【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 二 ） 水的活性 水是機(jī)體中的重要組成成分 ， 它是一種起著溶劑和運(yùn)輸介質(zhì)作用的物質(zhì) ， 參與機(jī)體內(nèi)水解 、 縮合 、 氧化與還原等反應(yīng)在內(nèi)的整個(gè)化學(xué)反應(yīng) ， 并在維持蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)穩(wěn)定的天然狀態(tài)方面起著重要作用 。 微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中 ， 對(duì)培養(yǎng)基的水活度 （ aw） 有一定的要求 ， 每種微生物生長(zhǎng)都有最適的 aw， 高于或低于所要求的 aw值 ， 都會(huì)通過(guò)影響培養(yǎng)基的滲透壓力變化而影響微生物的生長(zhǎng)速率 。 微生物不同 ， 生長(zhǎng)所需要的最適 aw值也不同 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 （ 三 ） 溫度 溫度是影響微生物生長(zhǎng)的重要因素 。 溫度主要通過(guò)影響微生物細(xì)胞膜的流動(dòng)性和生物大分子的活性來(lái)影響生物的生命活動(dòng) 。 隨著溫度的升高 ， 細(xì)胞內(nèi)酶促反應(yīng)速度加快 ， 代謝和生長(zhǎng)也相應(yīng)加快 。 同時(shí) ， 溫度增高易導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)各種活性物質(zhì)變性 ， 細(xì)胞功能下降 ， 甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡 。 所以 ， 細(xì)胞都有三種基本溫度：最低生長(zhǎng)溫度 、 最適生長(zhǎng)溫度 、 最高生長(zhǎng)溫度 。 微生物進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖的最低溫度界限稱為最低生長(zhǎng)溫度 ， 低于此溫度微生物不會(huì)生長(zhǎng) 。 使微生物生長(zhǎng)速率最高的溫度叫最適生長(zhǎng)溫度 ， 不同微生物的最適生長(zhǎng)溫度不同 。微生物生長(zhǎng)繁殖的最高溫度界限叫最高生長(zhǎng)溫度 ， 超過(guò)這個(gè)溫度能夠引起細(xì)胞的成分不可逆失活而導(dǎo)致細(xì)胞死亡 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 不同微生物的最適生長(zhǎng)溫度差異很大 ， 根據(jù)微生物生長(zhǎng)的最適溫度不同 ， 可以將微生物分為低溫微生物 、 中溫微生物 、 高溫微生物等類型 ， 它們都有各自的最低 、 最適和最高生長(zhǎng)溫度范圍 。 圖 46中表示出溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)速率影響的規(guī)律 。溫度的變化都會(huì)對(duì)每種類型微生物的代謝過(guò)程產(chǎn)生影響 ，通過(guò)改變它們的生長(zhǎng)速率 ,以適應(yīng)溫度的變化而生存 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 圖 46 溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)速率影響的規(guī)律 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 1． 低溫型微生物 又稱嗜冷微生物 ， 能在 0℃ 下生長(zhǎng) ， 大多分布在地球的兩極地區(qū)和海洋深處 ， 還有的分布在冷泉 。 可分為專性嗜冷和兼性嗜冷兩種 。 專性嗜冷微生物的最適生長(zhǎng)溫度為15℃ 左右 ， 最高生長(zhǎng)溫度為 20℃ ， 最低生長(zhǎng)溫度為 0℃ 或者更低 。 兼性嗜冷微生物生長(zhǎng)的溫度范圍較廣 ， 但是最適溫度仍然以 20℃ 左右為好 ， 最高生長(zhǎng)溫度為 35℃ 左右 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 根據(jù)研究，嗜冷微生物能在低溫下生長(zhǎng)主要是由于嗜冷微生物的酶在低溫下能更有效地起催化作用，而溫度達(dá)30~40℃ 時(shí)會(huì)使酶失去活性。嗜冷微生物的細(xì)胞膜含不飽和脂肪酸較高，能在低溫下保持膜的通透性，有利于微生物的生長(zhǎng)。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 2． 中溫微生物 又稱嗜溫微生物 ， 絕大多數(shù)微生物屬于這一類 。 其最適生長(zhǎng)溫度為 20～ 40℃ ， 最低生長(zhǎng)溫度為 10～ 20℃ ， 最高生長(zhǎng)溫度為 40～ 50℃ 。 土壤 、 植物 、 溫血?jiǎng)游锛叭梭w中的微生物大部分屬于這一類 。 它們又可分為室溫性微生物和體溫性微生物 。 嗜溫性微生物的生長(zhǎng)速率高于嗜冷性微生物 ， 嗜溫性微生物的最低生長(zhǎng)溫度不能低于 10℃ ， 低于10℃ 蛋白質(zhì)合成過(guò)程不能啟動(dòng) ， 許多酶功能受到抑制 ， 使生長(zhǎng)受到抑制 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 3． 高溫型微生物 又稱嗜熱型微生物 ， 它們適宜在 45～ 50℃ 以上的溫度中生長(zhǎng) （ 低于 30～ 40℃ 便不能繁殖 ） 。 這類微生物主要分布在溫泉 、 堆肥堆 、 發(fā)酵飼料 、 日照充足的土壤表面等腐爛有機(jī)物中 。 例如部分芽孢桿菌 、 高溫放線菌屬等都是能在 55～ 70℃ 中生長(zhǎng)的類群 。 有的細(xì)菌可在近 100℃ 的高溫中生長(zhǎng) 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 高溫型微生物能在較高的溫度下生長(zhǎng) ， 可能是由于菌體內(nèi)的酶和蛋白質(zhì)比中溫型微生物更能抗熱 ， 尤其蛋白質(zhì)對(duì)熱更穩(wěn)定；它們產(chǎn)生多胺 、 熱亞胺和高溫精胺可以穩(wěn)定細(xì)胞中與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的結(jié)構(gòu)和保護(hù)大分子免受高溫的損害；高溫型微生物的核酸也有保證熱穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)；高溫型微生物的細(xì)胞膜中含有較多的飽和脂肪酸和直鏈脂肪酸 ， 能在高溫下調(diào)節(jié)膜的流動(dòng)性而維持膜的功能 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 高溫型微生物的生長(zhǎng)速率快 ， 合成大分子物質(zhì)迅速 ，可以及時(shí)彌補(bǔ)由熱破壞掉的大分子物質(zhì) 。 耐高溫的微生物一方面給罐頭工業(yè) 、 發(fā)酵工業(yè)帶來(lái)麻煩 ， 另一方面在一些發(fā)酵工業(yè) ， 廢物處理等方面應(yīng)用高溫型微生物 ， 可以節(jié)省能源和控制溫度方面的費(fèi)用 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 表 42 微生物的生長(zhǎng)溫度類型 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 （ 四 ） 表面張力 液體表面有種盡可能縮小表面積的力稱為表面張力 。液體培養(yǎng)基的表面張力與微生物的形態(tài) 、 生長(zhǎng) 、 繁殖有著密切的關(guān)系 。 常溫下 ， 純水的表面張力為 104N／ m，而一般液體培養(yǎng)基的表面張力為 104～ 104N／cm， 多數(shù)微生物在這個(gè)表面張力下能正常生長(zhǎng) ， 如將表面張力降低至 l04N／ cm以下 ， 就會(huì)影響微生物的形態(tài) 、生長(zhǎng)和繁殖 。 一些無(wú)機(jī)鹽可以增強(qiáng)溶液的表面張力 ， 如礦泉水的表面張力比較大 。 許多有機(jī)酸 、 蛋白質(zhì) 、 肥皂 、 多肽和醇等都能降低溶液的表面張力 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 凡能改變液體表面張力的物質(zhì)稱為表面活性劑 ， 它們可分為陽(yáng)離子型 、 陰離子型和非離子型三類 。 表面活性劑加入培養(yǎng)基中 ， 可影響微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂 。 陰離子表面活性劑有肥皂 、 十二烷基磺酸鈉 (SDS)等 ，其中肥皂是生活中常用的表面活性劑 ， 具有一定的殺菌效力 ， 但比較弱 ， 對(duì)肺炎球菌 、 革蘭氏陰性菌 、 細(xì)菌芽孢 、結(jié)核分枝桿菌無(wú)效 。 一般認(rèn)為 ， 肥皂的作用是機(jī)械除菌 ，微生物附著于肥皂泡沫中被水沖洗掉 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 陽(yáng)離子表面活性劑主要有季銨鹽類化合物等。這類表面活性劑有明顯的抗菌活性，即使在高度稀釋的情況下仍有廣譜殺菌作用，包括對(duì)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌、革蘭氏陰性細(xì)菌、真菌、病毒等的殺菌活性。其作用機(jī)制可能有 3個(gè)方面： ，便于機(jī)械除菌； ，使蛋白質(zhì)變性； ，造成滲漏。季銨鹽類表面活性劑兼有殺菌和清潔的作用，并且使用時(shí)不受溫度影響，低氣味、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、穿透力好，因此在皮膚消毒、食品加工等方面作為衛(wèi)生消毒劑，應(yīng)用十分廣泛。常用的季銨鹽類化合物有潔爾滅、新潔爾滅、杜滅芬等。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 一些高分子化合物 ， 如聚醛類表面活性劑 ， 是非離子型表面活性劑 。 這類表面活性劑不電離 ， 也沒有抑菌活性 ，主要為乳化作用 。 發(fā)酵工業(yè)中常用表面活性劑作為消泡劑以消除泡沫 ，防止發(fā)酵罐因泡沫過(guò)多而發(fā)生跑液 。 過(guò)去常用植物油作消泡劑 ， 近年來(lái) ， 已經(jīng)采用消泡效果更好的聚醚類表面活性劑代替植物油 。 表面活性劑的另一主要用途是改變細(xì)胞膜的通透性 ， 使胞內(nèi)合成的代謝產(chǎn)物能夠順利排到胞外 。 這樣 ， 一方面降低了發(fā)酵產(chǎn)物在胞內(nèi)的濃度 ， 固而減小了產(chǎn)物抑制；另 — 方面則有利于提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量并簡(jiǎn)化產(chǎn)物的分離提取 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 （ 五 ） 氧氣 氧對(duì)微生物的影響很大 。 根據(jù)微生物和氧的關(guān)系 ，可將微生物分為五類 （ 表 44） ： 表 43 五類微生物與氧氣的關(guān)系 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 1． 專性好氧微生物 專性好氧微生物必須在有氧條件下生長(zhǎng) ， 有完整的呼吸鏈 ， 以氧氣為最終電子受體 ， 細(xì)胞內(nèi)含超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化氫酶 。 多數(shù)細(xì)菌和大多數(shù)真菌屬于專性好氧微生物 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 2． 兼性好氧微生物 兼性好氧微生物在有氧和無(wú)氧的條件下都能生長(zhǎng) ， 但在這兩種情況下代謝途徑并不相同 ， 它們?cè)谟醒醯臅r(shí)候進(jìn)行有氧呼吸 ， 在無(wú)氧的情況下進(jìn)行酵解或無(wú)氧呼吸 ， 其產(chǎn)物也各不相同 ， 例如谷氨酸發(fā)酵時(shí) ， 通氣量充足產(chǎn)谷氨酸 ，通氣量不足則產(chǎn)生乳酸或琥珀酸 。 兼性好氧微生物的細(xì)胞內(nèi)也含有 SOD和過(guò)氧化物酶 。 許多酵母菌和細(xì)菌屬于兼性好氧微生物 ， 如酵母菌 、 腸桿菌科的細(xì)菌等 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 3． 微好氧微生物 微好氧微生物在有氧和絕對(duì)無(wú)氧條件下均不能生長(zhǎng)。只能在較低的氧分壓下生活，一些氫單胞菌屬、發(fā)酵單胞菌屬和彎曲菌屬的種及霍亂弧菌屬于這一類。 4． 專性厭氧微生物 專性厭氧微生物不能利用氧氣 ， 氧氣的存在對(duì)它們的生存能造成損害 ，即使短時(shí)接觸空氣 ， 生長(zhǎng)也會(huì)被抑制甚至致死 。 專性厭氧微生物經(jīng)過(guò)酵解 、 無(wú)氧呼吸或循環(huán)光合磷酸化等獲取能量 。 細(xì)胞內(nèi)缺乏 SOD和細(xì)胞色素氧化酶 ， 大多數(shù)還缺少過(guò)氧化氫酶 。 梭狀芽孢桿菌屬 、 甲烷桿菌屬 、 鏈球菌屬中的一些種都屬于此類菌 。 5． 耐氧微生物 耐氧微生物不能利用氧氣 ， 但氧氣的存在對(duì)它們無(wú)害 ， 它們沒有呼吸鏈 ， 只能通過(guò)酵解獲取能量 ， 細(xì)胞內(nèi)存過(guò)氧化物酶 ， 但缺乏過(guò)氧化氫酶 ，多數(shù)乳酸菌都是耐氧微生物 。 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的因素 二 、 化學(xué)因子對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響 1． 氫離子濃度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響