嗜体温性微生物课件

1、影响微生物生长的因素环球科学杂志2008年1月份封面显微镜下的细胞科学家寻找嗜盐菌Q:怎样使微生物生长，即如何培养微生物 ？微生物如何进行生长？ 影响微生物生长的因素是什么？如何控制微生物的生长？外界因素影响微生物的生长 营养条件（C源、N源、无机盐、生长因子、水等） 环境条件 （温度、pH 、氧气等） 适宜的环境：微生物能正常地进行生命活动 不适宜的环境：微生物正常的生命活动受到抑制或被迫 暂时改变原有的一些特性 恶劣的环境：微生物死亡或发生遗传变异一、温度影响微生物生长繁殖最重要的因素之一。在一定温度范围内，机体的代谢活动与生长繁殖随着温度的 而 。当温度上升到一定程度，开始对机体产生不利

2、的影响，如再继续 ，则细胞功能急剧下降以至死亡 。 最高温度 最低温度 最适温度 温度 “钟型” 曲线就总体而言，微生物生长的温度范围较广，已知的微生物在零下12100均可生长。而每一种微生物只能在一定的温度范围内生长。 最低生长温度：微生物能进行繁殖的最低温度界限。处于这种温度条件下的微生物生长速率很低，如果低于此温度则生长完全停止。最适生长温度：某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。同一微生物，不同的生理生化过程有着不同的最适温度，不等于最适生长温度。最高生长温度：是指微生物生长繁殖的最高温度界限。在此温度下，微生物细胞易于衰老和死亡。致死温度：细菌在10min被完全杀死的最低温度称

3、为致死温度。低温微生物中温微生物高温微生物（1）低温型微生物最适温度在1015之间。主要分布在极地、深海、高山和冷藏库等处。 嗜冷微生物是导致低温保藏食品腐败的根源。 嗜冷微生物可以氛围专性和兼性两类专性嗜冷菌： 低于20以下的环境中生活，高于20即死亡。兼性嗜冷菌： 耐冷菌，可以在低温下生长，但也可以在20以上生长。嗜冷机制研究与应用细胞膜内含有大量的不饱和脂肪酸，而且会随温度的降低而增加，从而保证了膜在低温下的流动性，这样，细胞就能在低温下不断从外界环境中吸收营养物质。相反，温度升高，细胞蛋白质的合成 就会停止。研究开发嗜好冷微生物的最适反应温 度低的酶，在工业和日常生活中都有 应用价值。

4、 格陵兰冰层发现存活12万年细菌 低温抑制其他微生物的生长在0以下，菌体内的水分冻结，生化反应无法进行而停止生长。有些微生物在冰点下就会死亡，主要原因是细胞内水分变成了冰晶，造成细胞脱水或细胞膜的物理损伤。生产上常用低温保藏食品，各种食品的保藏温度不同，分为寒冷温度、冷藏温度和冻藏温度。 注意食品包装上 注明的冷藏温度！（2）中温型的微生物绝大多数微生物属于这一类。最适生长温度在2040之间，最低生长温度1020，最高生长温度4045。嗜体温性微生物：人体寄生菌为37左右 A）病原菌：引起人和动物疾病的病原微生物、发酵工业 应用的微生物菌种以及导致食品原料和成品腐败变质 的微生物。 B）肠道益

5、生菌肠道菌群厌氧菌以类杆菌、双歧杆菌和乳酸杆菌为主,含菌数量大。兼性需氧菌以大肠杆菌和肠球菌为主,仅占1%。肠道上部细菌少,下端细菌多。正常肠道菌群之间互相适应、互相依赖、互相制约,维持相对动态平衡。（3）高温型微生物适于在45以上的温度中生长。在自然界中的分布仅局限于某些地区，如温泉、日照充足的土壤表层、堆肥、发酵饲料等腐烂有机物中。芽孢杆菌属、高温放线菌属、甲烷杆菌属、温泉中的细菌有的可在近于I00的高温中生长。这类高温型的微生物，给罐头工业、发酵工业等带来了一定难度。根据对温度的不同要求，嗜热菌可划分为3类：（1）兼性嗜热菌：最高生长温度在4050之间，但最适 生长温度仍在中温范围内，故

6、又称为耐热菌。（2）专性嗜热菌：最适生长温度在40以上，40以下则 生长很差，甚至不能生长。（3）极端嗜热菌：最适生长温度在65以上，最低生长温 度在40以上。嗜热机制研究与应用（1）细胞膜组分：环境温度升高，类脂总含量增加，细胞中长链饱和脂肪酸增加，不饱和脂肪酸减少。脂肪酸熔点的高低和热稳定性呈如下顺序：直链饱和脂肪酸带支链饱和脂肪酸不饱和脂肪酸。（2）蛋白质的热稳定性：已从嗜热菌中分离出多种蛋白质，酶类，它们的热稳定性高于中温型细菌的类似蛋白。嗜热菌蛋白质天然结构的稳定性，可能就是由于其中个别氨基酸的细微改变而引起的。Taq酶- DNA聚合酶1969年从美国黄石国家森林公园火山温泉中分离得

7、到一个细菌（Thermus aquaticus） ，该菌株能在7075生长。从该菌株中分离得到Taq酶- DNA聚合酶，该酶可以耐受90以上的高温而不失活，对于PCR的应用有里程碑的意义，PCR技术是分子生物学研究的最重要技术，1993年诺贝尔化学奖。二、pH 绝大多数微生物都生长在pH59之间 “钟型曲线，三点” 一般霉菌能适应pH范围最大，酵母菌适应的范围较小，细菌 最小。霉菌和酵母菌生长最适pH在56之间，而细菌的生长 最适pH在7左右。嗜碱性微生物：硝化菌、尿素分解菌、根瘤菌和放线菌等耐碱微生物：若干链霉菌等嗜酸微生物：硫杆菌属等耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌、许多肠杆菌和假单胞菌等微

8、生物最低 pH最适 pH最高 pH圆褐固氮菌4.57.47.69.0大豆根瘤菌4.26.87.011.4亚硝酸细菌7.07.88.69.4氧化硫硫杆菌1.02.02.84.06.0嗜酸乳酸杆菌4.04.65.86.66.8放线菌5.07.08.010.0酵母菌3.05.06.08.0黑曲霉1.55.06.09.0多种微生物生长的最低、最适与最高pH值益生菌的体外筛选人体胃部的pH值大约是2.0，而小肠的pH值大约是6.8。不同的微生物有其最适的生长pH范围，同一微生物在其不同的生长阶段和不同的生理、生化过程中，也要求不同的最适pH。这对发酵工业中pH的控制、积累代谢产物特别重要。 啤酒发酵控制

9、啤酒pH为4.34.4，则啤酒的口感风味淡爽、柔和、协调；pH在4.0以下，啤酒口感会发酸。 发酵工业中，及时调整发酵液的pH，以利于积累代谢产物是生产中的一项重要措施。 （表4-7）食品工业中常用酸类防腐剂毒性大小为：苯甲酸类对羟基苯甲酸酯类山梨酸类 三、氧氧气对微生物的生命活动有着重要影响。分好氧菌（aerobe）和厌氧菌（anaerobe）两类。好氧菌中又分为专性好氧、兼性厌氧和微好氧菌；厌氧菌分为专性厌氧菌、耐氧菌。2 O2 .-+2HSOD好氧、耐氧微生物 H2O2+O2过氧化氢酶过氧化物酶好氧菌H2O+O22H2O NADH2 NAD耐氧菌 好氧、耐氧微生物的超氧化物歧化酶（SOD

10、）将超氧阴离子转化为毒性稍低的过氧化氢，过氧化氢酶再将过氧化氢转化为无毒的水。 厌氧微生物因为没有超氧化物歧化酶，超氧阴离子自由基可造成其损害。 实验证明，大肠杆菌的超氧化物歧化酶突变，就变成“严格厌氧菌”。 氧中毒现象研究机理好氧微生物 兼性好氧微生物 耐氧厌氧微生物 厌氧微生物 微好氧微生物 绝大多数真菌 和许多细菌乳酸菌许多酵母光合细菌产甲烷菌发酵单胞菌极端微生物极端微生物：指的就是那些生活在高温、高盐、高酸、高辐射等极端环境中的生命形式。 生命起源生产应用根据控制作用的效果分类灭菌（sterilization）: 凡是能够杀死或消除材料或物体上全部微生物的方法；消毒(disinfect

11、ion): 能够杀死、消除或降低材料或物体上的病原微生物，使之不致引起疾病的方法；防腐(antisepsis): 能够防止或抑制微生物生长，但不能杀死微生物群体的方法。根据控制作用原理、方式和方法分类（两大类） 物理控制方法化学控制方法 微生物生长的控制 一、物理控制方法(一) 高温灭菌 干热灭菌：1500C1700C下处理1-2小时。 适用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌。 优点：可保持物品的干燥火焰灭菌（灼烧灭菌）：常用于金属性接种工具、 污染物品及实验材料等废弃物的处理。 1、干热灭菌法湿热灭菌是利用热蒸汽灭菌。2.湿热灭菌在相同温度下，湿热的效力比干热灭菌好。为什么？ 热蒸汽对细胞

12、成分的破坏作用更强 热蒸汽比热空气穿透力强 蒸汽潜热大，当气体转变为液体时可放出大量热量，故可迅速提高灭菌物体的温度。 煮沸消毒：水，1000C处理15min以上。 高压蒸汽灭菌: 应用最广泛的灭菌方法。 1210C, 时间维持1520分钟， 1150C,时间维持30分钟的方法。 适用于一切微生物学实验，医疗结构或发酵工厂 中对培养基等多种器材、物料的灭菌。湿热灭菌的种类该法不是利用高压来杀死微生物，而是利用提高压力使水的沸点升高，以提高水蒸汽的温度，更加有效地杀灭微生物。 巴氏消毒法(pasteurization): 低温消毒法，一般在 630C ,30min或 720C ,15min。用于

13、牛奶，啤酒，果酒， 酱油等不能进行高温灭菌的液体。 可杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不 损害营养与风味。 间隙灭菌法：用流通蒸汽反复多次处理的灭菌法。“巴氏奶”和“常温奶”乳汁中的这些生物活性物质都十分怕热。低于85的牛奶消毒法称为巴氏灭菌法，目前为止是牛奶的最科学的加工工艺。采用巴氏灭菌法生产的鲜奶，营养价值和原奶基本相同。但是，近年来我国出现了常温奶，也叫超高温灭菌奶。这种奶是采用130150超高温灭菌后灌装的。这种消毒方法不仅能破坏鲜奶中全部生物活性物质和大部分维生素，还会使容易被人吸收的钙离子与牛奶的酪蛋白结合，形成不易被人吸收的络合物。 如果按包装来评价牛奶的营养价值

14、，则屋型纸盒鲜奶100分，玻璃瓶和塑料袋装鲜奶90分，用原奶发酵的酸奶80分，强化型奶粉60分，用奶粉发酵的酸奶50分，常温奶40分。 液态奶中，巴氏奶的增速慢于高温消毒奶，目前二者的市场份额约为3：7；酸奶是中国乳制品中增长最快的品种，2001-2006年间年均增速超过23% 。（二）低温抑菌 降低酶反应速度使微生物生长受抑制，但不能杀死微生物。1冷藏法可以将新鲜食物放置在5保存（通常冰箱冷藏室的温度），防止腐败。然而贮藏只能维持几天，因为低温条件下有些耐冷微生物仍能够缓慢生长，最终造成食品腐败。2冷冻法家庭或食品工业中采用-10至-20左右的冷冻温度，使食品冷冻成固态加以保存，在此条件下，

15、微生物基本上不再生长，因而可以比冷藏法更长时间地保存食品。降低微生物可利用水的数量或活度而抑制微生物的生长。1.干燥干燥是使物品或培养物脱水的方法。干燥并不一定杀死微生物，但因使细胞造成代谢停止而抑制微生物生长，有时也可引起某些微生物细胞的死亡。休眠孢子：抗干燥能力强，在干燥条件下可长期不死2.渗透压增加渗透压是另一种通过限制微生物可利用水而控制其生长的方法。高渗环境中，水从细胞中流出，使细胞脱水。像盐腌制咸肉或咸鱼，糖浸果脯或蜜饯等均是这一方法在食品保存中的应用。（三）干燥和高渗抑菌（四）辐射杀菌有四种类型的辐射作用: 紫外光、电离辐射、某种条件下的强可见光、微波等，可用作控制微生物的生长和

16、保存食品。(五)过滤除菌控制液体中微生物的群体可以通过将微生物从液体中移走而不是杀死的方法来实现。 （a）注射式微孔滤器 （b）小型过滤装置 （c）层流生物安全柜 图616 常用膜滤器 化学控制方法主要是指利用各种化学药剂控制微生物生长的方法。 抗微生物的化学试剂 物理状态不同： 液态的、气态的和固态的 杀菌效果和对人体或动物体影响不同： 消毒剂、防腐剂、化学治疗剂二、化学控制方法 消毒剂是指那些可抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用的化学试剂。主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和周围环境中的微生物。 防腐剂是指那些可以抑制微生物生长，但对人体或动物体的毒性较低的化学试剂。可用于机体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也有的用于食品、饮料、药品的防腐作用。 消毒剂和防腐剂之间的界限已不很严格，如高浓度的石碳酸（3%-5%）用于器皿表面消毒，而低浓度的石碳酸（0.5%）则用于生物制品的防腐剂。 消毒剂和防腐剂 天然环境中的微生物生长 天然环境比人工条件常常要更复杂和更动态。天然环境中微生物生长特点：大量研究揭示，自然环境条件下的细菌能够生长在复杂的群落中，表现出生长在试管中的纯