微生物生长和温度的关系
2017-07-12 08:44:54
天纬化学
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在影响微生物生长繁殖的外界因素中，温度的影响最为密切。温度的影响表现在两方面：一方面随着温度的上升，细胞中生物化学反应速率加快；另一方面，组成细胞的物质如蛋白质、核酸等都对温度较敏感，随着温度的升高，这些物质的立体结构受到破坏，从而引起微生物生长的抑制，甚至死亡。因此只在一定的温度范围内，微生物的代谢活动和生长繁殖才随着温度的上升而增加。温度上升到一定程度，开始对微生物产生不良影响，如果温度继续升高，微生物细胞功能急骤下降以致死亡。
各种微生物生长所需要的温度范围是不同的。从微生物的总体来看，生长温度范围很广，已知的微生物在-10℃～95℃均可生长，但每一种微生物只在一定的温度范围内生长。各种微生物按其生长速度可分为三个温度界限，即最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度。超过最低和最高生长温度的范围，微生物的生命活动就要受到抑制或中断。因此，在实际工作中，可以通过对温度的控制，来促进有益微生物的生长，抑制或消灭有害微生物的生长繁殖。
最低生长温度是指微生物生长和繁殖的最低温度。在此温度时，微生物生长最慢，低于这一温度，微生物生长就停止。
最适生长温度是指微生物生长最适宜的温度。在这一温度时，如果其它条件合适，微生物生长繁殖最快。
最高生长温度就是在其它环境因子保持不变的情况下，微生物能够生长繁殖的最高温度。超过这一温度，微生物生长繁殖就停止，甚至死亡。
各种微生物的最低、最适和最高生长温度，还因环境条件的不同而有所变化。根据微生物的最适生长温度，可以将微生物分为三大类：
低温微生物：凡生长最适温度在20℃以下的微生物。例如，海洋、深湖、冷泉中都有低温微生物的存在。冷藏食品的腐败，大都由这类微生物引起，也是造成冷藏血浆污染的原因。
中温微生物：最适生长温度为20～40℃范围的微生物，自然界中极大多数微生物都属于这一类。其中又可分为寄生中温菌和腐生中温菌。寄生中温菌的最适生长温度为37℃左右，腐生中温菌的最适生长温度为20～25℃。酒精酵母的最适生长温度为28℃，啤酒酵母为25℃，苹果青霉为25℃～27℃，放线菌为28℃。引起人和动植物疾病的病原菌，造成农副产品、工业器材、生活用品霉腐的微生物，往往都属于这一类菌。
高温微生物：最适生长温度在45℃以上的微生物称为高温微生物，常见于温泉、堆肥、厩肥及其它腐烂有机物中。参与堆肥、厩肥制造过程中后阶段有机物质的分解作用，以芽孢杆菌和放线菌较多。这些高温微生物常给罐头工业上的灭菌带来困难。
一些霉菌生长与温度的关系如表1显示。
表1 霉菌生长与温度的关系
微生物名称 最低生长温度/℃ 最适生长温度/℃ 最高生长温度/℃
黑曲霉 14 30～35 40
葡萄曲霉 -6 30 -
刺孢曲霉 - 20 -
灰绿曲霉 1 25～27 31～36
青霉 - 17～19 30
黄萎轮枝孢 10 22.5 30
分枝毛霉 4 20～25 31
尖镰孢 5 30 -
深蓝镰孢 5 25 35
立枯丝核菌 2 23 34.5
圆小丛壳 - 27～29 37.5
光亮卷钩丝壳 5 32 43
篱边革裥霉 5 32～35 45
多孢霉 0 27～32 40
拟茎点霉 8.7 26.5 31.9
温度对微生物的生长繁殖影响很大。一般来讲，微生物对低温的抵抗能力较之对高温抵抗能力强。大部分微生物，无论低温、中温或高温微生物，在低温条件下处于休眠状态，代谢活动几乎全部停止，生长繁殖受到抑制，但仍能存活，一旦遇到合适的环境就可以生长繁殖。但有少数微生物在低于最低温度生长时会迅速死亡。另有少数微生物能在一定的低温范围内缓慢生长。红色酵母在-34℃时仍能生长发育，细菌中有的在-18℃可发育，霉菌中最低发育温度为-12℃。
可用低温抑制微生物的生长来达到保藏食品的目的。但在稍低于冰点以下的温度，某些食品如浓缩果汁、烟熏腊肉、冰淇淋等中仍能发现存在有微生物。低温主要是抑制微生物的生长，如果冷藏食品中也污染了病原菌，仍有传布疾病的可能。
当环境温度超过微生物的最高生长温度时，引起细菌内核酸、蛋白质等物质的变性，酶的失活，最终引起微生物的死亡。温度越高，微生物死亡越快。不同的微生物对高温的抵抗力不同。大多数细菌、酵母菌、真菌的营养细胞在50～65℃加热10分钟就可致死。放线菌和霉菌的孢子比营养细胞抗热性强，在76～80℃加热10分钟才致死。细菌的芽孢抗热性最强，要在100℃高温下处理相当长时间才致死。例如肉毒梭菌可在肉类罐头中繁殖，并产生极毒的肉毒毒素。它的芽孢在pH7.0时，要在100℃的高温下煮8小时才被杀死；如用115℃加压蒸汽灭菌，需经10～40分钟，在121℃下需经10分钟才被杀死。所以一般非酸性罐头食品，需用121℃灭菌20～70分钟。
表2表示各种芽孢的抗热性
种类 湿执灭菌温度/℃ 杀菌所需时间/min
炭疽芽孢杆菌 105 5～10
蜡状芽孢杆菌 100 6
枯草芽孢杆菌 100 6～17
嗜热脂肪芽孢杆菌 120～121 12
肉霉梭状芽孢杆菌 120～121 10
微生物的抗热性还取决于菌龄、基质成分及微生物的数量。一般老龄菌比幼龄菌抗热性强。基质成分对微生物的抗热性也有影响，基质中的脂肪、糖、蛋白质对微生物有保护作用，从而增强了微生物的抗热性。基质pH值偏离7时，特别是偏向酸性时，微生物的抗热性明显降低。微生物的数量越多，抗热性越强，这是因为菌体细胞能分泌对菌体有保护作用的蛋白质类物质。菌体多，这种保护性物质的量也多。食品和物品的物理状态与灭菌效果也有很大关系，一般固体食品和物品，灭菌时间要长或灭菌温度要高，这是因为固体物品仅有热的传导作用，而无对流作用；而液体物品灭菌时间可短一些或灭菌温度可低一些，这是因为液体物品的穿透除传导作用外，还有对流作用。
由于超过最高生长温度会引起微生物的死亡，所以高温常常用来灭菌，以达到有效保存物品和食品的目的。例如，牛奶、啤酒、黄酒、酱油、醋等食品往往经过62℃加热30分钟或70℃加热15分钟的灭菌处理（巴斯德灭菌法），这样既杀死了其中的病原菌和一部分微生物的营养体，又不损害食品的营养价值和色香味。
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