【文章內(nèi)容簡介】 （ 二 ） 水的活性 水是機體中的重要組成成分 ， 它是一種起著溶劑和運輸介質(zhì)作用的物質(zhì) ， 參與機體內(nèi)水解 、 縮合 、 氧化與還原等反應(yīng)在內(nèi)的整個化學(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 。 微生物在生長過程中 ， 對培養(yǎng)基的水活度 （ aw） 有一定的要求 ， 每種微生物生長都有最適的 aw， 高于或低于所要求的 aw值 ， 都會通過影響培養(yǎng)基的滲透壓力變化而影響微生物的生長速率 。 微生物不同 ， 生長所需要的最適 aw值也不同 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 （ 三 ） 溫度 溫度是影響微生物生長的重要因素 。 溫度主要通過影響微生物細胞膜的流動性和生物大分子的活性來影響生物的生命活動 。 隨著溫度的升高 ， 細胞內(nèi)酶促反應(yīng)速度加快 ， 代謝和生長也相應(yīng)加快 。 同時 ， 溫度增高易導(dǎo)致細胞內(nèi)各種活性物質(zhì)變性 ， 細胞功能下降 ， 甚至導(dǎo)致細胞死亡 。 所以 ， 細胞都有三種基本溫度：最低生長溫度 、 最適生長溫度 、 最高生長溫度 。 微生物進行生長繁殖的最低溫度界限稱為最低生長溫度 ， 低于此溫度微生物不會生長 。 使微生物生長速率最高的溫度叫最適生長溫度 ， 不同微生物的最適生長溫度不同 。微生物生長繁殖的最高溫度界限叫最高生長溫度 ， 超過這個溫度能夠引起細胞的成分不可逆失活而導(dǎo)致細胞死亡 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 不同微生物的最適生長溫度差異很大 ， 根據(jù)微生物生長的最適溫度不同 ， 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 、 最適和最高生長溫度范圍 。 圖 46中表示出溫度對微生物生長速率影響的規(guī)律 。溫度的變化都會對每種類型微生物的代謝過程產(chǎn)生影響 ，通過改變它們的生長速率 ,以適應(yīng)溫度的變化而生存 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 圖 46 溫度對微生物生長速率影響的規(guī)律 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 1． 低溫型微生物 又稱嗜冷微生物 ， 能在 0℃ 下生長 ， 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溫度為15℃ 左右 ， 最高生長溫度為 20℃ ， 最低生長溫度為 0℃ 或者更低 。 兼性嗜冷微生物生長的溫度范圍較廣 ， 但是最適溫度仍然以 20℃ 左右為好 ， 最高生長溫度為 35℃ 左右 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 根據(jù)研究，嗜冷微生物能在低溫下生長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30~40℃ 時會使酶失去活性。嗜冷微生物的細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。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 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 。 其最適生長溫度為 20～ 40℃ ， 最低生長溫度為 10～ 20℃ ， 最高生長溫度為 40～ 50℃ 。 土壤 、 植物 、 溫血動物及人體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速率高于嗜冷性微生物 ， 嗜溫性微生物的最低生長溫度不能低于 10℃ ， 低于10℃ 蛋白質(zhì)合成過程不能啟動 ， 許多酶功能受到抑制 ， 使生長受到抑制 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 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 （ 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℃ 中生長的類群 。 有的細菌可在近 100℃ 的高溫中生長 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 高溫型微生物能在較高的溫度下生長 ， 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)定細胞中與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的結(jié)構(gòu)和保護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)膜的流動性而維持膜的功能 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 高溫型微生物的生長速率快 ， 合成大分子物質(zhì)迅速 ，可以及時彌補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用 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 表 42 微生物的生長溫度類型 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 （ 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 、 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)微生物在這個表面張力下能正常生長 ， 如將表面張力降低至 l04N／ cm以下 ， 就會影響微生物的形態(tài) 、生長和繁殖 。 一些無機鹽可以增強溶液的表面張力 ， 如礦泉水的表面張力比較大 。 許多有機酸 、 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 ， 可影響微生物細胞的生長和分裂 。 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 ， 對肺炎球菌 、 革蘭氏陰性菌 、 細菌芽孢 、結(jié)核分枝桿菌無效 。 一般認(rèn)為 ， 肥皂的作用是機械除菌 ，微生物附著于肥皂泡沫中被水沖洗掉 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 陽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，包括對革蘭氏陽性細菌、革蘭氏陰性細菌、真菌、病毒等的殺菌活性。其作用機制可能有 3個方面： ，便于機械除菌； ，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，并且使用時不受溫度影響，低氣味、無毒、無腐蝕性、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)酵罐因泡沫過多而發(fā)生跑液 。 過去常用植物油作消泡劑 ， 近年來 ， 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)量并簡化產(chǎn)物的分離提取 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 （ 五 ） 氧氣 氧對微生物的影響很大 。 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 ， 有完整的呼吸鏈 ， 以氧氣為最終電子受體 ， 細胞內(nèi)含超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶 。 多數(shù)細菌和大多數(shù)真菌屬于專性好氧微生物 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 2． 兼性好氧微生物 兼性好氧微生物在有氧和無氧的條件下都能生長 ， 但在這兩種情況下代謝途徑并不相同 ， 它們在有氧的時候進行有氧呼吸 ， 在無氧的情況下進行酵解或無氧呼吸 ， 其產(chǎn)物也各不相同 ， 例如谷氨酸發(fā)酵時 ， 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胞內(nèi)也含有 SOD和過氧化物酶 。 許多酵母菌和細菌屬于兼性好氧微生物 ， 如酵母菌 、 腸桿菌科的細菌等 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 3． 微好氧微生物 微好氧微生物在有氧和絕對無氧條件下均不能生長。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 ， 氧氣的存在對它們的生存能造成損害 ，即使短時接觸空氣 ， 生長也會被抑制甚至致死 。 專性厭氧微生物經(jīng)過酵解 、 無氧呼吸或循環(huán)光合磷酸化等獲取能量 。 細胞內(nèi)缺乏 SOD和細胞色素氧化酶 ， 大多數(shù)還缺少過氧化氫酶 。 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 ， 但氧氣的存在對它們無害 ， 它們沒有呼吸鏈 ， 只能通過酵解獲取能量 ， 細胞內(nèi)存過氧化物酶 ， 但缺乏過氧化氫酶 ，多數(shù)乳酸菌都是耐氧微生物 。 第三節(jié) 影響微生物生長的因素 二 、 化學(xué)因子對微生物生長的影響 1． 氫離子濃度對微生物生長的影響