环境对微生物生长的影响
微生物生长与环境因素的关系
微生物生长与环境因素的关系微生物是一种非常重要的生物，它们在地球上的生态系统中占有重要且广泛的地位。
微生物的生长和生存是受到环境因素的影响的，不同的环境因素会对微生物的生长速度、数量和代谢活动产生不同的影响。
在本文中，我们将讨论微生物生长与环境因素之间的关系，探讨环境因素对微生物的生长和生存的影响。
1. 温度对微生物生长的影响微生物的生长速度和数量都是与温度密切相关的。
微生物可以在不同的温度下生长，但是不同的微生物对温度的适应范围是不同的。
一般来说，微生物的生长速度在其最适生长温度范围内最快，超出该范围则生长速度减缓或停止。
温度对微生物的生长速度和数量的影响与微生物的生态类型有关。
温度是一个非常重要的因素，它控制微生物的生长，代谢和繁殖。
在环境中，微生物通常处于最适温度范围内，因为这是它们生长最快和最有效的温度。
此外，在较高温度下，微生物会受到热释放的压力，这会导致代谢产物的累积，从而使细胞停止生长。
2. pH对微生物生长的影响微生物生长所需的pH值与微生物种类相关，不同的微生物对pH的适应范围不同。
通常，微生物生长的最适pH值在7.0左右，当pH值增高或降低时，微生物的生长速度会减缓或停止。
pH值对微生物的生长有两个方面的影响。
一方面，pH值可以影响微生物细胞的代谢和营养的吸收。
在pH值偏离最适值时，会影响到细胞结构，从而影响代谢和吸收。
另一方面，pH值可以影响微生物的酶的活性，从而影响微生物细胞内反应的速率和数量。
3. 湿度对微生物生长的影响微生物的生长速度和数量受到络湿度的影响。
根据菌种的适应性不同，不同的菌种可以在不同的液态或固态环境中生长繁殖。
在过高或过低的络湿度下，微生物的生长速度会减缓或停止。
湿度的影响与环境中的氧气含量有关。
在一些微生物环境中，氧气可以通过大气层直接进入微生物菌液中。
这成为生物反应器的工作原理之一。
但是，在高湿度的环境中，氧气会被阻隔，使微生物无法进行代谢活动，从而导致停滞或死亡。
8 第五章 第3节 环境因素对微生物生长的影响
环境因素 对微生物生长的影响
1
外界环境对微生物作用的三种情况
外界环境条件适宜时，微生物生长旺盛，代谢 作用加速 外界环境条件不太适宜，微生物生长缓慢，代 谢作用受到一定程度的抑制 外界环境不适宜的情况达到微生物难以忍受的 程度，微生物生命活动受到严重影响，可能发 生变异或死亡
2
灭菌、消毒、防腐与无菌
35
X射线 αβγ射线 宇宙射线
100~150 低于100 很短
辐射单位
拉德（rad）吸收电离能量的量度，1rad相当于 每克物料吸收1×10-5J的能量
格雷（戈，Gy）相当于102rad D值：活菌数减少一个对数周期所需的射线剂 量（×104Gy）
36
（一）紫外线
太阳光的杀菌作用 原理：核酸吸收紫外线变性 200~280nm 穿透力弱，用途：空气消毒 器材物体表面消毒 富含脂肪和蛋白质食品 注意防护
最低pH，最高pH 最适pH：微生物最适宜生长繁殖的pH值
菌类 最适pH值范围
细菌 放线菌
酵母 霉菌
7.0~7.6 7.5~8.5
3.8~6.0 4.0~5.8
一般细菌和病毒对氢离子比霉菌和酵母对氢 离子敏感
48
酸性食品与非酸性食品
分类 酸性食品 pH ＜4.5 易滋长微生物 酵母、霉菌
非酸性食品
21
巴氏消毒法：＜100 ℃ 61~65 ℃、30min，72~75 ℃、10~15min 71~75 ℃，15~16s 80~95 ℃，瞬时 适用对象：高温会导致品质下降的食品 牛奶、啤酒、果汁、蜂蜜等
22
高压蒸汽灭菌法 原理：密闭容器中使水受热产生蒸汽，蒸汽压 力越大，蒸汽的温度越高。 121℃， 15~20min，可杀灭绝大多数微生物， 包括有芽孢的细菌。 适用对象：无菌水及耐高热的食品和物品
环境因素对微生物生长的影响
温度对微生物生长的影响
温度是影响微生物生长的重要 因素之一
微生物的生长温度范围通常在 0℃到40℃之间
温度过高或过低都会影响微生 物的生长和繁殖
温度对微生物的生长速率、代 谢产物和生物活性都有影响
湿度对微生物生长的影响
湿度过高：可能导 致微生物生长过快 影响产品质量
湿度过低：可能导 致微生物生长缓慢 影响生产效率
营养物质：影响微生物的生长和繁殖
湿度：影响微生物的生存和繁殖
氧气：影响微生物的呼吸作用和代谢活动
光照：影响微生物的光合作用和呼吸作用
酸碱度：影响微生物的生存和繁殖
微生物生态系统稳定性与人类健康的关系
微生物生态系统的稳定性对人类健康至关重要 微生物生态系统的破坏可能导致疾病的传播 微生物生态系统的稳定性有助于维持人体免疫系统的平衡
环境对微生物的影响： 温度、湿度、光照、 氧气等环境因素影响 微生物的生长和繁殖
微生物之间的相互作 用：竞争、共生、寄 生等关系影响微生物 群落的结构和功能
微生物与宿主的相互 作用：微生物与宿主 之间的共生、寄生、 致病等关系影响宿主 的健康和疾病发生
微生物与人类之间的相互作用
微生物在人体中 的作用：参与消 化、免疫、代谢 等生理过程
控制微生 物种类： 保持适宜 的微生物 种类和数 量避免微 生物种类 单一或过 多
控制环境 污染：避 免环境污 染保持适 宜的环境 质量
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微生物之间的相互作用
共生关系：微生物之间相互依存共 同生存
捕食关系：微生物之间存在捕食关 系如细菌捕食病毒
添加标题
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竞争关系：微生物之间争夺资源相 互竞争
8第五章第3节环境因素对微生物生长的影响
8第五章第3节环境因素对微生物生长的影响在微生物生长的过程中，环境因素起着至关重要的作用。
这些环境因素包括温度、湿度、pH值、氧气浓度等等。
下面将对这些环境因素对微生物生长的影响进行论述。
一、温度对微生物生长的影响温度是微生物生长的重要环境因素之一。
不同微生物对温度的适应范围有所不同。
一般来说，微生物的生长速率随温度的升高而加快，直至达到其最适生长温度。
超过最适生长温度后，微生物的生长速率会迅速下降，甚至停止生长。
因此，合适的温度可以促进微生物的生长，而过高或过低的温度则会抑制微生物的生长。
二、湿度对微生物生长的影响湿度也是微生物生长的重要环境因素之一。
微生物需要一定的湿度水平才能正常生长繁殖。
一般来说，湿度过高会导致微生物生长过快，容易滋生细菌和霉菌等有害物质；而湿度过低则会抑制微生物的生长，使其处于休眠状态。
因此，合适的湿度水平对于微生物的生长至关重要。
三、pH值对微生物生长的影响pH值是指溶液中氢离子（H+）的浓度。
微生物对于pH值的适应范围有所不同。
一般来说，细菌对pH值的适应范围较广，可以在酸性和碱性环境中生长；而真菌和酵母菌对pH值的适应范围相对较窄，多数喜欢中性或微酸性环境。
当pH值偏离微生物的适应范围时，会抑制微生物的生长。
四、氧气浓度对微生物生长的影响氧气是微生物生长必需的物质，但不同微生物对氧气浓度的需求有所差异。
氧气浓度高的环境适合厌氧菌的生长，而氧气浓度低的环境适合嗜氧菌的生长。
此外，还存在一些微生物可以适应氧气浓度变化的环境，这些微生物被称为耐氧菌。
因此，不同氧气浓度对微生物的生长有着不同的影响。
综上所述，环境因素对微生物生长具有重要影响，其中温度、湿度、pH值和氧气浓度是最为关键的因素之一。
在微生物研究和应用中，考虑到这些环境因素的影响，合理调控和掌握这些因素对微生物的生长具有重要意义。
只有在适宜的环境条件下，微生物才能良好生长、代谢和发挥其应用价值。
08-环境因素对微生物生长的影响
微生物类型
低温型 中温型
专性嗜冷 兼性嗜冷
室温 体温 高温型
不同温型微生物的生长温度范围
生长温度范围（℃） 最低 最适
最高
-12 5－15
15－20
-5－0 10－20
25－30
10－20 25－45
20－ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5
35－40 50－60
70－95
40－45
分布的主要处所
两极地区 海水及冷藏食品上 腐生菌 寄生菌 温泉、堆肥、土壤表层等
（2）氧化还原电位
（3）pH值
各种微生物的最适pH和pH范围
微生物 细菌 放线菌 霉菌 酵母菌
最适pH值 6.5-7.5 7.5-8.0 4.0-5.8 3.8-6.0
pH范围 3.8-12 5.0-10 1.5-8.5 2.5-8.0
（4）水分
水分活度：
aw
P P0
P —— 一定温度下基质环境的水蒸汽压 P0 —— 相同温度下纯水的蒸汽压
适合在不同水分活度下生长的微生物
知识点：环境因素对微生物生长的影响
情境：灭菌技术 任务：微生物生长曲线
课程：食品微生物技术
环境因素对微生物生长的影响
一、环境因素对微生物生长的影响
1.概述
微生物生长的影响因素主要有：
一、环境因素对微生物生长的影响
2.物理因素
（1）温度
Ø最低温度：微生物能生长的温度下限 Ø最适温度：微生物生长繁殖速度最快的温度 Ø最高温度：微生物能生长的温度上限 低温对微生物的影响： 代谢降低，生长繁殖停滞，仍然存活 。常在低温下对菌种和食品进行保藏。
环境因素对微生物生长的影响
环境因素对微生物生长的影响要想控制微生物的污染，我们需要先了解微生物的生长和生存的特点。
微生物生长与生存是微生物与外界环境因素共同作用的结果，适宜的环境条件，微生物可以快速生长繁殖；当适宜的环境条件发生改变时，可引起微生物形态、生理生长、繁殖等特征的改变，从而抑制微生物的生长。
当环境条件的变化超过一定极限，则导致微生物的死亡。
一般来说，微生物的生长影响因素主要包括：01 温度温度是影响有机体生长与存活的最重要的因子之一。
按照微生物的最适生长温度可以将它们分为嗜冷型、嗜温型和嗜热型三大类。
其中，嗜温型微生物所占比例最大，其最适温度一般在25℃~43℃之间，它们也是引起绝大多数食品腐败变质的罪魁祸首。
在一般情况下，温度每升高10℃，生化反应速率增加一倍。
温度对微生物的影响主要表现在低于最适温度时，微生物的生理代谢活动受抑制，可以让食品微生物休眠，但不会导致死亡。
随温度的升高微生物生长速度逐渐升高，而高于最适温度时，生长速度随温度的升高而降低，直至超过耐受温度彻底失活死亡。
一般来说5~60℃是敏感温度，大部分的微生物可以在这个温度范围生长繁殖。
所以正确的食品保存是在5℃以下和60℃以上。
图1常见微生物生存温度02 水分活度水分活度对微生物细胞内其他化学反应和微生物的生长繁殖具有重要的影响。
因此，作为食品中水活度的关键决定因素，食品中的水活度和环境相对湿度对微生物生长的重要作用不言而喻。
水活度αｗ指食品中水分存在的状态，即水分与食品结合程度（游离程度）。
水活度用以预测食品的稳定性和微生物繁殖的可能性。
通常，当食品中αｗ低于0.5时，微生物是无法繁殖的；当食品中αｗ为0.95~1.00时，食品中的常见微生物将迅速繁殖，导致食品的腐败变质。
在日常生活中也常用烘干、晒干和熏干等方法来降低水活来保存食物。
图2不同食品的水分活度和微生物的耐受度03 PH微生物中多数细菌的最佳pH值为 6.5~7.5，适应范围pH4~10 ; 霉菌和酵母菌可在酸性或偏碱性环境生活,最喜欢 pH 3~6 的环境。
环境条件对微生物生长繁殖的影响
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。
★微生物在生长过程中也会使外界环境的pH值发生改变，原因： 由于有机物分解： 分解糖类、脂肪等，产生酸性物质，使培养液pH值下降； 分解蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液pH值上升 由于无机盐选择性吸收： 铵盐吸收（(NH4)2SO4 H2SO4）， pH↓ 硝酸盐吸收(NaNO3 NaOH)， pH↑
6.3 pH值与微生物生长的相互影响
6.3.2 不同微生物对pH要求不同
微生物的生长pH值范围极广，从pH<2~>8都有微生物能生长。但是绝大多数种类都生活在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。低于最低、或超过最高生长pH值时，微生物生长受抑制或导致死亡。 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
★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。
NO3+被吸收
★配制培养基时调整pH值的措施：
酸类物质：
有机酸：与不电离的部分成正比,故有时有机酸的抑菌效果>无机酸。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。
环境因素对微生物生长的影响
平板：2个*10=20
涂布器：1个*10=10
滤纸：2—3张
固体培养基：15mL*2*10=300mL
不用药物:固体平板
平板：3个*10=30
5mL移液管：1支*10=10
1mL移液管：2支*10=20
固体培养基：15mL/*3个*10=450mL
镊子：1支*10=10
二、基本原理
环境因素（包括物理因素、化学因素和生物因素）。如温度、渗透压、紫外线、pH值氧气、某些化学药品及拮抗菌对微生物的生长繁殖、生理生化过程产生影响。不良的环境条件使微生物的生长受到抑制，甚至导致菌体的死亡。但是某些微生物产生的芽孢，对恶劣的环境条件有较强的抵抗能力，我们可以通过控制环境条件，使有害微生物的生长繁殖受到抑制，甚至被杀死：而使有益微生物得到发展。
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商检（二）班 第二组
食品微生物检验技术
环境因素对微生物生长的影响
项目二
01
目的
05
注意事项
04
实训内容和步骤
02
基本原理
03
实训材料
06
结果与分析
07
思考题
环境因素对微生物生长的影响
一、目的
了解温度。紫外线、pH值、盐、氧气、药敏试纸等物理因素。化学因素和生物因素对微生物生长的影响，确定微生物的最佳生长条件。
菌种
大肠杆菌、金黄色葡萄球菌；
培养基
牛肉膏蛋白胨培养基；
其他物品
培养皿、无菌生理盐水、镊子、无菌滤纸片、无菌滴管、接种环、水浴锅、紫外线灯、消毒水等；
药敏试纸
土霉素、氯霉素、庆大霉素等；
三、实训材料
实 训 内 容
氧气对微生物生长的影响 温度对微生物生长的影响 pH对微生物生长的影响 紫外线对微生物生长的影响 不同药物是杀菌试验
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环境对微生物生长的影响
生长是微生物同环境相互作用的结果。
在液体培养中生长曲线是在正常培养条件下，反映微生物接种后的培养过程中菌数变化同培养时间之间的关系。
微生物在培养过程中，环境的变化会对微生物生长产生很大的影响。
一、环境对微生物生长的影响
影响微生物生长的主要因素有营养物质、水的活性、温度、pH 和氧等。
1、营养物质
营养物质不足导致微生物生长所需要的能量、碳、氮源、元机盐等成分不足，此时机体一方面降低或停止细胞物质合成，避免能量的消耗，或者通过诱导合成特定的运输系统，充分吸收环境中微量的营养物质以维持机体的生存；另一方面机体对胞内某些非必要成分或失效的成分进行降解以重
新利用，这些非必需成分是指胞内贮存的物质、无意义的蛋白质与酶、 mRNA 等。
例如在氮、碳源缺乏时，机体内蛋白质降解速率比正常条件下的细胞增加了 7 倍，同时减少tRNA 合成和降低 DNA 复制的速率，导致生长停止。
2、水的活性
水是机体中的重要组成成分，它是一种起着溶剂和运输介质作用的物质，参与机体内水解、缩合、氧化与还原等反
表中列出不同微生物生长温度的一些典型例子。
温度的变化都会对每种类型微生物的代谢过程产生影响，通过改变它们的生长速率。
以适应温度的变化而生存。
温度对微生物生长的影响具体表现在：①影响酶活性，微生物生长过程中所发生的一系列化学反应绝大多数是在特定酶催化下完成的，每种酶都有最适的酶促反应温度，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞物质合成；②影响细胞质膜的流动性，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；⑦影响物质的溶解度，物质只有溶于水才能被机体吸收或分泌，除气体物质以外，温度上升物质的溶解度增加，温度降低物质的溶解度降低，最终影响微生物的生长。
4、pH
微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反应是酶促反应，而酶促反应都有一个最适 pH 范围，在此范围内只要条件适合，酶促反应速率最高，微生物生长速率最大，因此微生物生长也有一个最适生长的 pH 范围。
此外微生物生长还有一个最低与最高的 pH 范围，低于或高出这个范围，微生物的生长就被抑制，微生物不同生长的最适、最低与最
pH 通过影响细胞质膜的透性、膜结构的稳定性和物质的溶解性或电离性来影响营养物质的吸收，从而影响微生物的生长速率。
质子是一种唯一不带电子的阳离子，它在溶液里能迅速地与水结合成水合氢离子 (H 3 O + 等 ) 。
在偏碱性条件下， OH - 占优势，水合氢离子和 OH - 对营养物质的溶解度和离解状态，细胞表面电荷平衡和细胞的胶体性质等方面均会产生重大影响；在酸性条件下 H + 可以与营养物质结合，并能从可交换的结合物或细胞表面置换出某些阳离子，从而影响细胞结构的稳定性；同时由于 PH 值较低，CO 2 溶解度降低，某些金属离子如 Mn 2+ 、 Ca 2+ 、 Mo 2+ 等溶解度增加，导致它们在溶液中的浓度增加，从而对机体产生不利的作用。
5、氧
根据氧与微生物生长的关系可将微生物分为好氧、微好氧、耐氧型、兼性厌氧和专性厌氧五种类型，它们在液体培养基试管中的生长特征见图。
因此，在培养不同类型的微生物时，一定要采取相应的措施保证不同类型的微生物能正常
氧对于好氧微生物生长虽然可以通过好氧呼吸产生更多的能量，满足机体的生长需要，但另一方面，氧对一切生物都会使其产生有毒害作用的代谢产物，如超氧基化合物与H2O2，这两种代谢产物互相作用还会产生毒性很强的自由基OH.。
自由基是一种强氧化剂，它与生物大分子互相作用，可导致产生生物分子自由基，从而对机体产生损伤或突变作用，直至死亡。
氧之所以对专性厌氧微生物以外的其他四种类型微生物不产生致死作用，是因为它们具有超氧物歧化酶，可催化起氧化基化合物分解，最终分解成水。