環(huán)境因素對微生物生長的影響

微生物的生長和環(huán)境因素對微生物生長的影響2021/5/91第一節(jié)微生物的生長第二節(jié)環(huán)境因素對微生物生長的影響

第三節(jié)常用的滅菌方法2021/5/92

生物個體物質(zhì)有規(guī)律地、不可逆增加，導(dǎo)致個體體積擴大的生物學(xué)過程。生長：

生物個體生長到一定階段，通過特定方式產(chǎn)生新的生命個體，即引起生命個體數(shù)量增加的生物學(xué)過程。繁殖：生長是一個逐步發(fā)生的量變過程；繁殖是一個產(chǎn)生新的生命個體的質(zhì)變過程。

生長、繁殖就是保證微生物獲得巨大數(shù)量的必要前提沒有一定的數(shù)量就等于沒有微生物的存在。2021/5/93一個微生物細胞合適的外界條件，吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進行代謝。如果同化作用的速度超過了異化作用個體的生長原生質(zhì)的總量（重量、體積、大?。┚筒粩嘣黾印Ｈ绻骷毎M分是按恰當(dāng)?shù)谋壤鲩L時，則達到一定程度后就會發(fā)生繁殖，引起個體數(shù)目的增加。群體內(nèi)各個個體的進一步生長群體的生長2021/5/94一、細菌的個體生長和同步生長二、典型生長曲線第一節(jié)微生物的生長2021/5/95一、細菌的個體生長和同步生長

要研究單個細菌細胞內(nèi),所發(fā)生的生物化學(xué)變化和細胞學(xué)變化,目前使用的方法:一是用電子顯微鏡觀察細菌細胞的超薄切片二是使用同步培養(yǎng)技術(shù)2021/5/96培養(yǎng)時間2021/5/97獲得細菌同步生長的方法主要有兩類：①通過環(huán)境條件來誘導(dǎo)同步性選擇性過濾梯度離心法硝酸纖維素濾膜法溫度培養(yǎng)基成份控制其他：如光照和黑暗交替培養(yǎng)硝酸纖維素濾膜法是最經(jīng)典的獲得同步生長的方法。

由于細胞的個體差異，同步生長往往只能維持2-3個世代，隨后又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機生長。②通過物理學(xué)方法從隨機的、不同步細菌群體中選擇出同步的菌體2021/5/98二、典型生長曲線生長曲線：

把少量純種單細胞微生物接種到恒容積的液體培養(yǎng)基中后，在適宜的溫度、通氣（厭氧菌則不能通氣）等條件下，它們的群體就會有規(guī)律的生長起來，以細胞數(shù)目的對數(shù)值做縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，就可以畫出一條有規(guī)律的曲線，這就是微生物的生長曲線。2021/5/99

細菌的生長曲線一般用菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo)作圖。2021/5/910影響延滯期長短的因素很多，除菌種外，主要有三個。接種齡接種量培養(yǎng)基成分延滯期出現(xiàn)的原因：

微生物接種到新鮮培養(yǎng)液中，一時還缺乏分解或催化有關(guān)底物的酶，或是缺乏充足的中間代謝產(chǎn)物等。為產(chǎn)生誘導(dǎo)酶或合成有關(guān)中間代謝產(chǎn)物，就需要一段適應(yīng)期，于是出現(xiàn)了生長的延滯期。調(diào)整代謝2021/5/911在生產(chǎn)實踐中縮短延滯期的常用手段：(1)通過遺傳學(xué)方法改變種的遺傳特性使延滯期縮短；(2)利用對數(shù)生長期的細胞作為種子；(3)盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大；(4)適當(dāng)擴大接種量；2021/5/912

影響微生物生長的外界因素很多,除了營養(yǎng)條件外,還有許多物理條件。如溫度、水分、pH、氧氣等。一、溫度二、水分三、氧氣四、pH五、滲透壓六、輻射第二節(jié)環(huán)境因素對微生物生長的影響2021/5/913一、溫度

由于微生物的生命活動是由一系列生物化學(xué)反應(yīng)組成的，而這些反應(yīng)受溫度的影響極為明顯。溫度是影響微生物生長的最重要的因素之一2021/5/914最低生長溫度（一般為-5~-10oC，極端為-30oC）最適生長溫度嗜冷菌（<20oC）中溫菌（20~45oC）嗜熱菌（>45oC）最高生長溫度（一般為80~95oC，極端為105~300oC

）生長溫度三基點2021/5/9152021/5/916低溫對微生物的影響高溫對微生物的影響

微生物在冰凍溫度下，細胞內(nèi)的游離水形成冰晶體，對細胞膜與細胞壁有機械的物理刺傷作用，特別是游離水被冰凍，使細胞脫水濃縮引起細胞質(zhì)黏度增大，電解質(zhì)濃度增高，pH和膠體狀態(tài)發(fā)生改變，也可引起細胞質(zhì)內(nèi)蛋白質(zhì)部分變性等，甚至導(dǎo)致細胞死亡。

高溫對微生物的致死作用主要因蛋白質(zhì)、核酸與酶系統(tǒng)等重要生物高分子的氫鍵受到破壞，導(dǎo)致菌體蛋白質(zhì)凝固變性；核酸發(fā)生降解變性失活；破壞細胞的組成；熱溶解細胞膜上類脂成分形成極小的孔，使細胞內(nèi)容物泄漏，從而導(dǎo)致死亡。2021/5/917二、水分水分是微生物生命活動的必要條件。不同微生物生長的最低Aw值有較大差異。

多數(shù)細菌：最低Aw0.90，范圍0.90～0.99多數(shù)酵母菌：最低Aw0.87，范圍0.87～0.91多數(shù)霉菌：最低Aw0.80，范圍0.80～0.872021/5/918三、氧氣氧對微生物的生命活動有著極其重要的影響。好氧菌厭氧菌專性好氧菌：在分子氧存在下進行好氧呼吸產(chǎn)能兼性厭氧菌微好氧菌：只能在0.01~0.03Pa的大氣壓下生活以呼吸為主，兼營發(fā)酵產(chǎn)能以呼吸為主，兼營厭氧呼吸產(chǎn)能耐氧菌：只能以發(fā)酵產(chǎn)能，但分子氧無害專性厭氧菌：只能生長在無氧或基本無氧條件下，氧劇毒微生物與氧的關(guān)系2021/5/919（一）專性好氧菌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，細胞含超氧化物歧化酶和過氧化氫酶。絕大多數(shù)真菌和許多細菌都是專性好氧菌（二）兼性厭氧菌在有氧或無氧條件下均能生長，但在有氧情況下生長得更好；在有氧時靠呼吸產(chǎn)能，無氧時借發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能；細胞含超氧化物歧化酶和過氧化氫酶；許多酵母菌和許多細菌都是兼性厭氧菌2021/5/920（三）微好氧菌只能在較低的氧分壓下才能生長的微生物。也通過呼吸鏈并以氧為最終氫受體而產(chǎn)能。例如：霍亂弧菌、一些氫單胞菌屬、發(fā)酵單胞菌屬等

一類可在分子氧存在下進行厭氧生活的厭氧菌，即它們的生長不需要氧，分子氧對它們也無毒害。它們不具有呼吸鏈，僅依靠專性發(fā)酵獲得能量。細胞含超氧化物歧化酶和過氧化物酶。但缺乏過氧化氫酶。一般的乳酸菌多數(shù)是耐氧菌（四）耐氧菌2021/5/921（五）專性厭氧菌它有以下幾個特點：分子氧對它們有毒，短期接觸也會抑制它們生長甚至致死；只有在深層的無氧或低氧化還原勢的環(huán)境下才能生長；生命活動所需能量是通過發(fā)酵、無氧呼吸、循環(huán)光合磷酸化或甲烷發(fā)酵等提供；細胞內(nèi)缺乏超氧化物歧化酶和細胞色素氧化酶；各種光合細菌和產(chǎn)甲烷菌等都屬于專性厭氧菌

專性厭氧菌因缺乏超氧化物歧化酶，故易被生物體內(nèi)極易產(chǎn)生的超氧物陰離子自由基而毒害致死。2021/5/922

大多數(shù)缺乏過氧化氫酶，常見專性厭氧菌有肉毒梭狀芽孢桿菌、擬桿菌屬、雙歧桿菌屬、光合細菌、產(chǎn)甲烷菌。2021/5/923四、pH

微生物生長pH范圍較廣，一般在2-8之間，絕大多數(shù)生長在pH5-9。不同的微生都有其最適宜生長pH和一定pH范圍，最高、最適、最低PH范圍，最適pH微生物生長繁殖速度快。最低、最高PH環(huán)境中，微生物雖能生存和生長，但緩慢易死亡最適生長pH值偏于堿性范圍內(nèi)的微生物：最適pH>8嗜堿微生物(例如硝化細菌、放線菌、根瘤菌等）耐堿微生物（例如干鏈霉菌等）2021/5/924最適生長pH值偏于酸性范圍內(nèi)的微生物：最適pH<5嗜酸微生物(例如硫桿菌屬）耐酸微生物（例如乳酸桿菌、醋酸桿菌等）多數(shù)真菌是嗜酸的（pH5），多數(shù)放線菌是嗜堿的（pH8）

在微生物的培養(yǎng)過程中，如何調(diào)節(jié)合適的pH就成了發(fā)酵生產(chǎn)中的一項重要措施。嗜中性微生物：最適pH5-8.2021/5/925五、滲透壓

大多微生物適用于在等滲的環(huán)境中生長，若置于高滲溶液中，易造成細胞脫水而引質(zhì)壁分離，使細胞不能生長甚至死亡，若置于低滲溶液中，外環(huán)境中水從溶液進入細胞內(nèi)引起細胞膨脹，甚至破裂死亡。等滲高滲2021/5/926

利用一般微生物不耐高滲。食品工業(yè)可采取多種有效抑制微生物生長，保存食品的方法有些微生物耐高滲能力較強，可在15—30%鹽溶液生長六、輻射

紫外線波長在200～300nm殺菌作用能最強，因為蛋白質(zhì)和核酸分別在280nm和260nm處有較高吸收峰，因為分子結(jié)構(gòu)被破壞和變性失活。2021/5/927

在周圍環(huán)境中，到處都有各種各樣的微生物存在著，其中是對人類有害的微生物，我們應(yīng)采取有效的措施來抑制或消滅它們。一、幾個基本概念二、物理殺菌因素的代表——高溫三、化學(xué)殺菌劑或制菌劑

第三節(jié)常用的滅菌方法2021/5/928（一）滅菌

采用強烈的物化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠喪失其生長繁殖能力的措施，稱為滅菌。（二）消毒（化學(xué)和物理方法）

消毒是一種采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體有害的病原菌。

一般消毒劑在常用濃度下只能殺死微生物的繁殖體，對芽孢則無殺滅作用?；瘜W(xué)消毒劑高濃度時具有殺菌作用，低濃度時具有抑菌作用。一、幾個基本概念2021/5/929（三）商業(yè)滅菌

是指食品經(jīng)殺菌處理后，采用常規(guī)的培養(yǎng)方法無活菌檢出或殘存的非致病菌的數(shù)量很低，但要求它們在不適宜的pH、溫度等儲藏條件下不能在產(chǎn)品中生長繁殖。

食品工業(yè)中，常用“殺菌”名詞，包括消毒和商業(yè)滅菌，如牛奶的殺菌是巴氏消毒；罐藏食品的殺菌是指商業(yè)滅菌。2021/5/930（四）防腐

防腐就是利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達到防止食品等發(fā)生霉腐的措施。（五）化療

化療即化學(xué)治療，它是利用具有高度選擇毒力的化學(xué)物質(zhì)來抑制宿主體內(nèi)部病原微生物的生長繁殖，借以達到治療該傳染病的一種措施。2021/5/931二、物理殺菌因素的代表——高溫能作為物理殺菌因素的種類很多，例如高溫、輻射、超聲波和激光等，現(xiàn)在最常用的方法是高溫。2021/5/932

在實踐上行之有效高溫滅菌或消毒的方法主要有以下幾種：1、干熱滅菌法2、濕熱滅菌法2021/5/933三、化學(xué)殺菌劑或制菌劑抑制或殺滅微生物的化學(xué)因素種類極多、用途廣泛、性質(zhì)各異。主要有以下種類：化學(xué)因素表面消毒劑溶液狀態(tài)氣體狀態(tài)抗代謝藥物：硫胺類等抗生素中草藥有效成分化學(xué)治療劑2021/5/934（一）表面消毒劑

消毒劑：可殺死微生物，通常用于非生物材料的滅菌或消毒。酸類：乳酸、醋酸、苯甲酸、山梨酸、脫氫醋酸等。堿類：石灰水、生石灰乳、火堿、燒堿等。氧化劑：高錳酸鉀、過氧化氫、氯氣、漂白粉、過氧乙酸、二氧化氯、碘酒等。有機化合物：醇類、酚類、醛類等。如乙醇、石碳酸、甲醛（福爾馬林）等。2021/5/935（二）抗代謝藥物的代表——磺胺類藥物

有些化合物在結(jié)構(gòu)上與生物體所必需的代謝物很相似，以至可以和特定的酶結(jié)合，從而阻礙了酶的功能，干擾了代謝的正常進行，這些物質(zhì)稱為抗代謝物。葉酸對抗物（磺胺）嘌呤對抗物（6-巰基嘌呤）苯丙氨酸對抗物（對氟苯丙氨酸）尿嘧啶對抗物（5-氟尿嘧啶）胸腺嘧啶對抗物（5-溴胸腺嘧啶）等等2021/5/936（三）抗生素