第四章 微生物的生長

第4章微生物的生長一、微生物生長的概念生長——微生物細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝，當(dāng)同化作用>異化作用時，生命個體的重量和體積不斷增大的過程。繁殖——生命個體生長到一定階段，通過特定方式產(chǎn)生新的生命個體，即引起生命個體數(shù)量增加的生物學(xué)過程。發(fā)育——從生長到繁殖，是生物的構(gòu)造和機(jī)能從簡單到復(fù)雜、從量變到質(zhì)變的發(fā)展變化過程，這一過程稱為發(fā)育。個體生長——微生物細(xì)胞個體吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝，原生質(zhì)與細(xì)胞組分的增加為個體生長。群體生長——群體中個體數(shù)目的增加?？梢杂弥亓俊Ⅲw積、密度或濃度來衡量。（由于微生物的個體極小，所以常用群體生長來反映個體生長的狀況）個體生長→個體繁殖→群體生長群體生長=個體生長+個體繁殖獲得純培養(yǎng)的方法二、微生物生長量的測定純培養(yǎng)(pureculture)——微生物學(xué)中把從一個細(xì)胞或一群相同的細(xì)胞經(jīng)過培養(yǎng)繁殖而得到的后代,稱純培養(yǎng)。

首先將待分離的樣品進(jìn)行連續(xù)稀釋,目的是得到高度稀釋的效果,使一支試管中分配不到一個微生物.如果經(jīng)過稀釋后的大多數(shù)試管中沒有微生物生長,那么有微生物生長的試管得到的培養(yǎng)物可能就是由一個微生物個體繁殖而來的純培養(yǎng)物。這種方法適合于細(xì)胞較大的微生物。①液體稀釋法②平板劃線分離法（StreakPlate）特點：快速、方便。

分區(qū)劃線（適用于濃度較大的樣品）

連續(xù)劃線（適用于濃度較小的樣品）連續(xù)劃線劃線分離后平板上顯示的菌落照片③平板涂布分離法（SpreadPlate）簡單易行，但易造成機(jī)械損傷④選擇性培養(yǎng)分離法

為了從混雜的微生物群體中分離出某種微生物，可以根據(jù)該微生物的特點，包括營養(yǎng)、生理、生長條件等，采用選擇培養(yǎng)的方法進(jìn)行分離。＊利用選擇培養(yǎng)基進(jìn)行直接分離＊富集培養(yǎng)⑤單細(xì)胞（單孢子）分離法采用顯微分離法從混雜群體中直接分離單個細(xì)胞或單個個體進(jìn)行培養(yǎng)以獲得純培養(yǎng)的方法。該方法要在顯微鏡下進(jìn)行。毛細(xì)管法：用毛細(xì)管提取微生物個體，適合于較大微生物。顯微操作儀：用顯微針、鉤、環(huán)等挑取單個細(xì)胞或孢子以獲得純培養(yǎng)。小液滴法：將經(jīng)過適當(dāng)稀釋后的樣品制成小液滴，在顯微鏡下選取只含一個細(xì)胞的液滴來進(jìn)行純培養(yǎng)物的分離。微生物純培養(yǎng)生長的測定方法

描述不同種類、不同生長狀態(tài)的微生物生長情況，需選用不同的測定指標(biāo)。（一）微生物生長量和生理指標(biāo)測定法直接法(干重法，測體積法)間接法（比濁法，碳、氮含量法，其它生理指標(biāo)）（二）微生物細(xì)胞數(shù)目的檢測法直接法（血球計數(shù)板、比例計數(shù)法）間接法（活菌計數(shù)法、液體稀釋法、膜過濾法）1.直接法（測體積）將待測微生物培養(yǎng)液放在刻度離心管中進(jìn)行一定時間的離心或自然沉降，然后觀察微生物細(xì)胞沉降物的體積。（一）微生物生長量和生理指標(biāo)測定法2.直接法（干重法）將一定量的菌液中的菌體通過離心或過濾分離出來,然后烘干(干燥溫度可采用105℃、100℃或80℃)、稱重。一般干重為濕重的10%—20%，而一個細(xì)菌細(xì)胞一般重約10-13—10-12g。該法適合菌濃較高的樣品。舉例：大腸桿菌一個細(xì)胞一般重約10–13~10–12g，液體培養(yǎng)物中細(xì)胞濃度達(dá)到2×109個/ml時，100ml培養(yǎng)物可得10~90mg干重的細(xì)胞。3.間接法（生理指標(biāo)法）測含氮量

蛋白質(zhì)是細(xì)胞的主要物質(zhì)，含量穩(wěn)定，而氮是蛋白質(zhì)的主要成分，通過測含氮量就可推知微生物的濃度。一般細(xì)菌含氮量為干重的12.5%，酵母菌為7.5%，霉菌為6.0%，根據(jù)一定體積培養(yǎng)液中的含氮量再乘以6.25，就可測得粗蛋白的含量。其他方法

含碳、磷、DNA、RNA、耗氧量、消耗底物量、產(chǎn)二氧化碳、產(chǎn)酸、產(chǎn)熱、粘度等，都可用于生長量的測定。4.間接法（比濁法）原理:在一定范圍內(nèi)，菌懸液中的細(xì)胞濃度與混濁度成正比，即與光密度成正比，菌數(shù)越多，光密度越大。因此，借助于分光光度計，在一定波長下測定菌懸液的光密度，就可反應(yīng)出菌液的濃度。特點：快速、簡便；但易受干擾。1.直接法（比例計數(shù)法）方法：將已知顆粒濃度的液體與待測細(xì)胞濃度的菌液按一定比例均勻混合，然后鏡檢各自的數(shù)目，求出未知菌液中的細(xì)胞濃度。（二）微生物細(xì)胞數(shù)目的檢測法2.直接法(血球計數(shù)板法)原理：將1mm2×0.1mm的薄層空間劃分為400小格，從中均勻分布地選取80或100小格，計數(shù)其中的細(xì)胞數(shù)目，換算成單位體積中的細(xì)胞數(shù)。適用范圍：個體較大細(xì)胞或顆粒，如血球、酵母菌等。不適用于細(xì)菌等個體較小的細(xì)胞，因為（1）細(xì)菌細(xì)胞太小，不易沉降；（2）在油鏡下看不清網(wǎng)格線，超出油鏡工作距離。特點：快速，準(zhǔn)確，對酵母菌可同時測定出芽率，或在菌懸液中加入少量美藍(lán)可以區(qū)分死活細(xì)胞。最常用的活菌計數(shù)法:將適當(dāng)稀釋的菌液傾注平板或涂布在平板表面，經(jīng)保溫培養(yǎng)后，以平板上出現(xiàn)的菌落數(shù)乘以稀釋度就可以計算出原菌液的含菌量。直徑9cm的培養(yǎng)皿平板上出現(xiàn)菌落數(shù)一般以50-500為宜。按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的樣品菌落總數(shù)測定的計數(shù)原則，以平板菌落數(shù)在30-300之間為報告依據(jù)。3.間接法（平板菌落計數(shù)法）1ml 1ml 1ml 1ml 9ml 9ml 9ml 9ml1ml 1ml 1ml×2 ×2 ×2★技術(shù)要求：樣品充分混勻，操作熟練快速（15~20min完成操作），嚴(yán)格無菌操作；★注意事項：每一支吸管只能用于一個稀釋度，樣品混勻處理，傾注平板時的培養(yǎng)基溫度；★適用范圍：中溫、好氧和兼性厭氧、能在營養(yǎng)瓊脂上生長的微生物;★誤差：多次稀釋造成的誤差是主要來源，其次還有由于樣品內(nèi)菌體分布不均勻、以及不當(dāng)操作.4.間接法（液體稀釋法）對未知樣品作10倍系列稀釋。選適宜的3個連續(xù)的稀釋液各取3ml，接種到3組共9支液體培養(yǎng)基試管中，每管接入1ml，培養(yǎng)一定的時間后，記錄每個稀釋度出現(xiàn)生長的試管數(shù)，然后查表，根據(jù)樣品的稀釋倍數(shù)可計算出其中的活菌含量。由一個細(xì)胞分裂成為兩個細(xì)胞的時間間隔稱為世代，一個世代所需的時間就是代時（Ｇenerationtime,G），代時也就是群體細(xì)胞數(shù)目擴(kuò)大一倍所需時間，有時也稱為倍增時間。右圖表示的是一個細(xì)胞經(jīng)過若干代分裂后的情況。右圖可見，每經(jīng)過一個代時，細(xì)胞數(shù)目就增加一倍，呈指數(shù)增加，因而被稱為指數(shù)生長，這就是單細(xì)胞群體生長的特征。三、微生物的群體生長規(guī)律

將少量單細(xì)胞的純培養(yǎng)，接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一定時間取樣，測菌細(xì)胞數(shù)目。以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，以細(xì)菌增長數(shù)目的對數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制所得的曲線。生長曲線的制作接種 適溫培養(yǎng)定時取樣測定生長量典型的生長曲線

（Growthcurve）延滯期對數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期時期的劃分：按照生長速率常數(shù)（growthraceconstant）不同該生長曲線只適用于單細(xì)胞微生物，包括細(xì)菌和酵母菌。適應(yīng)期對數(shù)增長期穩(wěn)定期衰亡期又叫適應(yīng)期、緩慢期或調(diào)整期，是指把少量微生物接種到新鮮培養(yǎng)基時，通常不會出現(xiàn)立即生長，經(jīng)歷一個短的時期才生長。適應(yīng)期的出現(xiàn)，可能是因為在接種到新鮮培養(yǎng)液的細(xì)胞中，一時還缺乏分解或催化有關(guān)底物的酶，或是缺乏充足的中間代謝物。該時期有幾個特點：①生長繁殖的速度幾乎等于零；②細(xì)胞形態(tài)增大，DNA含量增多，為分裂作準(zhǔn)備；③細(xì)胞內(nèi)RNA尤其是rRNA含量增高，原生質(zhì)呈嗜堿性；④合成代謝活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶；⑤對外界不良條件反應(yīng)敏感。影響適應(yīng)期長短的因素很多，除菌種外，主要有三。1．菌種的菌齡菌齡即“種子”(inoculum)的群體生長年齡，亦即它處在生長曲線上的哪一個階段。2．接種量接種量的大小明顯影響適應(yīng)期的長短。3．培養(yǎng)基成分（一）延滯期（lagphase）認(rèn)識延遲期的特點及形成原因?qū)嵺`的指導(dǎo)意義：◆在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延遲期；采取的縮短延滯期的措施有：①增加接種量；（群體優(yōu)勢----適應(yīng)性增強(qiáng)）②采用對數(shù)生長期的健壯菌種；③調(diào)整培養(yǎng)基的成分，在種子基中加入發(fā)酵培養(yǎng)基的某些成分。④選用繁殖快的菌種◆在食品工業(yè)上，盡量在此期進(jìn)行消毒或滅菌又稱為指數(shù)增長期（exponentialphase），是指在生長曲線中，緊接著適應(yīng)期的一個細(xì)胞以幾何級數(shù)速度分裂的一段時期。對數(shù)增長期有以下幾個特點：①生長速率常數(shù)R最大，世代時間均勻一致，代時最短；②細(xì)胞進(jìn)行平衡生長，菌體各部分的成分均勻；③酶系活躍，代謝旺盛；④細(xì)胞群體的形態(tài)與生理特征最一致，最具代表種的特征；⑤抗不良環(huán)境的能力最強(qiáng)。

適應(yīng)期對數(shù)增長期穩(wěn)定期衰亡期（二）對數(shù)增長期(logarithmicphase)對數(shù)期常用的三個參數(shù)繁殖代數(shù)（n）指數(shù)生長方式：1248……2n

設(shè)接種時細(xì)胞數(shù)為x1,時間為t1,到時間t2后，繁殖n代，細(xì)胞數(shù)為x2，它們之間的相互關(guān)系為：x2=x1*2n以對數(shù)表示：㏒x2=㏒x1+n㏒2㏒x2-㏒x1∴n==3.322(㏒x2-㏒x1)㏒2生長速率常數(shù)（R）

n3.322(㏒x2-㏒x1)

R==t2–t1t2–t1代時(G)1t2–t1G==R3.322(㏒x2-㏒x1)★代時能夠反應(yīng)細(xì)菌的生長速率，代時短，生長速率快，代時長，生長速率慢。在很多微生物學(xué)研究中常常要了解微生物的代時。★代時在不同種微生物中的變化很大，多數(shù)微生物的代時為1~3h,然而有些快速生長的微生物的代時還不到10min,而另一些微生物的代時卻可長達(dá)幾小時或幾天；另外，同一種微生物，在不同的生長條件下其代時的長短也不同；但是，在一定條件下，每一種微生物的代時是恒定的，因此它是微生物菌種的一個重要特征。應(yīng)用意義：①由于此時期的菌種比較健壯，增殖噬菌體的最適菌齡；生產(chǎn)上用作接種的最佳菌齡；②發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達(dá)到較高的菌體密度③食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此期④是生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等的良好材料?！镉绊懼笖?shù)期代時長短的因素：◆菌種:不同菌種其代時相差很大；◆培養(yǎng)基成分:在營養(yǎng)成分豐富的天然培養(yǎng)基上生長的代時比在合成培養(yǎng)基上生長時短；◆營養(yǎng)物濃度◆培養(yǎng)溫度營養(yǎng)物濃度與對數(shù)期生長速率和產(chǎn)量作用方式：影響微生物的生長速率和總生長量生長限制因子：凡是處于較低濃度范圍內(nèi)，可影響生長速率和菌體產(chǎn)量的營養(yǎng)物就稱生長限制因子8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收獲量受影響生長速度和最大收獲量受影響時間細(xì)胞數(shù)或菌體量培養(yǎng)溫度對代時的影響溫度/℃代時/min溫度/℃代時/min108603522151204017.520904520254047.5773029適應(yīng)期對數(shù)增長期穩(wěn)定期衰亡期又叫最高生長期或恒定期，特點是：①新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡細(xì)胞數(shù)幾乎相等，即是正生長與負(fù)生長達(dá)到動態(tài)平衡，此時生長速度逐漸趨向于零，培養(yǎng)物中的細(xì)胞數(shù)目達(dá)到最高值；②細(xì)胞內(nèi)開始積累糖原、異染顆粒和脂肪等貯藏物等；③大多數(shù)能形成芽孢的細(xì)菌在此時期內(nèi)形成芽孢；④此時期的微生物開始合成次生代謝產(chǎn)物，對于發(fā)酵生產(chǎn)來說，一般在穩(wěn)定期的后期產(chǎn)物積累達(dá)到高峰，是最佳的收獲時期。穩(wěn)定期到來的原因主要是：①營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡；②營養(yǎng)物的比例失調(diào)，例如C/N比值不合適等；③酸、醇、毒素或H2O2等有害代謝產(chǎn)物的累積；④pH、氧化還原勢等環(huán)境條件越來越不適宜等。如何延長穩(wěn)定期，促進(jìn)代謝產(chǎn)物的積累，對穩(wěn)定期到來的原因進(jìn)行研究，還促進(jìn)了連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)的設(shè)計和研究。（三）穩(wěn)定期（stationaryphase）應(yīng)用意義：1）發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時期（抗生素、氨基酸等），生產(chǎn)上應(yīng)盡量延長此期，提高產(chǎn)量，措施如下：補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料）；調(diào)pH；

調(diào)整溫度

2）穩(wěn)定期細(xì)胞數(shù)目及產(chǎn)物積累達(dá)到最高。適應(yīng)期對數(shù)增長期穩(wěn)定期衰亡期特點：

①在衰亡期中，個體死亡的速度超過新生的速度，群體中活菌數(shù)急劇下降，整個群體就呈現(xiàn)出負(fù)生長(R為負(fù)值)。②在這個時期內(nèi)，細(xì)胞形態(tài)出現(xiàn)不正常，呈多樣性，例如會產(chǎn)生很多膨大、不規(guī)則的退化形態(tài)；③有的細(xì)胞內(nèi)多液泡，革蘭氏染色反應(yīng)為陽性的變成陰性；④有的微生物因蛋白水解酶活力的增強(qiáng)就發(fā)生自溶(autolysis)，芽孢釋放往往也發(fā)生在這一時期。在衰亡期，菌細(xì)胞很容易發(fā)生變異產(chǎn)生原因：生長條件的進(jìn)一步惡化，使細(xì)胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導(dǎo)致菌體的死亡.（四）衰亡期（declinephase）微生物的連續(xù)培養(yǎng)

分批培養(yǎng)（batchculture）：將微生物置于一定容積的定量的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培養(yǎng)基一次性加入。不再補(bǔ)充和更換，最后一次性收獲。連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）：在微生物培養(yǎng)的過程中，不斷地供給新鮮的營養(yǎng)物質(zhì)，同時排除含菌體及代謝產(chǎn)物的發(fā)酵液，讓培養(yǎng)的微生物長時間地處于對數(shù)生長期，以利于微生物的增殖速度和代謝活性處于某種穩(wěn)定狀態(tài)。連續(xù)培養(yǎng)理論基礎(chǔ)：由于對典型生長曲線中穩(wěn)定期到來原因的認(rèn)識，采取相應(yīng)有效措施推遲其來臨，從而發(fā)展出現(xiàn)在的連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)。原理：當(dāng)微生物在單批培養(yǎng)方式下生長達(dá)到對數(shù)期后期時，一方面以一定的速度流進(jìn)新鮮培養(yǎng)基并攪拌，另一方面以溢流方式流出培養(yǎng)液，使培養(yǎng)物達(dá)到動態(tài)平衡，其中的微生物就能長期保持對數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率。單批培養(yǎng)恒濁法恒化法

單批培養(yǎng) 連續(xù)培養(yǎng) 時間連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)液lg細(xì)胞數(shù)（個/ml）連續(xù)培養(yǎng)

連續(xù)培養(yǎng)原理優(yōu)點：①高效，它簡化了裝料、滅菌、出料、清洗發(fā)酵罐等許多單元操作，從而減少了非生產(chǎn)時間和提高了設(shè)備的利用率；②自控，便于利用各種儀表進(jìn)行自動控制；③產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定；④節(jié)約了大量動力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、電的負(fù)荷均勻合理。概念：通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基流速，使培養(yǎng)液濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法。原理：通過調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入的速度和培養(yǎng)物流出的速度來維持菌濃度不變,即濁度不變。主要采用恒濁器，當(dāng)濁度高時，使新鮮培養(yǎng)基的流速加快，濁度降低，則減慢培養(yǎng)基的流速。特點：基質(zhì)過量，微生物始終以最高速率進(jìn)行生長，并可在允許范圍內(nèi)控制不同的菌體密度；但工藝復(fù)雜，煩瑣。1.連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)——恒濁培養(yǎng)使用范圍：用于生產(chǎn)大量菌體、生產(chǎn)與菌體生長相平行的某些代謝產(chǎn)物，如乳酸、乙醇等。2.連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)——恒化連續(xù)培養(yǎng)概念：以恒定流速使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)濃度恒定而保持細(xì)菌生長速率恒定的方法。原理：通過控制某一種營養(yǎng)物濃度（如碳、氮源、生長因子等），使其始終成為生長限制因子，而達(dá)到控制培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長速率條件下進(jìn)行生長繁殖。特點：維持營養(yǎng)成分的亞適量，控制微生物生長速率。菌體生長速率恒定，菌體均一、密度穩(wěn)定，產(chǎn)量低于最高菌體產(chǎn)量。應(yīng)用范圍：實驗室科學(xué)研究恒化器（Chemostat或bactogen）裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(chǎn)物應(yīng)用范圍恒濁器菌體密度（內(nèi)控制）無限制生長因子不恒定最高大量菌體或與菌體形成相平行的產(chǎn)物生產(chǎn)為主恒化器培養(yǎng)基流速（外控制）有限制生長因子恒定低于最高不同生長速率的菌體實驗室為主恒濁法與恒化法的比較連續(xù)發(fā)酵（continuousfermentation）連續(xù)培養(yǎng)在生產(chǎn)上的應(yīng)用，相對于單批發(fā)酵而言。優(yōu)點：自控：便于利用各種儀表進(jìn)行自動控制；高效，簡化了操作——裝料、滅菌、出料、清洗發(fā)酵罐等單元操作；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定節(jié)約大量動力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、電的負(fù)荷均衡合理。缺點：菌種易于退化；易于遭到雜菌污染；營養(yǎng)物利用率低于單批培養(yǎng)。連續(xù)發(fā)酵的生產(chǎn)時間受以上因素限制，一般只能維持?jǐn)?shù)月－1年。微生物的同步培養(yǎng)同步生長的概念：采用一定的方法使細(xì)胞群體處于分裂步調(diào)一致的狀態(tài)，稱為同步生長

通過環(huán)境條件誘導(dǎo)同步生長群體獲得同步生長的方法（溫度、培養(yǎng)基成分等）

通過物理方法選擇同步生長群體

（離心方法、過濾分離、硝酸纖維素濾膜）硝酸纖維素薄膜法原理：一些細(xì)菌細(xì)胞會緊緊粘附于硝酸纖維微孔濾膜上。步驟：菌懸液通過微孔濾膜，細(xì)胞吸附其上；反置濾膜，以新鮮培養(yǎng)液通過濾膜，洗掉浮游細(xì)胞；除去起始洗脫液后就可以得到剛剛分裂下來的新生細(xì)胞，即為同步培養(yǎng)。四、環(huán)境因素對微生物生長的影響溫度氧氣輻射

物理因素干燥滲透壓超聲波與微波

酸、堿與pH

重金屬及其化合物表面消毒劑有機(jī)化合物（酚類、醇類、醛類）鹵族元素及其化合物表面活性劑（新潔爾滅、杜滅芬）化學(xué)因素染料抗代謝藥物：磺胺類等化學(xué)治療劑抗生素

中草藥有效成分有關(guān)術(shù)語防腐：利用一些理化因素使物體內(nèi)外的微生物暫時處于不生長繁殖但又未死亡的狀態(tài)。消毒：殺死所有病原微生物的措施。滅菌：用物理或化學(xué)因子，使存在于物體中所有的微生物永久性地喪失其生活能力。商業(yè)滅菌：食品經(jīng)過殺菌處理后，按照所規(guī)定的微生物檢驗法，在所檢食品中無活的微生物檢出，或者僅能檢出極少數(shù)的非病原微生物，并且它們在食品保藏過程中，不能進(jìn)行生長繁殖。有關(guān)術(shù)語無菌：沒有活的微生物存在。死亡：微生物不可逆的喪失了生長繁殖的能力，即使再放到合適的環(huán)境中也不再繁殖。溫度是影響微生物生長的最重要因素之一。溫度對微生物的影響具體表現(xiàn)在：影響酶活性，溫度變化影響酶促反應(yīng)速率，最終影響細(xì)胞合成。影響細(xì)胞膜的流動性，溫度高，流動性大，有利于物質(zhì)的運(yùn)輸，溫度低，流動性降低，不利于物質(zhì)運(yùn)輸，因此，溫度變化影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌。影響物質(zhì)的溶解度，對生長有影響。一、溫度對微生物生長的影響1.溫度從微生物整體來看: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，在這個范圍內(nèi)，每種微生物都有自己的生長溫度三基點，即最低、最適、最高生長溫度。處于最適生長溫度時，生長速度最快，代時最短。超過最低生長溫度時，微生物不生長，溫度過低，甚至?xí)劳?。超過最高生長溫度時，微生物不生長，溫度過高，甚至?xí)劳?。二、微生物生長的三個溫度基點

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不同生理生化過程的最適溫度微生物不同生理活動要求不同溫度，所以，最適生長溫度≠發(fā)酵速度快、積累代謝產(chǎn)物多。以青霉素的生產(chǎn)為例：培養(yǎng)165小時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，30℃；5-40小時，25℃；40-125小時，20℃；125-165小時，25℃。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類型：三、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）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狀態(tài)，可以進(jìn)行物質(zhì)的傳遞。當(dāng)環(huán)境溫度低于微生物的最適生長溫度時，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，不會很快造成死亡并能在較長時間內(nèi)保持活力，當(dāng)溫度提高時，可以恢復(fù)正常的生命活動。低溫保藏菌種就是利用這個原理。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，有的微生物會死亡，有些則并不死亡。低溫對微生物的影響造成死亡的原因：①凍結(jié)時細(xì)胞水分變成冰晶，冰晶對細(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)速度對冰晶形成有很大影響，緩慢凍結(jié)，形成的冰晶大，對細(xì)胞損傷大；快速凍結(jié)，形成的冰晶小、分布均勻，對細(xì)胞的損傷小，因此，利用快速凍結(jié)可以對一些菌種進(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)劑等可對菌種進(jìn)行長期保藏。低溫的用途菌種保藏

液氮的溫度（-195℃）、干冰溫度（-70℃）、-20℃和4℃（常加大分子保護(hù)劑如糊精、血清白蛋白等）食品冷藏冷藏（0-4℃）與動藏（-18℃）

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)。高溫微生物的特點:生長速度快，合成大分子迅速，可及時修復(fù)高溫對其造成的分子損傷。生長曲線的各個時期均短暫，因此常會在腐敗食品中檢測不到，這在食品檢驗中要特別注意。耐高溫菌具應(yīng)用優(yōu)勢：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。

熱對微生物的致死作用高溫對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）。微生物耐熱性大小的幾種表示方法：

熱力致死時間（TDT）：在特定的條件和特定的溫度下，殺死一定數(shù)量的微生物所需要的時間。

D值：在一定溫度下加熱，活菌數(shù)減少一個對數(shù)周期（即90%活菌被殺死）所需要的時間。

Z值：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）