森与雨露心高温型 嗜热 极端嗜热 30 50 45~65 70~90 100以上 温泉、堆肥、土壤表层、热水、加热器 温泉和海底火山口 低温型微生物（psychrophiles） 或称嗜冷微生物。它们一般能在0℃或更低的温度下生长，有专性和兼性两大类。专性低温型微生物只能在低温下生长，超过20℃以上的温 度将抑制并很快杀死它们。
低温型微生物能在低温条件下生长的主要原因有两个，一是其酶在低温下活性高，二是细胞质膜中的不饱和脂肪酸含量高，使膜在低温下保持半流动状态和较高生理活性。
中温型微生物（mesophiles）绝大多数微生物属于这型。
高温型微生物（thermophiles） 亦称嗜热微生物。其最适温度在50~60℃之间。高温型微生物能耐高温的主要原因是它们具有耐热的酶和蛋白质及其合成系统，此外，其细胞质膜的类脂亦富含饱和脂肪酸，因而具有更强的疏水键，以利于膜结构在高温下保持稳定。
(二)、水活度和渗透压
水是微生物细胞的主要组分，也是微生物生命活动的基本条件之一。在酿造业中，曲房要接近饱和湿度，促使真菌旺盛生长。在长江流域的黄梅季节，物品容易发霉，主要是由于空气湿度大（相对湿度在70%以上）和温度较高的原因。若环境过于干燥，微生物则不能生长，长期失水会导致菌体死亡。
1、水活度（water activity ）
水分的影响不仅决定于含量的多少，更重要的是其可给性（availability）。溶质浓度的高低和固体表面对水的亲和力都影响水分对微生物的可给性，环境中水的可给性一般以水活度来表示。
环境中水对微生物的可给性通常用水的活度值aW表示。aW是指在一定温度和压力条件下，溶液中的蒸汽压（P）与纯水蒸汽压（Po）之比，用下式表示：
aW=P/Po
溶质愈多，aW值越小。不同微生物适宜生长的水活度差异很大 细菌aW为0.93~0.99；
大多数酵母菌生长的最适aW为0.88~0.91；
丝状真菌一般比其他微生物更耐干燥，aW=0.80左右， 2、渗透压（osmotic pressure）
在微生物正常生长的情况下，细胞内溶质的浓度高于细胞外溶质的浓度，所以水分能够通过半透性的细胞质膜进入细胞内，由于细胞壁的保护作用，避免了因水分的无限流入而造成的细胞质膜破裂。
高渗环境会使细胞脱水，造成生理干燥，原生质收缩引起质壁分离现象，因而能抑制大多数微生物的生长。
提高环境的渗透压力既降低水活度,就可以达到控制微生物生长的目的,例如:用盐(10-15%)减低水活度,使微生物在表面不能生长,加糖(50-70%)抑制微生物起到防止腐败变质的效果.
低渗溶液能破坏去壁的细胞原生质体，使细胞吸水膨胀破壁，但一般不对微生物的生存带来太大威胁。
（三）、酸碱度
在自然界中，从pH1至11范围内，都有微生物生活，但只有很少数种类能在pH2以下和pH 10以上生长。大多数种类生活在pH 4至pH 9的环境中。
大多数细菌、藻类和原生动物的最适宜pH为6.5~7.5。 放线菌一般以微碱性即pH 7.5~8.0最适宜。
真菌比细菌耐酸，许多种类适于pH 5.0~6.0的酸性环境 pH值或氢离子浓度对微生物的作用表现在： ①影响细胞质膜对电荷和养料的吸收； ②影响酶的活性；
③改变环境中养料的可给性或有害物质的毒性。
在发酵工业中，pH的变化常可改变微生物的代谢途径，并产生不同的代谢产物，如酵母在pH4.5-6.0时发酵糖产生酒精，当pH大于7.6时则可同时产生酒精，甘油和醋酸。如黑曲霉在pH2－3时发酵蔗糖产生柠檬酸，当pH升至中性时，则产生草酸。通过调节和控制发酵液的pH可以改变微生物的代谢方向，以获得人们需要的代谢产物。
微生物对物质的代谢反过来也可改变环境的pH。
强酸和强碱具有很强的杀菌能力，
（四）、O2和Eh值
1、氧气对微生物生长的影响
自然界广泛存在的氧气对微生物具有不同的影响。分子态氧（O2）是有些微生物种类的必需生活条件，而对另一些种类则起抑制甚至毒害作用。
根据微生物与氧气的关系可以分为5种不同类群（表8-8）。
表8-8 氧气与微生物生活的关系 微生物类群 氧 气（O2） 的 影 响 举例 藤黄微球菌（Micrococcus luteus） 大肠杆菌(Escherichia coli) 迂回螺菌(Spirillum volutans) 酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes) 甲酸甲烷杆菌(Methenobacterium formicicum) 需氧微生物： 专性需氧 必须有O2，才能生长 兼性需氧 不需要O2，但有O2时，生长更好 微需氧 仅需低于大气中的含O2量 厌氧微生物： 耐氧性厌氧 专性（严格）厌氧
不需要O2，但有O2时生长不好 O2有毒害或有致死作用 ①需氧菌（aerobe）：需氧性微生物包括大多数细菌、几乎全部的放线菌、蓝细菌、丝状真菌和藻类。氧气是需氧性微生物呼吸链的最终电子受体，是不可缺少的生活条件。
②厌氧菌（anaerobe）：可分为专性厌氧菌和耐氧性厌氧菌两种。已知的进行专性厌氧生活的微生物在自然界中很少，较常见的是一些细菌，如梭状芽胞杆菌属以及一些产甲烷古菌和硫酸还原细菌。它们只能在无氧条件下生长，原因是厌氧微生物在有氧条件下生长时会产生某些有毒的代谢产物，这些有毒代谢产物可在细胞内积累而导致死亡。需氧性微生物在有氧条件下生长时进行呼吸作用的O2被还原为H2O，这一过程需要依次加入4个电子，形成中间产物过氧化氢（H2O2）和超氧化物（O2-），它们对细胞有毒害作用。需氧性微生物具有破坏毒性中间产物的酶类。过氧化氢酶（即接触酶，catalase）和过氧化物酶
（peroxidase）能催化过氧化氢的分解，而超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）能使2分子超氧化物形成1分子过氧化氢和1分子氧。
接触酶
H2O2+H2O2 2H2O+O2
过氧化物酶
H2O2+NADH+H+ 2H2+NAD --+ 超氧化物歧化酶
O2+O2+2HH2O2+O2
厌氧性微生物细胞不存在上述分解有害氧化物的酶类，因此它们一旦接触氧气，就停止生长甚至很快死亡。此外，耐氧性厌氧菌在氧气存在时能生长，但不能利用氧气。
③兼性需氧菌（facultative aerobe）：包括酵母菌及一些肠道细菌，它们在有氧或无氧中都能生存。其原因是它们具有两套呼吸酶系，一是在有氧时能以O2作为最终电子受体（氢受体）进行的好氧呼吸酶系，另一是在无氧时以代谢中间产物为受氢体进行发酵作用的酶系。
④微需氧菌（microaerobe）：属于微需氧微生物的种类不多，它们在充分通气或严格厌氧的环境中均不能生长，只能在微好氧（只含2~10%氧气）的环境中良好生长。乳酸菌就是如此。
2、Eh值与微生物生长
Eh值是用电化学方法测得的电位值，以伏特（V）计量，能较全面地综合反映环境的氧化还原状况。Eh值除受通气状况或氧分压的影响外，还取决于培养基中氧化/还原物质和pH值等其他环境因素。
需氧菌一般在Eh值大于0.1V时才生长，并以0.3~0.4V为适宜。厌氧菌一般在Eh值小于0.1V才能生长。兼性厌氧菌在两种条件下均可生长，但代谢方式各异。
（五）、辐射（radiation）
1、可见光
可见光的波长为397~800nm，它是光能自养和光能异养型微生物的唯一或主要能源。 2、紫外线（UV）
紫外线的波长范围是136~397nm，是非电离辐射。紫外线有较强的杀菌和诱变作用，其最强作用波段为265~266nm，这也是核酸的最大吸收峰波段。紫外线主要作用于细胞的DNA，能使相邻的胸腺嘧啶（T）形成二聚体和嘧啶水合物，使DNA发生断裂和交联，因而导致微生物的变异或死亡。紫外线的穿透能力很弱，多用作空气或器皿的表面灭菌及微生物育种的诱变剂，在照射后为避免发生光复活现象，紫外线照射及随之要进行的分离培养工作应在黑暗条件下进行。
3、电离辐射 X射线、γ射线、α射线和β射线等都是电离辐射。它们的共同特点是波长短、能量大，能使被照射的物质分子发生电离作用，产生游离基，这些游离基能与细胞内的大分子化合物作用，使之变性失活。
（六）、超声波（ultrasound）
它能通过强烈的振动产生空穴作用，使细胞破裂，并导致细胞内含物外泄而死亡。由于超声处理的同时会产生大量的热，为防止细胞蛋白质等成分的变性，超声处理一般应在冰浴上进行，并作短时间的多次处理。
（七）、控制微生物的化学药剂
有许多化学物质能抑制或杀死微生物。根据它们的效应可分为灭菌作用、消毒作用和防腐作用。
灭菌作用是指杀死一切微生物及其孢子；
消毒作用是指杀死或消除所有病原微生物； 防腐作用是一种抑菌作用，而不是杀死它们。 相应的有杀菌剂（germicide）、消毒剂（disinfectant）和防腐剂（antisepsis）之分。它们之间没有本质的区别，通常一种化学物质在某一浓度下是杀菌剂，而在更低的浓度下则是抑菌剂。
1、化学药剂杀菌作用的一般规律
多种不同的化学药剂对微生物只在高浓度下起杀菌作用，低浓度为抑菌作用，极低浓度时则失去作用，或甚至反过来表现为刺激作用
优良的化学药剂应具有以下性质： ①作用迅速；
②抑菌或杀菌的范围广
③对应用对象有较强的穿透能力；
④易与水混合，并形成稳定的溶液或溶胶；
⑤其杀菌效力不受作用对象表面的有机物质的干扰； ⑥不受光、热及其他不良气候条件的影响；
⑦不对作用对象产生染色、腐蚀或破坏等有害作用； ⑧安全、经济，无异味，并易于包装和运输等。
防腐剂和消毒剂对微生物所引起的毒害作用主要表现为3个方面： ①破坏细胞结构，如苯酚和乙醇等；
②干扰细胞的能量代谢，如重金属、一氧化碳和氰化物等； ③干扰细胞物质的合成，如磺胺、氨基酸和碱基类似物等。 2、常用的防腐剂和消毒剂
依照化学性质和应用目的，可以将防腐剂和消毒剂区分为5种类型。 有机化学药剂 主要有酚、醇、醛、酸及其他几种新型的有机杀菌剂。
（1）酚类：酚类化合物是医学上普遍使用的一种消毒剂。其作用主要是损伤微生物的细胞质膜，钝化酶和使蛋白质变性。使用最早的是苯酚，有效杀菌浓度为2%~5%
（2）醇类：能通过溶解细胞质膜中的类脂，从而破坏膜结构和使蛋白质变性，目前应用最为广泛的是乙醇，以70%~75%乙醇浓度的杀菌力为最强
（3）醛类：它能与蛋白质中氨基酸的多种基团（如—NH2、—OH、—COOH和—SH等）共价结合而使其变性。福尔马林是37%~40%的甲醛水溶液
（4）酸类：有机酸能抑制微生物（尤其是霉菌）的酶和代谢活性，苯甲酸
（5）新型气态的有机化学杀菌剂：氧化乙烯（CH2-CH2）是目前广泛应用的一种新型 O 空气和器械表面消毒剂。通过该制剂的—CH2CH2OH基团取代氨基酸中的—SH、—COOH或—OH基团，使蛋白质变性。
无机化学制剂 主要包括卤化物、重金属、氧化剂、无机酸和碱等。 （1）卤化物：a.可通过与细胞中的酶和蛋白质的结合而发挥作用，如碘
b.强氧化剂，如氯气
（2）重金属及其化合物：主要与酶或蛋白质上的—SH基结合，使之失活或变性。此外，微量的重金属离子还能在细胞内不断累积，并最终对微生物发生毒害作用，即微动作用。
如：氯化汞又称升汞，是杀菌力很强的一种杀菌剂，常以0.1%的浓度作种子或器皿等的表面灭菌
（3）氧化剂：通过对细胞成分的氧化作用来达到杀菌的目的。高锰酸钾和过氧化氢 染色剂 许多生物染色剂，尤其是碱性染料（如结晶紫、亚甲蓝、孔雀绿和吖啶黄等）
在低浓度下具有明显的抑菌效果，并表现出一定的特异性。阳离子基团能与细胞蛋白质的氨基酸上的羧基或核酸上的磷酸基结合，从而阻断了正常的细胞代谢过程。
表面活性剂 这是能降低液体分子表面张力的化学物质，如肥皂、洗衣粉和新洁尔灭等。 表面活性剂能影响细胞质的稳定性和透性，使细胞的某些必要成分（如K+）流失，导致微生物的生长停滞和死亡。肥皂和洗衣粉是阴离子表面活性剂，
化学治疗剂（chemotherapeutic agent）这是一类能选择性地抑制或杀死人畜和家禽体内的病原微生物并可用于临床治疗的特殊化学药剂。
好的化学治疗剂应具有以下性质： ①对病原微生物有强的杀菌效力； ②对人、畜和家禽无毒或轻毒； ③有强的穿透力和长的药效；
④不被血液、消化液、脓液或其它体液所钝化。
化学治疗剂按作用性质可分为抗代谢物和抗生素两大类。
（1）抗代谢物：这是一类在结构上与生物体内的必需代谢物相似，并能以竞争方式取代它，以干扰病原菌正常代谢过程的化学药物。
如目前常用于临床的抗代谢物有磺胺类（叶酸抗代谢物）、6-巯基嘌呤（嘌呤抗代谢物）、5-甲基色氨酸（色氨酸抗代谢物）和异烟肼（吡哆醇抗代谢物）等。
（2）抗生素：这是由微生物产生或半合成的一类能抑制或杀死另一类微生物的化学药剂。
有的可以抑制细胞壁的合成，如青霉素、先锋霉素、万古霉素、杆菌肽、环丝氨酸和多氧霉素等。
另一类抗生素则损伤细胞质膜，
还有一大批抗生素的作用是干扰病原菌的蛋白质合成。如四环素，链霉素和卡那霉素等）；有的作用于50S大亚基（如氯霉素、红霉素和林可霉素等）。它们作用的最终结果均是通过干扰蛋白质合成来抑制和杀死病原微生物。
最后一类抗生素的作用机制是阻碍核酸的合成，如灰黄霉素、利福霉素及抗肿瘤的抗生素（如放线菌素D、丝裂霉素C等），它们能以不同的方式干扰病原菌DNA的复制，或使DNA链断裂，从而使病原微生物死亡和癌细胞停止生长。
