【正文】 第四節(jié) 理化因素對微生物的影響 微生物與所處的環(huán)境之間具有復雜的相互影響和相互作用：一方面，各種各樣的環(huán)境因素對微生物的生長和繁殖有影響，另一方面，微生物生長繁殖也會影響和改變環(huán)境。研究環(huán)境因素與微生物之間的關系，可以通過控制環(huán)境條件來利用微生物有益的一面，同時防止它有害的一面。 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，還有許多物理化學條件。 一、溫度 溫度是影響微生物生長的最重要因素之一。 溫度對微生物的影響具體表現(xiàn)在： 影響酶活性，溫度變化影響酶促反應速率，最終影響細胞合成。 影響細胞膜的流動性，溫度高，流動性大，有利于物質的運輸，溫度低，流動性降低，不利于物質運輸，因此，溫度變化影響營養(yǎng)物質的吸收與代謝產物的分泌。 影響物質的溶解度，對生長有影響。 （一）微生物生長的三個溫度基點 從微生物整體來看： 生長的溫度范圍一般在 10 ℃ ~100 ℃ 極端下限為 30 ℃ ，極端上限為 105~300 ℃ 但對于特定的某一種微生物： 只能在一定溫度范圍內生長，在這個范圍內，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。 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，甚至會死亡。 超過最高生長溫度時，微生物不生長，溫度過高，甚至會死亡。 （二）微生物生長溫度類型 根據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） 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理，目前還不清楚，據推測有兩種原因： ①它們體內的酶能在低溫下有效地催化，在高溫下酶活喪失②細胞膜中的不飽和脂肪酸含量高，低溫下也能保持半流動狀態(tài)，可以進行物質的傳遞。 中溫型微生物： 最適生長溫度為 20℃~40 ℃ ，大多數(shù)微生物屬于此類。 室溫型主要為腐生或植物寄生，在植物或土壤中。 體溫型主要為寄生，在人和動物體內。 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。 在高溫下能生長的原因：①酶蛋以及核糖體有較強的抗熱性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 : 生長速度快，合成大分子迅速，可及時修復高溫對其造成的分子損傷。 耐高溫菌具應用優(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。有利于非氣體物質在發(fā)酵液中的擴散和溶解，防止雜菌污染，由高溫微生物產的酶制劑，酶反應溫度和耐熱性都比中溫微生物高。 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， 最適生長溫度 ? 發(fā)酵速度快、積累代謝產物多。 一般而言，老齡比幼齡耐熱，原核生物比真核生物耐熱，非光合生物比光合生物耐熱，結構簡單的比結構復雜的耐熱，在富含蛋白質的培養(yǎng)基上生長的細菌耐熱能力強。 菌 名 生長溫度 發(fā)酵溫度 累積產物溫度 （ ℃ ） （ ℃ ） （ ℃ ） Streptococcus thermophilus 37 47 37 34 40 產細胞： 25~30 產乳酸： 30 Streptomyces griseus 37 28 _ Corenybacterium pekinense 32 33~35 _ Clostridium acetobutylicum 37 33 _ Penicilium chrysogenum 30 25 20 以青霉素的生產為例：培養(yǎng) 165小時采用分段控制溫度的方法，其青霉素產量比始終在 30 ℃ 培養(yǎng)提高了 %。 分段控制方式： 0~5小時， 30 ℃ ； 5~40小時， 25 ℃ ； 40~125小時， 20 ℃ ；125~165小時， 25 ℃ 。 （三）高溫與低溫對微生物的影響 高溫對微生物的影響 高溫下蛋白質不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小孔，破壞細胞結構（溶菌）。 微生物對熱的耐受力與以下因素有關 : (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； 有芽孢的細菌比無芽孢的菌抗熱； 微生物的繁殖結構比營養(yǎng)結構抗熱性強； 老齡菌比幼齡菌抗熱。 (2)微生物對熱的耐受力還受 環(huán)境條件 的影響 與培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分有關：培養(yǎng)基中蛋白質含量高時比較耐熱。 與 pH 有關： pH適宜時不易死亡， pH不適宜時，容易死亡。 與水分有關：含水量大時容易死亡，含水量小時不容易死亡。 與含菌量有關：含菌量高，抗熱性增強，含菌量低，抗熱性差。 與熱處理時間有關：熱處理時間長，微生物易死亡。 低溫對微生物的影響 當環(huán)境溫度低于微生物的最適生長溫度時，微生物的生長繁殖停止，當微生物的原生質結構并未破壞時，不會很快造成死亡并能在較長時間內保持活力，當溫度提高時，可以恢復正常的生命活動。 低溫保藏菌種就是利用這個原理。一些細菌、酵母菌和霉菌的瓊脂斜面菌種通?？梢蚤L時間地保藏在 4℃ 的冰箱中。 當溫度過低，造成微生物細胞凍結時，有的微生物會死亡，有些則并不死亡。 造成死亡的原因： ①凍結時細胞水分變成冰晶，冰晶對細胞膜產生機械損傷，膜內物質外漏。 ②凍結過程造成細胞脫水。 凍結速度對冰晶形成有很大影響，緩慢凍結，形成的冰晶大，對細胞損傷大；快速凍結，形成的冰晶小、分布均勻，對細胞的損傷小，因此，利用快速凍結可以對一些菌種進行凍結保藏，一般情況下在菌懸液中再加一些甘油、糖、牛奶、保護劑等可對菌種進行長期保藏。 二、干燥 滲透壓和干燥都涉及到水分含量和水活度，它們對微生物的生長都有很大的影響。 干燥對微生物的影響 干燥抑制微生物生長或造成其死亡的原