温度与微生物2篇
温度与微生物篇一：微生物
影响微生物生长的外界因素很多，其一是前面讨论过的营养物质，其二是许多物理、化学因素。当环境条件的改变，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；当环境条件的变化超过一定极限时，则导致微生物的死亡。研究环境条件与微生物之间的相互关系，有助于了解微生物在自然界的分布与作用，也可指导人们在食品加工中有效地控制微生物的生命活动，保证食品的安全性，延长食品的货架期。本节将涉及各种物理、化学因素对微生物生长的抑制和致死的影响，以及在食品工业中的应用。下面将介绍几个有关的术语。
防腐(Antisepsis)：是一种抑菌措施。利用一些理化因素使物体内外的微生物暂时处于不生长繁殖但又未死亡的状态。食品工业中常利用防腐剂防止食品变质，如面包、蛋糕和月饼的防霉剂，酸性食品用苯甲酸钠、山梨酸钾、山梨酸钠防腐、或利用低温、干燥、盐腌和糖渍、高酸度等。消毒（Disinfection）：是指杀死所有病原微生物的措施，可达到防止传染病的目的。例如将物体在100℃煮沸10分钟或60-70℃加热30分钟，就可达到杀死病原菌的营养体，但芽孢杀不死。食品加工厂的厂房和加工工具都要进行定期的消毒，严格的操作人员的手也要进行消毒。具有消毒作用的物质称为消毒剂。
灭菌（Sterilization）：是指用物理或化学因子，使存在于物体中的所有生活微生物，永久性地丧失其生活力，包括耐热的细菌芽孢。这是一种彻底的杀菌方法。
商业灭菌（Commercialsterilization）：这是从商品角度对某些食品所提
出的灭菌方法。就是指食品经过杀菌处理后，按照所规定的微生物检验方法，在所检食品中无活的微生物检出，或者仅能检出极少数的非病原微生物，并且它们在食品保藏过程中，是不可能进行生长繁殖的，这种灭菌方法，就叫做商业灭菌。
在食品工业中，常用―杀菌‖这个名词，它包括上述所称的灭菌和消毒，如牛奶的杀菌是指消毒；罐藏食品的杀菌，是指商业灭菌。
无菌（Asepsis：即没有活的微生物存在的意思。例如，发酵工业中菌种制备的无菌操作技术、食品加工中的无菌罐装技术等。
死亡（dead）：是指微生物不可逆的丧失了生长繁殖的能力，即使再放到合适的环境中也不再繁殖。由于不同微生物的生物学特性不同，因此，对各种理化因子的敏感性不同；同一因素不同剂量对微生物的效应也不同，或者起灭菌作用，或者起防腐作用。在了解和应用任何一种理化因素对微生物的抑制或致死作用时，还应考虑多种因素的综合效应。
2.1温度温度是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上升而增加，当温度上升到一定程度，开始对机体产生不利的影响，如再继续升高，则细胞功能急剧下降以至死亡。
与其他生物一样，任何微生物的生长温度尽管有高有低，但总有最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度这三个重要指标，这就是生长温度的三个基本点。如果将微生物作为一个整体来看，它的温度三基点是
极其宽的，由以下可看出：
最低生长温度（一般为–5~–10℃，极端为–30℃）
嗜冷菌
生长温度三基点最适生长温度中温菌
嗜热菌
最高生长温度（一般为80~95℃，极端为105~300℃）
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12~100℃均可生长。而每一种微生物只能在一定的温度范围内生长。
最低生长温度是指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。不同微生物的最低生长温度不一样，这与它们的原生质物理状态和化学组成有关系，也可随环境条件而变化。
最适生长温度是指某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。但是，同一微生物，不同的生理生化过程有着不同的最适温度，也就是说，最适生长温度并不等于生长量最高时的培养温度，也不等于发酵速度最高时的培养温度或累积代谢产物量最高时的培养温度，更不等于累积某一代谢产物量最高时的培养温度。因此，生产上要根据微生物不同生理代谢过程温度的特点，采用分段式变温培养或发酵。例如，嗜热链球菌的最适生长温度为37℃，最适发酵温度为47℃，累积产物的最适温度为37℃。
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。微生物所能适应的最高生长温度与其细胞内
酶的性质有关。例如细胞色素氧化酶以及各种脱氢酶的最低破坏温度常与该菌的最高生长温度有关。见表4-3
表4-3细胞色素氧化酶以及各种脱氢酶的最低破坏温度与该菌最高生长温度的关系
细菌最高生长温度（℃）最低破坏温度（℃）
细胞色素氧化酶过氧化氢酶琥酸珀脱氢酶
致死温度最高生长温度如进一步升高，便可杀死微生物。这种致死微生物的最低温度界限即为致死温度。致死温度与处理时间有关。在一定的温度下处理时间越长，死亡率越高。严格地说，一般应以10分钟为标准时间。细菌在10分钟被完全杀死的最低温度称为致死温度。测定微生物的致死温度一般在生理盐水中进行，以减少有机物质的干扰。
微生物按其生长温度范围可分为低温微生物、中温微生物和高温微生物三类（表4-4）
表4-4不同温型微生物的生长温度范围
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–125—1515—20两极地区
兼性嗜冷–5—010—2025—30海水及冷藏食品上中温型室温10—2020—3535—4040—45腐生菌体温寄生菌
高温型25—4550—6070—95温泉、堆肥、土壤表层等
2.1.1低温型的微生物
又称嗜冷微生物，可在较低的温度下生长。它们常分布在地球两极地区的水域和土壤中，即使在其微小的液态水间歇中也有微生物的存在。常见的产碱杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、微球菌属等常使冷藏食品腐败变质。有些肉类上的霉菌在零下10℃仍能生长，如芽枝霉；荧光极毛菌可在零下4℃生长，并造成冷冻食品变质腐败。
低温也能抑制微生物的生长。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。因此，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。
2.1.2中温型的微生物
温度与微生物篇二：温度对微生物的影响研究及其应用
摘要
温度对微生物各种的影响是广泛的，改变温度必然会影响微生物体内所进行的多种生物化学反应，从而影响微生物各种生理特性的表达。每一种微生物都有一定的生物动力区温度，包括最低生长温度和最高生长温度以及最适生长温度。最适生长温度能刺激生长，不适的温度会改变微生物的形态、代谢、毒力等，甚至导致死亡。本论文还从垃圾效率中温度对微生物的影响的实验为例，着重说明温度因子对微生物特性表达所起的重要作用。
关键词
温度微生物堆肥效率
温度对微生物的影响是广泛的，改变温度必然会影响微生物体内所进行的多种生物化学反应。适宜的温度能刺激生长，不适的温度会改变微生物的形态、代谢、毒力等，甚至导致死亡。
一般来说，温度能影响微生物的地理分布，而对种类分布影响并不明显。例如，高温细菌一般可从热带土壤、温泉、酸败的食品罐头中分离到，但也可从非热带土壤中分离到。由于温度对微生物有重要影响，所以微生物分类学上常用“最适生长温度”、“最高生长温度”，“最低生长温度”及温度存活试验作为鉴定菌种的一项生理特征，配合其它形态与生理特性，以区别不同温度范围的种、属。
温度是影响微生物生长的重要因素。一方面，在一定范围内随着温度的上升，酶活性提高，细胞的生物化学反应速度和生长速度加快，一般温度每升高10℃，生化反应速率增加一倍，同时营养物质和代谢产物的溶解度提高，细胞膜的流动性增大，有利于营养物质的吸收和代谢产物的排出；另一方面，机体的重要组成，如核酸、蛋白质等对温度较敏感，随着温度的升高可遭受不可逆的破坏。各种微生物都有其生长繁殖的最低温度、最适温度、最高温度和致死温度。微生物能进行繁殖的最低温度界限称为最低生长温度。低于此温度微生物不能生长。使微生物生长速率最高的温度叫最适生长温度。不同微生物的最适生长温度不同。微生物生长繁殖的最高温度界限叫最高生长温度。超过这个温度会引起细胞成分不可逆地失去活性而导致死亡。
一，微生物的生长温度类型
不同微生物的最适生长温度差异很大，根据微生物的最适生长温度，可将它们分成低温微生物、中温微生物和高温微生物。如下表1所示。
（1）低温微生物又称嗜冷微生物，能在O℃下生长，可分为专性嗜冷和兼性嗜冷两种。专性嗜冷微生物的最适生长温度为巧℃左右，最高生长物温度为20。兼性嗜冷微生物生长的温度范围较广，但最适生长温度仍以20℃左右为好，最高生长温度为35℃左右。嗜冷微生物如假单胞菌、乳酸杆菌和青霉等多分布在海洋、深湖、冷泉和冷藏库中，分解其中的有机物。
根据研究，嗜冷微生物能在低温下生长主要由于嗜冷微生物的酶在低温下能更有效地起催化作用，而高温达30一40℃时会使酶失去活性;嗜冷微生物的细胞膜含不饱和脂肪酸较高，能在低温下保持膜的半流动性，从而保证了膜的通透性，
有利于微生物的生长。
（2）中温型微生物又称嗜温型微生物，绝大多数微生物属于这一类。其最适生长温度为20-40℃，最低生长温度为10-20℃，最高生长温度为40-50℃。土壤、植物、温血动物及人体中的微生物大部分属于这一类。它们又可分为温室性微生物和体温性微生
物。嗜温性微生物的生长速率高于嗜冷性微生物，嗜温性微生物最低生长温度不能低于10℃，低于10℃蛋白质合成过程不能启动，许多酶功能受到抑制，使生长受到抑制。
（3）高温型微生物又称嗜热性微生物，它们适宜在45一50℃以上的温度中生长。这类微生物主要分布在温泉、堆肥堆、发酵饲料、日照充足的土壤表面等腐烂有机物中。例如部分芽抱杆菌、高温放线菌属等都是能在55一70℃中生长的类群。有的细菌可在近100℃的高温中生长。
生物体完成其生命机能的温度区，称为生物动力区(Biokineticzone)。在进一步讨论生物动力区之内的温度对微生物的影响前，首先谈一下动力区之外的温度对微生物的影响。
二，温度对微生物的影响
（一）高温对微生物的影响
微生物在高于生物动力区的温度，即高于100℃会被杀死，实际上，就大多数微生物来讲，在温度高于大约50℃条件下即引起死亡。大家知道，有机体的生命活动主要是由酶催化的，酶又是由易发生热变性的蛋白质构成的，所以，微生物的热致死多是因细胞酶的热钝化所引起的。已知呼吸酶，特别是在催化三竣酸循环反应中的`那些酶是特别对热变性敏感的，这些呼吸酶的变性能导致生物体的死亡。另外，微生物在高温下死亡也很可能起因于部分RNA热钝化以及损坏原生质膜所引起。
（二）低温对微生物的影响
低温会减少或停止微生物的代谢作用。温度低于冰点时，可以使原生质内的水分结冰，导致细胞死亡。冻死与热死一样，其生物化学根据也未完全了解。一般认为冻死是由于细胞内水分结冰形成冰晶扰乱了原生质胶体状态和对原生质膜与细胞壁的结构产生机械破坏所致。另方面，由对细菌和酵母的研究看出，当微生物的。悬液被冰冻时，尽管悬液中形成冰，而细胞内的水分仍保持过冷的液体状态，悬液中结冰后，细胞外溶液浓度上升，细胞内水分外渗而使细胞内溶质浓度增加，以致于质壁分离，造成死亡。
那么，真空冷冻干燥保藏菌种时，为什么菌体不会死亡呢？这是因为真空冷冻千燥时，由于冷冻迅速，菌体溶液中水分不形成结晶，而呈不定形玻璃状，当被迅速融化时，玻璃状水分也不形成结晶，这就是冷冻干燥保藏菌种的依据。
三，温度对微生物影响实验
以席北斗，李英军等人的“温度对生活垃圾堆肥效率的影响”来说明温度对微生物某些生理特性的影响。
温度是堆料中微生物生命活动的重要标志，它直接影响堆肥反应速率，是堆肥能否顺利进行的主要因素。本试验利用可自动加热堆肥反应器，在一定条件下研究不同温度对生活垃圾堆肥效率的影响。
（一）试验材料和方法
1实验材料仪器
堆料：堆料比为生活垃圾∶成熟堆肥=80∶20；/N=25，含水率55%左右，有机物
60%左右。
仪器：烘箱、生物培养箱、堆肥反应器、O2-H2S测定仪、CO2测定仪等。培养基原料：有胰蛋白胨、NaCl、K2HPO4、琼脂、土豆提取液、葡萄糖、麦芽汁、酵母汁和蒸馏水等。
2实验方法
试验方法：自然升温试验堆肥反应装置见文献，将上述配好的堆料，分别装入反应器。反应器出口与O2-H2S测定仪、CO2测定仪相连，在线监测O2-H2S、CO2气体浓度。堆体供氧由供氧泵和气体流量计控制，出口O2浓度一般控制在8%~15%范围内。堆层透气性由H2S气体浓度控制，室内环境温度通常控制在25℃左右,垃圾配比固定不变，湿度控制在55%左右(堆肥原料)。每天从反应器中取出150g样品，进行生物化学分析。
堆肥反应前开启加热装置，将堆肥温度分别控制在40℃、55℃和65℃，其他反应条件同上。
3实验结果
（1）温度对堆肥过程中微生物的影响
堆肥开始物料的温度为27℃，随着微生物分解有机物不断放热，堆肥物料的温度迅速上升。堆层温度最初上升很快，并在第2d达到最高温度，其后温度缓慢下降。由于堆肥反应器具有保温和加热结构，故堆层温度受周围环境的影响小，另外，堆肥过程中尽量减少人为控制，所以整个过程堆料的理化性质，微生物变化与堆温变化有很好的相关性，堆肥起始阶段随着中温菌的增多，堆肥温度不断上升，到达35℃左右时,中温微生物浓度达到最大，当温度达到62℃时，高温微生物浓度达到1×1010个/g。
图1反应了堆肥过程温度-微生物之间的关系。温度变化会对微生物的生长、繁殖造成影响，一部分菌种因不适应堆料环境数量减少，甚至死亡，另一部分菌种则可能大量生长繁殖，成为优势种群，引起堆料中微生物种群和数量发生相应的改变。
试验中微生物种群和温度之间的关系如图1所示。
堆肥温度与微生物的生长关系如下表所示：
表2堆肥温度与微生物生长关系
图1表明，在堆肥开始时，微生物以常温菌、中温菌群为主，同时存在少量耐高温的菌群。但由于温度升高很快，微生物种群结构不久就过渡为以中、高温的菌群为主。当温度达到55℃以上时，高温菌种的数量在总菌种数量中占绝对优势。温度上升使微生物生命活动旺盛，生长繁殖速度快，微生物个体总数随之而增加。当达到65℃以上时，高温微生物开始死亡，堆肥产生的热量不足以维持高温，于是温度开始下降，微生物活力降低。但由于增殖速度惯性，故微生物总数的高峰并未出现在最高温度时刻，而是在之后的几天。但是随着温度的不断降低，环境条件不再支持原有高温种群生物的生长，而中温菌群正在适应环境,增殖速度还不快，故微生物总体上的繁殖速度小于死亡的速度，使微生物总数下降至一低值。随着中温种群对环境的适应及环境温度进入菌群适宜范围，使该类种群微生物数量迅速增加，达到总数的第2个高峰。但是由于可降解有机质被不断分解减少，最终微生物个体总数量下降，而此间耐高温菌群数量变化不大。
（2）温度对微生物降解有机质的影响
本试验通过垃圾堆肥过程中产生CO2量，反映各温度阶段微生物对有机物分解能力的大小和微生物的代谢活力(图2)，从而确定堆肥垃圾稳定的主要作用阶段，为堆肥工艺参数控制提供依据。
四、最佳环境温度参考值：
人体最适宜的环境：温度15-25度，相对湿度45%RH-75%RH居室环境：40%RH-70%RH
图书馆、美术馆、博物馆：40%RH-60%RH电脑微机房、通讯机房：45%RH-60%RH衣料、棉毛纺织品存放：40%RH-60%RH
奶制品存放：50%RH-60%RH水果存放：60%RH-70%RH
最有利的防病、治病环境：30%RH-50%RH
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