环境因子对微生物生长的影响

环境因子对微生物生长的影响

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微生物生长繁殖是微生物与外部环境共同作用的结果。只有环境条件适宜时，微生物才能生长繁殖。影响微生物的环境因素主要包括温度、氧气、PH、湿度、渗透压、水活度等。

一、温度对微生物的影响

温度对微生物的影响是广泛的，改变温度必然会影响微生物体内所进行的多种生物化学反应。适宜的温度能刺激生长，不适的温度会改变微生物的形态、代谢、毒力等，甚至导致死亡。

温度是影响微生物生长的重要因素。一方面，在一定范围内随着温度的上升，酶活性提高，细胞的生物化学反应速度和生长速度加快，一般温度每升高10℃，生化反应速率增加一倍，同时营养物质和代谢产物的溶解度提高，细胞膜的流动性增大，有利于营养物质的吸收和代谢产物的排出；另一方面，机体的重要组成如核酸、蛋白质等对温度较敏感，随着温度的升高可遭受不可逆的破坏。各种微生物都有其生长繁殖的最低温度、最适温度、最高温度和致死温度。

微生物的生长温度类型

不同微生物的最适生长温度差异很大，根据微生物的最适生长温度，可将它们分成低温微生物、中温微生物和高温微生物。如下表2-1所示。

1、低温微生物

又称嗜冷微生物，能在O℃下生长，可分为专性嗜冷和兼性嗜冷两种。专性嗜冷微生物的最高生长物温度为20℃。兼性嗜冷微生物生长的温度范围较广，

但最适生长温度仍以20℃左右为好，最高生长温度为35℃左右。嗜冷微生物如假单胞菌、乳酸杆菌和青霉等多分布在海洋、深湖、冷泉和冷藏库中，分解其中的有机物。

2、中温型微生物

又称嗜温型微生物，绝大多数微生物属于这一类。其最适生长温度为20-40℃，最低生长温度为10-20℃，最高生长温度为40-50℃。土壤、植物、温血动物及人体中的微生物大部分属于这一类。它们又可分为温室性微生物和体温性微生物。嗜温性微生物最低生长温度不能低于10℃，低于10℃蛋白质合成过程不能启动，许多酶功能受到抑制，使生长受到抑制。

3、高温型微生物

又称嗜热性微生物，它们适宜在45一50℃以上的温度中生长。这类微生物主要分布在温泉、堆肥堆、发酵饲料、日照充足的土壤表面等腐烂有机物中。例如部分芽抱杆菌、高温放线菌属等都是能在55一70℃中生长的类群。有的细菌可在近100℃的高温中生长。

二、氧气对微生物的影响

1、专性好氧菌

须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含有超氧物歧化酶和过氧化氢酶。

2、兼性好氧菌

在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时接发酵或无氧呼吸产能；细胞含有SOD和过氧化氢酶。

3、厌氧菌

分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；在空气或含有10%CO2的空气中，在固体培养基表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。

4、微好氧菌

只有在氧分压较低（一般0.01-0.03帕）下才能正常生长的微生物，具有呼

吸链，并以氧作为最终氢受体，含少量SOD，不含过氧化氢酶。

5、耐氧菌

有氧情况下进行发酵性厌氧生活，生长不需要氧，但氧对它们也无毒害作用。不含呼吸链；细胞含有SOD和过氧化氢酶。

在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同微生物的生长

1、培养好氧微生物：需震荡或通气，保证充足的氧气。

2、培养专性厌氧微生物：需排除环境中的氧气，同时在培养基中添加还原剂，降低培养基中的氧化还原电位势。

3、培养兼性厌氧或耐氧微生物：可深层静止培养。

三、PH对微生物的影响

PH对微生物的影响主要影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力。微生物的生长pH值范围极广，从pH2.0~10.0都有微生物能生长。但是绝大多数种类都生活在pH5.0~9.0之间。

微生物生长的pH值三基点：最低、最适和最高pH值。低于最低、或超过最高生长pH值时，微生物生长受抑制或导致死亡。

1、不同的微生物最适生长的pH值不同，根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为：

(1)嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌

(2)耐碱微生物：许多链霉菌

(3)中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌

(4)嗜酸微生物：硫杆菌属

(5)耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌

2、同一种微生物在其不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对pH值的要

求也不同。在发酵工业中，控制pH值尤其重要。

(1)同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中，对环境pH值要求不同。

(2)同一种微生物由于环境pH值不同，可能积累不同的代谢产物。

四、湿度，渗透压与水活度

在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量，一般用在一定的温度和压力条件下，溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示，即：αw=Pw/P o w。式中Pw代表溶液蒸汽压力, P O w代表纯水蒸汽压力。纯水αw为1.00,溶液中溶质越多, αw越小。