影响微生物生长的主要因素.ppt

第三节影响微生物生长的主要因素 影响微生物生长的外界因素很多 除了前面讲过的营养因素之外 还有许多物理化学因素 本节主要内容 一 温度对微生物生长的影响二 氧气对微生物生长的影响三 pH值对微生物生长的影响 一 温度对微生物生长的影响 温度是影响微生物生长的最重要因素之一 具体表现在 影响酶活性 温度变化影响酶促反应速率 最终影响细胞合成 影响细胞膜的流动性 温度高 流动性大 有利于物质的运输 温度低 流动性降低 不利于物质运输 因此 温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌 影响物质的溶解度 对生长有影响 从微生物整体来看 生长的温度范围一般在 10 100 极端下限为 30 极端上限为105 300 但对于特定的某一种微生物 只能在一定温度范围内生长 在这个范围内 每种微生物都有自己的生长温度三基点 即最低 最适 最高生长温度 一 微生物生长的三个温度基点 处于最适生长温度时 生长速度最快 代时最短 超过最低生长温度时 微生物不生长 温度过低 甚至会死亡 超过最高生长温度时 微生物不生长 温度过高 甚至会死亡 二 微生物生长温度类型 根据微生物的最适生长温度的不同 可将微生物划为三个类型 低温型微生物 嗜冷微生物 中温型微生物 嗜温微生物 高温型微生物 嗜热微生物 不同生理生化过程的最适温度 微生物不同生理活动要求不同温度 所以 最适生长温度 发酵速度快 积累代谢产物多 菌名生长温度发酵温度累积产物温度 Streptococcusthermophilus374737S lactis3440产细胞 25 30产乳酸 30Streptomycesgriseus3728 Corenybacteriumpekinense3233 35 Clostridiumacetobutylicum3733 Peniciliumchrysogenum302520 专性好氧菌 好氧菌微好氧菌 兼性厌氧菌耐氧厌氧菌 厌氧菌 专性 厌氧菌 微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大 根据微生物与氧的关系 可把它们分为几种类群 二 氧气对微生物生长的影响 微生物 专性好氧菌 strictaerobe 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 细胞含有超氧化物歧化酶 SOD 和过氧化氢酶 CAT 微好氧菌 microaerophilicbacteria 只能较低的氧分压下才能正常生长 通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能 兼性好氧菌 facultativeaerobe 在有氧或无氧条件下均能生长 但有氧情况下生长得更好 在有氧时靠呼吸产能 无氧时接发酵或无氧呼吸产能 细胞含有SOD和过氧化氢酶 CAT 耐氧菌 aerotolerantanaerobe 可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌 生活不需要氧 分子氧也对它无毒害 不具有呼吸链 依靠专性发酵获得能量 细胞内存在SOD和过氧化物酶 但缺乏过氧化氢酶 厌氧菌 anaerobe 分子氧对它有毒害 短期接触空气 也会抑制其生长甚至致死 在空气或含有10 CO2的空气中 在固体培养基表面上不能生长 只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长 生命活动所需能量通过发酵 无氧呼吸 循环光合磷酸化或甲烷发酵提供 细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶 大多数还缺乏过氧化氢酶 氧浓度对不同微生物生长的影响 厌氧菌的氧毒害机制 SOD学说 严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死 而是由于不能解除某些氧代谢产物的毒性而死亡 在氧还原为水的过程中 可形成某些有毒的中间产物 尤其是超氧阴离子自由基 如过氧化氢 H2O2 超氧阴离子 O2 等 好氧微生物具有降解这些产物的酶 如过氧化氢酶 过氧化物酶 超氧化物歧化酶等 而严格厌氧菌缺乏SOD 故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死 一 环境pH值对微生物生长的影响 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 改变酶活 酶促反应的速率及代谢途径 如 酵母菌在pH4 5 5产乙醇 在pH6 5以上产甘油 酸 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 三 pH值与微生物生长的相互影响 不同微生物对pH要求不同 微生物生长pH值范围极广 但绝大多数生活在pH5 0 9 0之间 微生物生长的pH值三基点 各种微生物都有其生长的最低 最适和最高pH值 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 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 微生物细胞内的pH值 微生物细胞内的pH值相当稳定 一般都接近中性 如此才能够保持细胞内各种生物活性分子的结构稳定和细胞内酶所需要的最适pH值 微生物胞内酶的最适pH值一般为中性 胞外酶的最适pH值接近环境pH值 二 微生物的生命活动对环境pH值的影响 微生物使外界环境的pH值发生改变的原因 有机物分解 分解糖类 脂肪等 产生酸性物质 使培养液pH 分解蛋白质 尿素等 产生碱性物质 使培养液pH 无机盐选择性吸收 铵盐吸收 NH4 2SO4H2SO4 pH 硝酸盐吸收 NaNO3NaOH pH 培养过程中调节pH值的措施过酸时 加入碱或适量氮源 提高通气量 过碱时 加入酸或适量碳源 降低通气量 微生物pH值最低最适最高Thiobacillusthiooxidans氧化硫硫杆菌0 52 0 3 56 0Lactobacillusacidophilus嗜酸乳杆菌4 0 4 65 8 6 66 8Rhizobiumjaponicum大豆根瘤菌4 26 8 7 011 0Azotobacterchroococcum圆褐固氮4 57 4 7 69 0Nitrosomonassp 硝化单胞菌7 07 8 8 69 4Acetobacteraceti醋化醋杆菌4 0 4 55 4 6 37 0 8 0Staphylococcusaureus金黄葡球菌4 27 0 7 59 3Chlorobiumlimicola泥生绿菌6 06 87 0Thurmusaquaticus水生栖热菌6 07 5 7 89 5Aspergillusniger黑曲霉1 55 0 6 09 0一般放线菌5 07 0 8 010 0一般酵母菌3 05 0 6 08 0 不同微生物的生长pH值范围 生长的最适pH值与发酵的最适pH值 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 举例 Aspergillusniger在pH2 2 5范围时有利于合成柠檬酸 当在pH2 5 6 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 5 7 0范围时 以菌体生长为主 而在pH4 3 5 3范围内