位再循環(huán)結(jié)合結(jié)合構(gòu)象改變4、基團轉(zhuǎn)位（grouptranslocation）特點運輸由低濃度向高濃度；運輸有滲透酶參與，對被運輸物質(zhì)有高度立體專一性；需要能量。被轉(zhuǎn)運物質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變。存在范圍主要存在于厭氧和兼性厭氧型細菌中。葡萄糖、果糖等單糖以及核苷與脂肪酸的運輸均以此種方式進行?；鶊F移位模式圖四種運輸營養(yǎng)物質(zhì)方式的比較比較項目單純擴散促進擴散主動運輸基團轉(zhuǎn)位特異載體蛋白運輸速度物質(zhì)運輸方向平衡時胞內(nèi)外濃度運輸分子能量消耗運輸后物質(zhì)的結(jié)構(gòu)載體飽和效應(yīng)與溶質(zhì)類似物運送抑制劑無慢由濃至稀相等無特異性不需要不變無無競爭性無有快由濃至稀相等特異性不需要不變有有競爭性有有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要不變有有競爭性有有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要改變有有競爭性有四、培養(yǎng)基(culturemedium)概念由人工配制的、適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的營養(yǎng)基質(zhì)。特點具備微生物所需要六大營養(yǎng)要素，且比例適當。用途促使微生物生長；積累代謝產(chǎn)物；分離微生物菌種；鑒定微生物種類；微生物細胞計數(shù)；菌種保藏；制備微生物制品1、配制培養(yǎng)基的基本原則培養(yǎng)基組分應(yīng)符合微生物的營養(yǎng)特點——目的明確營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適——營養(yǎng)協(xié)調(diào)物理化學條件適宜——條件適宜根據(jù)培養(yǎng)目的選擇原料及其來源——經(jīng)濟節(jié)約選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)根據(jù)微生物營養(yǎng)需求配制針對性強的培養(yǎng)基微生物類群、營養(yǎng)類型不同對營養(yǎng)物質(zhì)需求不同培養(yǎng)目的不同，原料選擇和配比不同實驗室常用的培養(yǎng)基有：細菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、LB(Luria-Bertani)放線菌：高氏1號培養(yǎng)基真菌：查氏合成培養(yǎng)基、PDA(Potato-Dextrose-Agar)酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適合適營養(yǎng)物質(zhì)濃度下微生物才能良好生長；培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長繁殖和(或)代謝產(chǎn)物的形成和積累。碳氮比指培養(yǎng)基中碳元素與氮元素的摩爾數(shù)比值。例如谷氨酸生產(chǎn)中

C/N＝4/1時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；C/N＝3/1時，菌體生長受抑制，而谷氨酸大量增加。物理化學條件適宜pH各類微生物的最適生長pH值各不相同；微生物在生長和代謝過程中，由于營養(yǎng)物質(zhì)的利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，會導致培養(yǎng)基的初始pH值發(fā)生改變。維持培養(yǎng)基pH值相對恒定常采用的方法內(nèi)源調(diào)節(jié)：在培養(yǎng)基里加一些緩沖劑或不溶性的碳酸鹽；調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的碳氮比。外源調(diào)節(jié)：按實際需要不斷向發(fā)酵液流加酸或堿液內(nèi)源調(diào)節(jié)主要有兩種方法磷酸緩沖液：pH值從6.0~7.6之間K2HPO4+HClKH2PO4+KClKH2PO4+KOHK2HPO4+H2O

CO32–HCO3–H2CO3CO2+H2O+H+–H–+H+–H–

培養(yǎng)基中所含氨基酸、肽、蛋白質(zhì)等物質(zhì)也可起到緩沖作用。加入CaCO3作為“備用堿”滲透壓（osmoticpressure）微生物有一定的適應(yīng)滲透壓變化的能力，尤其會通過體內(nèi)大分子貯藏物合成或分解的方式來適應(yīng)大腸桿菌膨壓：2atmG＋細菌：20atmG－細菌：5～10atm水分活度（aw,wateractivity）表示微生物可實際利用的游離水的含量。微生物生長的最低aw普通細菌0.91、普通酵母菌0.88、普通霉菌0.80氧化還原電位(redoxpoyential)度量某氧化還原系統(tǒng)中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。各種微生物對培養(yǎng)基的氧化還原電勢的要求：好氧微生物：+0.3~+0.4V，(在>0.1V以上的環(huán)境中均能生長)；厭氧微生物：只能在+0.1V以下生長兼性厭氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下發(fā)酵影響氧化還原電位的因素氧分壓pH實踐中調(diào)節(jié)培養(yǎng)基氧化還原電位的方法在pH相對穩(wěn)定的條件下，增加通氣量可提高培養(yǎng)基的氧分壓，或加入氧化劑，從而增加Ф值；培養(yǎng)基中加入還原劑：巰基乙酸、抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等可降低Ф值。培養(yǎng)基的滅菌高壓蒸氣滅菌一般培養(yǎng)基:103KPa,121.3℃,15-30min含糖培養(yǎng)基:54.9KPa,112.6℃,15-30min過濾滅菌間歇滅菌的應(yīng)用2、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用根據(jù)營養(yǎng)成分來源分天然培養(yǎng)基（complexmedium）牛肉膏、蛋白胨、玉米粉、血清、馬鈴薯、牛奶，實驗室常用。合成培養(yǎng)基（syntheticmedium）用于研究微生物形態(tài)、營養(yǎng)代謝、分類鑒定、菌種選育、遺傳分析等，如高氏培養(yǎng)基、察氏培養(yǎng)基等。半合成培養(yǎng)基（semi-syntheticmedium）馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基。按物理狀態(tài)分固體培養(yǎng)基（solidmedium）天然固體培養(yǎng)基或加入凝固劑（瓊脂、明膠、硅膠等），可供分離、鑒定、活菌計數(shù)、菌種保藏等半固體培養(yǎng)基（semisolidmedium）只加瓊脂0.2～0.3%。用于觀察細菌運動，菌種保存，噬菌體分離純化。液體培養(yǎng)基（liquidmedium）廣泛用于微生物的培養(yǎng)，生理代謝和遺傳學的研究及工業(yè)發(fā)酵等。脫水培養(yǎng)基（dehydratedculturemedium）按功能分基礎(chǔ)培養(yǎng)基(minimummedium)營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基(enrichmentmedium)在普通培養(yǎng)基中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。在用于菌種篩選時，一般在培養(yǎng)基中加入額外的營養(yǎng)物，使某種微生物在其中生長比其它的生長迅速，逐漸淘汰其它微生物?！巴镀渌谩?。用來培養(yǎng)營養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)型微生物。在加富培養(yǎng)基中生長的微生物并不是一純種，而只是營養(yǎng)要求相同的一類微生物，用于菌種的篩選等。選擇培養(yǎng)基（selectivemedium）根據(jù)某種微生物的特殊營養(yǎng)要求或?qū)δ撤N化學、物理因素的抗性而設(shè)計的培養(yǎng)基，具有使混合菌群中劣勢菌變成優(yōu)勢菌的功能，可用于進行菌種篩選?！巴镀渌谩薄叭∑渌埂辫b別培養(yǎng)基（differentialmedium）在培養(yǎng)基中加入某種特殊化學物質(zhì)，某種微生物在培養(yǎng)基中生長后能產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物，而這種代謝產(chǎn)物可以與培養(yǎng)基中的特殊化學物質(zhì)發(fā)生特定的化學反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征性的變化。根據(jù)這種特征性變化可將該種微生物與其他微生物區(qū)分開來的培養(yǎng)基。如EMB培養(yǎng)基（伊紅美藍平板培養(yǎng)基）用于檢查飲水和乳品中是否含有腸道致病菌。第二節(jié)

微生物的生長

MicrobialGrowth

一、微生物生長及測定方法1、微生物生長個體生長―→個體繁殖―→群體生長群體生長＝個體生長＋個體繁殖研究微生物生長繁殖的意義可作為研究生理、生化、遺傳等問題的重要指標；生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用；治病、變質(zhì)微生物的控制。2、測定生長繁殖的方法測生長量直接法測體積稱干重間接法比濁法生理指標法測含碳量測含氮量其它（P、DNA）計繁殖數(shù)直接法比例計數(shù)法血球計數(shù)板法間接法液體稀釋法平板菌落計數(shù)法細胞渾濁度的測定血球計數(shù)板法225mL無菌水加25g樣品1mL1mL1mL試管中原始裝9mL無菌水10-210-310-41mL平板菌落計數(shù)法二、微生物的群體生長規(guī)律1、典型的生長曲線少量純種單細胞接種到一定容積的液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，定時取樣測定細胞數(shù)，然后以培養(yǎng)時間為橫坐標，以細胞數(shù)的對數(shù)為縱坐標，可以得到有規(guī)律的曲線，即為單細胞微生物典型生長曲線。適合對象：單細胞微生物（細菌、酵母等），不適合絲狀生長的真菌或放線菌。典型的生長曲線延滯期

對數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期延滯期(lagphase)現(xiàn)象培養(yǎng)體系內(nèi)細胞數(shù)目幾乎保持不變特點生長速率常數(shù)為零；細胞體積增大，DNA含量增多；細胞合成代謝旺盛；對外界不良反應(yīng)敏感。出現(xiàn)的原因：重新調(diào)整代謝；缺乏充足的中間代謝產(chǎn)物。影響因素：菌種的生理活性(菌種、菌齡）培養(yǎng)基的組分接種量在發(fā)酵工業(yè)上為縮短延滯期，常采用措施：用對數(shù)期健壯菌體做菌種；適當增大接種量；種子培養(yǎng)基中加入生產(chǎn)培養(yǎng)基中某些成分。對數(shù)期（Logarithmicphasc）特點生長速率常數(shù)最大，分裂快，菌數(shù)以幾何級數(shù)增加，代時短；菌體長的較標準，群體形態(tài)與生理特征一致，菌種健壯，菌體成分均勻，且單個存在的細胞占多數(shù)；酶系活躍，代謝旺盛，營養(yǎng)消耗多，代謝產(chǎn)物不足以影響其生長。原因細胞完成生理調(diào)整，基質(zhì)營養(yǎng)和環(huán)境適宜影響微生物對數(shù)期代時的因素：菌種營養(yǎng)成分營養(yǎng)物濃度——影響生長速率、總生長量濃度低時影響生長速度，隨濃度逐步提高生長速度不受影響，只影響最終菌體產(chǎn)量；如果濃度再提高，則生長速率、菌體產(chǎn)量均不受影響。在較低濃度下，影響生長速率、菌體產(chǎn)量的營養(yǎng)物，叫做生長限制因子。培養(yǎng)溫度重要參數(shù)繁殖代數(shù)（n）生長速度常數(shù)（R）代時(generationtime)穩(wěn)定期（stationaryphase）特點：新生數(shù)與死亡數(shù)基本相同，活菌數(shù)維持一個穩(wěn)定數(shù)，生長速率常數(shù)為零；細胞分裂速度降低，細胞質(zhì)內(nèi)貯藏物如糖原、脂肪粒等增多，大多芽孢菌形成芽孢；代謝活動繼續(xù)，并保持相當水平，但總體活力逐漸減弱，積累許多不利于微生物活動的代謝產(chǎn)物，營養(yǎng)物質(zhì)失調(diào)。原因：營養(yǎng)物質(zhì)逐漸消耗；代謝廢物逐漸積累；環(huán)境條件不適宜。影響因素：遺傳特性培養(yǎng)條件和環(huán)境有大量代謝物積累→獲得代謝產(chǎn)物→乳酸；又因為活菌數(shù)達最高水平→收獲活菌→單細胞蛋白。衰亡期（declinephase）特點生長繁殖的菌體減少，死亡速度加大，整個群體呈負增大；細胞內(nèi)顆粒更明顯，出現(xiàn)液泡，菌體常出現(xiàn)多種形態(tài)，包括畸形或衰退型；細胞死亡并伴有自溶現(xiàn)象，菌體活力下降。原因菌體老化、生長環(huán)境進一步惡化2、微生物的連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）在培養(yǎng)容器中，不斷補充新鮮營養(yǎng)物質(zhì)，并以同樣的速率移出菌體和代謝物的培養(yǎng)方式。連續(xù)培養(yǎng)的方法恒濁法采用高濃度養(yǎng)料，流速變化，濁度基本不變；始終能以最高生長速率生長、繁殖，并在一定范圍內(nèi)控制不同的菌體密度；光電系統(tǒng)的靈敏度決定了培養(yǎng)器的工作精度。用途用于獲得菌體以及與菌體生長平行的代謝產(chǎn)物。恒化法控制低濃度限制性養(yǎng)料，流速不變；始終在低于最高生長速率條件下生長、繁殖；獲得生長速度一定的均一菌體、密度穩(wěn)定的菌體。用途多用于實驗室科學研究，特別用于與生長速率有關(guān)的各種理論研究。恒濁法與恒化法的比較裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(chǎn)物應(yīng)用范圍恒濁法菌體密度（內(nèi)控制）無限制生長因子不恒定最高速率大量菌體或與菌體相平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)為主恒化法培養(yǎng)基流速（外控制）有限制生長因子恒定低于最高速率不同生長速率的菌體實驗室為主連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點3、同步生長（Synchronousgrowth）同步培養(yǎng)（Synchronousculture）使群體中的細胞處于比較一致的，生長發(fā)育均處于同一階段上，即大多數(shù)細胞能同時進行生長或分裂的培養(yǎng)方法。獲得同步培養(yǎng)物的方法機械法離心方法、過濾分離法和硝酸纖維素濾膜法等。調(diào)整生理條件誘導同步三、影響微生物生長的因素影響的環(huán)境因素物理：溫度、干燥、滲透壓、輻射等化學：pH值、化學消毒劑等生物因素：寄生、互生、共生、拮抗等1、溫度生長溫度三基點最高生長溫度最適生長溫度最低生長溫度強調(diào)最適生長溫度指某菌分裂代時最短或生長速率最高時培養(yǎng)溫度。不同微生物，在其最適溫度下，代時不同同一微生物，其不同生理生化過程有著不同的最適溫度。即最適生長溫度并不等于生長量最高時的培養(yǎng)溫度，也不等于發(fā)酵速度最高時的培養(yǎng)溫度或累積代謝產(chǎn)物量最高時的培養(yǎng)溫度，更不等于累積一代謝產(chǎn)物量最高時的培養(yǎng)溫度。微生物各生理過程的不同最適溫度菌名生長溫度（℃）發(fā)酵溫度（℃）累積產(chǎn)物溫度（℃）Streptococcusthermophilus(嗜熱鏈球菌)374737Streptococcuslactis(乳酸鏈球菌)3440產(chǎn)細胞：25～30產(chǎn)乳酸：30Corynebacteriumpekinensis（北京棒狀桿菌）3233～35Penicilliumchrysogenum（產(chǎn)黃青霉）302520實踐意義運用不同生理代謝過程所需溫度特點，對微生物采用變溫分段培養(yǎng)，提高出品率及生產(chǎn)效率。如：產(chǎn)黃青霉165h發(fā)酵過程：30℃5h，25℃35h，20℃85h，25℃40h，產(chǎn)量比自始至終30℃恒溫培養(yǎng)對照提高14.7%。微生物按生長溫度范圍不同分類低溫型、中溫型、高溫型不同類型微生物生長溫度范圍微生物類型最低生長溫度最適生長溫度最高生長溫度專性嗜冷型兼性嗜冷型中溫室溫型中溫體溫型高溫型-12-5—010—2010—2025—45

5—1510—2020—3535—4050—6015—2025—3040—4540—4570—95低溫微生物嗜冷微生物操作要求低溫微生物耐低溫的原因胞內(nèi)酶耐低溫；細胞膜中不飽和脂肪酸的含量高。低溫對微生物生長的影響降低代謝速率，抑制菌體生長導致敏感菌的死亡物理效應(yīng)凍結(jié)導致裂解或冰晶刺傷化學效應(yīng)脫水影響微生物抗低溫的因素微生物本身因素：微生物種類不同，抗冰凍能力不同；一般球菌比G－桿菌強，具有芽孢的菌體細胞、真菌的孢子有較強的抗冷凍特性。與低溫有關(guān)的因素溫度影響貯存時間相等，凍結(jié)溫度相對較高的，死亡菌多，活菌少，傷菌少，實驗證明，微生物存放于－2℃時，菌數(shù)下降較多，再低，菌數(shù)下降較少，一般低達-20℃以下時，菌數(shù)下降非常緩慢。熒光假單胞菌

在冷凍貯藏中的死亡率溫度（℃）貯藏天數(shù)占最初菌數(shù)的百分率損傷菌死亡菌正常菌－7171525171.95182982410.1－181715413412.8516387830.2－2917153539364854591775時間不論采用哪個溫度，貯存時間越長，死亡菌數(shù)越多，活菌越少。降溫速度影響一定溫度范圍內(nèi)，降溫對某些微生物死亡率有明顯影響?；|(zhì)及環(huán)境因素：干燥，真空凍真空干燥保存菌種，注意冰凍、解凍交替，菌體易亡。基質(zhì)糖、鹽、蛋白質(zhì)等存在時，對微生物有保護作用；基質(zhì)中酸高、水多會加速微生物死亡。凍結(jié)冰淇淋

對傷寒沙門氏菌的影響貯存時間冰淇淋配料中傷寒沙門氏菌（菌數(shù)/毫升）5天20天70天342天660000648天510002年63002年4個月有活菌不同冷凍方式

對粘質(zhì)賽氏桿菌的影響一次連續(xù)冷凍后存活菌數(shù)（個/mL）交替冷凍融化后存活菌數(shù)（個/mL）接種量340000接種量34000021小時42000冷融一次260030小時36000冷融二次28048小時14000冷融三次1596小時1900冷融四次0高溫型微生物嗜熱微生物的耐熱機理具有對熱穩(wěn)定的酶及蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)合成機構(gòu)——核糖體及其他成分抗高溫?？筛邷靥幚砑毎兄窘M成不同。飽和脂肪酸多，不飽和脂肪酸少。需高溫鞭毛具抗熱性，70℃不破壞。耐高溫生長速率快，能迅速合成生物大分子，彌補高溫對大分子的破壞。嗜熱微生物的生長特性緩慢期非常短；對數(shù)期也非常短，一定范圍因溫度越高，菌數(shù)增長速率越大。菌數(shù)增長速度隨溫度升高而越快，即溫度高時代時短。進入穩(wěn)定期后，迅速死亡。應(yīng)用利用反應(yīng)代謝快，加快生產(chǎn)；對于有害菌，滅菌速度要快。高溫對微生物的影響引起菌體蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的變性影響高溫效應(yīng)的因素菌體本身菌種嗜熱菌抗熱力大于嗜溫菌和嗜冷菌，芽孢大于非芽孢菌，球菌大于非芽孢桿菌，革蘭氏陽性菌大于革蘭氏陰性菌，霉菌大于酵母菌，霉菌和酵母孢子大于其菌絲體。細菌芽孢和霉菌菌核抗熱力特別大。

各種微生物的抗熱力微生物熱死時間微生物熱死時間溫度(℃)時間(分)溫度(℃)時間(分)(G－)脆弱假單胞菌5035(G＋)保加利亞乳桿菌7130(G－)氯針假單胞菌6010(G＋)胚芽乳桿菌65-7515(G－)熒光假單胞菌5325(G＋)嗜熱乳桿菌7130賽氏桿菌（低溫性）3030啤酒足球菌608海產(chǎn)弧菌(低溫性)2580芽孢桿菌芽孢l002-120(G－)鼠傷寒沙門氏菌5510*梭狀芽孢桿菌芽孢1005-800(G－)傷寒沙門氏菌605酵母菌50-60l0-15(G－)桑夫頓柏格沙門氏菌606*產(chǎn)朊假絲酵母5510(G＋桿)金黃色葡萄球菌637異常漢遜氏酵母5030**D值各種微生物的抗熱力（續(xù)）微生物熱死時間微生物熱死時間溫度(℃)時間(分)溫度(℃)時間(分)（G－桿）大腸桿菌605-30脆壁酵母547（G＋桿）結(jié)核桿菌6130魯氏酵母5014*（G－桿）產(chǎn)氣腸細菌4760膜醭畢氏酵母545玫瑰色醋酸桿菌505啤酒酵母509*紋膜醋酸桿菌6080105霉菌菌核82-8590-1001000300許氏醋酸桿菌5510霉菌605-10膠醋酸桿菌5510黑曲霉孢子504*嗜熱鏈球菌70-7530湯密青霉孢子602.5**D值

菌齡同樣的條件下，對數(shù)生長期的菌體抗熱力較弱，而穩(wěn)定期的老齡細胞較強，老齡的細菌芽孢較幼齡的細菌芽孢抗熱力強。菌體數(shù)量菌數(shù)愈多，抗熱力愈強；原因：微生物群集在一起時，受熱致死不是同時而是有先有后，同時菌體能分泌一些有保護作用的蛋白質(zhì)物質(zhì)，菌多分泌的保護物質(zhì)也多，抗熱性也就強。肉毒桿菌芽孢的數(shù)量

對熱力致死時間的影響（100℃）芽孢菌數(shù)熱死時間72000000000240164000000012511065000085160005032840基質(zhì)因素水分微生物的抗熱力隨含水量減少而增大，同一種微生物在干熱環(huán)境中比在濕熱環(huán)境中抗熱力大滅菌時盡可能采用濕熱滅菌的原因⑴濕熱易于傳遞熱量，濕熱的穿透力比干熱大；⑵濕熱更易破壞保持蛋白質(zhì)的氫鍵等結(jié)構(gòu)，從而加速其變性；⑶濕熱的蒸汽有潛熱。干熱和濕熱空氣穿透力的比較加熱方式溫度(℃)加熱時間（小時）透過布的層數(shù)及其溫度(℃)20層40層100層干熱130—1404867270以下濕熱1053101101101蛋白質(zhì)含水量

與其凝固溫度的關(guān)系蛋白質(zhì)含水量（%）蛋白質(zhì)凝固溫度（℃）滅菌時間（分）5056302574—80301880—90306145300160—17030干熱與濕熱空氣

對不同細菌的致死時間

加熱方式細菌種類干熱90℃90℃，相對濕度20%80%白喉棒桿菌24小時2小時2分鐘痢疾桿菌3小時2小時2分鐘傷寒桿菌3小時2小時2分鐘葡萄球菌8小時3小時2分鐘脂肪、糖、蛋白質(zhì)等物質(zhì)對微生物有保護作用，微生物的抗熱力隨這類物質(zhì)的增多而增大鹽類有些可降低基質(zhì)水分活性，從而增強抗熱力；另一類鹽類如鈣鹽、鎂鹽可減弱微生物對熱的抵抗力。pH值

pH值范圍是7左右，抗熱力最強；pH值升高或下降都可以減少微生物的抗熱力。特別是酸性環(huán)境微生物的抗熱力減弱更明顯不同基質(zhì)對微生物抗熱力的影響菌種名稱基質(zhì)溫度(℃)基質(zhì)名稱熱死時間(分)大腸桿菌70水＜57030%果糖＞30肉毒梭狀芽孢桿菌100水330100棉子油425肉毒梭狀芽孢桿菌120水312020%明膠720馬鈴薯芽孢桿菌120磷酸鹽緩沖液20min殘留60%1200.5%蛋白質(zhì)20min殘留82%枯草桿菌芽孢的抗熱力與pH值的關(guān)系pH4.45.66.87.68.4生存（分）2711119（在1/15M磷酸溶液中加熱100℃）加熱溫度與時間加熱溫度越高，微生物抗熱力越弱，越易死亡；一定高溫范圍內(nèi)，溫度越高殺死所需時間越短；加熱時間越長，熱致死作用越大。溫度對芽孢熱死時間的影響加熱溫度(℃)肉毒桿菌(A型)含有6×1010芽孢/mL緩沖懸液pH7嗜熱菌株含有15×104芽孢/mL玉米汁pH6～8.1100360（min）1140（min）105120——1103618011512601205172、干燥干燥對微生物的影響細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、鹽類濃度增高，水分活性降低，抑制生長，造成死亡。類型最低生長AW最適生長AW干生性微生物0.80以下0.95—0.98中生性微生物0.80—0.900.98—1.00濕生性微生物0.901.00微生物生長的水分活度范圍不同微生物生長的AW值類群最低AW值細菌大腸桿菌枯草芽孢桿菌0.935～0.9600.915～0.930霉菌黑曲霉灰綠曲霉0.880.78酵母產(chǎn)朊假絲酵母各種酵母酵母屬的酵母0.940.880.60影響微生物抗干燥的因素菌體本身因素菌種細菌芽孢抗力最強，其它依次為霉菌、酵母孢子，G+球菌，酵母營養(yǎng)細胞，霉菌菌絲。菌齡幼齡菌敏感基質(zhì)、環(huán)境條件溫度干燥時溫度高，微生物易死亡，低溫干燥，抗力強；空氣真空干燥，真空低溫環(huán)境貯存，可長期存活?；|(zhì)在蒸餾水中抗力弱，生存時間短；在糖、淀粉、蛋白質(zhì)等中有保護作用，可存數(shù)年。干燥速度高速：不易死亡緩速：死亡多，干燥早期，死亡最多。3、滲透壓滲透壓對微生物的影響高滲溶液——質(zhì)壁分離，低滲溶液——膨脹影響微生物抗?jié)B性的因素菌種類多數(shù)桿菌在超過10%的鹽溶液中就不能生長，如大腸桿菌、沙門氏菌、肉毒梭菌等；球菌被抑制的鹽濃度15%，霉菌在20～25%才能抑制。滲透液

濃度完全抑制微生物生長最低濃度，鹽18～25%，蔗糖70～80%溶質(zhì)相同濃度的鹽、糖液，對微生物的作用不同；要達到同一抑菌效果，蔗糖必須比食鹽大6倍以上的濃度。溶質(zhì)分子量分子量愈小的糖液，含分子數(shù)愈多，滲透壓愈大，對微生物的作用愈大4、pH主要微生物類群的基本pH適應(yīng)范圍微生物類群最低生長pH值最適生長pH值最高生長pH值一般極端一般極端細菌3.5～4

0.5氧化硫硫桿菌6.5～7.59.511副溶血性弧菌酵母菌2～34.5～5.58.0霉菌1～34.5～5.58.0不同微生物生長pH值范圍微生物最低最適最高乳桿菌4.86.27.0嗜酸乳桿菌4.0～4.65.8～6.66.8金黃色葡萄桿菌4.27.0～7.59.3大腸桿菌4.36.0～8.09.5傷寒沙門氏菌4.06.8～7.29.6放線菌5.07.0～8.01.0一般酵母菌3.05.0～6.08.0黑曲霉1.55.0～6.09.0大豆根瘤菌4.26.8～7.011.0強調(diào)：不同種類的微生物各有其適應(yīng)的生長pH值。同一微生物在不同的生長階段，不同的生理、生化過程中，有不同的最適pH值要求。如：Aspniger(黑曲霉)在pH2-2.5，有利于產(chǎn)檸檬酸，只產(chǎn)少量草酸；在pH2.5-6.5范圍內(nèi)，以菌體生長為主；而在pH7右左，以合成草酸為主，檸檬酸量極少。微生物自身代謝對基質(zhì)pH值有影響；在適當范圍內(nèi)，盡管pH變化很大，但其內(nèi)環(huán)境pH值相當穩(wěn)定，一般接近中性。這樣避免DNA、ATP等被酸破壞，RNA、磷脂類物質(zhì)被堿破壞。一般胞內(nèi)酶最適pH值接近中性，胞外酶最適pH接近環(huán)境。酸堿類對微生物的影響酸類對微生物的作用