影響微生物生長的因素《環球科學》雜志2008年1月份封面顯微鏡下的細胞科學家尋找嗜鹽菌影響微生物生長的因素《環球科學》雜志2008年1月份封面科學1Q:怎樣使微生物生長，即如何培養微生物？√微生物如何進行生長？√影響微生物生長的因素是什么？如何控制微生物的生長？√√Q:怎樣使微生物生長，即如何培養微生物？√√√2外界因素影響微生物的生長營養條件（C源、N源、無機鹽、生長因子、水等）環境條件（溫度、pH、氧氣等）

適宜的環境：微生物能正常地進行生命活動不適宜的環境：微生物正常的生命活動受到抑制或被迫暫時改變原有的一些特性惡劣的環境：微生物死亡或發生遺傳變異外界因素影響微生物的生長營養條件（C源、N源、無機鹽、生長3一、溫度影響微生物生長繁殖最重要的因素之一。在一定溫度范圍內，機體的代謝活動與生長繁殖隨著溫度的而。當溫度上升到一定程度，開始對機體產生不利的影響，如再繼續，則細胞功能急劇下降以至死亡。

一、溫度影響微生物生長繁殖最重要的因素之一。4最高溫度

最低溫度最適溫度溫度“鐘型”曲線最高溫度最低溫度最適溫度5就總體而言，微生物生長的溫度范圍較廣，已知的微生物在零下12～100℃均可生長。而每一種微生物只能在一定的溫度范圍內生長。就總體而言，微生物生長的溫度范圍較廣，已知的微生物在零下126最低生長溫度：微生物能進行繁殖的最低溫度界限。處于這種溫度條件下的微生物生長速率很低，如果低于此溫度則生長完全停止。最適生長溫度：某菌分裂代時最短或生長速率最高時的培養溫度。同一微生物，不同的生理生化過程有著不同的最適溫度，不等于最適生長溫度。最高生長溫度：是指微生物生長繁殖的最高溫度界限。在此溫度下，微生物細胞易于衰老和死亡。致死溫度：細菌在10min被完全殺死的最低溫度稱為致死溫度。最低生長溫度：微生物能進行繁殖的最低溫度界限。處于這種溫度條7低溫微生物中溫微生物高溫微生物低溫微生物中溫微生物高溫微生物8（1）低溫型微生物最適溫度在10～15℃之間。主要分布在極地、深海、高山和冷藏庫等處。嗜冷微生物是導致低溫保藏食品腐敗的根源。

（1）低溫型微生物最適溫度在10～15℃之間。9嗜冷微生物可以氛圍專性和兼性兩類專性嗜冷菌：低于20℃以下的環境中生活，高于20℃即死亡。兼性嗜冷菌：耐冷菌，可以在低溫下生長，但也可以在20℃以上生長。

嗜冷微生物可以氛圍專性和兼性兩類10嗜冷機制研究與應用細胞膜內含有大量的不飽和脂肪酸，而且會隨溫度的降低而增加，從而保證了膜在低溫下的流動性，這樣，細胞就能在低溫下不斷從外界環境中吸收營養物質。相反，溫度升高，細胞蛋白質的合成就會停止。研究開發嗜好冷微生物的最適反應溫度低的酶，在工業和日常生活中都有應用價值。

格陵蘭冰層發現存活12萬年細菌嗜冷機制研究與應用細胞膜內含有大量的不飽和脂肪酸，而且會隨溫11低溫抑制其他微生物的生長在0℃以下，菌體內的水分凍結，生化反應無法進行而停止生長。有些微生物在冰點下就會死亡，主要原因是細胞內水分變成了冰晶，造成細胞脫水或細胞膜的物理損傷。生產上常用低溫保藏食品，各種食品的保藏溫度不同，分為寒冷溫度、冷藏溫度和凍藏溫度。低溫抑制其他微生物的生長在0℃以下，菌體內的水分凍結，生化反12注意食品包裝上注明的冷藏溫度！注意食品包裝上13（2）中溫型的微生物絕大多數微生物屬于這一類。最適生長溫度在20～40℃之間，最低生長溫度10～20℃，最高生長溫度40～45℃。嗜體溫性微生物：人體寄生菌為37℃左右

A）病原菌：引起人和動物疾病的病原微生物、發酵工業應用的微生物菌種以及導致食品原料和成品腐敗變質的微生物。

B）腸道益生菌（2）中溫型的微生物絕大多數微生物屬于這一類。最適生長溫度在14腸道菌群厭氧菌以類桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌為主,含菌數量大。兼性需氧菌以大腸桿菌和腸球菌為主,僅占1%。腸道上部細菌少,下端細菌多。正常腸道菌群之間互相適應、互相依賴、互相制約,維持相對動態平衡。腸道菌群厭氧菌以類桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌為主,含菌數量大。15嗜體溫性微生物課件16（3）高溫型微生物適于在45℃以上的溫度中生長。在自然界中的分布僅局限于某些地區，如溫泉、日照充足的土壤表層、堆肥、發酵飼料等腐爛有機物中。芽孢桿菌屬、高溫放線菌屬、甲烷桿菌屬、溫泉中的細菌有的可在近于I00℃的高溫中生長。這類高溫型的微生物，給罐頭工業、發酵工業等帶來了一定難度。（3）高溫型微生物適于在45℃以上的溫度中生長。17根據對溫度的不同要求，嗜熱菌可劃分為3類：（1）兼性嗜熱菌：最高生長溫度在40～50℃之間，但最適生長溫度仍在中溫范圍內，故又稱為耐熱菌。（2）專性嗜熱菌：最適生長溫度在40℃以上，40℃以下則生長很差，甚至不能生長。（3）極端嗜熱菌：最適生長溫度在65℃以上，最低生長溫度在40℃以上。根據對溫度的不同要求，嗜熱菌可劃分為3類：18嗜熱機制研究與應用（1）細胞膜組分：環境溫度升高，類脂總含量增加，細胞中長鏈飽和脂肪酸增加，不飽和脂肪酸減少。脂肪酸熔點的高低和熱穩定性呈如下順序：直鏈飽和脂肪酸＞帶支鏈飽和脂肪酸＞不飽和脂肪酸。（2）蛋白質的熱穩定性：已從嗜熱菌中分離出多種蛋白質，酶類，它們的熱穩定性高于中溫型細菌的類似蛋白。嗜熱菌蛋白質天然結構的穩定性，可能就是由于其中個別氨基酸的細微改變而引起的。嗜熱機制研究與應用（1）細胞膜組分：環境溫度升高，類脂總含量19Taq酶-DNA聚合酶1969年從美國黃石國家森林公園火山溫泉中分離得到一個細菌（Thermusaquaticus），該菌株能在70～75℃生長。從該菌株中分離得到Taq酶-DNA聚合酶，該酶可以耐受90℃以上的高溫而不失活，對于PCR的應用有里程碑的意義，PCR技術是分子生物學研究的最重要技術，1993年諾貝爾化學獎。Taq酶-DNA聚合酶1969年從美國黃石國家森林公園火山20嗜體溫性微生物課件21二、pH絕大多數微生物都生長在pH5～9之間“鐘型曲線，三點”一般霉菌能適應pH范圍最大，酵母菌適應的范圍較小，細菌最小。霉菌和酵母菌生長最適pH在5～6之間，而細菌的生長最適pH在7左右。嗜堿性微生物：硝化菌、尿素分解菌、根瘤菌和放線菌等耐堿微生物：若干鏈霉菌等嗜酸微生物：硫桿菌屬等耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌、許多腸桿菌和假單胞菌等二、pH絕大多數微生物都生長在pH5～9之間22微生物最低pH最適pH最高pH圓褐固氮菌4.57.4~7.69.0大豆根瘤菌4.26.8~7.011.4亞硝酸細菌7.07.8~8.69.4氧化硫硫桿菌1.02.0~2.84.0~6.0嗜酸乳酸桿菌4.0~4.65.8~6.66.8放線菌5.07.0~8.010.0酵母菌3.05.0~6.08.0黑曲霉1.55.0~6.09.0多種微生物生長的最低、最適與最高pH值微生物最低pH最適pH最高pH圓褐固氮菌4.57.4~23益生菌的體外篩選人體胃部的pH值大約是2.0，而小腸的pH值大約是6.8。益生菌的體外篩選人體胃部的pH值大約是2.0，而小腸的pH值24不同的微生物有其最適的生長pH范圍，同一微生物在其不同的生長階段和不同的生理、生化過程中，也要求不同的最適pH。這對發酵工業中pH的控制、積累代謝產物特別重要。

不同的微生物有其最適的生長pH范圍，同一微生物在其不同的生長25啤酒發酵控制啤酒pH為4.3—4.4，則啤酒的口感風味淡爽、柔和、協調；pH在4.0以下，啤酒口感會發酸。

啤酒發酵控制啤酒pH為4.3—4.4，則啤酒的口感風味淡爽、26發酵工業中，及時調整發酵液的pH，以利于積累代謝產物是生產中的一項重要措施。（表4-7）食品工業中常用酸類防腐劑毒性大小為：苯甲酸類＞對羥基苯甲酸酯類＞山梨酸類

發酵工業中，及時調整發酵液的pH，以利于積累代謝產物是生產中27三、氧氧氣對微生物的生命活動有著重要影響。分好氧菌（aerobe）和厭氧菌（anaerobe）兩類。好氧菌中又分為專性好氧、兼性厭氧和微好氧菌；厭氧菌分為專性厭氧菌、耐氧菌。

三、氧氧氣對微生物的生命活動有著重要影響。282O2

.-+2HSOD好氧、耐氧微生物

H2O2+O2過氧化氫酶過氧化物酶好氧菌H2O+?O22H2O

NADH2NAD耐氧菌好氧、耐氧微生物的超氧化物歧化酶（SOD）將超氧陰離子轉化為毒性稍低的過氧化氫，過氧化氫酶再將過氧化氫轉化為無毒的水。厭氧微生物因為沒有超氧化物歧化酶，超氧陰離子自由基可造成其損害。實驗證明，大腸桿菌的超氧化物歧化酶突變，就變成“嚴格厭氧菌”。氧中毒現象研究機理2O2.-+2HSOD好氧、耐氧微生物H2O2+O229好氧微生物兼性好氧微生物耐氧厭氧微生物厭氧微生物微好氧微生物絕大多數真菌和許多細菌乳酸菌許多酵母光合細菌產甲烷菌發酵單胞菌好氧微生物兼性好氧30極端微生物極端微生物：指的就是那些生活在高溫、高鹽、高酸、高輻射等極端環境中的生命形式。生命起源生產應用極端微生物極端微生物：指的就是那些生活在高溫、高鹽、高酸、高31根據控制作用的效果分類滅菌（sterilization）:

凡是能夠殺死或消除材料或物體上全部微生物的方法；消毒(disinfection):

能夠殺死、消除或降低材料或物體上的病原微生物，使之不致引起疾病的方法；防腐(antisepsis):

能夠防止或抑制微生物生長，但不能殺死微生物群體的方法。根據控制作用原理、方式和方法分類（兩大類）

物理控制方法化學控制方法微生物生長的控制

根據控制作用的效果分類微生物生長的控制32一、物理控制方法(一)高溫滅菌

干熱滅菌：1500C～1700C下處理1-2小時。適用于玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品的滅菌。優點：可保持物品的干燥火焰滅菌（灼燒滅菌）：常用于金屬性接種工具、污染物品及實驗材料等廢棄物的處理。1、干熱滅菌法一、物理控制方法(一)高溫滅菌干熱滅菌：1500C～133濕熱滅菌是利用熱蒸汽滅菌。2.濕熱滅菌在相同溫度下，濕熱的效力比干熱滅菌好。為什么？

濕熱滅菌是利用熱蒸汽滅菌。2.濕熱滅菌在相同溫度下，濕熱的效34①熱蒸汽對細胞成分的破壞作用更強②熱蒸汽比熱空氣穿透力強③蒸汽潛熱大，當氣體轉變為液體時可放出大量熱量，故可迅速提高滅菌物體的溫度。①熱蒸汽對細胞成分的破壞作用更強②熱蒸汽比熱空氣穿透力強35

煮沸消毒：水，1000C處理15min以上。

高壓蒸汽滅菌:

應用最廣泛的滅菌方法。

1210C,時間維持15～20分鐘，1150C,時間維持30分鐘的方法。適用于一切微生物學實驗，醫療結構或發酵工廠中對培養基等多種器材、物料的滅菌。濕熱滅菌的種類煮沸消毒：水，1000C處理15min以上。濕熱滅36該法不是利用高壓來殺死微生物，而是利用提高壓力使水的沸點升高，以提高水蒸汽的溫度，更加有效地殺滅微生物。

該法不是利用高壓來殺死微生物，而是利用提高壓力使水的沸點升高37嗜體溫性微生物課件38嗜體溫性微生物課件39

巴氏消毒法(pasteurization):低溫消毒法，一般在

630C,30min或720C,15min。用于牛奶，啤酒，果酒，醬油等不能進行高溫滅菌的液體?？蓺⑺榔渲械牟≡缃Y核桿菌、傷寒桿菌等，同時又不損害營養與風味。間隙滅菌法：用流通蒸汽反復多次處理的滅菌法。巴氏消毒法(pasteurization):低溫消毒法40“巴氏奶”和“常溫奶”乳汁中的這些生物活性物質都十分怕熱。低于85℃的牛奶消毒法稱為巴氏滅菌法，目前為止是牛奶的最科學的加工工藝。采用巴氏滅菌法生產的鮮奶，營養價值和原奶基本相同。但是，近年來我國出現了常溫奶，也叫超高溫滅菌奶。這種奶是采用130～150℃超高溫滅菌后灌裝的。這種消毒方法不僅能破壞鮮奶中全部生物活性物質和大部分維生素，還會使容易被人吸收的鈣離子與牛奶的酪蛋白結合，形成不易被人吸收的絡合物。如果按包裝來評價牛奶的營養價值，則屋型紙盒鮮奶100分，玻璃瓶和塑料袋裝鮮奶90分，用原奶發酵的酸奶80分，強化型奶粉60分，用奶粉發酵的酸奶50分，常溫奶40分。

“巴氏奶”和“常溫奶”乳汁中的這些生物活性物質都十分怕熱。低41液態奶中，巴氏奶的增速慢于高溫消毒奶，目前二者的市場份額約為3：7；酸奶是中國乳制品中增長最快的品種，2001-2006年間年均增速超過23%。液態奶中，巴氏奶的增速慢于高溫消毒奶，目前二者的市場份額約為42（二）低溫抑菌降低酶反應速度使微生物生長受抑制，但不能殺死微生物。1．冷藏法可以將新鮮食物放置在5℃保存（通常冰箱冷藏室的溫度），防止腐敗。然而貯藏只能維持幾天，因為低溫條件下有些耐冷微生物仍能夠緩慢生長，最終造成食品腐敗。2．冷凍法家庭或食品工業中采用-10至-20℃左右的冷凍溫度，使食品冷凍成固態加以保存，在此條件下，微生物基本上不再生長，因而可以比冷藏法更長時間地保存食品。（二）低溫抑菌43降低微生物可利用水的數量或活度而抑制微生物的生長。1.干燥干燥是使物品或培養物脫水的方法。干燥并不一定殺死微生物，但因使細胞造成代謝停止而抑制微生物生長，有時也可引起某些微生物細胞的死亡。休眠孢子：抗干燥能力強，在干燥條件下可長期不死2.滲透壓增加滲透壓是另一種通過限制微生物可利用水而控制其生長的方法。高滲環境中，水從細胞中流出，使細胞脫水。像鹽腌制咸肉或咸魚，糖浸果脯或蜜餞等均是這一方法在食品保存中的應用。（三）干燥和高滲抑菌降低微生物可利用水的數量或活度而抑制微生物的生長。（三）干燥44（四）輻射殺菌有四種類型的輻射作用:紫外光、電離輻射、某種條件下的強可見光、微波等，可用作控制微生物的生長和保存食品。（四）輻射殺菌45嗜體溫性微生物課件46(五)過濾除菌控制液體中微生物的群體可以通過將微生物從液體中移走而不是殺死的方法來實現。（a）注射式微孔濾器（b）小型過濾裝置（c）層流生物安全柜

圖6—16常用膜濾器(五)過濾除菌控制液體中微生物的群體可以通過將微生物從液體中47化學控制方法主要是指利用各種化學藥劑控制微生物生長的方法?？刮⑸锏幕瘜W試劑物理狀態不同：液態的、氣態的和固態的殺菌效果和對人體或動物體影響不同：消毒劑、防腐劑、化學治療劑二、化學控制方法化學控制方法主要是指利用各種化學藥劑控制微生48消毒劑是指那些可抑制或殺滅微生物，但對人體也可能產生有害作用的化學試劑。主要用于抑制或殺滅物體表面、器械、排泄物和周圍環境中的微生物。

防腐劑是指那些可以抑制微生物生長，但對人體或動物體的毒性較低的化學試劑。可用于機體表面，如皮膚、粘膜、傷口等處防止感染，也有的用于食品、飲料、藥品的防腐作用。

消毒劑和防腐劑之間的界限已不很嚴格，如高濃度的石碳酸（3%-5%）用于器皿表面消毒，而低濃度的石碳酸（0.5%）則用于生物制品的防腐劑。

消毒劑和防腐劑消毒劑是指那些可抑制或殺滅微生物，但對人體也可能產生49

天然環境中的微生物生長

天然環境比人工條件常常要更復雜和更動態。天然環境中微生物生長特點：大量研究揭示，自然環境條件下的細菌能夠生長在復雜的群落中，表現出生長在試管中的純培養微生物所不曾發生的某些現象。

天然環境中的微生物生長天然環境比人工條件50“活的但未能培養的微生物”

英國科學家J.R.Postgate首次提出了活的但未能培養的微生物概念,

指出受自然界生境壓力(或選擇性實驗室培養基壓力)的微生物,對次生壓力特別敏感。這樣的次生壓力作用能夠產生活的微生物，但卻不能夠在通常用作培養它們的培養基中生長。據估計，目前僅有大約0.1%原核微生物能夠人工培養。“活的但未能培養的微生物”英國科學51“外星生命？？”我們的肉眼可能無法看見外星微生物。盡管從表面上看，外星微生物像普通細菌，但在生化性質上，卻有很大不同：它們的某些結構元件，可能是由稀有氨基酸或不同元素組成的。

“外星生命？？”我們的肉眼可能無法看見外星微生物。盡管從表面52影響微生物生長的因素《環球科學》雜志2008年1月份封面顯微鏡下的細胞科學家尋找嗜鹽菌影響微生物生長的因素《環球科學》雜志2008年1月份封面科學53Q:怎樣使微生物生長，即如何培養微生物？√微生物如何進行生長？√影響微生物生長的因素是什么？如何控制微生物的生長？√√Q:怎樣使微生物生長，即如何培養微生物？√√√54外界因素影響微生物的生長營養條件（C源、N源、無機鹽、生長因子、水等）環境條件（溫度、pH、氧氣等）

適宜的環境：微生物能正常地進行生命活動不適宜的環境：微生物正常的生命活動受到抑制或被迫暫時改變原有的一些特性惡劣的環境：微生物死亡或發生遺傳變異外界因素影響微生物的生長營養條件（C源、N源、無機鹽、生長55一、溫度影響微生物生長繁殖最重要的因素之一。在一定溫度范圍內，機體的代謝活動與生長繁殖隨著溫度的而。當溫度上升到一定程度，開始對機體產生不利的影響，如再繼續，則細胞功能急劇下降以至死亡。

一、溫度影響微生物生長繁殖最重要的因素之一。56最高溫度

最低溫度最適溫度溫度“鐘型”曲線最高溫度最低溫度最適溫度57就總體而言，微生物生長的溫度范圍較廣，已知的微生物在零下12～100℃均可生長。而每一種微生物只能在一定的溫度范圍內生長。就總體而言，微生物生長的溫度范圍較廣，已知的微生物在零下1258最低生長溫度：微生物能進行繁殖的最低溫度界限。處于這種溫度條件下的微生物生長速率很低，如果低于此溫度則生長完全停止。最適生長溫度：某菌分裂代時最短或生長速率最高時的培養溫度。同一微生物，不同的生理生化過程有著不同的最適溫度，不等于最適生長溫度。最高生長溫度：是指微生物生長繁殖的最高溫度界限。在此溫度下，微生物細胞易于衰老和死亡。致死溫度：細菌在10min被完全殺死的最低溫度稱為致死溫度。最低生長溫度：微生物能進行繁殖的最低溫度界限。處于這種溫度條59低溫微生物中溫微生物高溫微生物低溫微生物中溫微生物高溫微生物60（1）低溫型微生物最適溫度在10～15℃之間。主要分布在極地、深海、高山和冷藏庫等處。嗜冷微生物是導致低溫保藏食品腐敗的根源。

（1）低溫型微生物最適溫度在10～15℃之間。61嗜冷微生物可以氛圍專性和兼性兩類專性嗜冷菌：低于20℃以下的環境中生活，高于20℃即死亡。兼性嗜冷菌：耐冷菌，可以在低溫下生長，但也可以在20℃以上生長。

嗜冷微生物可以氛圍專性和兼性兩類62嗜冷機制研究與應用細胞膜內含有大量的不飽和脂肪酸，而且會隨溫度的降低而增加，從而保證了膜在低溫下的流動性，這樣，細胞就能在低溫下不斷從外界環境中吸收營養物質。相反，溫度升高，細胞蛋白質的合成就會停止。研究開發嗜好冷微生物的最適反應溫度低的酶，在工業和日常生活中都有應用價值。

格陵蘭冰層發現存活12萬年細菌嗜冷機制研究與應用細胞膜內含有大量的不飽和脂肪酸，而且會隨溫63低溫抑制其他微生物的生長在0℃以下，菌體內的水分凍結，生化反應無法進行而停止生長。有些微生物在冰點下就會死亡，主要原因是細胞內水分變成了冰晶，造成細胞脫水或細胞膜的物理損傷。生產上常用低溫保藏食品，各種食品的保藏溫度不同，分為寒冷溫度、冷藏溫度和凍藏溫度。低溫抑制其他微生物的生長在0℃以下，菌體內的水分凍結，生化反64注意食品包裝上注明的冷藏溫度！注意食品包裝上65（2）中溫型的微生物絕大多數微生物屬于這一類。最適生長溫度在20～40℃之間，最低生長溫度10～20℃，最高生長溫度40～45℃。嗜體溫性微生物：人體寄生菌為37℃左右

A）病原菌：引起人和動物疾病的病原微生物、發酵工業應用的微生物菌種以及導致食品原料和成品腐敗變質的微生物。

B）腸道益生菌（2）中溫型的微生物絕大多數微生物屬于這一類。最適生長溫度在66腸道菌群厭氧菌以類桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌為主,含菌數量大。兼性需氧菌以大腸桿菌和腸球菌為主,僅占1%。腸道上部細菌少,下端細菌多。正常腸道菌群之間互相適應、互相依賴、互相制約,維持相對動態平衡。腸道菌群厭氧菌以類桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌為主,含菌數量大。67嗜體溫性微生物課件68（3）高溫型微生物適于在45℃以上的溫度中生長。在自然界中的分布僅局限于某些地區，如溫泉、日照充足的土壤表層、堆肥、發酵飼料等腐爛有機物中。芽孢桿菌屬、高溫放線菌屬、甲烷桿菌屬、溫泉中的細菌有的可在近于I00℃的高溫中生長。這類高溫型的微生物，給罐頭工業、發酵工業等帶來了一定難度。（3）高溫型微生物適于在45℃以上的溫度中生長。69根據對溫度的不同要求，嗜熱菌可劃分為3類：（1）兼性嗜熱菌：最高生長溫度在40～50℃之間，但最適生長溫度仍在中溫范圍內，故又稱為耐熱菌。（2）專性嗜熱菌：最適生長溫度在40℃以上，40℃以下則生長很差，甚至不能生長。（3）極端嗜熱菌：最適生長溫度在65℃以上，最低生長溫度在40℃以上。根據對溫度的不同要求，嗜熱菌可劃分為3類：70嗜熱機制研究與應用（1）細胞膜組分：環境溫度升高，類脂總含量增加，細胞中長鏈飽和脂肪酸增加，不飽和脂肪酸減少。脂肪酸熔點的高低和熱穩定性呈如下順序：直鏈飽和脂肪酸＞帶支鏈飽和脂肪酸＞不飽和脂肪酸。（2）蛋白質的熱穩定性：已從嗜熱菌中分離出多種蛋白質，酶類，它們的熱穩定性高于中溫型細菌的類似蛋白。嗜熱菌蛋白質天然結構的穩定性，可能就是由于其中個別氨基酸的細微改變而引起的。嗜熱機制研究與應用（1）細胞膜組分：環境溫度升高，類脂總含量71Taq酶-DNA聚合酶1969年從美國黃石國家森林公園火山溫泉中分離得到一個細菌（Thermusaquaticus），該菌株能在70～75℃生長。從該菌株中分離得到Taq酶-DNA聚合酶，該酶可以耐受90℃以上的高溫而不失活，對于PCR的應用有里程碑的意義，PCR技術是分子生物學研究的最重要技術，1993年諾貝爾化學獎。Taq酶-DNA聚合酶1969年從美國黃石國家森林公園火山72嗜體溫性微生物課件73二、pH絕大多數微生物都生長在pH5～9之間“鐘型曲線，三點”一般霉菌能適應pH范圍最大，酵母菌適應的范圍較小，細菌最小。霉菌和酵母菌生長最適pH在5～6之間，而細菌的生長最適pH在7左右。嗜堿性微生物：硝化菌、尿素分解菌、根瘤菌和放線菌等耐堿微生物：若干鏈霉菌等嗜酸微生物：硫桿菌屬等耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌、許多腸桿菌和假單胞菌等二、pH絕大多數微生物都生長在pH5～9之間74微生物最低pH最適pH最高pH圓褐固氮菌4.57.4~7.69.0大豆根瘤菌4.26.8~7.011.4亞硝酸細菌7.07.8~8.69.4氧化硫硫桿菌1.02.0~2.84.0~6.0嗜酸乳酸桿菌4.0~4.65.8~6.66.8放線菌5.07.0~8.010.0酵母菌3.05.0~6.08.0黑曲霉1.55.0~6.09.0多種微生物生長的最低、最適與最高pH值微生物最低pH最適pH最高pH圓褐固氮菌4.57.4~75益生菌的體外篩選人體胃部的pH值大約是2.0，而小腸的pH值大約是6.8。益生菌的體外篩選人體胃部的pH值大約是2.0，而小腸的pH值76不同的微生物有其最適的生長pH范圍，同一微生物在其不同的生長階段和不同的生理、生化過程中，也要求不同的最適pH。這對發酵工業中pH的控制、積累代謝產物特別重要。

不同的微生物有其最適的生長pH范圍，同一微生物在其不同的生長77啤酒發酵控制啤酒pH為4.3—4.4，則啤酒的口感風味淡爽、柔和、協調；pH在4.0以下，啤酒口感會發酸。

啤酒發酵控制啤酒pH為4.3—4.4，則啤酒的口感風味淡爽、78發酵工業中，及時調整發酵液的pH，以利于積累代謝產物是生產中的一項重要措施。（表4-7）食品工業中常用酸類防腐劑毒性大小為：苯甲酸類＞對羥基苯甲酸酯類＞山梨酸類

發酵工業中，及時調整發酵液的pH，以利于積累代謝產物是生產中79三、氧氧氣對微生物的生命活動有著重要影響。分好氧菌（aerobe）和厭氧菌（anaerobe）兩類。好氧菌中又分為專性好氧、兼性厭氧和微好氧菌；厭氧菌分為專性厭氧菌、耐氧菌。

三、氧氧氣對微生物的生命活動有著重要影響。802O2

.-+2HSOD好氧、耐氧微生物

H2O2+O2過氧化氫酶過氧化物酶好氧菌H2O+?O22H2O

NADH2NAD耐氧菌好氧、耐氧微生物的超氧化物歧化酶（SOD）將超氧陰離子轉化為毒性稍低的過氧化氫，過氧化氫酶再將過氧化氫轉化為無毒的水。厭氧微生物因為沒有超氧化物歧化酶，超氧陰離子自由基可造成其損害。實驗證明，大腸桿菌的超氧化物歧化酶突變，就變成“嚴格厭氧菌”。氧中毒現象研究機理2O2.-+2HSOD好氧、耐氧微生物H2O2+O281好氧微生物兼性好氧微生物耐氧厭氧微生物厭氧微生物微好氧微生物絕大多數真菌和許多細菌乳酸菌許多酵母光合細菌產甲烷菌發酵單胞菌好氧微生物兼性好氧82極端微生物極端微生物：指的就是那些生活在高溫、高鹽、高酸、高輻射等極端環境中的生命形式。生命起源生產應用極端微生物極端微生物：指的就是那些生活在高溫、高鹽、高酸、高83根據控制作用的效果分類滅菌（sterilization）:

凡是能夠殺死或消除材料或物體上全部微生物的方法；消毒(disinfection):

能夠殺死、消除或降低材料或物體上的病原微生物，使之不致引起疾病的方法；防腐(antisepsis):

能夠防止或抑制微生物生長，但不能殺死微生物群體的方法。根據控制作用原理、方式和方法分類（兩大類）

物理控制方法化學控制方法微生物生長的控制

根據控制作用的效果分類微生物生長的控制84一、物理控制方法(一)高溫滅菌

干熱滅菌：1500C～1700C下處理1-2小時。適用于玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品的滅菌。優點：可保持物品的干燥火焰滅菌（灼燒滅菌）：常用于金屬性接種工具、污染物品及實驗材料等廢棄物的處理。1、干熱滅菌法一、物理控制方法(一)高溫滅菌干熱滅菌：1500C～185濕熱滅菌是利用熱蒸汽滅菌。2.濕熱滅菌在相同溫度下，濕熱的效力比干熱滅菌好。為什么？

濕熱滅菌是利用熱蒸汽滅菌。2.濕熱滅菌在相同溫度下，濕熱的效86①熱蒸汽對細胞成分的破壞作用更強②熱蒸汽比熱空氣穿透力強③蒸汽潛熱大，當氣體轉變為液體時可放出大量熱量，故可迅速提高滅菌物體的溫度。①熱蒸汽對細胞成分的破壞作用更強②熱蒸汽比熱空氣穿透力強87

煮沸消毒：水，1000C處理15min以上。

高壓蒸汽滅菌:

應用最廣泛的滅菌方法。

1210C,時間維持15～20分鐘，1150C,時間維持30分鐘的方法。適用于一切微生物學實驗，醫療結構或發酵工廠中對培養基等多種器材、物料的滅菌。濕熱滅菌的種類煮沸消毒：水，1000C處理15min以上。濕熱滅88該法不是利用高壓來殺死微生物，而是利用提高壓力使水的沸點升高，以提高水蒸汽的溫度，更加有效地殺滅微生物。

該法不是利用高壓來殺死微生物，而是利用提高壓力使水的沸點升高89嗜體溫性微生物課件90嗜體溫性微生物課件91

巴氏消毒法(pasteurization):低溫消毒法，一般在

630C,30min或720C,15min。用于牛奶，啤酒，果酒，醬油等不能進行高溫滅菌的液體?？蓺⑺榔渲械牟≡缃Y核桿菌、傷寒桿菌等，同時又不損害營養與風味。間隙滅菌法：用流通蒸汽反復多次處理的滅菌法。巴氏消毒法(pasteurization):低溫消毒法92“巴氏奶”和“常溫奶”乳汁中的這些生物活性物質都十分怕熱。低于85℃的牛奶消毒法稱為巴氏滅菌法，目前為止是牛奶的最科學的加工工藝。采用巴氏滅菌法生產的鮮奶，營養價值和原奶基本相同。但是，近年來我國出現了常溫奶，也叫超高溫滅菌奶。這種奶是采用130～150℃超高溫滅菌后灌裝的。這種消毒方法不僅能破壞鮮奶中全部生物活性物質和大部分維生素，還會使容易被人吸收的鈣離子與牛奶的酪蛋白結合，形成不易被人吸收的絡合物。如果按包裝來評價牛奶的營養價值，則屋型紙盒鮮奶100分，玻璃瓶和塑料袋裝鮮奶90分，用原奶發酵的酸奶80分，強化型奶粉60分，用奶粉發酵的酸奶50分，常溫奶40分。

“巴氏奶”和“常溫奶”乳汁中的這些生物活性物質都十分怕熱。低93液態奶中，巴氏奶的增速慢于高溫消毒奶，目前二者的市場份額約為3：7；酸奶是中國乳制品中增長最快的品種，2001-2006年間年均增速超過23%。液態奶中，巴氏奶的增速慢于高溫消毒奶，目前二者的市場份額約為94（二）低溫抑菌降低酶反應速度使微生物生長受抑制，但不能殺死微生物。1．冷藏法可以將新鮮食物放置在5℃保存（通常冰箱冷藏室的溫度），防止腐敗。然而貯藏只能維持幾天，因為低溫條件下有些耐冷微生物仍能夠緩慢生長，最終造成食品腐敗。2．冷凍法家庭或食品工業中采用-10至-20℃左右的冷凍溫度，使食品冷凍成固態加以保存，在此條件下，微生物基本上不再生長，因而可以比冷藏法更長