微生物的培養條件是指微生物生長所需要的合適生長環境條件。微生物的培養需要考慮的培養條件有很多方麵,尤其是對於一些從自然界剛分離出來的微生物,需要仔細分析其生長環境,從而創造適合其生長的條件。對於一些極端的微生物,正是因為不能完全掌握它們的生長條件,而無法進行培養。但總體而言,在現有微生物的培養過程中,主要考慮的培養條件集中在溫度、pH、氧氣等三個方麵。
一、細菌的培養條件
(一)溫度
大多數細菌其最適宜的生長溫度為37℃左右,極端的嗜冷菌或者嗜熱菌的生長溫度會遠遠偏離37℃,但是極端種類的細菌並不多見。對於大部分種類的細菌來說,低溫能使細菌的生長減慢或者相對靜止,高溫在40℃以上則有抑製或殺滅細菌的作用。
(二)pH
總體而言,除個別極端的種類外,細菌生長的pH均為弱堿性,如大多數病原菌最適宜的pH為7.2~7.6之間。正是因為細菌需要弱堿性生長條件的特點,在食品保藏過程中,加入酸性物質,改變食品的pH,以避免腐敗性微生物汙染食品,加入的這種酸性物質即為食用防腐劑。
(三)氧氣
細菌對氧氣沒有特殊的要求,除少部分的厭氧菌在培養過程中不能與氧氣接觸之外,幾乎所有的細菌都可以在正常環境中與氧氣接觸。
二、酵母的培養條件
(一)溫度
酵母生存和繁殖的溫度範圍很寬,但是其正常生活和繁殖的溫度在30℃左右。在很高或很低的溫度下,酵母的生命活動削弱或者停止。酵母發育的最高溫度是38℃,最低溫度為-5℃,在50℃時酵母死亡。在較高溫度下,細菌的繁殖速度要比酵母快,因此在培養酵母菌過程中,需要嚴格控製培養溫度,盡量消除因為接種不當造成的損失。
(二)pH
酵母生長的pH偏酸性,最適的pH範圍為4.5~6.8,pH低於2或者高於8,酵母的生長活性都會受到很大程度的抑製。
當環境的pH降到4.2以下時,酵母仍能繼續繁殖,但此時,乳酸菌已停止生長。酵母菌的這種耐酸性能被用來抑製和消除汙染基質中細菌的生長,即將該培養料加酸至pH3.8~4,並保持一段時間,此期間酵母生長並占絕對優勢,細菌汙染就可消除。
(三)氧氣
大部分酵母對氧氣存在一定的依賴性,即生長和繁殖過程中需要一定量的氧氣。在積累代謝產物尤其是酒精的時候,需要環境中的氧氣濃度盡可能低。
在啤酒生產過程中,麥汁製備完成後,通過混合器與無菌空氣充分混合,以增加發酵培養基中的氧氣含量,之後接種發酵種子進行啤酒發酵,在發酵過程中,酵母利用充入的氧氣進行生長和繁殖,培養基中氧氣利用完後,酵母達到一定的數量,此時酵母開始利用培養基中的糖類代謝產生酒精,21d之後,即得到發酵成熟的啤酒。
三、黴菌的培養條件
在培養黴菌過程中,溫度和水分是重要的培養條件。
(一)溫度
黴菌的生長溫度相對於細菌和酵母來說,要廣泛很多。引起食品黴變黴菌生長的溫度範圍一般為25~30℃,在0℃以下或30℃以上,不能生長或產毒力減弱。如黃曲黴的最低繁殖溫度範圍是6~8℃,最高繁殖溫度是44~46℃,最適生長溫度37℃左右。但產毒溫度則不一樣,略低於生長最適溫度,如黃曲黴的最適產毒溫度為28~32℃。對食品中的黴菌總數進行檢測所采用的培養溫度為25~28℃。
在釀酒行業中製作高溫大曲(形狀如磚塊)時溫度一般控製在50~65℃,在該過程中,毛黴、根黴等黴菌大量繁殖代謝產生糖化酶。小曲(顆粒狀)的培養溫度低於35℃。
(二)水分
黴菌生長繁殖主要條件之一是必須保持一定的水分,一般來說,米麥類水分在14%以下,大豆類在11%以下,幹菜和幹果品在3%以下,微生物是較難生長的。真正表征食品中能被微生物利用的水分指標稱為水分活度(Aw),Aw越接近於1,微生物越易生長繁殖。食品中的Aw為0.98時,微生物最易生長繁殖;當Aw降為0.93以下時,微生物繁殖受到抑製,但黴菌仍能生長;當Aw在0.7以下時,則黴菌的繁殖受到抑製,可以阻止產毒的黴菌繁殖。