06-3第六章4节环境因素的影响

1一、温度二、氢离子浓度三、氧化还原电位四、干燥五、渗透压六、光线与辐射七、化学药剂第六章第四节环境因素对微生物生长的影响2一、温度温度是影响生化反应和微生物生长的最重要因素之一。生长温度最低生长温度（一般为－5~－100C）最适生长温度（因微生物而异）最高生长温度（80~950C，极端105~3000C）最适温度：生长速率最高时的温度。同一种菌、不同的生长过程最适温度也不同。微生物分类低温微生物：10~200C水生中温微生物：20~400C大多数腐生性微生物高温微生物：50~600C堆肥、温泉、厌氧发酵第四节环境因素对微生物生长的影响温度的影响曲线？3温度对微生物活动的影响（基质降解速度常数的变化）k=k0exp(－Ea/RT)Arrhenius公式阿仑尼乌斯瑞典化学家v=Aexp(－Ea/RT)废水处理中的EaMicrobialfilm：60kJ·mol－1（5~350C）Activatedsludge：42~56kJ·mol－1（下水）Activatedsludge：69kJ·mol－1（淀粉废水）E·coli：69kJ·mol－1（18~460C）第四节环境因素对微生物生长的影响4dlnkdTEaR·T2dlnkdT由于生物反应一般在常温左右进行，变化幅度不大，因此常用某一温度下的反应速率常数作为基准，表达温度的影响。温度对反应速率常数的影响：k=k20αt－20k=k293αT－293或k20：200C时的速度常数。α：常数。α：1.01~1.08==lnα第四节环境因素对微生物生长的影响5lnα=EaR·T2∴Ea=RT2lnαT为绝对温度硝化细菌增长速率：Ref.No.00—0703亚硝酸菌：μm=0.18·e0.116(t－15)（1/day）硝酸菌：μm=0.78·e0.069(t－15)（1/day）有人报道：硝化细菌的α=1.06（Ea=40kJ·mol－1）第四节环境因素对微生物生长的影响污水厂排放标准（如何考虑温度的影响？）6高温能使微生物死亡不同的细菌有不同的死亡温度，芽孢耐温性最强。一般细菌干热1000C1~2h湿热700C10~15min芽孢干热1400C2~3h湿热1000C几十分钟高温为什么能杀死微生物？湿热为什么易杀菌？蛋白质结构发生破坏、凝固。水越多，蛋白质变性越快；水蒸气传导能力强。第四节环境因素对微生物生长的影响7低温不易使微生物死亡•只有反复结冰和解冻，才会使细胞受到破坏而死亡。•小于50C时微生物的生命活动大大受阻，成休眠状态，只能维持生命。故保存菌中常在40C左右。低温不易引起蛋白质的变性为什么？第四节环境因素对微生物生长的影响8910二、氢离子浓度微生物生长pH很宽：从2到8，但大多数微生物都生长在6~8范围内。生长在偏酸性条件的微生物嗜酸：Thiobacillus（硫杆菌属）最适pH2.0~3.5微生物脱臭中的应用耐酸：乳酸杆菌5~6假单胞菌多数真菌是耐酸性的（pH=5）嗜碱、耐碱微生物如Nirosomonassp.（亚硝酸菌、氨氧化菌）最低pH7.0最适pH7.8~8.6最高pH9.4硝化过程中pH降低，故需控制其pH。第四节环境因素对微生物生长的影响pH的影响曲线？11三、氧化还原电位(E)自然界中E的上限为：+820mV高氧浓度存在下限为：－400mV充满H2的环境pH值影响E值。一般好氧菌：E为300~400mVE100mV时可生长。厌氧菌：E100mV才能生活。兼性菌：E100mV适好氧呼吸，E100mV适厌氧呼吸。水处理过程中：活性污泥E=200~600mv（aerobic/oxic）厌氧E=－150~－300mv（anaerobic）兼性(缺氧)E=－100mv左右（anoxic）第四节环境因素对微生物生长的影响12四、干燥•在干燥条件下无法生存，芽孢抗干燥能力强，可保存几十年。•干燥法保存食品，防止腐败。五、渗透压高渗透压环境：细胞失水，发生质壁分离、微生物死亡。苦瓜去苦味、腌咸菜、蜜饯、保存食物。第四节环境因素对微生物生长的影响13低渗透压环境：细胞膨胀、破裂。一般用0.85%的食盐水（生理盐水）维持微生物正常生活。渗透压0.5~1atm为宜。水的活度（aw）同温同压条件下溶液的蒸汽压P与纯水蒸气压P0之比Paw=P0aw减少，P减少，溶液中的溶质浓度越高微生物生长范围aw=0.998~0.6第四节环境因素对微生物生长的影响14六、光线与辐射除光合细菌外，多数细菌不喜欢光线（可见光，λ=380~760nm）紫外线具有杀菌能力，λ=260nm左右能力最强，此时核酸发生变化。蛋白质的吸收峰为280nm.在无菌室、箱中常用紫外灯杀菌。第四节环境因素对微生物生长的影响15•紫外线消毒后微生物的复活－光复活现象Control(withoutdisinfection)5mJ/cm220mJ/cm240E.coli80紫外线消毒后微生物的“光复活”现象16紫外辐射造成嘧啶二聚体17Control(withoutdisinfection)5mJ/cm220mJ/cm240mJ/cm2E.coli•紫外线消毒后微生物的复活－暗修复现象18七、化学药剂1、强氧化剂：KMnO41%溶液可用于消毒茶具、水果。H2O2、O3、漂白粉（滤液）：饮用水、游泳池。2、碱性物质：生石灰、石灰乳可用于粪便等的消毒。3、重金属类：铜、锰、锌与酶—SH基结合水池、养鱼箱的消毒、抑制细菌、藻类生长。4、有机物：石炭酸（苯酚）：0.1%抑制细菌生长1%20min内杀菌3%~5%几分钟内杀菌引起蛋白质变性，破坏蛋白质膜医院消毒第四节环境因素对微生物生长的影响195、来苏儿（甲酚和肥皂的混合物）—比苯酚杀菌能力强器械消毒：3%~6%；用于洗手：2%6、酒精：纯的没有杀菌能力—细胞表面脱水硬化，无法进入细胞内。60%~75%杀菌能力最强（蛋白变性、脱水）7、碱性染料：碱性染料带正电能与带负电的细胞结合，起抑制作用。用于皮肤消毒，1%龙胆紫8、表面活性剂：阳离子表面活性剂：季胺盐。9、福尔马林：甲醛水，370~400mg/l与蛋白质的—NH结合。第四节环境因素对微生物生长的影响20八、其他因素超声波：能破坏细菌、其程度与频率与处理程度有关。频率20000Hz的声波原理细胞物质强烈震荡、胶体物质引起絮凝沉淀，从而失去活性。空腔效应：引起巨大压力和高温。第四节环境因素对微生物生长的影响