滲透壓對細(xì)菌的影響

陳燕飛

（太原師范學(xué)院 生物系，山西 太原 030031）

滲透壓對細(xì)菌的影響

陳燕飛

（太原師范學(xué)院 生物系，山西 太原 030031）

在等滲溶液中，微生物正常生長繁殖；在高滲溶液中，細(xì)胞失水收縮，而水分為微生物生理生化反應(yīng)所必需，失水會抑制其生長繁殖.根據(jù)不同鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)下細(xì)菌的繁殖情況，可以判斷滲透壓對細(xì)菌的影響.用含不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Na Cl的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌來觀察滲透壓對細(xì)菌的影響，選用的菌種為金黃色葡萄球菌，大腸桿菌，枯草芽孢桿菌.大腸桿菌耐高滲透壓的能力較差，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%以下的NaCl溶液中能正常生長，在5%的NaCl溶液中受到抑制；枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌有較強(qiáng)的耐鹽能力，枯草芽孢桿菌在5%的Na Cl溶液中能正常生長，在10%的Na Cl溶液中受到抑制，而金黃色葡萄球菌在10%的NaCl溶液中仍能正常生長，在高于10%的NaCl溶液中生長受到抑制.

滲透壓；細(xì)菌；溶液；影響

0 引言

細(xì)菌在自然界的分布極廣，無論是陸地、水域、空氣和動植物以及人體的外表和內(nèi)部的某些器官，到處都有細(xì)菌存在［1－2］.科學(xué)家曾用溶液滲透壓的性質(zhì)，來測量水中細(xì)菌的脫水效應(yīng)，顯示細(xì)菌不能生活在太高溶解物質(zhì)的水中，如果水中的鹽分很高，會使敏感的細(xì)菌產(chǎn)生脫水死亡的現(xiàn)象；反之，太純的水也不適合細(xì)菌，因?yàn)榧?xì)菌會因過度吸收水而膨脹死亡［3－5］.因此，不同細(xì)菌對鹽度的滲透壓的適應(yīng)能力各有不同，有些只能生存于海水中，另有一些則只能生存于淡水中.掌握微生物對周圍環(huán)境的依賴關(guān)系，在生產(chǎn)實(shí)踐中，一方面可創(chuàng)造有利條件，促進(jìn)微生物的生長繁殖.從病理材料中分離培養(yǎng)的病原微生物，有助于傳染病的診斷以及制備疫苗，來預(yù)防某些傳染病；另一方面，也可利用環(huán)境對細(xì)菌不利因素，抑制或殺滅病原微生物，以達(dá)到消毒滅菌的目的［6－7］.本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)研究滲透壓對細(xì)菌的影響，以便在實(shí)際工作中加以應(yīng)用.

1 材料和方法：

1.1 試驗(yàn)時(shí)間

2010年3月，太原師范學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室.

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 菌種

金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌（均由山西大學(xué)微生物實(shí)驗(yàn)室提供）.

1.2.2 培養(yǎng)基

分別以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.85%，5%，10%，15%及25%的NaCl的牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基.

1.2.3 溶液和試劑

NaCl，牛肉膏，蛋白胨，無菌水，瓊脂，1mol／L的 NaOH，1mol／L的 HCl.

1.2.4 儀器和其他用具

無菌培養(yǎng)皿，無菌鑷子，接種針，恒溫培養(yǎng)箱，超凈工作臺，酒精燈，pH試紙，手提式高壓滅菌鍋，滴管，電子天平.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 培養(yǎng)基的配制

按照培養(yǎng)細(xì)菌用的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的配方，分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.85%，5%，10%，15%及25%NaCl的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基.

1.3.2 調(diào)pH

在未調(diào)pH前，先用精密pH試紙測量培養(yǎng)基的原始pH，如偏酸，用滴管向培養(yǎng)基中逐滴加入1 mol／L的NaOH，邊加邊攪拌，并隨時(shí)用pH試紙測其pH，直至pH達(dá)到7.0～7.2.反之，用1 mol／L的HCl進(jìn)行調(diào)節(jié).

1.3.3滅菌

把培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿、鑷子等儀器在121℃下高壓蒸汽滅菌20 min.

1.4 無菌操作

在超凈工作臺將培養(yǎng)基倒入已滅菌的培養(yǎng)皿中，冷卻凝固即可備用.

在已凝固的平板皿底用記號筆劃成三部分，分別標(biāo)記上述三種菌名.用接種針在相應(yīng)區(qū)域分別劃線接種金黃色葡萄球菌，大腸桿菌，枯草芽孢桿菌.

1.5 培養(yǎng)觀察

將上述平板置于28℃溫室中，4 d后觀察并記錄含不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下NaCl的平板上三種菌的生長狀況.

1.6 注意事項(xiàng)

接種時(shí)要避免污染雜菌或相互污染.pH不要調(diào)過頭，以避免回調(diào)而影響培養(yǎng)基內(nèi)各離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù).

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)果

2.1.1 觀察結(jié)果（見表1）

表中“—”表示不生長，“＋”表示生長一般，“＋＋”表示生長良好.

表1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl下細(xì)菌的生長情況

2.1.2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl下細(xì)菌的生長情況

1）圖1～圖5中的NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為0.85%，5%，10%，15%，25%.

2）每個培養(yǎng)基內(nèi)菌落生長從上而下依次為金黃色葡萄球菌，大腸桿菌，枯草芽孢桿菌.

圖1 0.85%NaCl下細(xì)菌的生長情況

圖2 5%NaCl下細(xì)菌的生長情況

圖3 10%NaCl下細(xì)菌的生長情況

圖4 15%NaCl下細(xì)菌的生長情況

圖5 25%NaCl下細(xì)菌的生長情況

2.2 分析

通過表1，圖1～圖5可以看出：大腸桿菌耐高滲透壓的能力較差，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%以下的NaCl溶液中能正常生長，在5%的NaCl溶液中即受到抑制；枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌有較強(qiáng)的耐鹽能力，枯草芽孢桿菌在5%的NaCl溶液中能正常生長，在10%的NaCl溶液中受到抑制，而金黃色葡萄球菌在10%的NaCl溶液中仍能正常生長，在高于10%的NaCl溶液中受到抑制.

3 討論

大多數(shù)微生物在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～3%的鹽范圍內(nèi)可正常生長，10%～15%的鹽能抑制大部分微生物的生長，但對嗜鹽細(xì)菌而言，在低于15%的鹽環(huán)境中不能生長，而某些極端嗜鹽菌可在鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)30%的條件下生長良好.不同的細(xì)菌對滲透壓的抵抗力不同.但不論哪種細(xì)菌，對滲透壓的抵抗力是有一定限度的，超過一定限度則使菌體生長受到抑制，只有在等滲溶液中，細(xì)菌才能正常生長、繁殖［8］.

在等滲溶液中（環(huán)境滲透壓和細(xì)胞內(nèi)滲透壓相同或相近，細(xì)胞在等滲環(huán)境中生長好，如質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.85%的氯化鈉——生理鹽水），微生物正常生長繁殖；在高滲溶液中（如高鹽、高糖溶液中），細(xì)胞失水收縮，而水分為微生物生理生化反應(yīng)所必需，失水會抑制其生長繁殖；在低滲溶液中，細(xì)胞吸水膨脹，大多數(shù)微生物具有較為堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，而且個體較小，因而在低滲溶液中一般不會像無細(xì)胞壁的細(xì)胞那樣容易發(fā)生裂解，具有細(xì)胞壁的微生物受低滲透壓的影響不大［9－10］.不同類型微生物對滲透壓變化的適應(yīng)能力不盡相同.

金黃色葡萄球菌對高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl有很好的抗性，這與金黃色葡萄球菌的細(xì)胞壁化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，金黃色葡萄球菌的細(xì)胞壁主要由多醣體和粘肽組成，結(jié)構(gòu)極其致密，金黃色葡萄球菌還能分泌血漿凝固酶分解纖維蛋白原為纖維蛋白，緊緊地沉積在金黃色葡萄球菌的細(xì)胞壁表面，形成很厚的一層不透水的膜，即使在高滲環(huán)境中，細(xì)胞內(nèi)的水分也不能跑出［11］.一般細(xì)菌在高滲溶液中易脫水，胞膜和胞壁分離，因胞漿內(nèi)脫水而被滅活.而金黃色葡萄球菌卻能逃過高滲環(huán)境的影響，但是金黃色葡萄球菌在外界環(huán)境中生活時(shí)間長了，也就喪失了產(chǎn)血漿凝固酶的能力，耐鹽性就會減退［12］，因此可利用高鹽瓊脂來作選擇性分離金黃色葡萄球菌.

4 結(jié)論

不同的細(xì)菌對滲透壓的抵抗力不同，但不論哪種細(xì)菌，對滲透壓的抵抗力是有一定限度的，超過一定限度則使菌體生長受到抑制，只有在等滲溶液中，細(xì)菌才能正常生長、繁殖.

由于高滲透壓對微生物有抑制作用，所以，在食品工業(yè)上，廣泛地利用腌制和糖漬方法來保存食品.讓食鹽或糖滲入食品組織內(nèi)，降低其水分活度，提高其滲透壓，或通過微生物的正常發(fā)酵降低食品的pH值，從而抑制腐敗菌的生長，防止食品的腐敗變質(zhì)，獲得更好的感官品質(zhì)，并延長保質(zhì)期的儲藏方法稱為腌漬保藏.鹽腌的過程稱為腌制，糖腌的過程稱為糖漬.鹽腌的制品有腌菜、腌肉、腌禽蛋等；糖腌的制品稱糖漬品，主要是蜜餞制品.如用5%～30%的鹽水腌咸菜、咸魚，用60%～80%的糖溶液做蜜餞等［13］.

一般說，微生物在低滲透壓食品中易生長，而在高滲透壓食品中，微生物則因脫水而死亡.多數(shù)霉菌和少數(shù)酵母菌可耐受較高的滲透壓，所以在高滲透壓情況下引起食品變質(zhì)的微生物主要是霉菌、酵母菌和少數(shù)細(xì)菌，這部分細(xì)菌多為嗜鹽細(xì)菌或耐糖細(xì)菌［14］.

各種微生物對食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的適應(yīng)性差別較大，嗜鹽性微生物，如紅色細(xì)菌，接合酵母屬和革蘭氏陽性球菌在較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)食鹽的溶液（15%以上）中仍能生長；無色桿菌屬等一般腐敗性微生物約在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的食鹽時(shí)，生長受到抑制；肉毒梭狀芽孢桿菌等病原菌在為7%～10%食鹽時(shí)，生長也受到抑制.一般霉菌對食鹽都有較強(qiáng)的耐受性，如某些青霉菌株在為25%的食鹽中尚能生長.

［1］沈 萍，李廣武.微生物學(xué)試驗(yàn)［M］.北京：高等教育出版社，1999

［2］盧振組.細(xì)菌分類學(xué)［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，1994

［3］趙 斌，何紹江.微生物學(xué)試驗(yàn)［M］.北京：科學(xué)出版社，2002

［4］熊元林.微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］.武漢：華中師范大學(xué)出版社，2008

［5］陳劍虹.工業(yè)微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006

［6］張文治.微生物學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2005

［7］沈 萍.微生物學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2000

［8］諸葛健.工業(yè)微生物實(shí)驗(yàn)與研究技術(shù)［M］.北京：科學(xué)出版社，2007

［9］張文怡.微生物學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2005：18-20

［10］潭洪治.微生物學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，1988

［11］王祖農(nóng).微生物學(xué)詞典［M］.北京：科學(xué)出版社，1990

［12］路福平.微生物學(xué)［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2005

［13］初 峰.食品保藏技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010

［14］曾名湧.食品保藏原理與技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007

Osmosis for the Influence of Bacteria

Chen Yanfei
（Department of Biology，Taiyuan Normal University，Taiyuan 030031，China）

To study in isotonic solution，the normal growth and reproduction of microorganisms；in hypertonic solution，the cell dehydration shrinkage，and water for the microorganisms necessary for physiological and biochemical reactions，water loss will inhibit the growth and reproduction［1］.According to the propagation of bacteria under different salt conditions，can determine the impact of osmotic pressure on the bacteria.NaCl containing different concentrations of beef extract peptone medium for bacteria to observe the impact of osmotic pressure on the bacteria，selected strains Staphylococcus aureus，Escherichia coli，Bacillus subtilis.The ability of E.coli resistant to high osmotic pressure less，at under 3%of NaCl and could grow under 5%NaCl that inhibited；Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus have a stronger salt tolerance，Bacillus subtilis，under 5%NaCl and could grow under 10%NaCl was inhibited，while Staphylococcus aureus in 10%NaCl normal despite the growth of above 10%NaCl in growth was inhibited under.

osmotic pressure；bacteria；solution；influence

張麗萍】

1672-2027（2011）03-0136-04

S182

A

2011-05-03

陳燕飛（1971-），女，山西萬榮人，碩士，太原師范學(xué)院生物系副教授，從事微生物與免疫研究.