影響微生物生長(cháng)與死亡的因素

   
   影響微生物生長(cháng)與死亡的因素
　生長(cháng)是微生物與外界環(huán)境因素共同作用的結果。環(huán)境條件的改變，可引起微生物形態(tài)、生理、生長(cháng)、繁殖等特征的改變；或者抵抗、適應環(huán)境條件的某些改變；當環(huán)境條件的變化超過(guò)一定極限，則導致微生物的死亡。
　　為了抑制和消除微生物的有害作用，人們常采用多種物理、化學(xué)或生物學(xué)方法，來(lái)抑制或殺死微生物。常用以下術(shù)語(yǔ)來(lái)表示對微生物的殺滅程度。
　　滅菌：用物理或化學(xué)方法殺滅物體上所有的微生物（包括病原微生物和非病原微生物及細菌芽胞、霉菌孢子等），稱(chēng)為滅菌。
　　消毒：用物理或化學(xué)方法僅能殺滅物體上的病原微生物，而對非病原微生物及芽胞和孢子不一定完全殺死，稱(chēng)為消毒。用來(lái)消毒的藥物稱(chēng)為消毒劑。
　　防腐：防止或抑制微生物生長(cháng)和繁殖的方法稱(chēng)為防腐或抑菌。用于防腐的化學(xué)藥品稱(chēng)為防腐劑。某些化學(xué)藥物在低濃度時(shí)為防腐劑，在高濃度時(shí)則成為消毒劑。
　　無(wú)菌：指沒(méi)有活的微生物存在。采取防止或杜絕一切微生物進(jìn)入動(dòng)物機體或物體的方法，稱(chēng)為無(wú)菌法。以無(wú)菌法操作時(shí)稱(chēng)為無(wú)菌操作。在進(jìn)行外科手術(shù)或微生物學(xué)實(shí)驗時(shí)，要求嚴格的無(wú)菌操作，防止微生物的污染。
　　不同的微生物對各種理化因子的敏感性不同，同一因素不同劑量對微生物的效應也不同，或者起滅菌作用，或者可能只起消毒或防腐作用。在了解和應用任何一種理化因素對微生物的抑制或致死作用時(shí)，還應考慮多種因素的綜合效應。例如在增高溫度的同時(shí)加入另一種化學(xué)藥劑，則可加速對微生物的破壞作用。大腸桿菌在有酚存在的情況下，溫度從30℃增至42℃時(shí)明顯加快死亡；微生物的生理狀態(tài)也影響理化因子的作用。營(yíng)養細胞一般較孢子抗逆性差，幼齡的、代謝活躍的細胞較之老齡的、休眠的細胞易被破壞；微生物生長(cháng)的培養基以及它們所處的環(huán)境對微生物遭受破壞的效應也有明顯的影響。如在酸或堿中，熱對微生物的破壞作用加大，培養基的粘度也影響抗菌因子的穿透能力；有機質(zhì)的存在也干擾抗微生物化學(xué)因子的效應，或者由于有機物與化學(xué)藥劑結合而使之失效，或者有機質(zhì)覆蓋于細胞表面，阻礙了化學(xué)藥劑的滲入。
　　常見(jiàn)的影響微生物生長(cháng)與死亡的物理、化學(xué)因素主要有：
　　1.溫度：
　　溫度是影響有機體生長(cháng)與存活的最重要的因素之一。它對生活機體的影響表現在兩方面：一方面隨著(zhù)溫度的上升，細胞中的生物化學(xué)反應速率和生長(cháng)速率加快。在一般情況下，溫度每升高10℃，生化反應速率增加一倍；另一方面，機體的重要組成如蛋白質(zhì)、核酸等對溫度都較敏感，隨著(zhù)溫度的增高而可能遭受不可逆的破壞。因此，只有在一定范圍內，機體的代謝活動(dòng)與生長(cháng)繁殖才隨著(zhù)溫度的上升而增加，當溫度上升到一定程度，開(kāi)始對機體產(chǎn)生不利影響，如再繼續升高，則細胞功能急劇下降以至死亡。
　　就總體而言，微生物生長(cháng)的溫度范圍較廣，已知的微生物在零下12-100℃均可生長(cháng)。而每一種微生物只能在一定的溫度范圍內生長(cháng)。各種微生物都有其生長(cháng)繁殖的最低溫度、最適溫度、最高溫度和致死溫度。
　　最低生長(cháng)溫度：是指微生物進(jìn)行繁殖的最低溫度界限，如果低于此溫度，則生長(cháng)完全停止。
　　最適生長(cháng)溫度：能夠使微生物迅速生長(cháng)繁殖的溫度叫做最適生長(cháng)溫度，在此溫度下，微生物群體生長(cháng)繁殖速度最快，代時(shí)最短。不同微生物的最適生長(cháng)溫度是不一樣的。
　　最高生長(cháng)溫度：是指微生物生長(cháng)繁殖的最高溫度界限。
　　致死溫度：最高生長(cháng)溫度若進(jìn)一步升高，便可殺死微生物，這種致死微生物的最低溫度界限即為致死溫度，致死溫度與處理時(shí)間有關(guān)。
　　微生物按其生長(cháng)溫度范圍可分為低溫微生物、中溫微生物和高溫微生物三類(lèi)�！�
　　2.氫離子濃度(pH)：
　　環(huán)境中的酸堿度通常以氫離子濃度的負對數即pH值來(lái)表示。環(huán)境中的pH值對微生物的生命活動(dòng)影響很大，主要作用在于：引起細胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對營(yíng)養物質(zhì)的吸收；影響代謝過(guò)程中酶的活性；改變生長(cháng)環(huán)境中營(yíng)養物質(zhì)的可給性以及有害物質(zhì)的毒性。
　　每種微生物都有其最適pH值和一定的pH范圍。在最適范圍內酶活性最高，如果其他條件適合，微生物的生長(cháng)速率也最高。大多數細菌、藻類(lèi)和原生動(dòng)物的最適pH為6.5-7.5，在pH 4-10之間也可以生長(cháng)；放線(xiàn)菌一般在微堿性即pH7.5-8最適合；酵母菌、霉菌則適合于pH5-6的酸性環(huán)境，但生存范圍在pH1.5-10之間。有些細菌甚至可在強酸性或強堿性環(huán)境中生活。
　　微生物在基質(zhì)中生長(cháng)，代謝作用改變了基質(zhì)中氫離子濃度。隨著(zhù)環(huán)境pH值的不斷變化，微生物生長(cháng)受阻，當超過(guò)最低或最高pH值時(shí)，將引起微生物的死亡。為了維持微生物生長(cháng)過(guò)程中pH值的穩定，配制培養基時(shí)要注意調節pH值，而且往往還要加入緩沖物以保證pH在微生物生長(cháng)繁殖過(guò)程中的相對穩定。
　　強酸和強堿具有殺菌力。無(wú)機酸殺菌力雖強，但腐蝕性大。某些有機酸如苯甲酸可用做防腐劑。強堿可用作殺菌劑，但由于它們的毒性大，其用途局限于對排泄物及倉庫、棚舍等環(huán)境的消毒。強堿對革蘭氏陰性細菌與病毒比對革蘭氏陽(yáng)性細菌作用強。
　　3.氧化還原電位：
　　氧化還原電位(Φ)對微生物生長(cháng)有明顯影響。環(huán)境中Φ值與氧分壓有關(guān)，也受pH的影響。pH值低時(shí)，氧化還原電位高；pH值高時(shí)，氧化還原電位低。
　　各種微生物生長(cháng)所要求的Φ值不一樣。一般好氧性微生物在Φ值＋0.1伏以上均可生長(cháng)，以Φ值為＋0.3伏－＋0.4伏時(shí)為適。厭氧性微生物只能在Φ值低于＋0.1伏以下生長(cháng)。兼性厭氧微生物在＋0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸，在＋0.1伏以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵。
　　4.輻射：
　　輻射是指通過(guò)空氣或外層空間以波動(dòng)方式從一個(gè)地方傳播或傳遞到另一個(gè)地方的能源。它們或是離子或是是電磁波。電磁輻射包括可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)和Υ射線(xiàn)等。
　　(1)紫外輻射 紫外線(xiàn)是非電離輻射，以波長(cháng)265-266納米的殺菌力最強。紫外輻射對微生物有明顯的致死作用，是強殺菌劑，紫外殺菌燈管在醫療衛生和無(wú)菌操作中廣泛應用。由于紫外線(xiàn)穿透能力差，不易透過(guò)不透明的物質(zhì)，故紫外殺菌燈只適用于空氣及物體表面消毒。
　　(2)電離輻射 X射線(xiàn)與α射線(xiàn)、β射線(xiàn)和Υ射線(xiàn)均為電離輻射。在足夠劑量時(shí)，對各種細菌均有致死作用。常用于一次性塑料制品的消毒，也用于食品的消毒。
　　5.干燥：
　　水分是微生物的正常生命活動(dòng)必不可少的。干燥會(huì )導致細胞失水而造成代謝停止以至死亡。微生物的種類(lèi)，環(huán)境條件，干燥的程度等均影響干燥對微生物的效果。休眠孢子抗干燥能力也很強，在干燥條件下可長(cháng)期不死，這一特性已用于菌種保藏，如用砂土管來(lái)保藏有孢子的菌種。在日常生活中也常用烘干、曬干和熏干等方法來(lái)保存食物。
　　6.滲透壓：
　　水或其他溶劑經(jīng)過(guò)半透性膜而進(jìn)行擴散的現象就是滲透。在滲透時(shí)溶劑通過(guò)半透性膜時(shí)的壓力即謂滲透壓。其大小與溶液濃度成正比。
　　適宜于微生物生長(cháng)的滲透壓范圍較廣，而且它們往往對滲透壓有一定的適應能力。突然改變滲透壓會(huì )使微生物失去活性，逐漸改變滲透壓，微生物常能適應這種改變。對一般微生物來(lái)說(shuō)，它們的細胞若置于高滲溶液中，水將通過(guò)細胞膜從低濃度的細胞內進(jìn)入細胞周?chē)�的溶液中，造成細胞脫水而引起質(zhì)壁分離，使細胞不能生長(cháng)甚至死亡。相反，若將微生物置于低滲溶液或水中，外環(huán)境中的水將從溶液進(jìn)入細胞內引起細胞膨脹，甚至使細胞破裂。
　　由于一般微生物不能耐受高滲透壓，所以日常生活中常用高濃度的鹽或糖保存食物，如腌漬蔬菜、肉類(lèi)及蜜餞等。
　　7.超聲波：
　　超聲波具有強烈的生物學(xué)作用。超聲波的作用是使細胞破裂，所以幾乎所有的微生物都能受其破壞，其效果與頻率、處理時(shí)間、微生物種類(lèi)、細胞大小、形狀及數量等均有關(guān)系。
　　8.重金屬及其化合物：
　　一些重金屬離子是微生物細胞的組成成分，當培養基中這些重金屬離子濃度低時(shí)，對微生物生長(cháng)有促進(jìn)作用，反之會(huì )產(chǎn)生毒害作用；也有些重金屬離子的存在，不管濃度大小，對微生物的生長(cháng)均會(huì )產(chǎn)生有害或致死作用。因此，大多數重金屬及其化合物都是有效的殺菌劑或防腐劑。其作用最強的是Hg、Ag和Cu。如：二氯化汞又名升汞，是殺菌力極強的消毒劑。0.1-1%濃度的硝酸銀常用于皮膚的消毒。
　　9.有機化合物：
　　對微生物具有有害效應的有機化合物種類(lèi)很多，其中酚、醇、醛等能使蛋白質(zhì)變性，是常用的殺菌劑。
　　酚：酚又名石炭酸。它們對細菌的有害作用可能主要是使蛋白質(zhì)變性，同時(shí)又有表面活性的作用，破壞細胞膜的透性，使細胞內含物外溢。當濃度高時(shí)是致死因子，反之則起抑菌作用。
　　甲酚是酚的衍生物。殺菌力比酚強幾倍。甲酚在水中的溶解度較低，但在皂液與堿性溶液中易形成乳液。市售的消毒劑煤酚皂液（來(lái)蘇爾）就是甲酚與肥皂的混合液，常用3-5%的溶液來(lái)消毒皮膚、桌面及用具等。
　　醇：它是脫水劑、蛋白質(zhì)變性劑，也是脂溶劑，可使蛋白質(zhì)脫水、變性，損害細胞膜而具殺菌能力。乙醇是普遍使用的消毒劑，常用于實(shí)驗室內的玻棒、玻片及其他用具的消毒。50-70％的乙醇便可殺死營(yíng)養細胞；70%的乙醇殺菌效果最好，超過(guò)70%以至無(wú)水酒精效果較差。
　　甲醛：甲醛也是一種常用的殺細菌與殺真菌劑，效果良好。純甲醛為氣體狀，可溶于水，市售的福爾馬林溶液就是37-40％的甲醛水溶液。
　　10.鹵族元素及其化合物：
　　碘：是強殺菌劑。3-7%碘溶于70-83%的乙醇中配制成碘酊，是皮膚及小傷口有效的消毒劑。碘一般都作外用藥。
　　氯氣或氯化物：這是一類(lèi)最廣泛應用的消毒劑。 氯氣一般用于飲水的消毒，次氯酸鹽等常用作食品加工過(guò)程中的消毒。氯氣和氯化物的殺菌機制，是氯與水結合產(chǎn)生了次氯酸(HClO)，次氯酸易分解產(chǎn)生新生態(tài)氧，這是一種強氧化劑，對微生物起破壞用。
　　11.表面活性劑：
　　具有降低表面張力效應的物質(zhì)稱(chēng)為表面活性劑。這類(lèi)物質(zhì)加入培養基中，可影響微生物細胞的生長(cháng)與分裂。如肥皂、漂白粉、洗衣粉等。
　　12.染料：
　　染料，特別是堿性染料，在低濃度下可抑制細菌生長(cháng)。由于這些染料具有選擇性抑菌的特點(diǎn)，故常在培養基中加入低濃度的染料配制成選擇培養基。例如：堿性三苯甲烷染料，包括孔雀綠、亮綠、結晶紫等，對革蘭氏陽(yáng)性菌有很強的抑制作用。
　　13．化學(xué)療劑：
　　能直接干擾病原微生物的生長(cháng)繁殖并可用于治療感染性疾病的化學(xué)藥物即為化學(xué)療劑。它能選擇性地作用于病原微生物新陳代謝的某個(gè)環(huán)節，使其生長(cháng)受到抑制或致死。但對人體細胞毒性較小，故常用于口服或注射。

 

上一篇：微生物的營(yíng)養要求

下一篇：微生物在食品中扮演的角色