影响微生物生长的因素 电子教案

1、国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库水处理微生物教案知识点影响微生物生长的因素学时2学时教学内容温度、氧和pH值对微生物生长的影响；湿热灭菌法教学重点影响微生物生长的因素教学难点不同温型微生物，氧气对厌氧微生物的毒性湿热灭菌法参考资料环境工程微生物技术 中国劳动社会保障出版社环境微生物 化学工业出版社环境微生物 科学出版社微生物学 高等教育出版社生长是微生物与外界环境因素共同作用的结果。环境条件的改变，在一定限度内，可引起微生物形态、生理、生长、繁殖等特征的改变；或者抵抗、适应环境条件的某些改变；当环境条件的变化超过一定极限，则导致微生物的死亡。一、温度温度是有机体生长与存活的最重要的因

2、素之一。一方面随着温度的上升，细胞中的生物化学反应速率和生长速率加快；另一方面，机体的重要组成如蛋白质、核酸等对温度都较敏感，随着温度的升高而可能遭受不可逆的破坏。每一种微生物都有它最低生长温度、最适生长温度、最高生长温度和致死温度。其中最适生长温度是指某微生物群体生长繁殖速度最快的温度。但不一定是最快繁殖速度和最快发酵温度。对不同生理、代谢过程各有其相应最适温度的研究，有着重要的实践意义。例如，国外曾报道在产黄青霉165小时的青霉素发酵过程中，运用了有关规律，即根据不同生理代谢过程的温度特点分四段控制其培养温度，即：0小时（30）5小时（25）40小时（20）125小时（25）165小时。结

3、果，其青霉素产量比自始至终进行30恒温培养的对照提高了14.7%。表1 微生物的生长温度类型微生物类型生长温度范围分布的主要处所最低最适最高低温型专性嗜冷125151520两极地区兼性嗜冷-5010202530海水及冷藏食品上中温型室温102020354045腐生菌体温3040寄生菌高温型254550607095温泉、堆肥堆、热水加热器等湿热灭菌法是指用饱和水蒸气、沸水或流通蒸汽进行灭菌的方法，以高温高压水蒸气为介质，由于蒸汽潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，最终导致微生物的死亡，是最常用的灭菌方法。影响湿热灭菌的主要因素有：微生物的种类与数量、蒸汽的性质、药品性质和灭菌时间等。（1）

4、流通蒸气灭菌法：是指在常压条件下，采用100摄氏度流通蒸气加热杀灭微生物的方法，灭菌时间通常为30-60分钟。该法适用于消毒以及不耐高热制剂的灭菌，但不能保证杀灭所有芽孢，是非可靠的灭菌方法。（2）间歇蒸汽灭菌法：利用反复多次的流通蒸汽加热，杀灭所有微生物，包括芽胞。方法同流通蒸汽灭菌法，但要重复3次以上，每次间歇是将要灭菌的物体放到37孵箱过夜，目的是使芽胞发育成繁殖体。若被灭菌物不耐100高温，可将温度降至7580，加热延长为3060分钟，并增加次数。适用于不耐高热的含糖或牛奶的培养基。（3）高压蒸汽灭菌法：103.4千帕蒸汽压温度达121.3，维持1520分钟。二、氧气按照微生物与氧的关

5、系，可把它们分成好氧菌和厌氧菌两大类，并可继续细分为五类。 1、专性好氧菌 必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，细胞含超氧化物歧化酶和过氧化氢酶。绝大多数真菌和许多细菌都是专性好氧菌。 2、兼性厌氧菌 在有氧或无氧条件下均能生长，但在有氧情况下生长得更好；在有氧时靠呼吸产能，无氧时借发酵或无氧呼吸产能；细胞含SOD和过氧化氢酶。许多酵母菌和许多细菌都是兼性厌氧菌。 3、微好氧菌 只能在较低的氧分压（0.010.03巴，而正常大气中的氧分压为0.2巴）下才能正常生长的微生物。也通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能。如霍乱弧菌、一些氢单胞菌属以及少数拟杆菌等。 4

6、、耐氧菌 一类可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌，即它们的生长不需要氧，分子氧对它也无害。它们不具有呼吸链，仅依靠专性发酵获得能量。细胞内存在超氧化物歧化酶和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。一般的乳酸菌多数是耐氧菌。 5、厌氧菌 厌氧菌有以下几个特点：分子氧对它们有毒，即使短期接触空气，也会抑制其生长甚至死亡；在空气或含10%CO2的空气中，它们在固体或半固体培养基的表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原势的环境下才能生长；其生命活动所需能量是通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵等提供；细胞内SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。 在微生物世界中，绝大多数种类都是好氧

7、菌或兼性厌氧菌。厌氧菌的种类相对较少。但近年来已找到越来越多的厌氧菌。关于厌氧菌的氧毒机制从本世纪已陆续有人提出，但直到1971年在McCord和Fridovich提出SOD的学说后，才有了进一步的认识。他们认为，厌氧菌因缺乏SOD，故易产生的超氧物阴离子自由基而毒害致死。三、pH值1、环境pH对微生物的影响（1）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。（2）改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径。如：酵母菌在pH4.55产乙醇，在 pH6.5以上产甘油、酸。（3）环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质的毒性。2、微生物对pH值的要求微生

8、物的生长pH值范围极广，从pH<2>8都有微生物能生长。但是绝大多数种类都生活在pH5.09.0之间。各种微生物都有其生长的最低、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。 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、醋酸杆菌表2 一些微生物生长的pH值范围微生物种类最低pH最适pH最高pH大肠杆菌4.36.08.09.5枯草芽孢杆菌4.56

9、.07.58.5金黄色葡萄球菌4.27.07.59.3黑曲霉1.55.06.09.0一般放线菌5.07.08.010一般酵母菌3.05.06.08.0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。例如：Aspergillus niger在pH22.5范围时有利于合成柠檬酸，当在pH2.56.5范围内时以菌体生长为主，而在pH7.0时，则以合成草酸为主。丙酮丁醇梭菌在pH5.57.0范围时，以菌体生长为主，而在pH4.35.3范围内才进行丙酮丁醇发酵。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。例如：黑曲霉，pH值=23时，产物以柠檬酸为主，只产少量草酸；pH值在7左右时，产物以