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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。
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。
环境因素对微生物生长的影响•一、温度的影响•1.高温的影响一般来说无芽孢的细菌在水中加热到100℃迅速死亡。
•（一）高温杀菌的机理•提问：？1）蛋白质、核酸变性2）细胞膜溶解细胞膜中的脂类在高温作用下溶解，“失血过多”（二）影响高温杀菌的因素•细菌的种类、含水量、芽孢有无、以及湿热或干热1）细菌种类2）含水量•细菌细胞含水量高的更容易被杀死。
分子层次现象——蛋白质的凝固温度与含水量有关，含水量越高，蛋白质凝固温度越低，反之亦然。
3）芽孢4）湿热与干热湿热—水蒸汽（121℃ 20～30min）干热—热空气（160～170℃ 2h灭菌）•提问：？湿热灭菌温度低时间短•保水（热空气蒸发蛋白质水分）；•蒸汽冷凝放热；•凝水热传导能力强于空气；2.适宜温度•提问：为什么会存在适宜温度？•酶的活性•根据细菌适宜温度的不同，可将细菌分为四大类，•嗜冷菌、嗜中温菌、嗜热菌、嗜超热菌。
•废水中的细菌一般都是嗜中温菌，最适温度多在30℃左右，嗜冷菌和嗜热菌占少数。
3．低温•低温——细胞结冻～最适温度下限•进入休眠状态•提问：？酶活性降低，导致代谢、遗传普遍停滞；•膜细胞流动性变差。
•一旦获得适宜温度，即可恢复活性•提问：细胞内外冻结易导致死亡，原因何在？•冰渣导致细胞膜破裂，失“血”过多•嗜中温菌（耐冷喜温）一般在5℃以下处于休眠状态，因此通常实验室用冰箱的4℃冷藏温度保藏细菌，或甘油、石蜡冷冻保存菌种？低温下冷藏的食物变质———嗜冷细菌（或霉菌）的最适宜温度在5～15℃之间。
提问：嗜冷细菌的秘密武器是什么？•—具备低温活性酶—细胞质膜含有大量的不饱和脂肪酸，在低温下能保持半流动性，使之能有效地集中必需的营养物质。
二、p H的影响•大多数细菌最适环境p H为6～8，可生存的p H范围在4～10之间。
•研究表明细胞内部由于细胞膜的屏蔽作用、磷酸盐缓冲及细菌能动的调节，p H一般都保持中性，环境的p H难以影响细胞内的p H变化。
•提问：外界的pH变化如何对细菌产生影响？1.影响细胞膜蛋白及胞外水解酶的活性•从而影响营养物的正常吸收与转运2.影响营养物的解离与吸收•主要影响一些极性营养物如脂肪酸、氨基酸•以乙酸的吸收为例•某些细菌，例如氧化铁硫杆菌和其他极端嗜酸茵，需在酸性环境中生活，其最适p H为3，在p H为1.5时仍可生活。
•各种工业废水通常设前调节池，维持曝气池p H7左右。
•事实上，净化污(废)水的微生物适应pH变化的能力比较强，p H6.5～8.5可不加调节。
三、氧化还原电位（O R P)•提问：什么是氧化还原电位？•——某物质与氢电极构成原电池时的电压高低,反映物质氧化性强弱。
•通常如何测定水样的氧化还原电位？p H测定仪m v档，其中一个惰性的铂丝电极与一个参比电极（如甘汞电极）提问：影响水样氧化还原电位的因素有哪些？氧化性物质（主要是氧气浓度）与还原性物质（有机物、H2S等）的含量好氧活性污泥法•控制在＋200～＋600m V是正常的•提问：过低过高如何调节？•改变曝气力度•厌氧污泥或污水处理系统应控制在在—100～—200m V•过高，将不利于厌氧细菌的生长，应改进工艺降低水中溶解氧量。
四、干燥•细菌基本上是生活在水中的生物。
•提问：环境中过于干燥，细菌如何生存？•（在不受热和其它外界因素干扰下）干燥细胞将处于长期休眠状态•——用干燥法防止食物腐败（细菌滋生）•如方便面、干果、肉干、葡萄干等。
•——用干燥法来保存细菌，如将细菌放置在干燥的沙土中可以长期保存。
•一旦提供潮气则会很快复活。
五．渗透压•———是不同溶液被半透膜隔离开时，由于膜半透性及两侧水分子浓度差异形成的水压。
•衡量方法：通常以一定浓度溶液与纯水间形成的渗透压作为该溶液的渗透压•提问：水将从渗透压一方流向渗透压的一方？•低、高•渗透压可影响细菌生存：1.相同渗透压溶液中•细菌细胞内水含量稳定，细菌生活得最好。
•等渗透压溶液——0.85％的食盐(N a C l)溶液（生理盐水）。
常作为进行细菌稀释分离的稀释液。
2.高渗透压溶液中•提问：哪些是高渗透压溶液？细菌会发生什么现象？•浓溶液；质壁分离•反用之—防腐（细菌滋生）•如用5～30%的盐水腌咸菜、咸鱼，用60～80%的糖溶液做蜜饯等。
•—海洋对各种病原菌（淡水菌）的杀灭•—高含盐废水（如油田采出水）难于生物处理的原因•提问：如何解决？•冲稀;防垢剂;细菌基因改造；3.低渗透压溶液•提问：细菌于其中会如何？如纯水•外界大量水流入细菌细胞内，细胞膨胀，甚至破裂。
•综合以上几点，在微生物实验室中稀释菌液，应该用生理盐水（0.85%）•(除非稀释后马上就用的可以用无菌的蒸馏水。
)六．光线（包括阳光和灯光）1.阳光提问：通常细菌在阴暗环境中能够更好的生长，原因？•紫外线（波长0.1～400n m）•一般细菌在紫外线下照射5m i n即能被杀死，芽孢则需10m i n。
紫外线波长在260n m左右者杀菌力最强•提问：杀菌机理？•蛋白质和核酸变性2.灯光•杀菌的光源•254n m的紫外光•缺点——穿透性很弱甚至于不能透过普通玻璃，因此只作为容器的表面杀菌，或无菌室中的空气杀菌。
（二）X-射线、γ射线(不带电)•来源——铱,X-射线10-3～0.1n m钴、镭,γ射线10-6n m•特点——高能量，穿透力强•已经开始被用于油田注水杀细菌(腐蚀性细菌)。
•杀菌机理——？•高能量激发水分解产生O·自由基或H2O2等强氧化剂•优缺点——？•一次性投资较大，但使用时成本较低，杀菌效果稳定七.超声波•提问：超声波——？•超过人的听觉能力上限20千H z（波长小于1.6c m）的声波•人工来源—振动头•几乎所有的细菌体都能被超声波所破坏，但敏感程度各有不同。
•*超声波的杀菌（或细胞破碎）的机理？八．化学药剂•指对细菌有抑制作用的药剂（对细菌生长有利的药剂被归于营养物）•1.无机药剂•（一）重金属•提问：机理？•与酶的—S H结合，使酶变性•低浓度时可作为细菌的营养物，高浓度则对细菌产生抑制。
•1）铜•硫酸铜对真菌和藻类的杀伤力比细菌强。
常用硫酸铜与石灰配制成的波尔多液，在农业上可用以防治某些植物病毒。
•提问：在远距离取水样作检测时，一般1L混合液中加10m l 质量浓度为1g／L的硫酸铜，原因何在？•抑制携带过程中微生物的呼吸，尽量保持水质不变。
（二）氧化剂与酸碱•提问：机理？•氧化细胞膜穿孔•0.1％的高锰酸钾溶液常用于消毒公用茶具和水果、皮肤。
•漂白粉、液氯、臭氧、三氯异氰尿酸：•常用于饮水或游泳池水的消毒。
•醋酸、石灰乳（生石灰：水＝1：4~8可有效地消毒粪便和其它排泄物）2.有机药剂•（一）醇（中效）•提问：机理？•（对人•轻—脱水、损害胃粘膜•重—神经抑制—呼吸、心跳衰竭）•对微生物—•脱水剂和脂溶剂•可使蛋白质脱水、变性，溶解细胞质膜的脂类物质，进而杀死微生物机体。
•1）乙醇•体积分数为70～80％的乙醇杀菌力最强。
乙醇浓度过低或过纯杀菌力差；•提问：过纯？差•提示：革兰氏染色（95％乙醇脱色）•——可使细胞表面迅速失水，表面蛋白质沉淀变性形成一层致密薄膜，阻止乙醇分子进入菌体内，故杀菌差。
•2）甲醇•甲醇杀菌力差，对人有毒不作杀菌剂。
•3）其它醇•丙醇、丁醇及其他高级醇的杀菌力均比乙醇强，但由于不溶于水，不作杀菌剂。
（二）甲醛（高效）•甲醛是气体，质量浓度为370～400g／L的甲醛水溶液称为福尔马林，很有效的杀菌剂，是动物标本的防腐剂。
•其蒸气有强烈的刺激性，有杀菌和抑菌作用。
可用福尔马林蒸熏、消毒厂房及无菌室，用量为每立方米空间10m l。
•机理？•甲醛（-C=O）与酶蛋白质的氨基(一N H2)结合而干扰细菌的代谢机能。
（三）酚•低浓度时是微生物的营养源。
•10g／L的苯酚溶液在20min内可杀死细菌；30～50g／L的石炭酸溶液几min可杀死细菌•甲酚的杀菌力比其他酚强几倍，难溶于水，易与皂液或碱液形成乳浊液，叫来苏水。
医院中常用。
•杀菌机理：使蛋白质变性、破坏细胞膜的通透性。
（四）表面活性剂•中介——改变油与水的亲和力•——溶解改变细胞膜通透性，“失血”•（“公关”——糖衣炮弹）•阳离子型洗涤剂（有机铵盐新洁尔灭、A B S）杀菌力强。
非离子型的洗涤剂没有杀菌力。
3）染料•共同特征是具有共轭双键（C=N），对可见光具有选择吸光性•细菌蛋白质抑制剂，与蛋白质上的羧酸和核酸上的磷酸基结合，阻断细胞正常的代谢过程。
•紫药水就是1％浓度的结晶紫溶液（可致癌）。
•细菌单染色（结晶紫）时浓度一般在0.1％~5％范围内。
•活性污泥微生物经长期驯化，能分解染料，净化印染废水。
4）抗生素•抗生素有广谱和狭谱之分•提问：什么是广谱、狭谱？•广—普遍•氯霉素、金霉素、土霉素和四环素•狭—不普遍•青霉素只能杀死或抑制革兰氏阳性菌，多粘菌素只能杀死革兰氏阴性菌，叫狭谱抗生素。
抗生素对微生物的影响有以下四方面：•①抑制细胞壁形成•青霉素抑制革兰氏阳性菌肽聚糖的合成，进而阻碍细胞壁合成；菌体内部不断由于物质合成膨大，细胞壁不生长，菌体胀破。
•提问：青霉素对人体有害吗？为什么？•本身没有。
人和动物的细胞不具细胞壁，不含肽聚糖，所以不受青霉素的损害。
•提问：为什么打青霉素先作皮试？•5～6％人会有严重过敏反应（免疫系统自杀行为）•②破坏微生物的细胞膜•多粘菌素中的游离氨基与革兰氏阴性菌细胞质膜中的磷酸根(P043—)结合，损伤其细胞质膜。
•③抑制蛋白质合成•氯霉素、金霉素、土霉素、四环素、链霉素、卡那霉素、新霉素、庆大霉素、嘌呤霉素及春日霉素等都能与核糖体蛋白结合，抑制微生物蛋白质合成。
•同时，上述广谱抗生素能与酶组分中的金属离子结合，抑制酶的活性。
④干扰核酸的合成•争光霉素(即博来霉素)、丝裂霉素(自力霉素)、放线菌素D(更生霉素)与DNA 结合，干扰D N A复制。
•各种抗生素发酵厂的废水分别含有一定浓度的、相应的抗生素，造成在废水生物处理初期的处理效果不好，经过相当长时间的驯化期后，活性污泥中的微生物逐渐适应了各种抗生素，进而降解抗生素，从而废水得到净化。
