正文 第二節 物理因素與微生物的生命活動(1 / 3)

一、溫度

(一)微生物生長的適應溫度

溫度是影響微生物生命活動的重要因素之一。它對微生物生命活動的影響:一方麵隨著溫度的升高,細胞中的生物化學反應速率加快,生長速度提高;另一方麵,細胞的重要組成成分蛋白質對較高的溫度敏感,當溫度升高到一定程度時可能發生不可逆的變性而對機體產生不利影響,如溫度更高,可致機體死亡。高溫可殺死微生物,低溫抑製微生物的生長。因此,微生物的生長有一定的溫度範圍。

微生物生長的溫度範圍較寬,可在-10~95℃之間,但具體到某一種微生物,其生長的溫度範圍就較窄。按生長速度劃分,每種微生物的生長有三個溫度界限,即最低生長溫度、最適生長溫度、最高生長溫度。超出最低與最高的溫度範圍,微生物的生命活動就要中斷。

根據微生物生長溫度的差別,可把微生物分為三類。

嗜熱微生物適宜在較高的溫度下生長,常見於溫泉、土壤、堆肥及其他腐爛有機物中,如芽孢杆菌、梭狀芽孢杆菌和高溫放線菌等。它們抗熱性強的特點常給罐頭工業中的滅菌帶來一定的困難。

嗜溫微生物適宜生長在10~45℃的溫度下,其中室溫型微生物最適生長溫度為25~30℃,包括許多土壤微生物和植物病原微生物;而體溫型微生物最適宜生長溫度為37~40℃,包括人及溫血動物病原菌。絕大多數微生物屬於嗜溫微生物,如發酵工業上應用的微生物菌種、引起食品腐敗變質的微生物、引起人和動物疾病的病原微生物。

嗜冷微生物適宜在較低的溫度下生長,常出現於地球兩極地區的水域和土壤中,也見於海洋深處、冷泉和其他低溫場所。食物冷藏中出現的腐敗,大多數由這類微生物引起,如假單胞菌中的嗜冷菌。

注意微生物的最適生長溫度並不一定是最適發酵溫度,例如酒精酵母的最適生長溫度是28℃,最適發酵溫度則為32~33℃。

(二)低溫對微生物的影響

微生物對低溫(0℃以下)的敏感性比高溫弱,有些微生物會死亡,但大部分微生物當其處於最低生長溫度時,新陳代謝活動降低到極低的程度。若溫度再低,則微生物的生命活動停止,但除少數對低溫敏感的微生物會很快死亡外,多數微生物其活力仍然存在,當溫度升高時又恢複其正常的生命活動,故可用低溫保存菌種。一些細菌、酵母菌、黴菌的瓊脂斜麵菌種,通常可保存在4~7℃冰箱中,很多細菌和病毒可保存在-26~-70℃的冰凍條件下,甚至有些病毒與微生物以及哺乳動物的組織細胞可保存於液氮(-196℃)中。

低溫常用於保藏食品。一般地,溫度越低,食品的保藏時間越長,冷藏溫度(0~7℃)可用於貯存果蔬、肉、蛋、乳等食品。但由於一些嗜冷性微生物能緩慢生長,所以對多數食品來說,保藏期短。凍藏溫度(0℃以下)可較長期保藏食品,特別是-18℃以下,幾乎所有微生物不能生長,因此可以長期保藏食品。但應注意,如冷藏食品被病原菌汙染則仍可能傳播疾病。

冰凍狀態下,微生物的死亡主要是由於細胞內水分轉變成冰晶,引起細胞脫水而不能生存。同時細胞內的冰晶體對微生物細胞的結構也產生機械性損傷,一般認為速凍時形成的冰晶體小,對細胞的機械損傷小。

不同的微生物對低溫致死的敏感度不同,如球菌比杆菌具有較強的抗冰凍能力。另外,冰凍時如果微生物所在基質有糖、蛋白質、脂肪等,微生物不易死亡,如果基質水分高或酸度高,微生物易死亡。

(三)高溫對微生物的影響

不同的微生物對高溫的敏感度不同。多數微生物的營養體和病毒在50~65℃、10min內死亡,而少數微生物在80℃左右仍能生長。放線菌和黴菌的孢子比其營養細胞的抗熱性強,一般在80℃、10min死亡。細菌的芽孢在100℃以上的溫度下,經過一定的時間才會死亡。

同一菌種在不同菌齡對熱的抵抗力不同,一般老齡菌體比幼齡菌體較抗熱,如處於穩定期的菌體較處於對數期的菌體耐熱。

微生物所處的基質條件對微生物的抗熱性也有影響。一般地,微生物在幹熱環境中較在濕熱環境中耐熱;在生長適宜的pH條件下較偏酸性或偏堿性條件下耐熱;在基質中含有脂肪、糖、蛋白質等物質時微生物較耐熱。

下麵是關於微生物抗熱能力的幾個概念:

1.致死時間

致死時間是指在一定的溫度下,殺死某種微生物所需的最短時間。

2.致死溫度

在一定的時間(一般為10min)內,殺死某種微生物所需的最低溫度。

3.D值

在一定的溫度下加熱殺菌,微生物數降低一個對數周期(即90%的活菌被殺死)所需的時間(min)稱為D值。如D100=10min表示100℃條件下加熱,活菌數減少至原來的10%所需的時間為10min。