【正文】 死亡。其大致過程為：將菌液通過裝有硝酸纖維素濾膜的過濾器，由于細(xì)菌與濾膜帶有不同的電荷，所以處于不同生長階段的細(xì)菌均附著在膜上；將膜翻轉(zhuǎn)，再用新鮮的培養(yǎng)液濾過培養(yǎng)；附著在膜上的細(xì)菌開始分裂，分裂的子細(xì)胞不能與薄膜直接接觸，由于菌體自身重量，加上它附帶的培養(yǎng)液的重量，使菌體下落到收集器內(nèi)；收集器在短時(shí)間內(nèi)獲得的細(xì)菌都處于同一分裂階段的新細(xì)胞，用這些細(xì)胞接種培養(yǎng)，于是就獲得了同步生長。所涉及的培養(yǎng)和控制裝置稱為恒濁器。 當(dāng)營養(yǎng)物濃度偏高時(shí)，并不影響微生物的生長速度，而當(dāng)營養(yǎng)物濃度較低時(shí)，則影響菌體生長速度，而且在一定范圍內(nèi)，生長速率與營養(yǎng)物濃度成正比關(guān)系。便于利用各種儀表進(jìn)行自動控制； ③ 產(chǎn)品的質(zhì)量較穩(wěn)定； ④ 節(jié)約了大量動力、人力、水和蒸氣，且使水、汽、電的負(fù)荷均勻合理。 影響微生物生長的環(huán)境因素主要是溫度、水、 pH、 氧氣等。 是指某微生物分裂的世代時(shí)間最短或生長速率最高時(shí)的培養(yǎng)溫度。 微生物的生理微生物的生理 微生物按其生長溫度范圍可分為低溫型微生物、中溫型微生物和高溫型微生物三類，見表 33。 低溫也能抑制微生物的生長。 凍藏溫度：指低于 0℃ 以下的溫度。引起人和動物疾病的病原微生物、發(fā)酵工業(yè)應(yīng)用的微生物菌種以及導(dǎo)致食品原料和成品腐敗變質(zhì)的微生物，都屬于這一類群的微生物。 微生物的生理微生物的生理 （ 2）水分活度與滲透壓 水是微生物營養(yǎng)物質(zhì)的溶劑，水分對維持微生物的正常生命活動是必不可少的。 微生物的生理微生物的生理 微生物必須在較高的 Aw環(huán)境中生長繁殖， Aw太低時(shí)，微生物生長遲緩、代謝停止，甚至死亡。 一些微生物生長的最低水活度 微生物的生理微生物的生理 細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)濃度與胞外溶質(zhì)濃度（如 ％ NaCl溶液）相等時(shí)的狀態(tài)，稱為等滲狀態(tài)；溶液的溶質(zhì)濃度高于胞內(nèi)溶質(zhì)濃度，則稱為高滲溶液，能在此環(huán)境中生長的微生物，稱為耐高滲微生物。 微生物的生理微生物的生理 影響微生物對干燥抵抗力的因素較多，干燥時(shí)溫度升高，微生物容易死亡，微生物在低溫下干燥時(shí)，抵抗力強(qiáng)，所以，干燥后存活的微生物若處于低溫下，可用于保藏菌種；干燥的速度快，微生物抵抗力強(qiáng)，緩慢干燥時(shí)，微生物死亡多；微生物在真空干燥時(shí)，在加保護(hù)劑（血清、血漿、肉湯、蛋白胨、脫脂牛乳）的菌懸液中，分裝在安瓿內(nèi)，低溫下可保持長達(dá)數(shù)年甚至 10年的生命力。生長 pH值偏于酸性范圍內(nèi)的微生物也有兩類，一類是嗜酸微生物，如硫桿菌屬等，另一類是耐酸微生物，如乳酸桿菌、醋酸桿菌、許多腸桿菌和假單胞菌等。 ① 專性好氧菌。細(xì)胞內(nèi)存在SOD和過氧化物酶，但沒有過氧化氫酶。也通過呼吸鏈以氧為最終氫受體而產(chǎn)能。 防腐的方法主要有：低溫和干燥保藏、缺氧保鮮、高滲及加防腐劑抑菌。商業(yè)滅菌是從商品角度對某些食品所提出的滅菌方法。食品加工過程中常常利用加熱進(jìn)行消毒和滅菌。通常 160℃ 處理 2h可達(dá)到滅菌的目的。超高溫瞬時(shí)滅菌法現(xiàn)廣泛用于各種果汁、牛乳、花生乳、醬油等液態(tài)食品的殺菌。是用流通蒸汽反復(fù)滅菌的方法，常常溫度不超過 100℃ ，每日一次，加熱時(shí)間為 30min， 連續(xù)三次滅菌，殺死微生物的營養(yǎng)細(xì)胞。它的最大優(yōu)點(diǎn)是不破壞培養(yǎng)基中各種物質(zhì)的化學(xué)成分。常用的化學(xué)消毒劑有：石碳酸、來蘇水（甲醛溶液）、氯化汞、碘酒、酒精等。所謂生物氧化就是發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)的一系列產(chǎn)能性的氧化反應(yīng)總和，即物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的連續(xù)的氧化還原反應(yīng)，逐步分解并釋放能量的過程，這是一個(gè)產(chǎn)能代謝過程。它主要由脫氫酶、輔酶 Q和細(xì)胞色素等組成。 利用光能合成 ATP的反應(yīng)，稱為光合磷酸化。 微生物的生理微生物的生理 微生物的分解代謝途徑 由于分解代謝能釋放出能量供細(xì)胞生命活動，因此，微生物只有進(jìn)行旺盛的分解代謝才能更多地合成微生物細(xì)胞物質(zhì)，并提高其生長繁殖的速率。 由葡萄糖催化生成 1磷酸葡萄糖的反應(yīng)是一步耗能的不可逆反應(yīng)，為糖酵解的第一個(gè)限速反應(yīng)。這一階段包括以下兩步反應(yīng)： ① 1 ， 6二磷酸果糖在縮醛酶的催化下， 1， 6二磷酸果糖裂解為磷酸二羥丙酮和 3磷酸甘油醛。在催化反應(yīng)中 Mg2+參加是必需的，該反應(yīng)是可逆的。糖酵解途徑中生成的丙酮酸是糖的無氧酵解和有氧分解的交叉點(diǎn)。 微生物的生理微生物的生理 ④ α 酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰 CoA α 酮戊二酸在 α 酮戊二酸氧化脫羧酶系的催化下，氧化脫羧生成琥珀酰 CoA。反應(yīng)中脫下的氫由 NAD+接受形成 NADH+H+進(jìn)入呼吸鏈，氧化成 H2O ， 釋放出 ATP。 此步反應(yīng)是糖酵解途徑中的第三個(gè)限速反應(yīng)，丙酮酸激酶是糖酵解途徑中的第三個(gè)關(guān)鍵酶。 此反應(yīng)是糖酵解中第一個(gè)產(chǎn)生 ATP的反應(yīng)，該反應(yīng)屬于底物水平磷酸化。從葡萄糖開始，每分子的葡萄糖生成 1分子的 1， 6二磷酸果糖，需消耗 2 分子的 ATP。 EMP途徑由連續(xù)的 4階段組成： 第一階段：磷酸己糖的生成。合成代謝是指細(xì)胞利用簡單的小分子物質(zhì)合成復(fù)雜大分子物質(zhì)，在這個(gè)過程中要消耗能量。 當(dāng)需要能量時(shí)， ATP分子上的高能鍵水解，重新釋放能量，并可重新貯存。在無氧條件下，一些厭氧和兼性厭氧微生物可以通過無氧呼吸獲得生長所需的能量，但最終電子受體是含氧的無機(jī)鹽類，如硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽以及 CO2或延胡索酸等有機(jī)物，而不是自由的氧分 （ 3）發(fā)酵作用 指電子供體和最終電子受體都是有機(jī)化合物的生物氧化過程稱為發(fā)酵作用，在發(fā)酵過程中，有機(jī)物質(zhì)即是被氧化的基質(zhì)，又是最終的電子受體，由于發(fā)酵作用不能使基質(zhì)徹底氧化分解，因此發(fā)酵的產(chǎn)能水平很低，大部分能量仍儲存在發(fā)酵產(chǎn)物中。 微生物的生理微生物的生理 微生物的能量代謝 微生物在進(jìn)行生命活動都需要能量，如微生物細(xì)胞的主動運(yùn)輸、生物合成、細(xì)胞分裂、鞭毛運(yùn)動等都要利用能量。消毒劑在低濃度時(shí)也能殺菌（如 1： 1000硫柳汞）。通過過濾，只讓液體培養(yǎng)基從篩子中流下，而把各種微生物菌體留在篩子上面，從而達(dá)到除菌的目的。實(shí)驗(yàn)室常用于培養(yǎng)基、各種緩沖液、玻璃器皿及工作服等滅菌。 微生物的生理微生物的生理 ③ 超高溫瞬時(shí)滅菌法。 ② 干熱滅菌法。 微生物的生理微生物的生理 物理因素對微生物生長的控制 加熱的溫度越高，微生物的抗熱力越弱，越容易死亡，加熱的時(shí)間越長，熱致死作用越大。 微生物的生理微生物的生理 滅菌 滅菌是指用物理或化學(xué)的方法，使存在于物體中的所有生活微生物，永久性地喪失其生活力，包括耐熱的細(xì)菌芽孢。 微生物的生理微生物的生理 幾個(gè)相關(guān)術(shù)語 防腐 防腐是一種抑菌措施。 ⑤ 微好氧菌。一類可在分子氧存在時(shí)進(jìn)行厭氧呼吸的厭氧菌，即它們的生長不需要氧，但分子氧存在對它也無毒害。按照微生物與氧氣的關(guān)系，可把它們分成好氧菌和厭氧菌兩大類。 微生物的生理微生物的生理 霉菌和酵母菌生長最適 pH值都在 ～ ，而細(xì)菌的生長最適 pH值在 。不同微生物在不同的生長時(shí)期對干燥的抵抗能力不同。 。這類高溫型的微生物，給罐頭工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)等帶來了一定難度。它們又可分為嗜室溫和嗜體溫性微生物。 冷藏溫度：指在 0～ 5℃ 之間的溫度。常見的產(chǎn)堿桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、微球菌屬等常使冷藏食品腐敗變質(zhì)。微生物所能適應(yīng)的最高生長溫度與其細(xì)胞內(nèi)酶的性質(zhì)有關(guān)。 微生物的生理微生物的生理 最適生長溫度 當(dāng)環(huán)境條件的改變在一定限度內(nèi)，可引起微生物形態(tài)、生理、生長、繁殖等特征的改變；當(dāng)環(huán)境條件的變化超過一定極限時(shí)，則導(dǎo)致微生物的死亡。連續(xù)發(fā)酵與分批發(fā)酵相比有許多優(yōu)點(diǎn)： ① 高效。在生產(chǎn)實(shí)踐上，為了獲得大量菌體或與菌體生長相平行的某些代謝產(chǎn)物如乳酸、乙醇時(shí)，可以采用恒濁法。 微生物的生理微生物的生理 連續(xù)培養(yǎng)的方法主要有恒濁連續(xù)培養(yǎng)和恒化連續(xù)培養(yǎng)兩類。在這兩種方法中，由于誘導(dǎo)法可能導(dǎo)致與正常細(xì)胞循環(huán)周期不同的周期變化，所以不及選擇法好，這在生理學(xué)研究中尤其明顯。 穩(wěn)定期后，環(huán)境變得不適合于細(xì)菌的生長，細(xì)胞生活力衰退，死亡率增加，以致細(xì)胞死亡數(shù)大大超過新生數(shù)，細(xì)菌總數(shù)急劇下降，這時(shí)期稱為衰亡期。461 表 32以分裂增殖時(shí)間 t除以分裂增殖代數(shù)（ n）， 即可求出每增一代所需的時(shí)間（ G）?，F(xiàn)在發(fā)酵生產(chǎn)中，常采用發(fā)酵培養(yǎng)的成分與種子培養(yǎng)基的成分相近。對外界不良條件的反應(yīng)敏感。 微生物的生理微生物的生理 （ 1）微生物的生長曲線 將少量單細(xì)胞微生物純菌種接種到新鮮的液體培養(yǎng)基中，在最適條件下培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中定時(shí)測定細(xì)胞數(shù)量，以細(xì)胞數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，可以畫出一條有規(guī)律的曲線，這就是微生物的生長曲線（ growth curve）。根據(jù)其含氮量再乘以，即可測得粗蛋白的含量（其中包括雜環(huán)氮和氧化型氮），然后再換算成生物量。以細(xì)菌為例，一個(gè)細(xì)胞一般重約 1012～ 1013g。 微生物的生理微生物的生理 （ 3）液體稀釋培養(yǎng)法 對未知菌樣作連續(xù) 10倍系列稀釋。有人認(rèn)為，對原菌液濃度為 109個(gè) /mL的微生物來說，如果第一次稀釋即采用 104級（用 10μl 菌液至 100mL無菌水中），第二次采用 102級（吸 1mL上述稀釋液至 100mL無菌水中），然后再吸此菌液 ，則所得的結(jié)果最為精確。在大多數(shù)的研究和生產(chǎn)活動中，人們往往更需要了解活菌數(shù)的消長情況。單細(xì)胞微生物，如細(xì)菌個(gè)體細(xì)胞增大是有限的，體積增大到一定程度就會分裂，分裂成兩個(gè)大小相似的子細(xì)胞，子細(xì)胞又重復(fù)上述過程，使細(xì)胞數(shù)目增加，稱為繁殖。這種培養(yǎng)基常用于菌種分離篩選。 ② 固體培養(yǎng)基。 ③ 半合成培養(yǎng)基。例如牛肉膏、麥芽汁，豆芽汁、麥曲汁，馬鈴薯，玉米粉，麩皮，花生餅粉等制成的培養(yǎng)基。所以在配制培養(yǎng)基中需加一些緩沖劑來維持培養(yǎng)基 pH的相對恒定。尤其是碳氮比（ C/N） 影響最明顯。由于各種微生物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)不同，所以培養(yǎng)基的種類很多，但無論何種培養(yǎng)基，都應(yīng)當(dāng)具備滿足所要培養(yǎng)的微生物生長代謝所必需的營養(yǎng)物質(zhì)。 微生物的生理微生物的生理 因此這種物質(zhì)的運(yùn)輸過程不僅需要滲透酶，還需要代謝能量（ ATP） 的參與。 微生物的生理微生物的生理 促進(jìn)擴(kuò)散 促進(jìn)擴(kuò)散也是一種物質(zhì)運(yùn)輸方式，它與單純擴(kuò)散的方式相類似，營養(yǎng)物質(zhì)在運(yùn)輸過程中不需要能量，物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會發(fā)生變化，不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸，運(yùn)輸?shù)乃俾孰S著細(xì)胞內(nèi)外該物質(zhì)濃度差的縮小而降低，直至膜內(nèi)外的濃度差消失，從而達(dá)到動態(tài)平衡。 微生物的生理微生物的生理 單純擴(kuò)散 在微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式中，單純擴(kuò)散是通過細(xì)胞膜進(jìn)行內(nèi)外物質(zhì)交換最簡單的一種方式。如；淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等。這樣的處理方法被叫做濕法冶金。在高等綠色植物的光合作用中，水是同化 CO2時(shí)的還原劑，同時(shí)釋放出氧。根據(jù)微生物所要求的碳源不同（無機(jī)碳化合物或有機(jī)碳合化物），可以將它們分為自養(yǎng)微生物和異養(yǎng)微生物兩大類。缺少這些生長因子會影響各種酶的活性，新陳代謝就不能正常進(jìn)行。它既是合成核酸、核蛋白、磷脂與其他含磷化合物的重要元素，也是許多酶與輔酶的重要元素。微生物利用它在細(xì)胞內(nèi)合成氨基酸，并進(jìn)一步合成蛋白質(zhì)、核酸等細(xì)胞成分。但微生物細(xì)胞的化學(xué)組成隨種類、培養(yǎng)條件及菌齡的不同在一定的范圍內(nèi)發(fā)生改變。 營養(yǎng)物質(zhì)是微生物進(jìn)行各種生理活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。其余 20％左右為干物質(zhì)，在干物質(zhì)中有蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂類和礦物質(zhì)等。 微生物種類 元素 C N H O 細(xì)菌 50 15 8 20酵母菌 50 12 7 31霉菌 48 5 7 40表 31 微生物細(xì)胞中主要化學(xué)元素的含量（干物質(zhì)重 %） 微生物的生理微生物的生理 碳源 凡是可以被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳素來源的物質(zhì)通稱碳源。 微生物的生理微生物的生理 無機(jī)鹽 無機(jī)鹽（ mineral salts） 是微生物生長必不可少的一類營養(yǎng)物質(zhì)，也是構(gòu)成微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)不可缺少的組成成分。 微生物的生理微生物的生理 微量元素是鋅、鉬、錳、鈷、硼、碘、鎳、銅、釩等，這些元素一般是參與酶蛋白的組成，或者能使許多酶活化，它們的存在會大大提高機(jī)體的代謝能力，如果微生物在生長過程中，缺乏這些元素，會導(dǎo)致機(jī)體生理活性降低，或?qū)е律L過程停止。同種微生物處于生長的不同時(shí)期或不同的環(huán)境其水分含量也有差異，幼齡菌含水量較多，衰老和休眠體含水量較少。 微生物的生理微生物的生理 根據(jù)微生物所利用的能源的不同，又可將微生物分為兩種能量代謝類型，一種是吸收光能來維持其生命活動的，稱為光能微生物，另一類是利用吸收的營養(yǎng)物質(zhì)降解產(chǎn)生化學(xué)能，稱為化能微生物。碳源是 CO2或碳酸鹽。 因此這類菌的生長較為緩慢?；墚愷B(yǎng)微生物又可分為腐生的和寄生的兩類。 微生物的生理微生物的生理 但實(shí)際上，進(jìn)入微生物細(xì)胞的物質(zhì)不斷地被生長代謝所利用，濃度不斷降低，細(xì)胞外的物質(zhì)不斷地進(jìn)入細(xì)胞。微生物的生理微生物的生理 主動運(yùn)輸 如果微生物僅依靠單純擴(kuò)散和促進(jìn)擴(kuò)散這兩種方式對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收只能從高濃度到低濃度的擴(kuò)散，這樣微生物就不能吸收低于細(xì)胞內(nèi)濃度的外界營養(yǎng)物質(zhì)，生長代謝就會受