【文章內(nèi)容簡介】 這就是生長溫度的三個基本點 。 如果將微生物作為一個整體來看 ， 它的溫度三基點是極其寬的 ， 由以下可看出： 最低生長溫度 （ 一般為 –5 ~–10℃ ， 極端為 –30℃ ） 嗜冷菌 (15~30 ℃ ) 生長溫度三基點 最適生長溫度 嗜中溫菌 (20~45℃ ) 嗜熱菌 ( 55~65℃ ) 最高生長溫度 （ 一般為 80~95℃ ， 極端為 105~300℃ ） 就總體而言 ， 微生物生長的溫度范圍較廣 ， 已知的微生物在零下 12~100℃ 均可生長 。 而每一種微生物只能在一定的溫度范圍內(nèi)生長 。 （ 圖６－８ ） 當環(huán)境溫度超過微生物生長的最高溫度、或環(huán)境溫度低于微生物生長的最低溫度都會對微生物產(chǎn)生殺滅作用或抑制作用 圖 417 溫度對典型的嗜冷生物、嗜溫生物、嗜熱生物 及兩種不同的嗜高溫生物的生長速率之間的關系 最低生長溫度 : 是指微生物能進行繁殖的最低溫度界限。 最適生長溫度 : 是指某菌分裂代時最短或生長速率最高時的培養(yǎng)溫度。但是，同一微生物，不同的生理生化過程有著不同的最適溫度，也就是說，最適生長溫度并不等于生長量最高時的培養(yǎng)溫度，也不等于發(fā)酵速度最高時的培養(yǎng)溫度或累積代謝產(chǎn)物量最高時的培養(yǎng)溫度，更不等于累積某一代謝產(chǎn)物量最高時的培養(yǎng)溫度。因此，生產(chǎn)上要根據(jù)微生物不同生理代謝過程溫度的特點，采用分段式變溫培養(yǎng)或發(fā)酵。例如，嗜熱鏈球菌的最適生長溫度為 37℃ ，最適發(fā)酵溫度為 47℃ ，累積產(chǎn)物的最適溫度為 37℃ 。 最高生長溫度 : 是指微生物生長繁殖的最高溫度界限。在此溫度下，微生物細胞易于衰老和死亡。微生物所能適應的最高生長溫度與其細胞內(nèi)酶的性質有關。例如細胞色素氧化酶以及各種脫氫酶的最低破壞溫度常與該菌的最高生長溫度有關。 致死溫度 : 最高生長溫度如進一步升高，便可殺死微生物。這種致死微生物的最低溫度界限即為致死溫度。在一定的溫度下處理時間越長，死亡率越高。嚴格地說，一般應以 10分鐘為標準時間。細菌在 10分鐘被完全殺死的最低溫度稱為致死溫度。 微生物類型 生長溫度范圍（ ℃ ） 分布的主要處所 最低 最適 最高 低溫型 專性嗜冷 –12 5—15 15—20 兩極地區(qū) 兼性嗜冷 –5—0 10—20 25—30 海水及冷藏食品上 中溫型 室溫 10—20 20—35 35—40 40—45 腐生菌 體溫 寄生菌 高溫型 25—45 50—60 70—95 溫泉、堆肥、土壤表層等 表 416不同類型微生物生長溫度范圍 （一）低溫型的微生物 又稱嗜冷微生物，可在較低的溫度下生長。地球表面溫度大多數(shù)相當?shù)?，海洋覆蓋了地球表面的一多半，平均溫度為 5℃ ，開放海洋的深處，恒定溫度在1～ 3℃ 。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。有些肉類上的霉菌在零下 10℃ 仍能生長，如芽枝霉；熒光極毛菌可在零下 4℃ 生長，并造成冷凍食品變質腐敗。 對于嗜冷微生物研究要非常小心，這些嗜冷性微生物如果處于室溫下很短一段時間可能就會被殺死。因此，在采樣、運輸以及實驗室接種、涂布平板等操作過程中防止溫度升高。 耐冷微生物比嗜冷微生物分布廣泛得多?？梢詮臏貛Лh(huán)境的土壤、水中、肉類、奶類制品及儲藏在冰箱中的蘋果汁、蔬菜中分離到。耐冷性的微生物在 20～ 40℃ 之間能很好地生長。 嗜冷的分子機制 嗜冷微生物產(chǎn)生的酶，一般在寒冷條件下酶活最大，在非常溫和的溫度下，這些酶經(jīng)常就會變性或失活。嗜冷微生物與嗜溫微生物比較，就是在低溫下能夠進行主動運輸，也就意味著嗜冷微生物的原生質膜構造不同于一般的微生物，即使在低溫下也不能抑制膜現(xiàn)象發(fā)生。對嗜冷微生物細胞質膜組成成分研究表明，它們含有較高含量的不飽和脂肪酸，這些不飽和脂肪酸在低溫下也能保持半流動狀態(tài)。某些嗜冷菌的膜脂類組成中也含有聚不飽和脂肪酸和含有多個雙鍵的碳氫化合物?，F(xiàn)在已經(jīng)從幾種生存于南極的細菌脂類組分中鑒別出了含有 9個雙鍵的碳氫化合物。 抑制微生物的生長。在 0℃ 以下，菌體內(nèi)的水分凍結，生化反應無法進行而停止生長。有些微生物在冰點下就會死亡，主要原因是細胞內(nèi)水分變成了冰晶，造成細胞脫水或細胞膜的物理損傷。因此，生產(chǎn)上常用低溫保藏食品，各種食品的保藏溫度不同，分為寒冷溫度、冷藏溫度和凍藏溫度。 （二）中溫型的微生物 絕大多數(shù)微生物屬于這一類。最適生長溫度在 20—40℃ 之間，最低生長溫度 10—20℃ ，最高生長溫度 40—45℃ 。它們又可分為嗜室溫和嗜體溫性微生物。嗜體溫性微生物多為人及溫血動物的病原菌，它們生長的極限溫度范圍在 10—45℃ ，最適生長溫度與其宿主體溫相近，在 35—40℃之間，人體寄生菌為 37℃ 左右。引起人和動物疾病的病原微生物、發(fā)酵工業(yè)應用的微生物菌種以及導致食品原料和成品腐敗變質的微生物，都屬于這一類群的微生物。因此，它與食品工業(yè)的關系密切。 (三 )高溫型微生物 它們適于在 45—50℃ 以上的溫度中生長，在自然界中的分布僅局限于某些地區(qū)，如溫泉、日照充足的土壤表層、堆肥、發(fā)酵飼料等腐爛有機物中，如堆肥中溫度可達 60—70℃ 。能在 55—70℃ 中生長的微生物有芽孢桿菌屬（ Bacillus）、梭狀芽孢桿菌（ Clostridium）、嗜熱脂肪芽孢桿菌（ Bac. stearothermophilus）高溫放線菌屬（ Thermoactinomyces）、甲烷桿菌屬（ Methanobacterium）等；溫泉中的細菌；其次是鏈球菌屬和乳桿菌屬。有的可在近于 100℃ 的高溫中生長。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。 許多熱泉溫度接近沸點，蒸汽口（熱泉噴氣孔）溫度可達 150～ 500℃ 。海洋底部熱水口溫度約達 350℃ 或更高，但主要集中在美國西部、新西蘭、冰島、日本、地中海地區(qū)、印度尼西亞和法國等地區(qū)。世界上具有最大的熱泉集中區(qū)域面積就是黃石公園 ——92～ 93℃ （美國）。 嗜熱的分子機制 嗜熱微生物和嗜高溫微生物為什么能在那么高的溫度下生長？也與這些生物中的酶和蛋白質有關，它們具有耐熱性及高溫下的穩(wěn)定性。研究嗜熱微生物中的酶發(fā)現(xiàn)，它們的氨基酸序列與嗜溫微生物中催化相同反應的酶的氨基酸序列一般只有很小的差別，很明顯，是一個關鍵的氨基酸代替了存在于此酶中一個或幾個氨基酸，導致該酶折疊的方式不同，從而使該酶能耐熱性增強。 同時高溫型微生物的蛋白質合成機構 ——核糖體和其他成分對高溫抗性也較大，發(fā)現(xiàn) tRNA在特定的堿基對區(qū)域內(nèi)含有較多的 G≡C對，提供了較多的氫鍵，增加了熱穩(wěn)定性；細胞膜中飽和脂肪酸含量高，它比不飽和脂肪酸可以形成更強的疏水鍵，因此可保持在高溫下的穩(wěn)定性并具正常功能。 （ 1）不同的微生物有不同的最適生長溫度； （ 2）通常微生物的最適生長溫度不一定是最適發(fā)酵溫度； （ 3）同種微生物在不同的發(fā)酵溫度條件下，發(fā)酵產(chǎn)物可能不同； 1 低溫對微生物的影響：微生物對低溫具有抵抗力，絕大多數(shù)微生物所處的環(huán)境溫度降低到最低生長溫度時，微生物的新陳代謝活動減弱到最低程度，最后處于停滯或休眠狀態(tài)。這時微生物的生命活動幾乎停止，但能在較長時間內(nèi)保持生命，少數(shù)要發(fā)生死亡。 芽孢、孢子 ＞ 球菌 ＞ G+桿菌 低溫用于食品的保藏： 寒冷溫度：室溫與冷藏溫度之間，保藏期短，適于果蔬保藏。 14—15℃ 。 冷藏溫度：微生物的生命活動顯著降低，但一些嗜冷菌可緩慢生長。適于蔬菜、 果品、魚、肉、蛋、乳類短期保藏。 07 ℃ 。 凍藏溫度： 0℃ 以下的溫度，一般凍肉在 18 ℃ 保藏，可在較長的時間內(nèi)保藏食品。 18 ℃ 幾乎可以抑制所有微生物的生長。 Orange 29 ℃ banana 1011 ℃ granpe 01 ℃ litchi 4 ℃ Peach –051 ℃ longan mango 2 高溫對微生物的影響： 敏感，一般超過微生物的最高生長溫度，敏感的微生物就會死亡。 高溫致死的機理：菌體蛋白變性，同時破壞了酶的結構，酶的活性消失了，代謝也就停止了。 高溫 滅菌的方法： (1)熱（力致）死時間（ Thermal Death Time TDT） 是指在特定的條件和特定的溫度下，殺死一定數(shù)量微生物所需要的時間，稱熱力致死時間。 (2)D值（ Decimal reduction time） 在一定溫度下加熱，活菌數(shù)減少一個對數(shù)周期（即 90%的活菌被殺死）時，所需要的時間（分），即為 D值。測定 D值時的加熱溫度，即在 D的右下角表明。例如：含菌數(shù)為 105 /毫升的菌懸液，在 100℃ 的水浴溫度中，活菌數(shù)降低至 104/毫升時，所需時間為 10分，該菌的 D值即為 10分，即 D100=10分。如果加熱的溫度為 ℃ （ 250℉ ），其 D常用Dr表示。 (3)Z值 如果在加熱致死曲線中，時間降低一個對數(shù)周期（即縮短90%的加熱時間）所需要升高的溫度（ ℃ ），這所需要升高的溫度數(shù)，即為 Z值。 熱力致死曲線 殘存活細胞數(shù)（ 毫升 ） 0 10 20 30 40 50 60 106 105 104 103 102 10 1 D=10分 加熱時間（分） 圖 4－ 20殘存活細胞曲線 100 105 110 115 120 125 oC 加熱時間（分） 100 10 1 Z=9.3 圖 4－ 271 加熱致死時間曲線 (4)F值 在一定的基質中 ， 其溫度為 ℃ ， 加熱殺死一定數(shù)量微生物所需要的時間 （ 分 ） ， 即為 F值 。 3 高溫滅菌的方法： （ 1） 干熱滅菌法： A 火焰滅菌法：特點：速度快 、 滅菌徹底 、 效果好 。 應用范圍：廢棄物 。 B 干燥加熱空氣滅菌法： 150160 ℃ ， 12小時 。 應用范圍：玻璃器皿 ， 金屬及其他干燥耐熱物品的滅菌 。 玻璃器皿要烘干 。 （ 2） 濕熱滅菌 (moist heat sterilization) （ A）煮沸消毒法 物品在水中 100℃ 煮沸 15分鐘以上，可殺死細菌的營養(yǎng)細胞和部分芽孢，如在水中加入 1%碳酸鈉或 2~5%石炭酸，則效果更好。這種方法適用于注射器、解剖用具等的消毒。 （ B）巴氏滅菌 (pasteurization)滅菌的溫度一般在 60~85℃ 處理 15~30分鐘，可以殺死微生物的營養(yǎng)細胞，但不能達到完全滅菌的目的，用于不適于高溫滅菌的食品，如牛乳、醬腌菜類、果汁、啤酒、果酒和蜂蜜等，其主要目的是殺死其中無芽孢的病原菌（如牛奶中的結核桿菌或沙門氏桿菌），而又不影響它們的風味。 （ C）超高溫瞬時滅菌法 （ Ultra high temperature short time,UHT）滅菌的溫度在 135~137℃ 3~5秒，可殺死微生物的營養(yǎng)細胞和耐熱性強的芽孢細菌，但污染嚴重的鮮乳在 142℃ 以上殺菌效果才好。超高溫瞬時滅菌法現(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。 此法的特點是既可殺滅微生物，又可最大限度減少營養(yǎng)成分的破壞。在發(fā)酵工業(yè)中此法用作培養(yǎng)基的滅菌，主要操作是將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外連續(xù)地進行加熱、維持和冷卻，然后才進入發(fā)酵罐，培養(yǎng)基一般在 135～ 140℃ 下處理 5～ 15秒鐘。 （ D）高壓蒸汽滅菌法 (normal autoclaving)高壓蒸汽滅菌法是實驗室和罐頭工業(yè)中常用的滅菌方法。高壓蒸汽滅菌是在高壓蒸汽鍋內(nèi)進行的，鍋有立式和臥式兩種，原理相同，鍋內(nèi)蒸汽壓力升高時，溫度升高。一般采用 104Pa的壓力， ℃ 處理 15~30分鐘，也有采用較低溫度（ 115℃ ）下維持 30分鐘左右，可達殺菌目的。罐頭工業(yè)中要根據(jù)食品的種類和殺菌的對象、罐裝量的多少等決定殺菌式。實驗室常用于培養(yǎng)基、各種緩沖液、玻璃器皿及工作服等滅菌。 影響高壓蒸汽滅菌效果的因素： ①滅菌物體含菌量的影響 ；②滅菌鍋內(nèi)空氣排除程度的影響 ；③滅菌對象的體積 ， 滅菌對象體積的大小直接影響滅菌的效果，體積過大會影響熱的傳導速率。待滅菌的物體或培養(yǎng)基體積不宜過大，也不不宜在鍋內(nèi)塞得擁擠。 ④滅菌對象 PH的影響 滅菌物品的 PH也影響滅菌的效果。當其 PH在 ～ ，微生物的抵抗力較大，不易死亡； PH，最易引起死亡。 ⑤加熱與散熱速度 在高壓滅菌時，常常只注意達到滅菌溫度后維持時間。