第十七单元——第六章微生物生长与控制(二)
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-----耐冷微生物(psychrotolernt),又称兼性嗜冷微生物 能在0 ℃生长，但最适生长温度 20℃~40 ℃。（冷水
，土壤，引起冰箱食物腐败的主要微生物类群）
嗜冷微生物在低温下能生长的原因：
①嗜冷微生物的酶在低温下能有效起催化作用，其酶的二级结构 含有较多的α‐螺旋，能使酶蛋白在寒冷环境中有较强的弹性。 ②嗜冷微生物的酶有较强的极性，含有较少的亲水性氨基酸，有 助于在低温下保持蛋白质的弹性及酶的活性。 ③嗜冷微生物细胞膜的脂类中不饱和脂肪酸的含量较高，在低温 下膜也能保持半流动状态。
（2）嗜温微生物(mesophiles) ，又称中温菌
最低生长温度10℃左右，最适生长温度 25 ~ 37℃，最高 生长温度45℃左右（大多数微生物，人类病原菌）。
嗜温微生物又可分为寄生和腐生两类： 寄生嗜温微生物的最适生长温度相对较高，大肠杆
菌是典型的寄生嗜温微生物； 腐生嗜温微生物的相对较低，发酵工业中常用的黑
生长温度 三基点
最适生长温度 最高生长温度
生长速度最高的温度 能生长的最高温度
最适生长温度并非等于最适发酵温度，或生长得率最高时的温度。
根据微生物的最适生长温度，可将微生物分为三类：
(1)嗜冷微生物（psychrophile） 最低生长温度0 ℃以下，最适生长温度 ≦15 ℃， 最高生长温度20℃左右；（地球两极，海洋深处）
微生物生长过程培养基内PH值变化原因
糖类: 发酵氧化 形成有机酸 有机物 脂肪: 水解, 形成有机酸
蛋白质: 脱羧, 形成胺类 硫酸氨: 氨吸收, 变成硫酸 无机物 硝酸钠: 硝酸吸收, 形成氢氧化钠
pH通过影响细胞质膜的透性、膜结构的稳定性、物质的溶解 性或电离性来影响营养物质的吸收。
从而影响微生物的生长速率
微生物生长的pH值范围 每一种微生物都存在生长pH的三基点：
•最低生长pH； •最适生长pH； •最高生长pH；
最适生长pH ≠ 最适发酵pH
根据微生物生长的pH范围，将其分以下几类：
嗜碱菌(alkalophile) 专性生活在pH10～11的碱性条件下而不能生活在中性条件下的 微生物。(碱性盐湖和碳酸盐含量高的土壤中)。多数嗜碱菌为 芽孢杆菌属，少数属于古生菌。 耐碱菌：在碱性环境下能生长，但在中性条件下不死亡。
微生物在高温环境下为何能生存呢？
胞内酶和蛋白质在高温时更稳定（分子中1个或多个部位被某些氨 基酸所取代，能以特殊的方式折叠，抵抗温度的变性作用）;
细胞质膜富含饱和脂肪酸，因而膜在高温下仍很稳定并发挥功能;
其核酸有热稳定性的结构，tRNA在特定的碱基区域含较多GC对.
2. 低温对微生物的影响
(1) 冰冻对微生物的影响
黑曲霉：在pH2.0～2.5时，有利于合成柠檬酸， 在pH2.5～6.5范围内，就以菌体生长为主， 在pH7左右时，则大量合成草酸。
丙酮丁醇梭菌：在pH5.5～7.0内，以菌体生长繁殖为主， 在pH4.3～5.3范围内进行丙酮、丁醇发酵。
无论微生物生长的pH范围多广泛，细胞内的pH一般都接 近中性。胞内酶的最适pH也接近中性，而位于周质空间的酶 和分泌到细胞外的胞外酶的最适pH则接近环境的pH。
微生物对热的忍受力依菌的种类、菌龄而异。 微生物的营养体、霉菌的孢子、细菌的芽孢等。
微生物对热的忍受力还受微生物所处环境的其他条件的影响. 环境pH、渗透压、培养基组成等的影响。 如在酸性条件下，微生物对热的耐受力明显下降； 环境中富含蛋白质时，利于保护菌体，增加微生物细胞对
热的抗性。
二、pH
wenku.baidu.com
pH = - lg [ H+]
微生物所处的环境不同，对低温的抵抗能力不同
冰冻和解冻的反复交替容易造成微生物细胞破裂
(3) 低温用于食品保藏
根据各类食品的特点和保藏要求不同，将低温保藏食品 的温度可作如下的划分：
寒冷温度：指在室温和冷藏温度之间的温度。嗜冷微 生物能在这一温度范围内缓慢生长，保藏食品的有效期较 短，一般仅适宜于保藏果蔬食品。
冷藏温度：指在0～5℃之间的温度。一些嗜冷微生物 尚能缓慢生长，能阻止几乎所有的引起食物中毒的病原菌 生长（除肉毒杆菌E型尚能在3.3℃生长和产生毒素外）。 冷藏温度可用于储存果蔬、鱼肉、禽蛋、乳类等食品。
冻藏温度：指低于0℃以下的温度。在–18℃以下的温 度几乎阻止所有微生物的生长。
3. 高温对微生物的影响
①冰冻使细胞内游离水形成冰晶，对细胞造成机械性损伤； ②冰冻导致细胞失去可利用的水分，形成脱水干燥状态，细胞
质的pH值和胶体状态发生改变，甚至可引起胞内蛋白质部分 变性等； ③微生物所处的基质也因冰冻而产生一系列复杂的变化。
(2) 低温对微生物作用的有关因素
冰点附近会加速微生物死亡
微生物种类不同抵抗低温能力不同
嗜中性菌(neutrophile) 生长最适pH 5.5~8.0（大多数微生物以及病原菌等）
嗜酸菌（acidophile） 只能生活在低pH（小于4）条件下，在中性pH下即死亡的微 生物（硫细菌属，热原菌属等古生菌） 耐酸菌：可生活在pH5以下，但在中性pH下也能生活
不同微生物最适生长pH可能不同，同种微生物在不同生长 阶段和不同生理、生化过程中，也有不同的最适pH要求。
第六章
微生物的生长及其控制 (2)
第四节 环境对微生物生长的影响
影响微生物生长的环境因素主要有：
一、温度 二、pH 三、渗透压 四、氧 五、表面张力 六、辐射 七、液体静压力 八、声能
一、温度
1. 微生物生长的适宜温度 每种微生物都有三个基本温度（cardinal temperature）
最低生长温度 能生长的最低温度
曲霉、啤酒酵母、枯草杆菌均为腐生嗜温微生物。
(3)嗜热微生物（thermophiles） 最低生长温度45℃ ，最适生长温度 55℃~65℃，最高生长温
度80℃（大部分为细菌。温泉，堆肥） 发酵工业中应用的德氏乳酸杆菌的最适生长温度为45～50℃
，嗜热糖化芽孢杆菌为65℃.
----嗜高温微生物（hyperthermophiles） 最低生长温度65℃ ，最适生长温度 80~90℃，最高生长温度 100℃以上（古生菌，热泉、火山喷气口、海底火山喷气口）
，土壤，引起冰箱食物腐败的主要微生物类群）
嗜冷微生物在低温下能生长的原因：
①嗜冷微生物的酶在低温下能有效起催化作用，其酶的二级结构 含有较多的α‐螺旋，能使酶蛋白在寒冷环境中有较强的弹性。 ②嗜冷微生物的酶有较强的极性，含有较少的亲水性氨基酸，有 助于在低温下保持蛋白质的弹性及酶的活性。 ③嗜冷微生物细胞膜的脂类中不饱和脂肪酸的含量较高，在低温 下膜也能保持半流动状态。
（2）嗜温微生物(mesophiles) ，又称中温菌
最低生长温度10℃左右，最适生长温度 25 ~ 37℃，最高 生长温度45℃左右（大多数微生物，人类病原菌）。
嗜温微生物又可分为寄生和腐生两类： 寄生嗜温微生物的最适生长温度相对较高，大肠杆
菌是典型的寄生嗜温微生物； 腐生嗜温微生物的相对较低，发酵工业中常用的黑
生长温度 三基点
最适生长温度 最高生长温度
生长速度最高的温度 能生长的最高温度
最适生长温度并非等于最适发酵温度，或生长得率最高时的温度。
根据微生物的最适生长温度，可将微生物分为三类：
(1)嗜冷微生物（psychrophile） 最低生长温度0 ℃以下，最适生长温度 ≦15 ℃， 最高生长温度20℃左右；（地球两极，海洋深处）
微生物生长过程培养基内PH值变化原因
糖类: 发酵氧化 形成有机酸 有机物 脂肪: 水解, 形成有机酸
蛋白质: 脱羧, 形成胺类 硫酸氨: 氨吸收, 变成硫酸 无机物 硝酸钠: 硝酸吸收, 形成氢氧化钠
pH通过影响细胞质膜的透性、膜结构的稳定性、物质的溶解 性或电离性来影响营养物质的吸收。
从而影响微生物的生长速率
微生物生长的pH值范围 每一种微生物都存在生长pH的三基点：
•最低生长pH； •最适生长pH； •最高生长pH；
最适生长pH ≠ 最适发酵pH
根据微生物生长的pH范围，将其分以下几类：
嗜碱菌(alkalophile) 专性生活在pH10～11的碱性条件下而不能生活在中性条件下的 微生物。(碱性盐湖和碳酸盐含量高的土壤中)。多数嗜碱菌为 芽孢杆菌属，少数属于古生菌。 耐碱菌：在碱性环境下能生长，但在中性条件下不死亡。
微生物在高温环境下为何能生存呢？
胞内酶和蛋白质在高温时更稳定（分子中1个或多个部位被某些氨 基酸所取代，能以特殊的方式折叠，抵抗温度的变性作用）;
细胞质膜富含饱和脂肪酸，因而膜在高温下仍很稳定并发挥功能;
其核酸有热稳定性的结构，tRNA在特定的碱基区域含较多GC对.
2. 低温对微生物的影响
(1) 冰冻对微生物的影响
黑曲霉：在pH2.0～2.5时，有利于合成柠檬酸， 在pH2.5～6.5范围内，就以菌体生长为主， 在pH7左右时，则大量合成草酸。
丙酮丁醇梭菌：在pH5.5～7.0内，以菌体生长繁殖为主， 在pH4.3～5.3范围内进行丙酮、丁醇发酵。
无论微生物生长的pH范围多广泛，细胞内的pH一般都接 近中性。胞内酶的最适pH也接近中性，而位于周质空间的酶 和分泌到细胞外的胞外酶的最适pH则接近环境的pH。
微生物对热的忍受力依菌的种类、菌龄而异。 微生物的营养体、霉菌的孢子、细菌的芽孢等。
微生物对热的忍受力还受微生物所处环境的其他条件的影响. 环境pH、渗透压、培养基组成等的影响。 如在酸性条件下，微生物对热的耐受力明显下降； 环境中富含蛋白质时，利于保护菌体，增加微生物细胞对
热的抗性。
二、pH
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pH = - lg [ H+]
微生物所处的环境不同，对低温的抵抗能力不同
冰冻和解冻的反复交替容易造成微生物细胞破裂
(3) 低温用于食品保藏
根据各类食品的特点和保藏要求不同，将低温保藏食品 的温度可作如下的划分：
寒冷温度：指在室温和冷藏温度之间的温度。嗜冷微 生物能在这一温度范围内缓慢生长，保藏食品的有效期较 短，一般仅适宜于保藏果蔬食品。
冷藏温度：指在0～5℃之间的温度。一些嗜冷微生物 尚能缓慢生长，能阻止几乎所有的引起食物中毒的病原菌 生长（除肉毒杆菌E型尚能在3.3℃生长和产生毒素外）。 冷藏温度可用于储存果蔬、鱼肉、禽蛋、乳类等食品。
冻藏温度：指低于0℃以下的温度。在–18℃以下的温 度几乎阻止所有微生物的生长。
3. 高温对微生物的影响
①冰冻使细胞内游离水形成冰晶，对细胞造成机械性损伤； ②冰冻导致细胞失去可利用的水分，形成脱水干燥状态，细胞
质的pH值和胶体状态发生改变，甚至可引起胞内蛋白质部分 变性等； ③微生物所处的基质也因冰冻而产生一系列复杂的变化。
(2) 低温对微生物作用的有关因素
冰点附近会加速微生物死亡
微生物种类不同抵抗低温能力不同
嗜中性菌(neutrophile) 生长最适pH 5.5~8.0（大多数微生物以及病原菌等）
嗜酸菌（acidophile） 只能生活在低pH（小于4）条件下，在中性pH下即死亡的微 生物（硫细菌属，热原菌属等古生菌） 耐酸菌：可生活在pH5以下，但在中性pH下也能生活
不同微生物最适生长pH可能不同，同种微生物在不同生长 阶段和不同生理、生化过程中，也有不同的最适pH要求。
第六章
微生物的生长及其控制 (2)
第四节 环境对微生物生长的影响
影响微生物生长的环境因素主要有：
一、温度 二、pH 三、渗透压 四、氧 五、表面张力 六、辐射 七、液体静压力 八、声能
一、温度
1. 微生物生长的适宜温度 每种微生物都有三个基本温度（cardinal temperature）
最低生长温度 能生长的最低温度
曲霉、啤酒酵母、枯草杆菌均为腐生嗜温微生物。
(3)嗜热微生物（thermophiles） 最低生长温度45℃ ，最适生长温度 55℃~65℃，最高生长温
度80℃（大部分为细菌。温泉，堆肥） 发酵工业中应用的德氏乳酸杆菌的最适生长温度为45～50℃
，嗜热糖化芽孢杆菌为65℃.
----嗜高温微生物（hyperthermophiles） 最低生长温度65℃ ，最适生长温度 80~90℃，最高生长温度 100℃以上（古生菌，热泉、火山喷气口、海底火山喷气口）