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溫度變化及其控制

任何生物化學(xué)的酶促反應(yīng)都直接與溫度變化有關(guān)。微生物的生長繁殖及合成代謝產(chǎn)物都需要在合適的溫度下才能進(jìn)行。因此，在發(fā)酵過程中，只有維持適當(dāng)?shù)臏囟?，才能使菌體生長和代謝產(chǎn)物的生物合成滿足人們的需要。

溫度對微生物生長的影響

溫度和微生物生長有密切關(guān)系，溫度對微生物細(xì)胞的生長及代謝的影響是各種因素綜合作用的結(jié)果。

微生物的生命活動(dòng)可以看作是相互連續(xù)進(jìn)行酶促反應(yīng)的過程。根據(jù)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，在定溫度范圍內(nèi)，酶的活力隨溫度升高而增大，呼吸強(qiáng)度提高，細(xì)胞的生長繁殖相應(yīng)地加快。通常在生物學(xué)的范圍內(nèi)溫度每升高10℃，生長速率就加快倍。但所有的酶促反應(yīng)均有個(gè)適溫度，超過這個(gè)溫度，酶的催化活力就下降，因而微生物細(xì)胞生長減慢，細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)甚至?xí)蚋邷匕l(fā)生變性或凝固。般來說，無芽孢桿菌在80~100℃時(shí)，幾分鐘內(nèi)幾乎全部死亡；在70℃時(shí)則需10~15min才能致死；而在60℃則需要30min。因此，微生物只有在適的生長溫度范圍內(nèi)，生長繁殖才是快的。

由于微生物種類不同，所具有的酶系及其性質(zhì)不同，因此，其生長繁殖所要求的溫度范圍也不同，適溫度也就不樣。大多數(shù)微生物在20~40℃的溫度范圍內(nèi)生長；細(xì)菌的適生長溫度大多比霉菌高些。嗜冷菌在低于20℃下生長速率大；嗜中溫菌在30~35℃左右生長快；而嗜高溫菌則能耐受90℃以上的高溫。

不同生長階段的微生物對溫度的反應(yīng)不同。處于延遲期的細(xì)菌對溫度的變化十分敏感，將其置于接近適生長溫度的溫度條件下，可以縮短其生長延遲期，而將其置于較低的溫度下培養(yǎng)，則會(huì)增加其延遲期。對于對數(shù)生長期的細(xì)菌，如果在略低于適溫度的條件下培養(yǎng)，即使在發(fā)酵過程中升溫，對其的破壞作用也較弱。故可在適溫度范圍內(nèi)提高對數(shù)生長期的培養(yǎng)溫度，既有利于菌體的生長，又避免熱作用的破壞。

同菌種的生長和積累代謝產(chǎn)物的適溫度也往往不同。多數(shù)情況下，微生物生長適溫度略高于其代謝產(chǎn)物生成時(shí)的適溫度。例如，產(chǎn)生菌的生長溫度為30℃，而產(chǎn)生的適溫度為25℃；黑曲霉生長溫度為37℃，產(chǎn)生糖化酶和檸檬酸時(shí)都在32～

34℃。但也有的菌種的產(chǎn)物生成溫度比生長溫度高。如生產(chǎn)菌生長的適溫度為30~32℃，而代謝產(chǎn)生的適溫度卻在34-37℃。