不同的微生物生長范圍詳解演示文稿

不同的微生物生長范圍詳解演示文稿目前一頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)優(yōu)選不同的微生物生長范圍目前二頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)從微生物整體來看:生長的溫度范圍一般在-10℃~100℃極端下限為-30℃，極端上限為105~300℃但對(duì)于特定的某一種微生物：只能在一定溫度范圍內(nèi)生長，在這個(gè)范圍內(nèi)，每種微生物都有自己的生長溫度三基點(diǎn)，即最低、最適、最高生長溫度處于最適生長溫度時(shí)，生長速度最快，代時(shí)最短。超過最低生長溫度時(shí)，微生物不生長，溫度過低，甚至?xí)劳?。超過最高生長溫度時(shí)，微生物不生長，溫度過高，甚至?xí)劳觥?.1.1微生物生長的三個(gè)溫度基點(diǎn)目前三頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)根據(jù)微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物劃為三個(gè)類型：6.1.2微生物生長溫度類型低溫型微生物（嗜冷微生物）中溫型微生物（嗜溫微生物）高溫型微生物（嗜熱微生物）目前四頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)目前五頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)低溫型微生物:最適生長溫度在5~20℃,主要分布在地球的兩極、冷泉、深海、冷凍場(chǎng)所及冷藏食品中。例：假單孢菌中的某些嗜冷菌在低溫下生長，常引起冷藏食品的腐敗。嗜冷微生物在低溫下生長的機(jī)理，目前還不清楚，據(jù)推測(cè)有兩種原因：①它們體內(nèi)的酶能在低溫下有效地催化，在高溫下酶活喪失②細(xì)胞膜中的不飽和脂肪酸含量高，低溫下也能保持半流動(dòng)狀態(tài)，可以進(jìn)行物質(zhì)的傳遞。目前六頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)中溫型微生物：最適生長溫度為20℃~40℃，大多數(shù)微生物屬于此類。室溫型主要為腐生或植物寄生，在植物或土壤中。體溫型主要為寄生，在人和動(dòng)物體內(nèi)。高溫型微生物：最適生長溫度為50℃~60℃,主要分布在溫泉、堆肥和土壤中。在高溫下能生長的原因：①酶蛋以及核糖體有較強(qiáng)的抗熱性②核酸具有較高的熱穩(wěn)定性（核酸中G+C含量高（tRNA），可提供形成氫鍵，增加熱穩(wěn)定性）。③細(xì)胞膜中飽和脂肪酸含量高，較高溫度下能維持正常的液晶狀態(tài)。目前七頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)高溫微生物的特點(diǎn):生長速度快，合成大分子迅速，可及時(shí)修復(fù)高溫對(duì)其造成的分子損傷。耐高溫菌具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：在減少能源消耗、減少染菌、縮短發(fā)酵周期等方面具重要意義。目前八頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn) 菌名 生長溫度 發(fā)酵溫度 累積產(chǎn)物溫度 （℃） （℃） （℃）Streptococcusthermophilus 37 47 37S.lactis 34 40 產(chǎn)細(xì)胞：25~30 產(chǎn)乳酸：30Streptomycesgriseus 37 28 _Corenybacteriumpekinense 32 33~35 _Clostridiumacetobutylicum 37 33 _Peniciliumchrysogenum 30 25 20以青霉素的生產(chǎn)為例：培養(yǎng)165小時(shí)采用分段控制溫度的方法，其青霉素產(chǎn)量比始終在30℃培養(yǎng)提高了14.7%。分段控制方式：0~5小時(shí)，30℃；5~40小時(shí)，25℃；40~125小時(shí)，20℃；125~165小時(shí)，25℃?！锊煌砩^程的最適溫度微生物不同生理活動(dòng)要求不同溫度，所以，最適生長溫度≠發(fā)酵速度快、積累代謝產(chǎn)物多。目前九頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)6.1.3.1高溫對(duì)微生物的影響高溫下蛋白質(zhì)不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小孔，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)（溶菌）?！镂⑸飳?duì)熱的耐受力與以下因素有關(guān):(1)微生物種類及發(fā)育階段

嗜熱菌比其它類型的菌體抗熱有芽孢的細(xì)菌比無芽孢的菌抗熱微生物的繁殖結(jié)構(gòu)比營養(yǎng)結(jié)構(gòu)抗熱性強(qiáng)老齡菌比幼齡菌抗熱6.1.3高溫與低溫對(duì)微生物的影響目前十頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)(2)微生物對(duì)熱的耐受力還受環(huán)境條件的影響與培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分有關(guān)——培養(yǎng)基中蛋白質(zhì)含量高時(shí)比較耐熱.與pH有關(guān)——pH適宜時(shí)不易死亡，pH不適宜時(shí)，容易死亡.與水分有關(guān)——含水量大時(shí)容易死亡，含水量小時(shí)不容易死亡.與含菌量有關(guān)——含菌量高，抗熱性增強(qiáng)，含菌量低，抗熱性差。與熱處理時(shí)間有關(guān)——熱處理時(shí)間長，微生物易死亡。目前十一頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)當(dāng)環(huán)境溫度低于微生物的最適生長溫度時(shí)，微生物的生長繁殖停止，當(dāng)微生物的原生質(zhì)結(jié)構(gòu)并未破壞時(shí)，不會(huì)很快造成死亡并能在較長時(shí)間內(nèi)保持活力，當(dāng)溫度提高時(shí)，可以恢復(fù)正常的生命活動(dòng)。低溫保藏菌種就是利用這個(gè)原理。一些細(xì)菌、酵母菌和霉菌的瓊脂斜面菌種通常可以長時(shí)間地保藏在4℃的冰箱中。當(dāng)溫度過低，造成微生物細(xì)胞凍結(jié)時(shí)，有的微生物會(huì)死亡，有些則并不死亡。、低溫對(duì)微生物的影響目前十二頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)造成死亡的原因：①凍結(jié)時(shí)細(xì)胞水分變成冰晶，冰晶對(duì)細(xì)胞膜產(chǎn)生機(jī)械損傷，膜內(nèi)物質(zhì)外漏。②凍結(jié)過程造成細(xì)胞脫水。凍結(jié)速度對(duì)冰晶形成有很大影響，緩慢凍結(jié)，形成的冰晶大，對(duì)細(xì)胞損傷大；快速凍結(jié)，形成的冰晶小、分布均勻，對(duì)細(xì)胞的損傷小，因此，利用快速凍結(jié)可以對(duì)一些菌種進(jìn)行凍結(jié)保藏，一般情況下在菌懸液中再加一些甘油、糖、牛奶、保護(hù)劑等可對(duì)菌種進(jìn)行長期保藏。目前十三頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)微生物對(duì)氧的需要和耐受力在不同的類群中變化很大，根據(jù)微生物與氧的關(guān)系,可把它們分為幾種類群:專性好氧菌:好氧菌微好氧菌：兼性厭氧菌耐氧厭氧菌：厭氧菌(專性)厭氧菌：6.2氧氣對(duì)微生物生長的影響目前十四頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)氧濃度對(duì)不同微生物生長的影響目前十五頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)專性好氧菌（strictaerobe）必須在有分子氧的條件下才能生長，有完整的呼吸鏈，以分子氧作為最終氫受體，細(xì)胞含有超氧物歧化酶（SOD，superoxidedismutase）和過氧化氫酶。在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧情況下生長得更好，在有氧時(shí)靠呼吸產(chǎn)能，無氧時(shí)接發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能；細(xì)胞含有SOD和過氧化氫酶。微好氧菌（microaerophilicbacteria）只能較低的氧分壓下才能正常生長，通過呼吸鏈并以氧為最終氫受體而產(chǎn)能，兼性好氧菌（facultativeaerobe）目前十六頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)耐氧菌（aerotolerantanaerobe）可在分子氧存在下進(jìn)行厭氧生活的厭氧菌。生活不需要氧，分子氧也對(duì)它無毒害。不具有呼吸鏈，依靠專性發(fā)酵獲得能量。細(xì)胞內(nèi)存在SOD和過氧化物酶，但缺乏過氧化氫酶。厭氧菌（anaerobe）分子氧對(duì)它有毒害，短期接觸空氣，也會(huì)抑制其生長甚至致死；在空氣或含有10%CO2的空氣中，在固體培養(yǎng)基表面上不能生長，只有在其深層的無氧或低氧化還原電勢(shì)的環(huán)境下才能生長；生命活動(dòng)所需能量通過發(fā)酵、無氧呼吸、循環(huán)光合磷酸化或甲烷發(fā)酵提供；細(xì)胞內(nèi)缺乏SOD和細(xì)胞色素氧化酶，大多數(shù)還缺乏過氧化氫酶。目前十七頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)在培養(yǎng)不同類型的微生物時(shí)，要采用相應(yīng)的措施保證不同微生物的生長。培養(yǎng)好氧微生物：需震蕩或通氣，保證充足的氧氣。培養(yǎng)專性厭氧微生物：需排除環(huán)境中的氧氣，同時(shí)在培養(yǎng)基中添加還原劑，降低培養(yǎng)基中的氧化還原電位勢(shì)。培養(yǎng)兼性厭氧或耐氧微生物：可深層靜止培養(yǎng)。目前十八頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)◆影響膜表面電荷的性質(zhì)及膜的通透性，進(jìn)而影響對(duì)物質(zhì)的吸收能力?！舾淖兠富?、酶促反應(yīng)的速率及代謝途徑：如：酵母菌在pH4.5-5產(chǎn)乙醇，在pH6.5以上產(chǎn)甘油、酸?！舡h(huán)境pH值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的離子化程度，從而影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收，或有毒物質(zhì)的毒性。6.3pH值與微生物生長的相互影響6.3.1環(huán)境pH值對(duì)微生物生長的影響目前十九頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)微生物的生長pH值范圍極廣，從pH<2~>8都有微生物能生長。但是絕大多數(shù)種類都生活在pH5.0~9.0之間。微生物生長的pH值三基點(diǎn)：各種微生物都有其生長的最低、最適和最高pH值。低于最低、或超過最高生長pH值時(shí)，微生物生長受抑制或?qū)е滤劳觥２煌奈⑸镒钸m生長的pH值不同，根據(jù)微生物生長的最適pH值，將微生物分為：

嗜堿微生物：硝化細(xì)菌、尿素分解菌、多數(shù)放線菌耐堿微生物：許多鏈霉菌中性微生物：絕大多數(shù)細(xì)菌，一部分真菌嗜酸微生物：硫桿菌屬耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌6.3.2不同微生物對(duì)pH要求不同目前二十頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)微生物種類最低pH最適pH最高pH大腸桿菌枯草芽孢桿菌金黃色葡萄球菌黑曲霉一般放線菌一般酵母菌

4.34.54.21.55.03.06.0—8.06.0—7.57.0—7.55.0—6.07.0—8.05.0—6.09.58.59.39.0108.0

一些微生物生長的pH值范圍目前二十一頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)微生物 pH值 最低最適最高Thiobacillusthiooxidans氧化硫硫桿菌0.5 2.0~3.5 6.0Lactobacillusacidophilus嗜酸乳桿菌4.0~4.65.8~6.6 6.8Rhizobiumjaponicum大豆根瘤菌 4.2 6.8~7.0 11.0Azotobacterchroococcum圓褐固氮4.5 7.4~7.6 9.0Nitrosomonassp.硝化單胞菌7.0 7.8~8.6 9.4Acetobacteraceti醋化醋桿菌 4.0~4.55.4~6.3 7.0~8.0Staphylococcusaureus金黃葡球菌 4.27.0~7.5 9.3Chlorobiumlimicola泥生綠菌

6.0 6.8 7.0Thurmusaquaticus水生棲熱菌 6.07.5~7.8 9.5Aspergillusniger黑曲霉 1.55.0~6.0 9.0一般放線菌 5.0 7.0~8.0 10.0一般酵母菌 3.05.0~6.08.0不同微生物的生長pH值范圍目前二十二頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)同一種微生物在其不同的生長階段和不同的生理生化過程中，對(duì)pH值的要求也不同。在發(fā)酵工業(yè)中，控制pH值尤其重要，舉例：Aspergillusniger在pH2~2.5范圍時(shí)有利于合成檸檬酸，當(dāng)在pH2.5~6.5范圍內(nèi)時(shí)以菌體生長為主，而在pH7.0時(shí)，則以合成草酸為主。丙酮丁醇梭菌在pH5.5~7.0范圍時(shí)，以菌體生長為主，而在pH4.3~5.3范圍內(nèi)才進(jìn)行丙酮丁醇發(fā)酵。微生物 生長最適pH 合成抗生素最適pH灰色鏈霉菌 6.3~6.9 6.7~7.3紅霉素鏈霉菌 6.6~7.0 6.8~7.3產(chǎn)黃青霉 6.5~7.2 6.2~6.8金霉素鏈霉菌 6.1~6.6 5.9~6.3龜裂鏈霉菌 6.0~6.6 5.8~6.1灰黃青霉 6.4~7.0 6.2~6.5生長的最適pH值與發(fā)酵的最適pH值目前二十三頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)同一種微生物在不同的生長階段和不同生理生化過程中，對(duì)環(huán)境pH值要求不同。例如：丙酮丁醇梭菌在pH值=5.5—7.0時(shí)，以菌體生長為主在pH值=4.3—5.3時(shí)，進(jìn)行丙酮丁醇發(fā)酵同一種微生物由于環(huán)境pH值不同，可能積累不同的代謝產(chǎn)物。例如：黑曲霉pH值=2—3時(shí)，產(chǎn)物以檸檬酸為主，只產(chǎn)少量草酸。pH值在7左右時(shí)，產(chǎn)物以草酸為主，只產(chǎn)少量檸檬酸。目前二十四頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)6.3.3微生物細(xì)胞內(nèi)的pH值雖然微生物生活的環(huán)境pH值范圍較寬，但是其細(xì)胞內(nèi)的pH值卻相當(dāng)穩(wěn)定，一般都接近中性。這種維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定中性pH值的特性能夠保持細(xì)胞內(nèi)各種生物活性分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和細(xì)胞內(nèi)酶所需要的最適pH值。微生物胞內(nèi)酶的最適pH值一般為中性，胞外酶的最適pH值接近環(huán)境pH值。目前二十五頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)6.3.4微生物的生命活動(dòng)對(duì)環(huán)境pH值的影響★微生物在生長過程中也會(huì)使外界環(huán)境的pH值發(fā)生改變，原因：由于有機(jī)物分解：分解糖類、脂肪等，產(chǎn)生酸性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pH值下降；分解蛋白質(zhì)、尿素等，產(chǎn)生堿性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pH值上升由于無機(jī)鹽選擇性吸收：銨鹽吸收（(NH4)2SO4H2SO4），pH↓硝酸鹽吸收(NaNO3NaOH)，pH↑★培養(yǎng)過程中調(diào)節(jié)pH值的措施過酸時(shí)：加入堿或適量氮源，提高通氣量。過堿時(shí)：加入酸或適量碳源，降低通氣量。NH4+被吸收NO3+被吸收★配制培養(yǎng)基時(shí)調(diào)整pH值的措施：目前二十六頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)6.3.5酸堿添加劑的抑菌機(jī)理酸類物質(zhì)：無機(jī)酸：與H+濃度成正比的高氫離子濃度，可引起菌體表面蛋白的變性和核酸的水解，并破壞酶類的活性有機(jī)酸：與不電離的部分成正比,故有時(shí)有機(jī)酸的抑菌效果>無機(jī)酸。作為食品防腐劑的有機(jī)酸如苯甲酸和水楊酸可與微生物細(xì)胞中的成分發(fā)生氧化作用，從而抑制微生物的生長。堿類物質(zhì)：強(qiáng)堿可引起蛋白質(zhì)、核酸大分子變性、水解，以殺死或抑制微生物。食品工業(yè)中常用石灰水、NaOH、Na2CO3等作為機(jī)器、工具以及冷藏庫的消毒劑。目前二十七頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)水活度：在相同的溫度、壓力下，體系中溶液的水的蒸汽壓與純水的蒸汽壓之比,即Aω=p/p0.微生物生長的水活度范圍：Aω=0.63~0.99

各種微生物生長的最低水活度值微生物最低Aω值

微生物最低Aω值一般細(xì)菌一般酵母菌一般霉菌0.900.880.80嗜鹽細(xì)菌干生性霉菌耐滲透壓酵母0.750.650.636.4水分目前二十八頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)滲透壓和干燥都涉及到水分含量和水活度，它們對(duì)微生物的生長都有很大的影響。干燥對(duì)微生物的影響:干燥抑制微生物生長或造成其死亡的原因：干燥能引起微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的變性和鹽類等物質(zhì)濃度提高，從而抑制生長或造成微生物死亡6.5干燥對(duì)微生物的影響目前二十九頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)微生物對(duì)干燥的抵抗力與以下因素有關(guān)：溫度：在相同的干燥環(huán)境下，溫度高，微生物易死亡，而在低溫下不易死亡（例如冷凍干燥保藏菌種）干燥速度：干燥速度快，微生物不易死亡，反之，易死亡基質(zhì)：在不同基質(zhì)中對(duì)干燥的抵抗力不同，含有糖、淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)時(shí)，不易死亡。微生物種類及生長時(shí)期：產(chǎn)莢膜菌比不產(chǎn)莢膜菌抗性強(qiáng)；小型、厚壁細(xì)胞的微生物比長型、薄壁細(xì)胞的微生物抗性強(qiáng)；細(xì)菌的芽孢、真菌的孢子比營養(yǎng)細(xì)胞抗干燥性很強(qiáng)；老齡菌比幼齡菌抗性強(qiáng)。目前三十頁\總數(shù)三十五頁\編于點(diǎn)細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)濃度與胞外溶液的溶質(zhì)濃度相等時(shí)，為等滲溶液,溶液的溶質(zhì)濃度高于胞內(nèi)溶質(zhì)濃度為高滲溶液,溶液的溶質(zhì)濃度低于胞內(nèi)溶質(zhì)濃度為低