影響微生物生長與死亡的因素有哪些？

生長是微生物與外界環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。環(huán)境條件的改變，可引起微生物形態(tài)、生理、生長、繁殖等特征的改變；或者抵抗、適應(yīng)環(huán)境條件的某些改變；當(dāng)環(huán)境條件的變化超過一定極限，則導(dǎo)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，來抑制或殺死微生物。常用以下術(shù)語來表示對(duì)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(xì)菌芽胞、霉菌孢子等），稱為滅菌。

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(duì)非病原微生物及芽胞和孢子不一定*殺死，稱為消毒。用來消毒的藥物稱為消毒劑。

防腐：防止或抑制微生物生長和繁殖的方法稱為防腐或抑菌。用于防腐的化學(xué)藥品稱為防腐劑。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。

無菌：指沒有活的微生物存在。采取防止或杜絕一切微生物進(jìn)入動(dòng)物機(jī)體或物體的方法，稱為無菌法。以無菌法操作時(shí)稱為無菌操作。在進(jìn)行外科手術(shù)或微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求嚴(yán)格的無菌操作，防止微生物的污染。

不同的微生物對(duì)各種理化因子的敏感性不同，同一因素不同劑量對(duì)微生物的效應(yīng)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(yīng)用任何一種理化因素對(duì)微生物的抑制或致死作用時(shí)，還應(yīng)考慮多種因素的綜合效應(yīng)。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(duì)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。營養(yǎng)細(xì)胞一般較孢子抗逆性差，幼齡的、代謝活躍的細(xì)胞較之老齡的、休眠的細(xì)胞易被破壞；微生物生長的培養(yǎng)基以及它們所處的環(huán)境對(duì)微生物遭受破壞的效應(yīng)也有明顯的影響。如在酸或堿中，熱對(duì)微生物的破壞作用加大，培養(yǎng)基的粘度也影響抗菌因子的穿透能力；有機(jī)質(zhì)的存在也干擾抗微生物化學(xué)因子的效應(yīng)，或者由于有機(jī)物與化學(xué)藥劑結(jié)合而使之失效，或者有機(jī)質(zhì)覆蓋于細(xì)胞表面，阻礙了化學(xué)藥劑的滲入。

常見的影響微生物生長與死亡的物理、化學(xué)因素主要有：

1.溫度：

溫度是影響有機(jī)體生長與存活的重要的因素之一。它對(duì)生活機(jī)體的影響表現(xiàn)在兩方面：一方面隨著溫度的上升，細(xì)胞中的生物化學(xué)反應(yīng)速率和生長速率加快。在一般情況下，溫度每升高10℃，生化反應(yīng)速率增加一倍；另一方面，機(jī)體的重要組成如蛋白質(zhì)、核酸等對(duì)溫度都較敏感，隨著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(nèi)，機(jī)體的代謝活動(dòng)與生長繁殖才隨著溫度的上升而增加，當(dāng)溫度上升到一定程度，開始對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不利影響，如再繼續(xù)升高，則細(xì)胞功能急劇下降以至死亡。

就總體而言，微生物生長的溫度范圍較廣，已知的微生物在零下12-100℃均可生長。而每一種微生物只能在一定的溫度范圍內(nèi)生長。各種微生物都有其生長繁殖的低溫度、適溫度、*高溫度和致死溫度。

低生長溫度：是指微生物進(jìn)行繁殖的低溫度界限，如果低于此溫度，則生長*停止。

適生長溫度：能夠使微生物迅速生長繁殖的溫度叫做適生長溫度，在此溫度下，微生物群體生長繁殖速度*快，代時(shí)短。不同微生物的適生長溫度是不一樣的。

*高生長溫度：是指微生物生長繁殖的*高溫度界限。

致死溫度：*高生長溫度若進(jìn)一步升高，便可殺死微生物，這種致死微生物的低溫度界限即為致死溫度，致死溫度與處理時(shí)間有關(guān)。

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(fù)對(duì)數(shù)即pH值來表示。環(huán)境中的pH值對(duì)微生物的生命活動(dòng)影響很大，主要作用在于：引起細(xì)胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；影響代謝過程中酶的活性；改變生長環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)的可給性以及有害物質(zhì)的毒性。

每種微生物都有其適pH值和一定的pH范圍。在適范圍內(nèi)酶活性*高，如果其他條件適合，微生物的生長速率也*高。大多數(shù)細(xì)菌、藻類和原生動(dòng)物的適pH為6.5-7.5，在pH 4-10之間也可以生長；放線菌一般在微堿性即pH7.5-8*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(xì)菌甚至可在強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性環(huán)境中生活。

微生物在基質(zhì)中生長，代謝作用改變了基質(zhì)中氫離子濃度。隨著環(huán)境pH值的不斷變化，微生物生長受阻，當(dāng)超過低或*高pH值時(shí)，將引起微生物的死亡。為了維持微生物生長過程中pH值的穩(wěn)定，配制培養(yǎng)基時(shí)要注意調(diào)節(jié)pH值，而且往往還要加入緩沖物以保證pH在微生物生長繁殖過程中的相對(duì)穩(wěn)定。

強(qiáng)酸和強(qiáng)堿具有殺菌力。無機(jī)酸殺菌力雖強(qiáng)，但腐蝕性大。某些有機(jī)酸如苯甲酸可用做防腐劑。強(qiáng)堿可用作殺菌劑，但由于它們的毒性大，其用途局限于對(duì)排泄物及倉庫、棚舍等環(huán)境的消毒。強(qiáng)堿對(duì)革蘭氏陰性細(xì)菌與病毒比對(duì)革蘭氏陽性細(xì)菌作用強(qiáng)。

3.氧化還原電位：

氧化還原電位(Φ)對(duì)微生物生長有明顯影響。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，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。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。電磁輻射包括可見光、紅外線、紫外線、X射線和Υ射線等。

(1)紫外輻射 紫外線是非電離輻射，以波長265-266納米的殺菌力*強(qiáng)。紫外輻射對(duì)微生物有明顯的致死作用，是強(qiáng)殺菌劑，紫外殺菌燈管在醫(yī)療衛(wèi)生和無菌操作中廣泛應(yīng)用。由于紫外線穿透能力差，不易透過不透明的物質(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射線與α射線、β射線和Υ射線均為電離輻射。在足夠劑量時(shí)，對(duì)各種細(xì)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)*的。干燥會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞失水而造成代謝停止以至死亡。微生物的種類，環(huán)境條件，干燥的程度等均影響干燥對(duì)微生物的效果。休眠孢子抗干燥能力也很強(qiáng)，在干燥條件下可長期不死，這一特性已用于菌種保藏，如用砂土管來保藏有孢子的菌種。在日常生活中也常用烘干、曬干和熏干等方法來保存食物。

6.滲透壓：

水或其他溶劑經(jīng)過半透性膜而進(jìn)行擴(kuò)散的現(xiàn)象就是滲透。在滲透時(shí)溶劑通過半透性膜時(shí)的壓力即謂滲透壓。其大小與溶液濃度成正比。

適宜于微生物生長的滲透壓范圍較廣，而且它們往往對(duì)滲透壓有一定的適應(yīng)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(yīng)這種改變。對(duì)一般微生物來說，它們的細(xì)胞若置于高滲溶液中，水將通過細(xì)胞膜從低濃度的細(xì)胞內(nèi)進(jìn)入細(xì)胞周圍的溶液中，造成細(xì)胞脫水而引起質(zhì)壁分離，使細(xì)胞不能生長甚至死亡。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(xì)胞內(nèi)引起細(xì)胞膨脹，甚至使細(xì)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、肉類及蜜餞等。

7.超聲波：

超聲波具有強(qiáng)烈的生物學(xué)作用。超聲波的作用是使細(xì)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、細(xì)胞大小、形狀及數(shù)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(xì)胞的組成成分，當(dāng)培養(yǎng)基中這些重金屬離子濃度低時(shí)，對(duì)微生物生長有促進(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(duì)微生物的生長均會(huì)產(chǎn)生有害或致死作用。因此，大多數(shù)重金屬及其化合物都是有效的殺菌劑或防腐劑。其作用*強(qiáng)的是Hg、Ag和Cu。如：二氯化gong又名升gong，是殺菌力*的消毒劑。0.1-1%濃度的xiao酸銀常用于皮膚的消毒。

9.有機(jī)化合物：

對(duì)微生物具有有害效應(yīng)的有機(jī)化合物種類很多，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(duì)細(xì)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(xì)胞膜的透性，使細(xì)胞內(nèi)含物外溢。當(dāng)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(qiáng)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（來蘇爾）就是甲酚與肥皂的混合液，常用3-5%的溶液來消毒皮膚、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(xì)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(yàn)室內(nèi)的玻棒、玻片及其他用具的消毒。50-70％的乙醇便可殺死營養(yǎng)細(xì)胞；70%的乙醇?xì)⒕Ч?好，超過70%以至*效果較差。

甲醛：甲醛也是一種常用的殺細(xì)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：

dian：是強(qiáng)殺菌劑。3-7%dian溶于70-83%的乙醇中配制成dian酊，是皮膚及小傷口有效的消毒劑。dian一般都作外用藥。

lv氣或氯化物：這是一類*廣泛應(yīng)用的消毒劑。 lv氣一般用于飲水的消毒，次氯酸鹽等常用作食品加工過程中的消毒。lv氣和氯化物的殺菌機(jī)制，是氯與水結(jié)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(qiáng)氧化劑，對(duì)微生物起破壞用。

11.表面活性劑：

具有降低表面張力效應(yīng)的物質(zhì)稱為表面活性劑。這類物質(zhì)加入培養(yǎng)基中，可影響微生物細(xì)胞的生長與分裂。如肥皂、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(xì)菌生長。由于這些染料具有選擇性抑菌的特點(diǎn)，故常在培養(yǎng)基中加入低濃度的染料配制成選擇培養(yǎng)基。例如：堿性三苯甲烷染料，包括孔雀綠、亮綠、結(jié)晶紫等，對(duì)革蘭氏陽性菌有很強(qiáng)的抑制作用。

13．化學(xué)療劑：

能直接干擾病原微生物的生長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(jié)，使其生長受到抑制或致死。但對(duì)人體細(xì)胞毒性較小，故常用于口服或注射。化學(xué)療劑種類很多，按其作用與性質(zhì)又分為抗代謝物和抗生素等。