[分享]影响微生物生长的主要因素

陈昭

 

影响微生物生长的主要因素

                         温度

                                        氧气

                                       辐射

   物理因素                   干燥

                                     渗透压

                                    超声波与微波

                                                酸、碱与pH

                                         重金属及其化合物

                             表面消毒剂       有机化合物（酚类、醇类、醛类）

                                                        卤族元素及其化合物

                                                  表面活性剂（新洁尔灭、杜灭芬）

  化学因素                                      染料

                                                        抗代谢药物：磺胺类等

                             化学治疗剂       抗生素

                                                         中草药有效成分

温度

不同的微生物生长的温度范围不同，根据生长与温度的关系，微生物的生长有三个温度基点，即最适、最高、最低生长温度，根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物分为：低温微生物、中温微生物和高温微生物，它们的生长温度如下表

	低温菌	中温菌	高温菌
最适生长温度	10-20	25-30，37-40	50-55
最低生长温度	-10-5	10-20，10-20	25-45
最高生长温度	25-30	40-45	70-80

高温对微生物生长的影响

?          嗜热微生物的生长特性

    高温菌在高温下生长的原因：

    抗热的酶，膜中的高饱和脂肪酸

    高温菌的生长特性：

    生长曲线的各个时期均短暂，因此常会在腐败食品中检测不到，这在食品检验中要特别注意

?          微生物耐热性大小的几种表示方法：

   热力致死时间：在特定的温度及其它条件下，杀死一定数量的微生物所需要的时间

    F值：在一定的基质中，温度为121.1℃，加热杀死一定数量微生物所需的时间

    D 值：利用一定温度进行加热，活菌数减少一个对数周期（即90%活菌被杀死）所需的时间

   Z值：在加热致死曲线中，时间降低一个对数周期（即缩短90%的加热时间）所需要升高的温度

?          影响微生物对热抵抗力的因素：

   菌种的遗传特性

   菌龄

陈昭

 

   微生物的数量

   基质的特性（组成、浓度、理化条件）

   加热的时间与温度

    

?          灭菌与消毒的概念：

    灭菌是指采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施；消毒是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体中病原微生物的措施

?          加热灭菌和加热消毒的方法：

              干热灭菌法     火焰灭菌法

                                            干燥加热空气灭菌法

高温灭菌                                                 巴氏消毒法(2)

                                             常压下        煮沸消毒法

                    湿热灭菌法                         间歇灭菌法

                                                               常规加压灭菌法

                                            加压下       (高压蒸汽灭菌法)

                                                               连续加压灭菌法

影响加压蒸汽灭菌效果的因素

?          灭菌物体的含菌量

?          灭菌锅内空气的排除程度

?          灭菌物体的pH值

?          灭菌对象的体积

?          加热与散热的速度

高温对培养基的影响及其防止措施

?          高温对培养基的不利影响：

    形成沉淀物（有机沉淀物如多肽类，无机沉淀物如磷酸盐）；破坏营养；提高色泽（褐变如产生氨基糖等）；改变培养基的pH值；降低培养基的浓度

?          消除有害影响的措施

       采用特殊的加热灭菌法

       过滤除菌法

       加入螯合剂

低温对微生物生长的影响

?          低温微生物耐低温的原因：

     胞内酶耐低温；细胞膜中不饱和脂肪酸的含量高。

?          低于冰点的温度对微生物的影响：

       水分的丧失；冰晶对细胞膜的物理损伤。

v      速冻、缓冻与反复冻溶对微生物细胞的影响

氧气

v      根据微生物生长与氧气的关系，可将微生物分为以下几种：

                  专性好氧菌：在正常大气压下（0.2巴）进行好氧呼吸产能

      好氧菌       兼性厌氧菌：  以呼吸为主，兼营发酵或无氧呼吸产能

                          微好氧菌：只能在0.01-0.03巴大气压下生活

   

      厌氧菌        耐氧菌：只能以发酵产能，但分子氧无毒害

                        （专性）厌氧菌：只能生长在无氧或基本无氧条件下，氧剧毒

陈昭

 

v      过氧化物歧化酶、过氧化氢酶、细胞色素氧化酶的分布情况

氧气影响微生物生长的机制

?          厌氧菌氧毒害的机制：

   由于厌氧菌细胞内缺乏SOD，无法消除02.- ，后者反应力很强，性质极不稳定，在细胞内可破坏各种重要的生物大分子和膜，也可形成其他活性氧化物，对生物非常有害

?          好氧与耐氧菌驱除02.-机制：

                                           H2O2(好氧菌)         H2O+1/202

                  SOD

2 02.-+2H +                                                 H2O2+ 02

                              好氧及耐氧菌

                                                                    过氧化物酶（耐氧菌）  2H2O

辐射

v      不同波长的射线对微生物的作用不同，可见光部分（400-800纳米）往往能被某些光合微生物所利用，而波长较短的紫外线（13.6-400纳米）、X-射线（0.06-13.6纳米）、r-射线（0.01-0.14纳米）均可抑制甚至杀死微生物。尤其是r-射线因作用距离较远、穿透力较强而用于食品的杀菌保藏。

v      物理杀菌：一类新的冷杀菌技术，它在克服热杀菌不足之处的基础上，运用物理手段如电场、高压、电子、光等的单一或两种以上的共同作用，在低温或常温下达到杀菌的目的。这种方法不须向食品中加入化学物质，不会使菌体产生抗性，且条件易于控制，在保持食品自然风味的基础上，杀菌效果明显。常用的物理杀菌的方法有超高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、半导体光催化杀菌，辐射杀菌

干燥（湿度）

v      水分约占微生物细胞组成的70-85%，环境中缺水时（干燥的环境）引起微生物细胞内蛋白质的变性和盐类浓度的增高，抑制微生物的生长，甚至造成微生物的死亡。

v      干燥对微生物的作用受环境温度、失水速度、菌龄、微生物所处基质等条件的影响。

v      干燥用于食品保藏的方法可分为两类，即自然干燥（熏干、晒干、冷冻干燥）和人工干燥（常压干燥如热风、喷雾、冻结、微波等；真空干燥如真空和冷冻真空干燥

渗透压

?          微生物生长与渗透压的关系（高渗透压、低渗透压对微生物生长的影响）

?          根据微生物对高渗透压耐性的不同，将其分为以下三类：

                              高度嗜盐细菌（20-30%食盐溶液中生长）

      嗜盐细菌        中等嗜盐细菌（5-18%的食盐溶液中生长）

                               低等嗜盐细菌（2-5%的食盐溶液中生长）

     耐盐细菌（可在10%以下的食盐溶液中生长）

     耐糖细菌（可在60%以下的含糖高渗溶液中生长）

* 普通微生物一般在0.85-0.90的食盐溶液中生长

pH值

v      根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为：

陈昭

 

     嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌

     耐碱微生物：许多链霉菌

     中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌

      嗜酸微生物：硫杆菌属

      耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌

v      不同的微生物最适生长的pH值不同，同一种微生物在不同的生理阶段对pH值的要求也不同，在发酵工业中，控制pH值尤其重要，如黑曲霉在pH2-2.5主要产柠檬酸， pH2.5-6.5 以菌体生长为主，pH7时以合成草酸为主

v      各类微生物生长的最适pH值：

     细菌为6.5-7.5 ，放线菌为7.5-8.0，霉菌和酵母菌为 4-6

酸碱添加剂的抑菌机理

?          无机酸可增加氢离子的浓度，引起菌体表面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类的活性

?          作为食品防腐剂的有机酸如苯甲酸和水杨酸可与微生物细胞中的成分发生氧化作用，从而抑制微生物的生长

?          防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物生长繁殖的措施

?          碱类物质可引起细胞物质的水解或凝结，以杀死或抑制微生物，食品工业中常用石灰水、NaOH、Na2CO3等作为机器、工具以及冷藏库的消毒剂