M05第一篇第五章微生物的生長繁殖與生存因子 環(huán)境工程微生物學(xué)課件

第五章微生物的生長

繁殖與生存因子

1.微生物的生長繁殖，生長曲線，代時和代時的計算，活性污泥的生長曲線及應(yīng)用。微生物的各種培養(yǎng)特征、微生物的測定方法：著重活細(xì)菌數(shù)的測定。2.生存因子：溫度、溶解氧、pH、滲透壓、氧化還原電位、正面生物效應(yīng)的太陽輻射。3.有害環(huán)境因子：極端溫度、極端pH、紫外輻射、高鹽、重金屬、超聲波、幾種有機(jī)物、抗生素對微生物的破壞。4.微生物之間的關(guān)系。內(nèi)容提示第一節(jié)微生物的生長繁殖

第二節(jié)微生物的生存因子

第三節(jié)其他不利環(huán)境因子對微生物的影響

第四節(jié)微生物與微生物之間的關(guān)系

第五節(jié)菌種的退化、復(fù)壯與保藏第一節(jié)微生物的生長繁殖

一、

生物的生長繁殖的概念

生長：微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝活動。當(dāng)同化作用大于異化作用，微生物的細(xì)胞質(zhì)量不斷迅速增長，這叫生長。

繁殖：當(dāng)單細(xì)胞個體生長到一定程度時，由一個親代細(xì)胞分裂為兩個大小、形狀與親代細(xì)胞相似的子代細(xì)胞，使得個體數(shù)目增加，這是單細(xì)胞微生物的繁殖（稱為裂殖）。

發(fā)育：微生物的生長與繁殖是交替進(jìn)行的，從生長到繁殖這個由量變到質(zhì)變的過程。

代時(世代時間)

代時：細(xì)菌兩次細(xì)胞分裂之間的時間。在這期間，包括細(xì)胞核物質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)加倍增長，兩者平均分配到兩個新細(xì)胞中。每一種微生物的代時由它的遺傳性決定，在一定的培養(yǎng)條件(如營養(yǎng)組成、pH、溫度和通氣等)下形成；當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生改變，其代時也會改變。一種微生物在實驗室的培養(yǎng)條件下與在自然條件下或在污水、有機(jī)固體廢物生物處理構(gòu)筑物中的代時不同。即使在相同培養(yǎng)條件下，營養(yǎng)成分不同，代時會不同。例如：大腸桿菌在37℃的肉湯培養(yǎng)基中培養(yǎng)時，代時為15min；在相同溫度的牛乳培養(yǎng)基中培養(yǎng)時，代時為min。

微生物代時/h普通變形桿菌（Proteusvulgaris）大腸埃希氏菌（Echerichiacoli）產(chǎn)氣氣桿菌（Aerobacteraerogenes）沙門氏桿菌（Salmonellatyphi）肺炎鏈球菌Ⅱ型（Streptococcuspneumoniae,typeⅡ）丁酸梭菌（Clostridiumbutyricum）枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）銅綠假單胞菌（Pseudomonasaeruginosa）深紅紅螺菌（Rhodospirillumrubrum）三葉草根瘤菌（Rhizobiumtrifolii）大豆根瘤菌（Rhizobiumjaponicum）啤酒酵母（Saccharomycescerevisiae）大草履蟲（Parameciumcaudalum）天藍(lán)喇叭蟲(Stentorcoeruleus)四膜蟲（Tetrahymenageleil）筒孢藍(lán)細(xì)菌(Cylindrospermum)纖細(xì)裸藻(EuglenagracilisKlebs)三角角藻(Ceratiumtripos)四尾柵藻(Scenedesmusquadricauda)蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidesa)美麗星桿藻(AsterionellaformosaHass0.350.280.290.390.340.850.430.5851.68～2.95.7～7.7210.3322.2～4.210.610.982.85.97.759.6表5-1各種微生物的代時多細(xì)胞微生物的生長：多細(xì)胞微生物的生長只是細(xì)胞數(shù)目增加，不伴隨個體數(shù)目增加。多細(xì)胞微生物的繁殖：不但細(xì)胞數(shù)目增加，個體數(shù)目也增加，則稱為多細(xì)胞微生物繁殖。不同種的微生物其生長繁殖速度不同,其代時不同，

原核微生物的生長速度快于真核微生物，例如，大腸桿菌（原核）的代時（為17min左右）快于天藍(lán)喇叭蟲（真核）代時（32h）。專性厭氧菌的代時長于好氧菌的，嗜樹甲烷桿菌(Methanobacteriumarbophilicum)的代時為6～7h。二氧化碳還原菌的代時為2d。索氏甲烷桿菌(Methanobacteriums?ehngenii)在33℃培養(yǎng)時平均代時為d。二、研究微生物生長的方法

微生物的生長可分為個體微生物生長和群體微生物生長。由于微生物個體很小，研究它們的生長有困難。所以，多數(shù)通過培養(yǎng)研究其群體生長。

(一)分批培養(yǎng)

分批培養(yǎng)是將一定量的微生物接種在一個封閉的、盛有一定體積液體培養(yǎng)基的容器內(nèi)，保持一定的溫度、pH和溶解氧量，微生物在其中生長繁殖，結(jié)果出現(xiàn)微生物的數(shù)量由少變多，達(dá)到高峰后又由多變少，甚至死亡的變化規(guī)律。

細(xì)菌的生長曲線：將少量細(xì)菌接種到一種新鮮的、定量的液體培養(yǎng)基中進(jìn)行分批培養(yǎng)，定時取樣(例如，每2h取樣1次)計數(shù)。以細(xì)菌個數(shù)或細(xì)菌數(shù)的對數(shù)或細(xì)菌的干重為縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，在坐標(biāo)系上各點連接成一條曲線，即細(xì)菌的生長曲線。細(xì)菌的生長曲線反映微生物的數(shù)量由少變多，達(dá)到高峰后又由多變少，到死亡的變化規(guī)律。細(xì)菌的生長曲線圖圖5-1細(xì)菌的生長曲線備注：

Ⅰ停滯期

Ⅱ加速期

Ⅲ對數(shù)期Ⅳ減速期

Ⅴ靜止期

Ⅵ衰亡期細(xì)菌的生長曲線細(xì)菌的生長繁殖期可細(xì)分為6個時期：停滯期(或稱適應(yīng)期、遲滯期)、加速期、對數(shù)期、減速期、靜止期及衰亡期。由于加速期和減速期都?xì)v時很短，可把加速期并入停滯期，把減速期并入靜止期。因此，細(xì)菌的生長繁殖可粗分為4個時期。各種微生物的生長速率不一，各有自己的生長曲線，但曲線的形狀基本相同。污(廢)水生物處理中混合生長的活性污泥微生物也有形狀類似的生長曲線。細(xì)菌質(zhì)量的變化比個數(shù)的變化更能在本質(zhì)上反映生長的過程，因為細(xì)菌個數(shù)的變化只反映了細(xì)菌分裂的數(shù)目，質(zhì)量則包括細(xì)菌個數(shù)的增加和每個菌體細(xì)胞物質(zhì)的增長。

1.停滯期

停滯期，即遲滯期或是適應(yīng)期。

將少量細(xì)菌接種到某一種培養(yǎng)基中，細(xì)菌經(jīng)一段適應(yīng)期才能在新的培養(yǎng)基中生長繁殖，在初始階段，有的細(xì)菌產(chǎn)生適應(yīng)酶，細(xì)胞物質(zhì)開始增加，細(xì)菌總數(shù)尚未增加；有的細(xì)菌不適應(yīng)新環(huán)境而死亡，故細(xì)菌數(shù)有所減少。適應(yīng)者便開始細(xì)胞分裂，進(jìn)入加速期。此時，細(xì)菌的生長繁殖速度逐漸加快，細(xì)菌總數(shù)有所增加。

影響細(xì)菌停滯期的因素：不同種細(xì)菌的停滯期長短不同。促使細(xì)菌停滯期改變的因素：

①接種量：接種量大，停滯期短。

②接種群體菌齡：對數(shù)期的細(xì)菌接種到新鮮、成分相同的培養(yǎng)基中，不出現(xiàn)停滯期，以相同速率繼續(xù)生長。處于靜止期或衰亡期的細(xì)菌接種到不同成分的培養(yǎng)基中，其停滯期相應(yīng)延長。即使接種在相同成分培養(yǎng)基中也比接種處于對數(shù)期細(xì)菌的長。因為靜止期或衰亡期的細(xì)菌已耗盡了各種必要的輔酶或細(xì)胞成分（或因受代謝產(chǎn)物過多積累而中毒），需要時間合成新的細(xì)胞物質(zhì)，需要時間修補(bǔ)損傷。

③營養(yǎng)：一個群體從豐富培養(yǎng)基中轉(zhuǎn)接到貧乏培養(yǎng)基中也出現(xiàn)停滯期。因為細(xì)菌在豐富的培養(yǎng)基中可直接利用其中各種成分；而在貧乏培養(yǎng)基中，細(xì)菌需要產(chǎn)生新的酶類以便合成所缺少的營養(yǎng)成分。

綜上所述：接種量適中，群體菌齡處于對數(shù)期，營養(yǎng)和環(huán)境條件均適宜，細(xì)菌的停滯期就短，代時短的細(xì)菌其停滯期也短。

停滯期細(xì)菌細(xì)胞的特征：

停滯期初期，一部分細(xì)菌適應(yīng)環(huán)境，另一部分死亡，細(xì)菌總數(shù)下降。

停滯期的末期，存活細(xì)菌的細(xì)胞物質(zhì)增加，菌體體積增大，其長軸的增長速度特別快(例如，處于停滯期末期的巨大芽孢桿菌細(xì)胞平均長度為剛接種時的6倍)。細(xì)胞代謝活力強(qiáng)，細(xì)胞中RNA含量高、嗜堿性強(qiáng)，對不良環(huán)境條件較敏感，其呼吸速率、核酸及蛋白質(zhì)的合成速率接近對數(shù)期細(xì)胞，并開始細(xì)胞分裂。

2.對數(shù)期(又叫指數(shù)期)

繼停滯期的末期，細(xì)菌的生長速率增至最大，細(xì)菌數(shù)以幾何級數(shù)增加。當(dāng)細(xì)菌總數(shù)與時間的關(guān)系在坐標(biāo)系上成直線關(guān)系時，細(xì)菌即進(jìn)入對數(shù)期。對數(shù)期細(xì)胞個數(shù)按幾何級數(shù)增加：l2481632…。即2021222324…2n。指數(shù)n為細(xì)菌分裂的次數(shù)或增殖的代數(shù)。一個細(xì)菌繁殖n代后產(chǎn)生2n個細(xì)菌。如果知道t0時細(xì)菌數(shù)為N0，經(jīng)過一段時間到tx時，繁殖n代后的細(xì)菌數(shù)Nx＝N02n，可通過下式求出細(xì)菌的代時(G)：

細(xì)菌代時數(shù)的計算式中：n為繁殖的代數(shù)；N0為對數(shù)期開始(t0)時細(xì)菌數(shù)，CFU/mL；Nx為對數(shù)期后期(tx)時的細(xì)菌數(shù)，CFU/mL

代時G的計算要求某種細(xì)菌的代時（世代時間）G，先要測定該種細(xì)菌原始的細(xì)菌數(shù)，假設(shè)t0

時的原始細(xì)菌總數(shù)為103CFU/mL，將它置于適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下培養(yǎng)10h后，再測得tx=10h的細(xì)菌總數(shù)為109CFU/mL，用下式計算G。

由計算得知：繁殖一代細(xì)菌需要30min的時間。通過平均生長速率常數(shù)(k)計算代時(G)

由此可知，平均代時G（即平均倍增時間）是平均生長速率常數(shù)k的倒數(shù)。通過平均生長速率常數(shù)(k)計算出代時(G)平均代時數(shù)可根據(jù)(5-4)式計算生長速率常數(shù)k，再求出代時數(shù)G。例如，某細(xì)菌經(jīng)過培養(yǎng)10h后，細(xì)菌總數(shù)由t0

時的103CFU/mL增加到tx=10h的109CFU/mL，求出代時數(shù)G是：

細(xì)菌繁殖一代的時間是30min。表5-2細(xì)菌群體的指數(shù)（對數(shù)）生長（假設(shè)起始細(xì)胞為1，代時數(shù)為30min)由表5.2可知：一個代時為30min的細(xì)菌繁殖10代后，其細(xì)菌總數(shù)為1.1×106CFU/mL。

時間/h分裂次數(shù)2n細(xì)胞數(shù)(N0×2n)細(xì)胞數(shù)lgNx00.511.522.533.544.55┆┆012345678910┆┆20=121=222=423=824=1625=3226=6427=12828=25629=512210=1024┆┆12481632641282565121024┆┆0.0000.3010.6020.9031.2041.5051.8062.1072.4082.7093.010┆┆1020220=104857610485766.021對數(shù)期的細(xì)菌得到豐富的營養(yǎng)，代謝活力最強(qiáng)，合成新細(xì)胞物質(zhì)的速率最快，細(xì)菌生長旺盛。此時的細(xì)菌數(shù)以幾何級數(shù)增加，細(xì)胞分裂一次的時間間隔最短。在單位時間內(nèi)細(xì)胞分裂次數(shù)越多，分裂速率越快，代時G越小。細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的合成速率與活菌數(shù)的增加速率一致，細(xì)菌總數(shù)的增加率和活菌數(shù)的增加率一致，細(xì)菌對不良環(huán)境因素的抵抗力強(qiáng)，細(xì)菌很少死亡或不死亡。

對數(shù)期細(xì)菌的特征對數(shù)期細(xì)菌的特征由于營養(yǎng)物質(zhì)足以供給合成細(xì)胞物質(zhì)用，有毒的代謝產(chǎn)物積累不多，對生長繁殖影響極小，此時將對數(shù)期的細(xì)菌接種到新配制的、成分相同的培養(yǎng)基中，則細(xì)菌不需經(jīng)過停滯期就進(jìn)入對數(shù)生長，大量繁殖。要維持對數(shù)生長，需定時、定量地加入營養(yǎng)物，同時排除代謝產(chǎn)物，或改用連續(xù)培養(yǎng)。就可在最短的時間內(nèi)得到最大的細(xì)菌量。對數(shù)期的細(xì)菌不但代謝活力強(qiáng)，生長速率快，群體中的細(xì)胞化學(xué)組分及形態(tài)、生理特性都比較一致。教學(xué)實驗一般用對數(shù)期細(xì)胞作實驗材料，發(fā)酵工業(yè)用對數(shù)期細(xì)胞作菌種。3.靜止期

由于處于對數(shù)期的細(xì)菌生長繁殖迅速，消耗了大量營養(yǎng)物質(zhì)，致使一定容積的培養(yǎng)基濃度降低。同時，代謝產(chǎn)物大量積累對菌體本身產(chǎn)生毒害，pH、氧化還原電位等均有所改變，溶解氧供應(yīng)不足。這些因素對細(xì)菌生長不利，使細(xì)菌的生長速率逐漸下降甚至到零，死亡速率漸增，進(jìn)入靜止期。靜止期新生的細(xì)菌數(shù)和死亡的細(xì)菌數(shù)相當(dāng)，細(xì)菌總數(shù)達(dá)到最大值，并恒定維持一段時間。生產(chǎn)菌種的發(fā)酵廠一般在靜止期初期就要及時收獲菌體。導(dǎo)致細(xì)菌進(jìn)入靜止期的因素：主要原因是營養(yǎng)物質(zhì)濃度降低，成了細(xì)菌生長限制因子。處于靜止期的細(xì)菌開始積累貯存物質(zhì)，如異染粒、聚β－羥基丁酸(PHB)、糖原、淀粉粒、脂肪粒等；芽孢桿菌形成芽孢。4.衰亡期

繼靜止期之后，由于營養(yǎng)物被耗盡，細(xì)菌因缺乏營養(yǎng)而利用貯存物質(zhì)進(jìn)行內(nèi)源呼吸，即自身溶解。細(xì)菌在代謝過程中產(chǎn)生有毒的代謝產(chǎn)物，抑制細(xì)菌生長繁殖。死亡率增加，活菌數(shù)減少，甚至死菌數(shù)大于新生菌數(shù)。此時，細(xì)菌群體進(jìn)入衰亡期。衰亡期的細(xì)菌少繁殖或不繁殖或自溶?；罹鷶?shù)在一個階段以幾何級數(shù)下降，此時稱為對數(shù)衰亡期。衰亡期的細(xì)菌常出現(xiàn)多形態(tài)，畸形或衰退型。有的細(xì)菌產(chǎn)生芽孢。

活性污泥中的微生物其生長規(guī)律活性污泥中微生物的生長規(guī)律和純菌種的一致，它們的生長曲線相似。一般將它劃分為三個階段：*生長上升階段（包括加速期、對數(shù)期）*生長下降階段（包括減速期、靜止期）*內(nèi)源呼吸階段（即衰亡期）

活性污泥法中的序批式間歇曝氣器(SBR)是將分批培養(yǎng)的原理應(yīng)用于污水生物處理。SBR中活性污泥的生長規(guī)律與純菌種的類似。

(二)連續(xù)培養(yǎng)

連續(xù)培養(yǎng)有恒濁連續(xù)培養(yǎng)和恒化連續(xù)培養(yǎng)兩種。

1.恒濁連續(xù)培養(yǎng)

恒濁連續(xù)培養(yǎng)是使細(xì)菌培養(yǎng)液的濃度恒定，以濁度為控制指標(biāo)的培養(yǎng)方式。按試驗?zāi)康?，首先確定細(xì)菌的濁度保持在某一恒定值上。調(diào)節(jié)進(jìn)水(含一定濃度的培養(yǎng)基)流速，使?jié)岫冗_(dá)到恒定(用自動控制的濁度計測定)。當(dāng)濁度大時，加大進(jìn)水流速，以降低濁度；濁度小時，降低進(jìn)水流速，提高濁度。發(fā)酵工業(yè)采用此法可獲得大量的菌體和有經(jīng)濟(jì)價值的代謝產(chǎn)物。

2.恒化連續(xù)培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng)是維持進(jìn)水中的營養(yǎng)成分恒定(其中對細(xì)菌生長有限制作用的成分要保持低濃度水平)，以恒定流速進(jìn)水，以相同流速流出代謝產(chǎn)物，使細(xì)菌處于最高生長速率狀態(tài)下生長的培養(yǎng)方式。

在連續(xù)培養(yǎng)中，微生物的生長狀態(tài)和規(guī)律與分批培養(yǎng)中的不同。它們往往處在相當(dāng)于分批培養(yǎng)中生長曲線的某一個生長階段。

恒化連續(xù)培養(yǎng)法尤其適用于污(廢)水生物處理。除了序批式間歇曝氣器(SBR)法外，其余的污水生物處理法均采用恒化連續(xù)培養(yǎng)。見圖。

圖5-2單級連續(xù)流曝氣池F：物料，Si：入流基質(zhì)，Se：出流基質(zhì)，Nm：生物物質(zhì)（細(xì)菌數(shù)）；v：曝氣池容積

連續(xù)培養(yǎng)過程中微生物生長規(guī)律在廢水生物處理的連續(xù)運(yùn)行過程中，活性污泥中的微生物生長規(guī)律與分批培養(yǎng)的規(guī)律不一樣。它只是分批培養(yǎng)生長曲線的某一生長階段：或是加速期；或是對數(shù)期（生長上升階段）；或是減速期；或是靜止期（生長下降階段）；或是衰亡期（內(nèi)源呼吸階段）。

在連續(xù)培養(yǎng)過程中，不管是純菌種培養(yǎng)或是混合菌種培養(yǎng)或是污水生物處理都要考慮稀釋率（D），見圖5-3。

在恒化器中的稀釋率與靜止期細(xì)菌濃度的關(guān)系圖5-3在恒化器中的稀釋率與靜止期細(xì)菌濃度的關(guān)系注：稀釋率D＝f/v；f：流速；v：容器體積三、細(xì)菌生長曲線在污(廢)水

生物處理中的應(yīng)用水質(zhì)和性質(zhì)不同的污（廢）水在生物處理過程中，其活性污泥中的微生物的種群和它們的生長狀態(tài)均不同：或處于靜止期；或處于對數(shù)生長期；或處于衰亡期。

在污（廢）水生物處理設(shè)計時，按污水的水質(zhì)情況(主要是有機(jī)物濃度)可利用不同生長階段的微生物處理污（廢）水。

活性污泥法微生物生長曲線的應(yīng)用*

常規(guī)活性污泥法：利用生長下降階段的微生物（包括減速期、靜止期）；*

生物吸附法：利用生長下降階段(靜止期)的微生物；

高負(fù)荷活性污泥法：利用生長上升階段（對數(shù)期）生長下降階段（減速期）的微生物；*延時曝氣法：有機(jī)物含量低，其BOD5與CODcr的比值小于，可生化性差的污（廢）水，則利用內(nèi)源呼吸階段(衰亡期)的微生物處理，見圖5-4和圖5-5。

圖5-4微生物代謝速率與F/M的關(guān)系微生物代謝速率與F/M的關(guān)系圖5-5活性污泥的生長曲線及其應(yīng)用①～④活性污泥生長曲線四個時期；⑤常規(guī)活性污泥法；⑥生物吸附法；⑦高負(fù)荷活性污泥法；⑧分散曝氣；⑨延時曝氣常規(guī)活性污泥法利用靜止期的理由：

為什么常規(guī)活性污泥法不利用對數(shù)期的微生物而利用靜止期？因?qū)?shù)期的微生物生長繁殖快，代謝活力強(qiáng)，大量吸收廢水中有機(jī)物。相應(yīng)要求進(jìn)水有機(jī)物濃度高，導(dǎo)致出水的絕對值相應(yīng)提高，不易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。又因?qū)?shù)期的微生物生長繁殖旺盛，細(xì)菌的粘液層和莢膜尚未形成，運(yùn)動很活躍，不易自行凝聚成菌膠團(tuán)，沉淀性能差，致使出水水質(zhì)差。雖然靜止期的微生物代謝活力比對數(shù)期的差，但仍有相當(dāng)?shù)拇x活力，去除有機(jī)物的效果仍較好，最大特點是微生物積累大量貯存物，如：異染粒、聚β－羥基丁酸、粘液層和莢膜等。強(qiáng)化了微生物的生物吸附能力，其自我絮凝、聚合能力強(qiáng)，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。

延時曝氣法利用衰亡期在污（廢）水BOD5/CODcr<時，不用靜止期的微生物，而利用衰亡期微生物，用延時曝氣法處理低濃度有機(jī)污（廢）水，其原因是：低濃度有機(jī)物滿足不了靜止期微生物的營養(yǎng)要求，處理污（廢）水的效果不會好。若采用延時曝氣法，延長曝氣時間在8h以上，甚至24h，延長水力停留時間，適當(dāng)增大進(jìn)水量，提高有機(jī)負(fù)荷，才能滿足微生物的營養(yǎng)要求。從而取得較好的處理效果。

四、微生物生長量的測定方法

微生物的生長量可以根據(jù)菌體細(xì)胞量、菌體體積或質(zhì)量直接測定，也可以某種細(xì)胞物質(zhì)的含量或某個代謝活動強(qiáng)度間接測定，方法大致有如下幾種：

（一）測定微生物總數(shù)

微生物總數(shù)的測定方法有細(xì)胞數(shù)的測定和細(xì)胞生物量的測定。

微生物細(xì)胞總數(shù)的測定方法：

1.計數(shù)器直接計數(shù)

用血球計數(shù)板(可測細(xì)菌、酵母菌、藻類和原生動物等)或計數(shù)框（如測藻類）在顯微鏡下直接計數(shù)。這是測定一定容積中的細(xì)胞總數(shù)的常規(guī)方法。這種方法簡單方便，測定速度快，由于測得的數(shù)目包括活菌和死菌，因此，要求檢測人員有較高技術(shù)，能分辨出活菌和死菌。

2.

電子計數(shù)器計數(shù)

較大的微生物如原生動物、藻類和非絲狀的酵母菌可用電子計數(shù)器直接計數(shù)。其原理是：在一個小孔的兩側(cè)各放置一個電極，通電后，若有物體通過,電阻會發(fā)生變化。當(dāng)細(xì)胞懸液通過小孔時，每通過一個細(xì)胞，電阻就會增大（或電導(dǎo)率下降）并產(chǎn)生一個信號，計數(shù)器就對該細(xì)胞自動計數(shù)一次。電子計數(shù)器測量結(jié)果精確，但受微小顆粒和絲狀物干擾。

3.

染色涂片計數(shù)

用mL吸管吸取定量稀釋的細(xì)菌懸液均勻涂布于刻有1cm2面積的計數(shù)板上，經(jīng)固定、染色后,在顯微鏡下觀察幾個視野并計數(shù)，取平均值，再按下式計算每毫升原液的細(xì)菌數(shù)。每毫升原菌液的細(xì)菌數(shù)=視野中的平均菌數(shù)×1cm2/視野面積×100×稀釋倍數(shù)

4.比濁法測定細(xì)菌懸液細(xì)胞數(shù)

原理:單細(xì)胞微生物的懸液濃度與濁度成正比，與光密度成反比。細(xì)胞數(shù)越多，濁度越大，透光度越小。可用分光光度計測定菌懸液的光密度(OD)或透光度；也可用濁度計測菌懸液的濁度，即可測得該懸液的細(xì)胞濃度。將未知細(xì)胞數(shù)的菌懸液和已知細(xì)胞數(shù)的菌懸液相比，求出未知菌懸液所含的細(xì)胞數(shù)。

a.在測細(xì)胞數(shù)之前，將該菌懸液經(jīng)10倍稀釋成系列濃度的菌懸液，分別取各稀釋濃度的菌液1mL置于平皿中，倒平板，培養(yǎng)和計數(shù)。

b.以測得細(xì)菌數(shù)對OD值制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，以便用比濁法測得OD值后，可在標(biāo)準(zhǔn)曲線中查出相應(yīng)的細(xì)菌數(shù)。

（二）測定活細(xì)菌數(shù)

活細(xì)菌數(shù)的測定法:

1.

液體稀釋培養(yǎng)計數(shù)

對一些生長比較慢的細(xì)菌不宜用菌落計數(shù)法，用液體稀釋培養(yǎng)法較合適，如硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌等。以MPN法直接用液體培養(yǎng)基稀釋樣品，每個稀釋度3～5管，將它們置于培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)1～2周，取出觀察和計數(shù)。以它的陽性管（培養(yǎng)基渾濁）數(shù)對照檢索表查得細(xì)菌數(shù)。

2.

薄膜過濾計數(shù)含菌量少的水樣可用μm的濾膜過濾，將膜置于已倒好的平板上培養(yǎng)得到生長的菌落，計數(shù)。測定大腸菌群數(shù)通常用此法，培養(yǎng)基可用含乳糖的品紅亞硫酸鈉培養(yǎng)基（遠(yuǎn)藤氏培養(yǎng)基）或伊紅-亞甲藍(lán)培養(yǎng)基。

3.平板菌落(CFU)計數(shù)平板菌落(CFU)計數(shù)應(yīng)用最廣。CFU（colonyformingunits）意為：單位容量中細(xì)菌均勻分布在營養(yǎng)瓊脂平板上生長的菌落形成單位數(shù)。

方法：以十倍稀釋法將樣品稀釋成系列濃度菌液，通常稀釋到10-8，依次取10-8、10-7、10-6濃度的菌液1mL于無菌平皿中，倒入融化的培養(yǎng)基搖勻制成平板（平行倒三個平板），將其置于37℃培養(yǎng)24h或48h，取出計數(shù)。

（三）計算生長量

計算微生物的生長量，首先要測得細(xì)胞質(zhì)量。測細(xì)胞質(zhì)量的方法有：

1.

測細(xì)胞干重法

在環(huán)境工程中用得較多，如測曝氣池的混合液懸浮固體（MLSS）或混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）。

2.

通過測細(xì)胞含氮量確定細(xì)胞濃度。

3.

通過DNA的測定算出細(xì)菌濃度。

4.生理指標(biāo)法。

以上幾種測定方法可在微生物實驗手冊查閱。第二節(jié)微生物的生存因子

微生物除了需要營養(yǎng)外，還需要環(huán)境中合適的生存因子，例如：溫度、pH、氧氣、滲透壓、氧化還原電位、陽光等。如果環(huán)境條件不正常，會影響微生物的生命活動，甚至發(fā)生變異或死亡。

一、溫度

溫度是微生物的重要生存因子，在適宜的溫度范圍內(nèi)，溫度每提高10℃，酶促反應(yīng)速率將提高l～2倍，微生物的代謝速率和生長速率均可相應(yīng)提高。適宜的培養(yǎng)溫度使微生物以最快的生長速率生長。過低或過高的溫度均會降低代謝速率及生長速率。在適宜的溫度范圍內(nèi)微生物能大量生長繁殖。根據(jù)一般微生物對溫度(t)的最適生長需求，劃分為四類微生物：*嗜冷菌*嗜中溫菌*嗜熱菌*嗜超熱菌溫度對細(xì)菌的生長速率的影響圖5-6溫度對嗜冷菌、嗜中溫菌、嗜熱菌和嗜超熱菌的生長速率的影響

微生物最低溫度最適溫度最高溫度嗜冷菌嗜中溫菌嗜熱菌嗜超熱菌－5～05～1030?555～1025～4050～6070～10520～3045～5070～80110～113表5-3低溫、中溫和高溫細(xì)菌的生長溫度范圍單位：/℃原生動物的最適溫度在16～25℃；工業(yè)廢水生物處理過程中的原生動物的最適溫度為30℃左右，其最高溫度在37～43℃。少數(shù)原生動物可在60℃中生存。放線菌的最適溫度為23～37℃，高溫類型在50～65℃生長良好，有的放線菌在20℃以下也可生長。霉菌的溫度范圍和放線菌的差不多。在實驗室培養(yǎng)放線菌、霉菌和酵母菌多采用28～32℃溫度。多數(shù)藻類的最適溫度在28～30℃。廢水生物處理中微生物適宜溫度在30℃左右。各種微生物的生長最適溫度見表5-6。

表5-6廢水生物處理中幾種細(xì)菌所適應(yīng)的溫度（℃）范圍和最適溫度微生物假單胞菌硫氰氧化桿菌維氏硝化桿菌硝化球菌屬亞硝化球菌屬

動膠菌屬溫度范圍最適溫度25～353027～333010～3728～3015～3025～302～3020～2510～4528～30

嗜冷性微生物嗜冷性微生物(亦叫低溫性微生物)，尤其是專性嗜冷性微生物能在0℃生長。有的在零下攝氏幾度甚至更低也能生長，它們的最適宜溫度是5～15℃之間。在低溫下冷藏的肉、牛奶、蔬菜、水果等仍有可能被嗜冷性的細(xì)菌和霉菌引起食物變質(zhì)，甚至腐爛。只有凍結(jié)時才破壞微生物生長。即使在南、北極終年冰凍(夏季只有幾個星期不冰凍)的環(huán)境中仍然有細(xì)菌生長，在冰河的表面和雪原地區(qū)經(jīng)常能見到一種嗜冷藻，叫雪藻（多屬于Chlamydomonasnivalis）。其孢子呈現(xiàn)鮮艷的紅色。

嗜冷微生物能在低溫生長的原因：

①嗜冷微生物具備更有效地進(jìn)行催化反應(yīng)的酶；

②其主動輸送物質(zhì)的功能運(yùn)轉(zhuǎn)良好，能有效地集中必需的營養(yǎng)物質(zhì)；

③其細(xì)胞質(zhì)膜含有大量不飽和脂肪酸，在低溫下能保持半流動性。

低溫對嗜中溫和高溫微生物生長不利，在低溫條件下，其代謝極微弱，處于休眠狀態(tài)，但不致死。嗜中溫微生物在低于10℃蛋白質(zhì)合成的啟動受阻，不能合成蛋白質(zhì)，故不生長。又由于許多酶對反饋抑制異常敏感，很易和反饋抑制劑緊密結(jié)合而影響微生物的生長。處于低溫下的微生物一旦獲得適宜溫度，即可恢復(fù)活性，以原來的生長速率生長繁殖。

嗜熱菌或嗜超熱菌（包括細(xì)菌中的芽孢桿菌和嗜熱古菌）很特殊。見表5-4所示:凡在55～75℃生長良好，在37℃以下不生長者為專性嗜熱菌；凡在55～75℃生長良好，在37℃以下生長者為兼性嗜熱菌；75℃以上生長良好的為嗜超熱菌。表5-5幾種微生物的生長最高溫度表5-4嗜熱菌的分類及其生長溫度微生物原生動物真核藻類真菌藍(lán)細(xì)菌細(xì)菌古菌溫度/℃45～50566070～73>90113嗜熱菌類型嗜熱菌嗜超熱菌中度嗜熱菌（55～75℃）專性嗜熱菌兼性嗜熱菌生長溫度℃75℃以上生長良好37℃以下不能生長37℃以下能生長二、pH微生物的生命活動、物質(zhì)代謝與pH有關(guān)系，見表5-7。大多數(shù)細(xì)菌、藻類和原生動物的最適pH，其適應(yīng)范圍在pH4～10之間。*細(xì)菌要求中性和偏堿性，氧化硫硫桿菌和極端嗜酸菌例外，需在酸性（最適pH＝3，pH仍可生活)環(huán)境中生長，見表5-8。*放線菌在中性和偏堿性，以pH7最適宜。*酵母菌和霉菌在酸性或偏酸性（最適pH范圍在3～6）環(huán)境中生活，其生長范圍在pH1.5～10之間。廢水生物處理與pH關(guān)系各種工業(yè)廢水的pH不同，通常在pH6～9，個別的偏低或偏高，為保證處理效果，可用本廠廢酸或廢堿性水加以調(diào)整，使曝氣池pH維持在7左右。事實上凈化污(廢)水的微生物適應(yīng)pH變化的能力比較強(qiáng)，曝氣池中維持pH均可。大多數(shù)細(xì)菌、藻類、放線菌和原生動物等在這種pH下均能生長繁殖，尤其是形成菌膠團(tuán)的細(xì)菌能互相凝聚形成良好的絮狀物，取得良好的凈化效果。有機(jī)固體廢物的pH為5～8，堆肥初期pH下降至5以下，以后上升至，成熟堆肥的pH在7～8之間。

幾種微生物的生長最適pH和pH范圍表5-7幾種微生物的生長最適pH和pH范圍微生物種類pH最低最適最高褐球固氮菌（Azotobacterchroococcus）大腸埃希氏菌（Escherichiacoli）放線菌（Actinomycessp.）霉菌（moldfungus）酵母菌（yeast）小眼蟲（Euglenagracilis）草履蟲（Paramaccumsp.）4.54.55.02.51.53.05.37.4～7.67.27.0～8.03.8～6.03.0～6.06.6～6.76.7～6.89.09.010.08.010.09.98.0嗜酸微生物最低pH最適pH最高pH細(xì)菌（Bacteria）氧化硫硫桿菌（Thiobacillusprosperus）（Thiobacillusthiooxida）艾氏硫桿菌（Thiobacillusalbertis)鐵氧化鉤端螺旋菌（Leptospirillumferrooxidans）熱氧化硫化桿菌(Sulfobacillusthermosulfidooxidans）嗜酸硫桿菌（Thiobacillusacidophilus）（Thiobacilluscuprinus）

古菌（Archaea）嗜酸熱原體（Thermoplasmaacidophilum）下層酸雙面菌（Acidianusinfernus）勤奮生金球菌（Metallosphaerasedula）嗜酸熱硫化葉菌（Sulfolobusacidocaldarius）依賴熱絲菌（Thermofilumpendens）頑固熱變形菌（Thermoproteustenax）隱蔽熱網(wǎng)菌（Pyrodictiumoccultum）

（Thermodiscusmaritimus）<1.0121.51.123

0.511.014.02.5553.02.5～3.02465～6.55.55.5444.05.044

464.566.7677表5-8幾種嗜酸微生物為什么污(廢)水生物處理的pH宜維持在以上？

污(廢)水生物處理的pH宜維持在pH6.5以上至左右的環(huán)境，是因為在以下的酸性環(huán)境不利于細(xì)菌和原生動物生長，對菌膠團(tuán)細(xì)菌不利。有利于霉菌和酵母菌繁殖，然而霉菌不像細(xì)菌那樣分泌黏性物質(zhì)于細(xì)胞外，其吸附能力和絮凝性能不如菌膠團(tuán)，如果霉菌的數(shù)量在活性污泥中占優(yōu)勢，會造成活性污泥的結(jié)構(gòu)松散，不易沉降，甚至導(dǎo)致活性污泥絲狀膨脹，就會降低活性污泥整體處理效果，出水水質(zhì)下降。

培養(yǎng)微生物過程中pH變化在培養(yǎng)微生物時，由于微生物的生長繁殖和代謝活動使培養(yǎng)基的pH由堿性變酸性，或由酸性變堿性，

原因多方面：*分解葡萄糖、乳糖產(chǎn)生有機(jī)酸，導(dǎo)致培養(yǎng)基的pH下降，變酸性。如，大腸桿菌在的培養(yǎng)基中生長。*含蛋白質(zhì)、蛋白胨及氨基酸的培養(yǎng)基經(jīng)微生物分解，脫氨基作用，產(chǎn)生NH3和胺類堿性物質(zhì)，培養(yǎng)基pH上升。*由于細(xì)胞選擇性地吸收陽離子或陰離子，也會改變培養(yǎng)基的pH。如，用(NH4)2SO4作氮源，當(dāng)NH4＋被菌體吸收用于合成氨基酸和蛋白質(zhì)后，剩下SO42－會使pH下降；尿素經(jīng)細(xì)菌分解產(chǎn)生NH3，會使培養(yǎng)基的pH上升；用NaN03作氮源時，NO3－被吸收后，培養(yǎng)基的pH上升。在配培養(yǎng)基時，要加入NaHCO3、KH2PO4或K2HP4等緩沖性物質(zhì)。

污水處理中pH的調(diào)節(jié)

城市生活污水、污泥中含蛋白質(zhì)，在生物處理時可不加緩沖性物質(zhì)。其他廢水如果不含蛋白質(zhì)、氨等物質(zhì)時，處理之前就要投加緩沖物質(zhì)。若是連續(xù)運(yùn)行，不但在運(yùn)行之前，而且在運(yùn)行期間也要注意投加緩沖物質(zhì)。所加的緩沖物質(zhì)有NaHCO3、Na2CO3、NaOH、NH4OH和NH3，以NaHCO3為佳。

霉菌和酵母菌對有機(jī)物具有較強(qiáng)的分解能力。酸性工業(yè)廢水可用霉菌和酵母菌處理，不需用堿調(diào)節(jié)pH，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。霉菌和酵母菌可能引起活性污泥絲狀膨脹，可通過改革工藝來解決，例如，可采用生物膜法（如生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤），或接觸氧化法，或?qū)⒍脸馗臑闅飧〕氐取?/p>

三、氧化還原電位

氧化還原電位（Eh）的單位為V或mV。氧化環(huán)境具有正電位，還原環(huán)境具有負(fù)電位。在自然界中，氧化還原電位的上限是＋820mV,此時，環(huán)境中存在高濃度氧(O2)，而且沒有利用O2的系統(tǒng)存在。氧化還原電位的下限是-400mV，是充滿氫(H2)的環(huán)境。

各種微生物要求的氧化還原電位不同。

好氧微生物：要求Eh＝+300～+400mV，只有在Eh+100mV以上好氧微生物才生長。

兼性厭氧微生物：Eh＝＋100mV以上時進(jìn)行好氧呼吸，Eh＝＋100mV以下時進(jìn)行無氧呼吸。

專性厭氧細(xì)菌：Eh＝-200～-250mV，專性厭氧的產(chǎn)甲烷菌要求Eh＝-300～-400mV，最適Eh＝-330mV。

好氧活性污泥法系統(tǒng)中Eh在＋200～＋600mV是正常的。高負(fù)荷生物濾池出水的Eh隨著濾池處理效果降低而下降，自＋311mV降至-39mV。

二次沉淀池出水的Eh可降至-89mV，是二次沉淀池出水含有大量H2S所致。氧化還原電位受氧分壓的影響：氧分壓高，氧化還原電位高；氧分壓低，氧化還原電位低。在培養(yǎng)微生物過程中，由于微生物生長繁殖消耗了大量氧氣，分解有機(jī)物產(chǎn)生氫氣，使氧化還原電位降低，在對數(shù)期下降到最低點。

pH對氧化還原電位的影響：pH低時，氧化還原電位低，pH高，氧化還原電位高。

氧化還原電位可用還原劑加以調(diào)控，使微生物體系中的氧化還原電位維持在低水平上。這類還原劑有抗壞血酸(維生素C)、硫二乙醇鈉、二硫蘇糖醇、谷胱甘肽、硫化氫及金屬鐵。鐵可將Eh值維持在-400mV。微生物在代謝過程產(chǎn)生H2S，Eh值降至-300mV。

四、溶解氧

根據(jù)微生物與分子氧的關(guān)系劃分為：*專性好氧微生物（SOD+；H2O2酶+）在氧分壓0.21×101kPa的條件下生長繁殖良好。*

微量好氧微生物（SOD+；H2O2酶+/-）在氧分壓（0.003～0.2）×101kPa的條件下生長繁殖良好。*

耐氧厭氧菌（SOD+；H2O2酶-）*專性厭氧微生物（SOD-；H2O2酶-）只能在無氧條件下生長；在氧分壓小于0.005×101kPa的瓊脂表面生長。*兼性厭氧微生物[兼性好氧（SOD+；H2O2酶+）]既可在有氧條件下，又可在無氧條件下生長。這五種類型微生物對氧的不同反應(yīng)，見圖5-7。

好氧微生物與氧的關(guān)系圖

圖5-7氧與微生物的關(guān)系①專性好氧菌；②微好氧菌；③兼性厭氧菌；④耐氧厭氧菌；⑤專性厭氧菌

好氧微生物有：芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、動膠菌屬、黃桿菌屬、微球菌屬、無色桿菌屬、球衣菌屬、根瘤菌、固氮菌、硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌、無色硫磺細(xì)菌、大多數(shù)放線菌、霉菌、原生動物和微型后生動物等。

氧對好氧微生物有兩個作用：

①

作為微生物好氧呼吸的最終電子受體；

②

參與甾醇類和不飽和脂肪酸的生物合成。

好氧微生物和微量好氧微生物在有氧條件下能正常生長繁殖，是因為它們需要氧作為呼吸中的最終電子受體，參與部分物質(zhì)合成。

好氧微生物需要溶于水的氧即溶解氧。

(一)好氧微生物與氧的關(guān)系好氧微生物對溶解氧的需要量：在污（廢）水生物處理中需要設(shè)置充氧設(shè)備充氧，以保證好氧微生物需要供給充足的溶解氧。表面葉輪機(jī)械攪拌鼓風(fēng)曝氣壓縮空氣曝氣溶氣釋放器曝氣射流曝氣器振蕩器(搖床)（實驗室科學(xué)研究用）充氧量與好氧微生物的生長量、有機(jī)物濃度等成正相關(guān)性。在污（廢）水生物處理過程中，溶解氧的供給量要根據(jù)好氧微生物的數(shù)量、生理特性、基質(zhì)性質(zhì)及濃度等綜合考慮。如：污水好氧生物處理的進(jìn)水BOD5為200～300mg／L，曝氣池混合液懸浮固體(MLSS)為2～3g／L時，溶解氧的質(zhì)量濃度要維持在2mg／L以上。充氧方式溶解氧供應(yīng)要適宜：

伍赫爾曼(Wuhrman)的研究：

曝氣池中溶解氧的質(zhì)量濃度在2mg／L時，直徑為500μm的絮凝體中心點處的溶解氧質(zhì)量濃度只有mg／L，僅有絮凝體表面的微生物得到較多的溶解氧，絮凝體內(nèi)的微生物處于缺氧狀態(tài)。故溶解氧的質(zhì)量濃度維持在3～4mg／L為宜。若供氧不足，活性污泥性能差，導(dǎo)致污（廢）水處理效果下降。

溶解氧供應(yīng)不足引發(fā)活性污泥絲狀膨脹：微量好氧微生物如貝日阿托氏菌、發(fā)硫菌、浮游球衣菌、游動性纖毛蟲（如扭頭蟲、棘尾蟲、草履蟲）及某些微型后生動物（如線蟲）等在溶解氧質(zhì)量濃度mg／L左右時生長最好。冬季水溫低，污(廢)水好氧生物處理中溶解氧量能得到正常供應(yīng)。夏季水溫高，氧不易溶于水，常造成供氧不足，容易引發(fā)活性污泥絲狀膨脹。

(二)兼性厭氧微生物與氧的關(guān)系

兼性厭氧微生物具有脫氫酶也具有氧化酶，無氧和有氧條件都能生存。在兩種不同條件下表現(xiàn)的生理狀態(tài)很不同。

在好氧條件生長時，氧化酶活性強(qiáng)，細(xì)胞色素及電子傳遞體系的其他組分正常存在。

在無氧條件下，細(xì)胞色素和電子傳遞體系的其他組分減少或全部喪失，氧化酶無活性；通入氧氣，這些組分的合成很快恢復(fù)。如，酵母菌在有氧條件下迅速生長繁殖，進(jìn)行好氧呼吸，將有機(jī)物徹底氧化成CO2和H2O，產(chǎn)生大量菌體；在無氧氣條件下，發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生乙醇和CO2。將氧通入正在發(fā)酵葡萄糖的酵母菌懸液中，發(fā)酵速率迅速下降，葡萄糖的消耗速率也顯著下降。

氧對葡萄糖利用的抑制作用機(jī)制氧對葡萄糖耗量的抑制現(xiàn)象，稱為巴斯德效應(yīng)。氧對葡萄糖利用的抑制作用機(jī)制：是通過NADH++H+和NAD+及ADP和ATP的相對含量的變化實現(xiàn)的。在有氧存在時，NADH++H+通過電子傳遞體系被氧化，不再有NADH++H+使乙醛還原為乙醇，則乙醇隨即停止生成，這有利于酵母菌體的生長。

兼性厭氧微生物和好氧微生物一樣，在污(廢)水好氧生物處理中，在正常供氧條件下，兩者共同起積極作用；在供氧不足時，好氧微生物不起作用，兼性厭氧微生物仍起積極作用，只是分解有機(jī)物沒有在有氧條件下徹底。兼性厭氧微生物在污水、污泥厭氧消化中起水解、發(fā)酵作用，將大分子的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等水解為小分子的有機(jī)酸和醇等。

農(nóng)業(yè)方面反硝化細(xì)菌，如某些假單胞菌、伊氏螺菌、脫氮小球菌及脫氮硫桿菌等，在通氣的土壤和有溶解氧的水中進(jìn)行好氧呼吸，在缺氧環(huán)境中又有NO3-存在時，利用NO3-作最終電子受體進(jìn)行反硝化作用，使NO3-還原為NO2-，進(jìn)而產(chǎn)生N2，使土壤中氮素?fù)p失，反硝化作用降低土壤肥力，對農(nóng)業(yè)不利。

環(huán)境保護(hù)方面在污(廢)水生物處理過程中產(chǎn)生硝酸鹽（NO3-）和亞硝酸（NO2-）。這種出水排放到缺氧的水體，則NO3在缺氧水體中會被反硝化轉(zhuǎn)為NO2-并積累，NO2-遇氨轉(zhuǎn)化為致癌物亞硝酸胺，從而會危害水生生物和污染飲用水水源，危害人體健康。污（廢）水不但要去除有機(jī)物，還需要脫氮，利用反硝化作用將硝酸鹽（NO3-）和亞硝酸（NO2-）轉(zhuǎn)化為N2氣才能釋放到大氣中。處理水的含氮量只有處在低水平，避免危害，保證飲用水水源的安全。

反硝化作用在農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)中的不同意義

脫氮工藝有：A/O（缺氧－好氧）系統(tǒng)、A2/O（厭氧－缺氧－好氧）或（缺氧－好氧－缺氧）系統(tǒng)、A2/O2（缺氧－好氧－缺氧－好氧）系統(tǒng)、SBR（序批式間歇曝氣器）等。以上工藝達(dá)到去除有機(jī)物、除氮、除磷的目的。根據(jù)不同的水質(zhì)可選擇采用上述其中一種工藝。具體工藝參閱專業(yè)書籍。

兼性厭氧微生物有：反硝化細(xì)菌、微型后生動物、個別真菌、某些原生動物、腸道細(xì)菌、人和動物的致病菌等。

(三)厭氧微生物與氧的關(guān)系

1.專性厭氧微生物

產(chǎn)甲烷菌在無氧條件下（氧濃度低于1.48×10-56mol/L）才生存，遇氧就死亡的微生物。專性厭氧微生物生境中不能有氧，因為有氧存在時，代謝產(chǎn)生的NADH++H+和O2反應(yīng)生成H2O2和NAD+，專性厭氧微生物不具有過氧化氫酶，會被生成的H2O2殺死。O2產(chǎn)生游離O2-˙

，因?qū)Ｐ詤捬跷⑸锊痪咂茐腛2-˙的超氧化物歧化酶（SOD）而被O2-˙殺死。梭菌屬(Clostridium)擬桿菌屬(Bacteroides)梭桿菌屬(Fusobacterium)脫硫弧菌屬(Desulfovibrio)所有產(chǎn)甲烷菌專性厭氧菌厭氧微生物進(jìn)行發(fā)酵或無氧呼吸。厭氧微生物的棲息處：*為湖泊、河流和海洋沉積處；*泥炭、沼澤、積水的土壤；*滅菌不徹底的罐頭食品中；*油礦凹處；*污水、污泥厭氧處理系統(tǒng)中。

厭氧微生物的生境：培養(yǎng)厭氧微生物的方法在無氧條件下培養(yǎng)厭氧微生物。在接種和移種傳代時，用氦氣、氫氣或氮?dú)怛?qū)趕氧氣，氮?dú)庥玫帽容^多。通入氮?dú)怛?qū)趕培養(yǎng)基的氧以后，用不透氧的橡皮塞塞緊以防止氣進(jìn)入，在培養(yǎng)基中加氧化還原性顏料[甲基藍(lán)或刃天青(resazurin)]指示培養(yǎng)基內(nèi)的氧化還原電位。甲基藍(lán)和刃天青在還原態(tài)時為無色，在氧化態(tài)時顯色。當(dāng)培養(yǎng)基變色表明培養(yǎng)管內(nèi)有氧。

確保厭氧微生物生長的措施：

①將培養(yǎng)管、培養(yǎng)瓶、平板放在無氧培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng)。

②

將專性厭氧菌和兼性厭氧菌混合培養(yǎng)，營造厭氧環(huán)境，一旦滲入氧，可被兼性厭氧菌用掉，以達(dá)到厭氧環(huán)境，從而獲得專性厭氧菌。

綜合上述微生物與氧的關(guān)系可見：在一個污（廢）水或固體廢棄物生物處理系統(tǒng)的微生態(tài)系中，不論是用好氧方法處理還是用厭氧方法處理，有好氧微生物、兼性厭氧微生物和厭氧微生物以一定數(shù)量比例同時存在都是有好處的。因為它們之間的關(guān)系有互相競爭、互相制約、但又可互惠互利、協(xié)調(diào)和諧作用。*

污水厭氧處理系統(tǒng)需要人工制造無氧環(huán)境為產(chǎn)甲烷菌提供最基本的生存條件，但有時不免有疏忽或漏洞，可能有氧滲入，由于有兼性厭氧的水解菌存在，不但為產(chǎn)甲烷菌提供基質(zhì)，還將滲入的氧消耗掉，確保了產(chǎn)甲烷菌所需的無氧環(huán)境。*

污水好氧處理系統(tǒng)在正常情況下，好氧菌能充分發(fā)揮其作用，將污水凈化徹底。但在供氧不足時，好氧菌不能正常發(fā)揮作用，由于有兼性厭氧菌（或兼性好氧菌）的存在，它們繼續(xù)處理污水，只是其凈化作用的水平比好氧菌稍低。

五、太陽輻射

*

太陽輻射中起正面生物學(xué)效應(yīng)的輻射

正面生物學(xué)效應(yīng)380～760nm的可見光被藍(lán)細(xì)菌和藻類用作能源進(jìn)行光合作用。被光合細(xì)菌利用被藍(lán)細(xì)菌和藻類利用波長比1000nm短的紅外輻射

被不產(chǎn)氧的光合細(xì)菌用作能源進(jìn)行光合作用。*負(fù)面生物學(xué)效應(yīng)：除上述波長以外的其他的輻射對生物均是有害的。六、水的活度與滲透壓

(一)水的活度

水的活度aw表示水被吸附和溶液因子對水的可利用性影響的指標(biāo)。水的活度aw表示在一定溫度(如25℃)下某溶液或物質(zhì)在與一定空間空氣相平衡時的含水量與空氣飽和水量的比值，相當(dāng)于該溶液蒸氣壓（Ps）與純水蒸氣壓（Pw）的比值。用小數(shù)表示。某一種溶液的水活度是該溶液相對濕度的1/100。用測定蒸氣相中相對濕度的方法得到溶液或物質(zhì)的aw。如空氣的相對濕度為75％，此刻的溶液或物質(zhì)的aw。不同物質(zhì)在相同濃度下的aw不同。水活度與滲透壓呈負(fù)相關(guān)性，某溶液的滲透壓高，其aw值就低。

*

水的活度分基質(zhì)的水活度(受吸附的影響)和滲透壓的水活度(受溶質(zhì)相互作用的影響)。在食品、土壤、固體培養(yǎng)基上生長的微生物及空氣微生物，基質(zhì)的水活度比滲透壓的水活度重要，它們普遍受到基質(zhì)的水活度的影響。例如，土壤微生物的活性明顯受土壤水狀態(tài)的影響。水的含量、水被吸附的緊密程度和有機(jī)體把水移進(jìn)體內(nèi)的效力大小可影響水的可利用性；溶質(zhì)變成水合物的程度也影響水的可利用性。*

大多數(shù)微生物在aw為時生長最好。*嗜鹽細(xì)菌屬(Helobacterium)很特殊，在aw低于的含NaCl培養(yǎng)基中生長最好。*少數(shù)霉菌和酵母菌在aw為時仍生長。*在aw為時大多數(shù)微生物停止活動。

(二)滲透壓任何兩種濃度的溶液被半滲透膜隔開，均會產(chǎn)生滲透壓。用半滲透膜將質(zhì)量濃度為l0g/L鹽溶液與質(zhì)量濃度為20g/L鹽溶液隔開，質(zhì)量濃度為l0g/L鹽溶液中的水分子透過半滲透膜進(jìn)入質(zhì)量濃度為20g/L鹽溶液中，質(zhì)量濃度為20g/L鹽溶液的水分子也有透過半滲透膜進(jìn)入質(zhì)量濃度為l0g/L鹽溶液中，但其量少，于是質(zhì)量濃度為20g/L鹽溶液一側(cè)的液面升高，當(dāng)兩液面高差產(chǎn)生的壓力足夠阻止水再流動時，滲透停止，這時出現(xiàn)的兩液面高差間的壓力就是滲透壓。

(二)滲透壓溶液的滲透壓決定于其濃度，溶質(zhì)的離子或分子數(shù)目越多滲透壓越大。在同一質(zhì)量濃度的溶液中，含小分子溶質(zhì)的溶液其滲透壓比含大分子溶質(zhì)溶液的大，例如，質(zhì)量濃度為50g/L的葡萄糖溶液的滲透壓大于質(zhì)量濃度為50g/L的蔗糖溶液的滲透壓。離子溶液的滲透壓比分子溶液的滲透壓大。通過測定某溶液的滲透壓，可算出該溶液中的溶質(zhì)分子含量。

培養(yǎng)基中的無機(jī)鹽滲透壓為（0.5～1）×101kPa，加入糖及其他成分后產(chǎn)生的總滲透壓為（3.5～7）×101kPa。在細(xì)菌體中磷酸鹽、磷酸脂、嘌呤和嘧啶以高度濃縮的狀態(tài)存在，G+菌在菌體內(nèi)還濃聚某些氨基酸，使得細(xì)菌體內(nèi)的滲透壓較高，約（20～25）×101kPa；

G-菌的滲透壓低些，約（5～6）×101kPa。培養(yǎng)基的滲透壓通常小于菌體內(nèi)的滲透壓，即使略大一些也無妨，因為細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)膜有一定的堅韌性和彈性，對細(xì)菌有保護(hù)作用。

微生物在不同滲透壓的溶液中呈不同的反應(yīng)

①在等滲溶液中微生物生長很好。微生物在質(zhì)量濃度為g/L的NaCl溶液中，紅血球在質(zhì)量濃度為9g/LNaCl的溶液中形態(tài)和大小不變，并生長良好，上述溶液即生理鹽水稱等滲溶液。

②在低滲溶液（/L）中，溶液中水分子大量滲入微生物體內(nèi)，使微生物細(xì)胞發(fā)生膨脹，嚴(yán)重者破裂。

③在高滲溶液（NaCl，200g/L）中，微生物體內(nèi)水分子大量滲到體外，使細(xì)菌發(fā)生質(zhì)壁分離。

在實驗室用ρ（NaCl的NaC1生理鹽水稀釋菌液。微生物在不同滲透壓的溶液中呈不同的反應(yīng)圖5-8細(xì)菌在不同滲透壓溶液中的反應(yīng)嗜高滲透壓微生物高滲溶液保存食物防止腐敗，用ρ（NaCl）為50～300g/L的溶液腌漬魚肉，用質(zhì)量濃度300～800g/L的糖溶液做蜜餞。嗜高滲微生物在高滲溶液中生長，例如，某些霉菌在質(zhì)量濃度600～800g/L的糖溶液[其滲透壓為（45～90)×101kpa]中生長。海洋微生物、鹽湖中生長的微生物及水果汁中生長的細(xì)菌都是嗜高滲透壓的，它們在淡水中不能生長，嗜鹽微生物可在質(zhì)量濃度20g/L的鹽溶液中生長。極端嗜鹽的微生物（如古菌）在質(zhì)量濃度150～300g/L鹽溶液中生長?？蓪⑹塞}菌應(yīng)用于含鹽量高的污（廢）水生物處理中。

七、表面張力表面張力（γ）是作用在物體表面單位長度邊上的收縮力。*水的表面張力為7.3×10-4N/m。*培養(yǎng)基的表面張力為4.5×10-4～6.5×10-4N/m，適合微生物生長。*若表面張力過于降低,微生物的形態(tài)、生長及繁殖均受影響。肺炎球菌、胸膜炎球菌懸液的表面張力低于5×10-4N/m時不能生長，甚至崩解、死亡。有的細(xì)菌生長狀態(tài)改變，原來生成菌膜或菌塊的菌群變?yōu)榫鶆蛏L，其代謝速率和通氣程度都增強(qiáng)。在含有表面活性劑的液體培養(yǎng)基中，結(jié)核桿菌不生菌膜而呈均勻生長，并且生長速率加快。*在肉汁中添加肥皂液，使其表面張力降低到4×10-4N/m以下，枯草桿菌在這種培養(yǎng)基表面呈擴(kuò)散生長，不產(chǎn)生皺膜。若添加無機(jī)鹽增加培養(yǎng)基的表面張力，枯草桿菌產(chǎn)生菌膜。*膽汁或tween80可降低表面張力。肺炎球菌等的革蘭氏陽性菌對膽汁和膽酸鹽很敏感，故可用膽汁溶解實驗鑒別肺炎球菌和鏈球菌。表面活性劑對微生物的影響和的應(yīng)用

膽酸鹽抑制腸道中革蘭氏陽性菌，不抑制革蘭氏陰性的大腸菌群的細(xì)菌。膽酸鹽廣泛用于大腸菌群的分離。表面張力是潤濕的函數(shù)，如果細(xì)菌不被液體培養(yǎng)基潤濕，它們將在表面生長成一層薄菌膜。如果它們被潤濕，則在培養(yǎng)基中均勻生長，使培養(yǎng)基變渾濁。若要使那些在液體培養(yǎng)基中均勻生長的細(xì)菌呈膜狀生長，則可增加類脂質(zhì)含量，保護(hù)菌體不受潤濕，細(xì)菌則可呈薄膜狀生長。

第三節(jié)其他不利環(huán)境因子對

微生物的影響環(huán)境中存在許多對微生物不利的環(huán)境因子：

不利的環(huán)境因子極端溫度極端pH重金屬鹵素紫外輻射電離輻射超聲波表面活性劑一、紫外輻射和電離輻射對微生物的影響

(一)紫外輻射(UV)對微生物的影響

紫外輻射是陽光中的一部分，強(qiáng)烈的陽光能殺菌是由于紫外輻射對微生物有致死作用。紫外輻射的波長范圍是200～390nm，以波長260nm左右的紫外輻射殺菌力最強(qiáng)。極端致死性短波長紫外輻射不能透過地球大氣層，所以，飄到極高處的微生物或被帶到太空去的火箭外的微生物才很快被紫外輻射殺死，陽光通過大氣層到達(dá)地球表面的紫外輻射波長為287～390nm，所以，散射陽光的殺菌力弱。

紫外輻射對微生物的致死作用微生物細(xì)胞中的核酸、嘌呤、嘧啶及蛋白質(zhì)對紫外輻射有特別強(qiáng)的吸收能力。DNA和RNA對紫外輻射的吸收峰在260nm處，蛋白質(zhì)對紫外輻射的吸收峰在280nm處。紫外輻射引起DNA鏈上兩個鄰近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚體(T＝T)，致使DNA不能復(fù)制，導(dǎo)致微生物死亡。

光復(fù)活：經(jīng)紫外輻射照射的菌體或孢子懸液，隨即暴露于藍(lán)色區(qū)域可見光下，有一部分受損傷的細(xì)胞可恢復(fù)其活力，這種現(xiàn)象叫光復(fù)活。復(fù)活的程度與暴露于可見光下的時間、強(qiáng)度及溫度有關(guān)。光復(fù)活作用最有效的可見光波長為510nm。光使被紫外輻射破壞的DNA中T＝T(胸腺嘧啶二聚體)恢復(fù)成正常的DNA。先由處于DNA鏈上的酶在損傷區(qū)域的兩端將磷酸二酯鍵水解，從而切掉受損傷的一段DNA成分。然后，在另一些酶催化下，將相同成分的新核苷酸插入，由連接酶連接好，形成正常的DNA。

暗復(fù)活：在黑暗條件下對損傷DNA鏈的修復(fù)。由于微生物的DNA被紫外輻射破壞后還能修復(fù)，所以，微生物沒有被滅活。只有當(dāng)某一劑量的紫外輻射對DNA的損傷力比修復(fù)酶對損傷DNA的修復(fù)力大得多時，才導(dǎo)致微生物死亡。

不同種的微生物或微生物的不同生長階段對紫外輻射的抵抗力不同。G-菌對紫外輻射最敏感，G+菌次之。芽孢對紫外輻射的抵抗力比它的營養(yǎng)細(xì)胞高幾倍，芽孢在出芽階段抵抗力減弱。酵母菌在對數(shù)生長期抵抗力最強(qiáng)，在缺氮的情況下抵抗力最弱，此時可供給酵母浸出液，增強(qiáng)它對紫外輻射的抵抗力。由于紫外輻射有著如上所述的特殊性質(zhì)，因此，它被廣泛地應(yīng)用于科研、醫(yī)療、衛(wèi)生等許多方面。

不同種的微生物對紫外輻射的反應(yīng)

1.空氣消毒

無菌室、無菌箱或醫(yī)院手術(shù)室均有紫外輻射殺菌燈進(jìn)行消毒，無菌室內(nèi)紫外輻射殺菌燈的功率為30W(無菌箱用15W)，在距離lm處，照射20～30min即殺死空氣中的微生物。

2.表面消毒

對不能用熱和化學(xué)藥品消毒的器具，如膠質(zhì)離心管、藥瓶、安瓿瓶、牛奶瓶，可用紫外輻射消毒。

3.誘變育種

微生物在低于致死劑量的紫外輻射照射下，引起微生物某些特性或性狀的改變，誘變產(chǎn)生優(yōu)良變種。

4.飲用水（純凈水、礦泉水等）和污、廢水處理水的消毒。紫外輻射的應(yīng)用

(二)電離輻射對微生物的影響

1.X射線和γ射線

X射線和γ射線均能使被照射的物質(zhì)產(chǎn)生電離作用,故稱為電離輻射。它們都是高能電滋波：X射線波長nm，γ射線波長為nm。它們的穿透力都很強(qiáng)。生物學(xué)上所用的X射線由X光機(jī)產(chǎn)生，γ射線由鈷、鐳、氡等放射性元素產(chǎn)生。X射線和γ射線對微生物生命活動的影響表現(xiàn)為：

低劑量(0.93～4.65Gy)照射有促進(jìn)微生物生長的作用,或引起微生物發(fā)生誘變；

高劑量(9.3×102Gy以上)照射對微生物有致死作用。這是由于輻射先引起水分解出游離基H＋，生成O2-?、HO2和H2O2等強(qiáng)氧化性的基團(tuán)和物質(zhì)，使酶蛋白的－SH基氧化，從而引起細(xì)胞各種病理變化。利用X射線和γ射線誘導(dǎo)微生物變異，篩選優(yōu)良菌種。

2.射線

一般的微生物對射線很敏感。

有一種嗜極菌對射線的抗性很強(qiáng)，它能夠暴露于數(shù)千倍強(qiáng)度的輻射下仍能存活(而人被一個劑量強(qiáng)度照射就會死亡)，該細(xì)菌的染色體在接受1×104Gy(100×104rad)以上的射線后被破碎為數(shù)百個片段，卻能在一天內(nèi)能自我修復(fù)成原樣。研究它的DNA修復(fù)機(jī)制對于發(fā)展在輻射污染區(qū)的環(huán)境進(jìn)行生物治理非常有意義。

二、超聲波對微生物的影響頻率超過20000Hz的、人聽不見的聲波叫超聲波。超聲波具有強(qiáng)烈的生物學(xué)作用，幾乎所有的細(xì)菌體都能被超聲波破壞，只是敏感程度各有不同。超聲波的殺菌效果與其頻率、處理時間、細(xì)菌的大小、形狀及菌數(shù)有關(guān)。超聲波頻率高，殺菌效果好；桿菌比球菌易被超聲波殺死；大桿菌比小桿菌易被殺死，小的細(xì)菌可能躲在超聲波的波節(jié)處而不受損傷，因而在超聲波處理的過程中，小部分細(xì)菌仍可存活。

超聲波的殺菌機(jī)制：超聲波使細(xì)胞內(nèi)含物受強(qiáng)烈振蕩，膠體發(fā)生絮狀沉淀、凝膠液化或乳化狀態(tài)，從而失去生物活性。溶液受超聲波作用產(chǎn)生空腔，引起巨大的壓力變化，使細(xì)菌死亡；同時，溶于溶液中的氣體變成無數(shù)極微小的氣泡迅速猛烈地沖擊細(xì)菌，使之破裂。

超聲波的應(yīng)用：

1.超聲波破壞菌體制成細(xì)菌裂解液，用于研究細(xì)菌的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、酶活性等；

2.利用超聲波破碎組織，從中提取病毒；

3.利用頻率800～1000kHz的超聲波治療疾病，能引起致病生物體發(fā)生破壞性改變；

4.用超聲波消毒汽車車廂內(nèi)的空氣；

5.用超聲波殺滅飲用水、食品、飲料中的細(xì)菌；

6.用超聲波破碎高濃度污（廢）水和剩余活性污泥中的細(xì)菌，將它們的細(xì)胞壁和細(xì)胞物質(zhì)破碎，增加其生化降解性，提高產(chǎn)甲烷效率。

三、重金屬對微生物的毒害重金屬汞、銀、銅、鉛及其化合物可有效地殺菌和防腐，它們是蛋白質(zhì)的沉淀劑。其殺菌機(jī)理是與酶的－SH基結(jié)合，使酶失去活性；或與菌體蛋白結(jié)合，使之變性或沉淀。

二氯化汞(HgCl2)

的質(zhì)量濃度為5～20mg/L時,對大多數(shù)細(xì)菌有致死作用。自然界中有些細(xì)菌能耐汞，甚至轉(zhuǎn)化汞。例如：腐臭假單胞菌能耐小于2mg／L的汞，帶MER質(zhì)粒的腐臭假單胞菌耐汞能力更強(qiáng)，能在質(zhì)量濃度50～70mg／L的HgCl2環(huán)境中生長?？捎媚凸幚砗瘡U水。耐汞菌可將無機(jī)汞轉(zhuǎn)化為有機(jī)汞并成為菌體的一部分，然后再從菌體中回收汞。

2[酶－SH]＋Hg2+→酶－S－Hg－S－酶＋2H+

(有活性)

(無活性)

硫酸銅對真菌和藻類的殺傷力較強(qiáng)。硫酸銅與石灰配制成波爾多液，在農(nóng)業(yè)上可用以防治某些植物病毒。在污（廢）水生物處理過程中用化學(xué)法測定曝氣池混合液的溶解氧時,可在1L混合液中加10mL質(zhì)量濃度1g/L的硫酸銅抑制微生物呼吸。硫酸銅能殺藻和抑制藻的生長。將它用于殺滅富營養(yǎng)化湖泊和冷卻塔循環(huán)水中的藻類。

鉛對微生物有毒害，將微生物浸在質(zhì)量濃度為l～5g/L的鉛鹽溶液中幾分鐘內(nèi)就會死亡。

四、極端溫度對微生物的影響

極端溫度是指超高溫和超低溫。超高溫是指在微生物最高生長溫度以上的溫度，對微生物有致死作用。

極端溫度對微生物的不利影響破壞微生物機(jī)體的基本組成——蛋白質(zhì)、酶蛋白和脂肪。蛋白質(zhì)被高溫嚴(yán)重破壞而發(fā)生凝固，呈不可逆變性，猶如雞蛋煮熟后不能再孵化出小雞一樣。微生物經(jīng)超高溫處理必然死亡。當(dāng)用超高溫處理時，使細(xì)胞質(zhì)膜中的脂肪受熱溶解使膜產(chǎn)生小孔，引起細(xì)胞內(nèi)含物泄漏而致死。

超高溫殺菌效果：與微生物的種類、數(shù)量、生理狀態(tài)、pH有關(guān)。

無芽孢桿菌在80～100℃時幾分鐘之內(nèi)幾乎全部死亡；

有芽孢桿菌在100℃時營養(yǎng)細(xì)胞先死亡，芽孢煮2h也難以死亡。

高溫殺菌所需作用時間與溫度高低有關(guān)：無芽孢桿菌在80～100℃作用下幾分鐘即死；在70℃時作用時間需10～15min，在60℃時作用時間需30min。

高溫殺菌與菌齡也有關(guān)系：

在53℃加熱大腸桿菌15min，菌齡h的菌數(shù)下降1/2000倍，菌齡62h的菌數(shù)僅下降至原菌數(shù)的1/12。

高溫殺菌效果還與pH有關(guān)：通常在酸性條件下細(xì)菌易被殺死。

高溫殺菌效果與菌體蛋白質(zhì)含水量有關(guān)。干細(xì)胞(例如孢子)比濕細(xì)胞更抗熱，含水量50g/(100g)的蛋白質(zhì)在56℃就凝固，含水量為18g/(100g)的蛋白質(zhì)在80～90℃才凝固，不含水的蛋白質(zhì)的凝固溫度高達(dá)160～170℃。

各種芽孢桿菌的致死溫度表5-12各種芽孢桿菌的致死溫度(℃)

表5-13蛋白質(zhì)含水率與其凝固溫度的關(guān)系炭疽桿菌蠟狀芽孢桿菌枯草芽孢桿菌嗜熱脂肪芽孢桿菌濕熱滅菌溫度/℃105100100120～121殺菌時間/min5～1066～1712蛋白質(zhì)含水量/[g?（100g）-1]凝固溫度/(℃)蛋白質(zhì)含水率/[g?（100g）-1]凝固溫度/℃5025185674～8080～9060145160～170在微生物科研、教學(xué)實驗及發(fā)酵工業(yè)中，培養(yǎng)基和所用一切器皿都需先經(jīng)滅菌后才能使用。

滅菌是通過超高溫或其他的物理、化學(xué)因素將所有微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和所有的芽孢或孢子全部殺死。滅菌方法有干熱滅菌法和濕熱滅菌法。

消毒是用物理、化學(xué)因素殺死致病菌(有芽孢和無芽孢的細(xì)菌),或者是殺死所有微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和一部分芽孢。消毒法有巴斯德消毒法和煮沸消毒法兩種。消毒的效果取決于消毒時的溫度和消毒時間。

滅菌和消毒方法見有關(guān)實驗部分。

滅菌方法：

五、極端pH對微生物的影響過高或過低的pH對微生物生長繁殖不利，表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）pH過低（pH1.5），引起微生物體表面由負(fù)電荷改變?yōu)閹д?，進(jìn)而影響微生物對營養(yǎng)物的吸收。

（2）影響培養(yǎng)基中有機(jī)化合物的離子化作用因為細(xì)菌表面帶負(fù)電荷，非離子狀態(tài)化合物比離子狀態(tài)化合物更容易滲入細(xì)胞。處于中性或堿性環(huán)境中，乙酸呈離子狀態(tài)帶負(fù)電荷，帶負(fù)電荷的物質(zhì)不能滲入帶負(fù)電荷的細(xì)胞內(nèi)。在酸性環(huán)境中，乙酸未離子化而呈中性，未離子化的乙酸能進(jìn)入帶負(fù)電荷的細(xì)胞。乙酸對有些微生物有毒并抑制其生長。堿性物質(zhì)情況正相反，在堿性環(huán)境中它不離子化，比較容易滲入細(xì)胞，在酸性環(huán)境中離子化，不能滲透入細(xì)胞中。

圖5-9pH對有機(jī)酸滲入細(xì)胞的影響

（3）酶只有在最適宜的pH時才能發(fā)揮其最大活性,極端的pH使酶的活性降低，進(jìn)而影響微生物細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)過程，甚至直接破壞微生物細(xì)胞。

（4）過高或過低的pH均降低微生物對高溫的抵抗能力。六、干燥對微生物的影響

干燥能使菌體內(nèi)蛋白質(zhì)變性，引起代謝活動停止，干燥影響微生物的活性以至生命力。由于微生物種類、它們所處的環(huán)境條件、干燥程度不同，微生物的反應(yīng)不同。細(xì)菌的芽孢、藻類和真菌的孢子及原生動物的胞囊都比營養(yǎng)細(xì)胞抗干燥。干燥細(xì)胞的代謝處于停滯狀態(tài)，在不受熱和其他外界因素干擾下，干燥細(xì)胞一直呈休眠狀態(tài)長期存活，若供給潮氣則很快復(fù)活。地衣(真菌和藻類的共生體)很能抵抗極低水活度的干燥環(huán)境。

鑒于在極低水活度、極干燥的環(huán)境中微生物不生長，干燥就成為保藏物品和食物的好方法。用滅菌的沙土管保存菌種、孢子。也可用真空冷凍干燥保存菌種。

七、若干有機(jī)物對微生物的影響

醇、醛、酚等能使蛋白質(zhì)變性，是常用的殺菌劑。

（一）醇

醇是脫水劑和脂溶劑，可使蛋白質(zhì)脫水變性，溶解細(xì)胞質(zhì)膜的脂質(zhì)，殺死微生物機(jī)體。乙醇的體積分?jǐn)?shù)為70％時殺菌力最強(qiáng)。濃度過低無殺菌力。純乙醇可使細(xì)胞