溫度與微生物2篇
溫度與微生物篇一：微生物
影響微生物生長的外界因素很多，其一是前面討論過的營養物質，其二是許多物理、化學因素。當環境條件的改變，在一定限度內，可引起微生物形態、生理、生長、繁殖等特徵的改變；當環境條件的變化超過一定極限時，則導致微生物的死亡。研究環境條件與微生物之間的相互關係，有助於瞭解微生物在自然界的分佈與作用，也可指導人們在食品加工中有效地控制微生物的生命活動，保證食品的安全性，延長食品的貨架期。本節將涉及各種物理、化學因素對微生物生長的抑制和致死的影響，以及在食品工業中的應用。下面將介紹幾個有關的術語。
防腐(Antisepsis)：是一種抑菌措施。利用一些理化因素使物體內外的微生物暫時處於不生長繁殖但又未死亡的狀態。食品工業中常利用防腐劑防止食品變質，如麵包、蛋糕和月餅的防黴劑，酸性食品用苯甲酸鈉、山梨酸鉀、山梨酸鈉防腐、或利用低溫、乾燥、鹽醃和糖漬、高酸度等。消毒（Disinfection）：是指殺死所有病原微生物的措施，可達到防止傳染病的目的。例如將物體在100℃煮沸10分鐘或60-70℃加熱30分鐘，就可達到殺死病原菌的營養體，但芽孢殺不死。食品加工廠的廠房和加工工具都要進行定期的消毒，嚴格的操作人員的手也要進行消毒。具有消毒作用的物質稱為消毒劑。
滅菌（Sterilization）：是指用物理或化學因子，使存在於物體中的所有生活微生物，永久性地喪失其生活力，包括耐熱的細菌芽孢。這是一種徹底的殺菌方法。
商業滅菌（Commercialsterilization）：這是從商品角度對某些食品所提
出的滅菌方法。就是指食品經過殺菌處理後，按照所規定的微生物檢驗方法，在所檢食品中無活的微生物檢出，或者僅能檢出極少數的非病原微生物，並且它們在食品保藏過程中，是不可能進行生長繁殖的，這種滅菌方法，就叫做商業滅菌。
在食品工業中，常用―殺菌‖這個名詞，它包括上述所稱的滅菌和消毒，如牛奶的殺菌是指消毒；罐藏食品的殺菌，是指商業滅菌。
無菌（Asepsis：即沒有活的微生物存在的意思。例如，發酵工業中菌種製備的無菌操作技術、食品加工中的無菌罐裝技術等。
死亡（dead）：是指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境中也不再繁殖。由於不同微生物的生物學特性不同，因此，對各種理化因子的敏感性不同；同一因素不同劑量對微生物的效應也不同，或者起滅菌作用，或者起防腐作用。在瞭解和應用任何一種理化因素對微生物的抑制或致死作用時，還應考慮多種因素的綜合效應。
2.1溫度溫度是影響微生物生長繁殖最重要的因素之一。在一定溫度範圍內，機體的代謝活動與生長繁殖隨著溫度的上升而增加，當溫度上升到一定程度，開始對機體產生不利的影響，如再繼續升高，則細胞功能急劇下降以至死亡。
與其他生物一樣，任何微生物的生長溫度儘管有高有低，但總有最低生長溫度、最適生長溫度和最高生長溫度這三個重要指標，這就是生長溫度的三個基本點。如果將微生物作為一個整體來看，它的溫度三基點是
極其寬的，由以下可看出：
最低生長溫度（一般為–5~–10℃，極端為–30℃）
嗜冷菌
生長溫度三基點最適生長溫度中溫菌
嗜熱菌
最高生長溫度（一般為80~95℃，極端為105~300℃）
就總體而言，微生物生長的溫度範圍較廣，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範圍內生長。
最低生長溫度是指微生物能進行繁殖的最低溫度界限。處於這種溫度條件下的微生物生長速率很低，如果低於此溫度則生長完全停止。不同微生物的最低生長溫度不一樣，這與它們的原生質物理狀態和化學組成有關係，也可隨環境條件而變化。
最適生長溫度是指某菌分裂代時最短或生長速率最高時的培養溫度。但是，同一微生物，不同的生理生化過程有著不同的最適溫度，也就是說，最適生長溫度並不等於生長量最高時的培養溫度，也不等於發酵速度最高時的培養溫度或累積代謝產物量最高時的培養溫度，更不等於累積某一代謝產物量最高時的培養溫度。因此，生產上要根據微生物不同生理代謝過程溫度的特點，採用分段式變溫培養或發酵。例如，嗜熱鏈球菌的最適生長溫度為37℃，最適發酵溫度為47℃，累積產物的最適溫度為37℃。
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，微生物細胞易於衰老和死亡。微生物所能適應的最高生長溫度與其細胞內
酶的性質有關。例如細胞色素氧化酶以及各種脫氫酶的最低破壞溫度常與該菌的最高生長溫度有關。見表4-3
表4-3細胞色素氧化酶以及各種脫氫酶的最低破壞溫度與該菌最高生長溫度的關係
細菌最高生長溫度（℃）最低破壞溫度（℃）
細胞色素氧化酶過氧化氫酶琥酸珀脫氫酶
致死溫度最高生長溫度如進一步升高，便可殺死微生物。這種致死微生物的最低溫度界限即為致死溫度。致死溫度與處理時間有關。在一定的溫度下處理時間越長，死亡率越高。嚴格地說，一般應以10分鐘為標準時間。細菌在10分鐘被完全殺死的最低溫度稱為致死溫度。測定微生物的致死溫度一般在生理鹽水中進行，以減少有機物質的干擾。
微生物按其生長溫度範圍可分為低溫微生物、中溫微生物和高溫微生物三類（表4-4）
表4-4不同溫型微生物的生長溫度範圍
微生物型別生長溫度範圍（℃）分佈的主要處所
最低最適最高
低溫型專性嗜冷–125—1515—20兩極地區
兼性嗜冷–5—010—2025—30海水及冷藏食品上中溫型室溫10—2020—3535—4040—45腐生菌體溫寄生菌
高溫型25—4550—6070—95溫泉、堆肥、土壤表層等
2.1.1低溫型的微生物
又稱嗜冷微生物，可在較低的溫度下生長。它們常分佈在地球兩極地區的水域和土壤中，即使在其微小的液態水間歇中也有微生物的存在。常見的產鹼桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、微球菌屬等常使冷藏食品腐敗變質。有些肉類上的黴菌在零下10℃仍能生長，如芽枝黴；熒光極毛菌可在零下4℃生長，並造成冷凍食品變質腐敗。
低溫也能抑制微生物的生長。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。因此，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。
2.1.2中溫型的微生物
溫度與微生物篇二：溫度對微生物的影響研究及其應用
摘要
溫度對微生物各種的影響是廣泛的，改變溫度必然會影響微生物體內所進行的多種生物化學反應，從而影響微生物各種生理特性的表達。每一種微生物都有一定的生物動力區溫度，包括最低生長溫度和最高生長溫度以及最適生長溫度。最適生長溫度能刺激生長，不適的溫度會改變微生物的形態、代謝、毒力等，甚至導致死亡。本論文還從垃圾效率中溫度對微生物的影響的實驗為例，著重說明溫度因子對微生物特性表達所起的重要作用。
關鍵詞
溫度微生物堆肥效率
溫度對微生物的影響是廣泛的，改變溫度必然會影響微生物體內所進行的多種生物化學反應。適宜的溫度能刺激生長，不適的溫度會改變微生物的形態、代謝、毒力等，甚至導致死亡。
一般來說，溫度能影響微生物的地理分佈，而對種類分佈影響並不明顯。例如，高溫細菌一般可從熱帶土壤、溫泉、酸敗的食品罐頭中分離到，但也可從非熱帶土壤中分離到。由於溫度對微生物有重要影響，所以微生物分類學上常用“最適生長溫度”、“最高生長溫度”，“最低生長溫度”及溫度存活試驗作為鑑定菌種的一項生理特徵，配合其它形態與生理特性，以區別不同溫度範圍的種、屬。
溫度是影響微生物生長的重要因素。一方面，在一定範圍內隨著溫度的上升，酶活性提高，細胞的生物化學反應速度和生長速度加快，一般溫度每升高10℃，生化反應速率增加一倍，同時營養物質和代謝產物的溶解度提高，細胞膜的流動性增大，有利於營養物質的吸收和代謝產物的排出；另一方面，機體的重要組成，如核酸、蛋白質等對溫度較敏感，隨著溫度的升高可遭受不可逆的破壞。各種微生物都有其生長繁殖的最低溫度、最適溫度、最高溫度和致死溫度。微生物能進行繁殖的最低溫度界限稱為最低生長溫度。低於此溫度微生物不能生長。使微生物生長速率最高的溫度叫最適生長溫度。不同微生物的最適生長溫度不同。微生物生長繁殖的最高溫度界限叫最高生長溫度。超過這個溫度會引起細胞成分不可逆地失去活性而導致死亡。
一，微生物的生長溫度型別
不同微生物的最適生長溫度差異很大，根據微生物的最適生長溫度，可將它們分成低溫微生物、中溫微生物和高溫微生物。如下表1所示。
（1）低溫微生物又稱嗜冷微生物，能在O℃下生長，可分為專性嗜冷和兼性嗜冷兩種。專性嗜冷微生物的最適生長溫度為巧℃左右，最高生長物溫度為20。兼性嗜冷微生物生長的溫度範圍較廣，但最適生長溫度仍以20℃左右為好，最高生長溫度為35℃左右。嗜冷微生物如假單胞菌、乳酸桿菌和青黴等多分佈在海洋、深湖、冷泉和冷藏庫中，分解其中的有機物。
根據研究，嗜冷微生物能在低溫下生長主要由於嗜冷微生物的酶在低溫下能更有效地起催化作用，而高溫達30一40℃時會使酶失去活性;嗜冷微生物的細胞膜含不飽和脂肪酸較高，能在低溫下保持膜的半流動性，從而保證了膜的通透性，
有利於微生物的生長。
（2）中溫型微生物又稱嗜溫型微生物，絕大多數微生物屬於這一類。其最適生長溫度為20-40℃，最低生長溫度為10-20℃，最高生長溫度為40-50℃。土壤、植物、溫血動物及人體中的微生物大部分屬於這一類。它們又可分為溫室性微生物和體溫性微生
物。嗜溫性微生物的生長速率高於嗜冷性微生物，嗜溫性微生物最低生長溫度不能低於10℃，低於10℃蛋白質合成過程不能啟動，許多酶功能受到抑制，使生長受到抑制。
（3）高溫型微生物又稱嗜熱性微生物，它們適宜在45一50℃以上的溫度中生長。這類微生物主要分佈在溫泉、堆肥堆、發酵飼料、日照充足的土壤表面等腐爛有機物中。例如部分芽抱桿菌、高溫放線菌屬等都是能在55一70℃中生長的類群。有的細菌可在近100℃的高溫中生長。
生物體完成其生命機能的溫度區，稱為生物動力區(Biokineticzone)。在進一步討論生物動力區之內的溫度對微生物的影響前，首先談一下動力區之外的溫度對微生物的影響。
二，溫度對微生物的影響
（一）高溫對微生物的影響
微生物在高於生物動力區的溫度，即高於100℃會被殺死，實際上，就大多數微生物來講，在溫度高於大約50℃條件下即引起死亡。大家知道，有機體的生命活動主要是由酶催化的，酶又是由易發生熱變性的蛋白質構成的，所以，微生物的熱致死多是因細胞酶的熱鈍化所引起的。已知呼吸酶，特別是在催化三竣酸迴圈反應中的`那些酶是特別對熱變性敏感的，這些呼吸酶的變效能導致生物體的死亡。另外，微生物在高溫下死亡也很可能起因於部分RNA熱鈍化以及損壞原生質膜所引起。
（二）低溫對微生物的影響
低溫會減少或停止微生物的代謝作用。溫度低於冰點時，可以使原生質內的水分結冰，導致細胞死亡。凍死與熱死一樣，其生物化學根據也未完全瞭解。一般認為凍死是由於細胞內水分結冰形成冰晶擾亂了原生質膠體狀態和對原生質膜與細胞壁的結構產生機械破壞所致。另方面，由對細菌和酵母的研究看出，當微生物的。懸液被冰凍時，儘管懸液中形成冰，而細胞內的水分仍保持過冷的液體狀態，懸液中結冰後，細胞外溶液濃度上升，細胞內水分外滲而使細胞內溶質濃度增加，以致於質壁分離，造成死亡。
那麼，真空冷凍乾燥保藏菌種時，為什麼菌體不會死亡呢？這是因為真空冷凍千燥時，由於冷凍迅速，菌體溶液中水分不形成結晶，而呈不定形玻璃狀，當被迅速融化時，玻璃狀水分也不形成結晶，這就是冷凍乾燥保藏菌種的依據。
三，溫度對微生物影響實驗
以席北斗，李英軍等人的“溫度對生活垃圾堆肥效率的影響”來說明溫度對微生物某些生理特性的影響。
溫度是堆料中微生物生命活動的重要標誌，它直接影響堆肥反應速率，是堆肥能否順利進行的主要因素。本試驗利用可自動加熱堆肥反應器，在一定條件下研究不同溫度對生活垃圾堆肥效率的影響。
（一）試驗材料和方法
1實驗材料儀器
堆料：堆料比為生活垃圾∶成熟堆肥=80∶20；/N=25，含水率55%左右，有機物
60%左右。
儀器：烘箱、生物培養箱、堆肥反應器、O2-H2S測定儀、CO2測定儀等。培養基原料：有胰蛋白腖、NaCl、K2HPO4、瓊脂、土豆提取液、葡萄糖、麥芽汁、酵母汁和蒸餾水等。
2實驗方法
試驗方法：自然升溫試驗堆肥反應裝置見文獻，將上述配好的堆料，分別裝入反應器。反應器出口與O2-H2S測定儀、CO2測定儀相連，線上監測O2-H2S、CO2氣體濃度。堆體供氧由供氧泵和氣體流量計控制，出口O2濃度一般控制在8%~15%範圍內。堆層透氣性由H2S氣體濃度控制，室內環境溫度通常控制在25℃左右,垃圾配比固定不變，溼度控制在55%左右(堆肥原料)。每天從反應器中取出150g樣品，進行生物化學分析。
堆肥反應前開啟加熱裝置，將堆肥溫度分別控制在40℃、55℃和65℃，其他反應條件同上。
3實驗結果
（1）溫度對堆肥過程中微生物的影響
堆肥開始物料的溫度為27℃，隨著微生物分解有機物不斷放熱，堆肥物料的溫度迅速上升。堆層溫度最初上升很快，並在第2d達到最高溫度，其後溫度緩慢下降。由於堆肥反應器具有保溫和加熱結構，故堆層溫度受周圍環境的影響小，另外，堆肥過程中儘量減少人為控制，所以整個過程堆料的理化性質，微生物變化與堆溫變化有很好的相關性，堆肥起始階段隨著中溫菌的增多，堆肥溫度不斷上升，到達35℃左右時,中溫微生物濃度達到最大，當溫度達到62℃時，高溫微生物濃度達到1×1010個/g。
圖1反應了堆肥過程溫度-微生物之間的關係。溫度變化會對微生物的生長、繁殖造成影響，一部分菌種因不適應堆料環境數量減少，甚至死亡，另一部分菌種則可能大量生長繁殖，成為優勢種群，引起堆料中微生物種群和數量發生相應的改變。
試驗中微生物種群和溫度之間的關係如圖1所示。
堆肥溫度與微生物的生長關係如下表所示：
表2堆肥溫度與微生物生長關係
圖1表明，在堆肥開始時，微生物以常溫菌、中溫菌群為主，同時存在少量耐高溫的菌群。但由於溫度升高很快，微生物種群結構不久就過渡為以中、高溫的菌群為主。當溫度達到55℃以上時，高溫菌種的數量在總菌種數量中佔絕對優勢。溫度上升使微生物生命活動旺盛，生長繁殖速度快，微生物個體總數隨之而增加。當達到65℃以上時，高溫微生物開始死亡，堆肥產生的熱量不足以維持高溫，於是溫度開始下降，微生物活力降低。但由於增殖速度慣性，故微生物總數的高峰並未出現在最高溫度時刻，而是在之後的幾天。但是隨著溫度的不斷降低，環境條件不再支援原有高溫種群生物的生長，而中溫菌群正在適應環境,增殖速度還不快，故微生物總體上的繁殖速度小於死亡的速度，使微生物總數下降至一低值。隨著中溫種群對環境的適應及環境溫度進入菌群適宜範圍，使該類種群微生物數量迅速增加，達到總數的第2個高峰。但是由於可降解有機質被不斷分解減少，最終微生物個體總數量下降，而此間耐高溫菌群數量變化不大。
（2）溫度對微生物降解有機質的影響
本試驗透過垃圾堆肥過程中產生CO2量，反映各溫度階段微生物對有機物分解能力的大小和微生物的代謝活力(圖2)，從而確定堆肥垃圾穩定的主要作用階段，為堆肥工藝引數控制提供依據。
四、最佳環境溫度參考值：
人體最適宜的環境：溫度15-25度，相對溼度45%RH-75%RH居室環境：40%RH-70%RH
圖書館、美術館、博物館：40%RH-60%RH電腦微機房、通訊機房：45%RH-60%RH衣料、棉毛紡織品存放：40%RH-60%RH
奶製品存放：50%RH-60%RH水果存放：60%RH-70%RH
最有利的防病、治病環境：30%RH-50%RH