渗透压对细菌的影响

陈燕飞

（太原师范学院 生物系，山西 太原 030031）

渗透压对细菌的影响

陈燕飞

（太原师范学院 生物系，山西 太原 030031）

在等渗溶液中，微生物正常生长繁殖；在高渗溶液中，细胞失水收缩，而水分为微生物生理生化反应所必需，失水会抑制其生长繁殖.根据不同盐质量分数下细菌的繁殖情况，可以判断渗透压对细菌的影响.用含不同质量分数Na Cl的牛肉膏蛋白胨培养基培养细菌来观察渗透压对细菌的影响，选用的菌种为金黄色葡萄球菌，大肠杆菌，枯草芽孢杆菌.大肠杆菌耐高渗透压的能力较差，在质量分数为3%以下的NaCl溶液中能正常生长，在5%的NaCl溶液中受到抑制；枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌有较强的耐盐能力，枯草芽孢杆菌在5%的Na Cl溶液中能正常生长，在10%的Na Cl溶液中受到抑制，而金黄色葡萄球菌在10%的NaCl溶液中仍能正常生长，在高于10%的NaCl溶液中生长受到抑制.

渗透压；细菌；溶液；影响

0 引言

细菌在自然界的分布极广，无论是陆地、水域、空气和动植物以及人体的外表和内部的某些器官，到处都有细菌存在［1－2］.科学家曾用溶液渗透压的性质，来测量水中细菌的脱水效应，显示细菌不能生活在太高溶解物质的水中，如果水中的盐分很高，会使敏感的细菌产生脱水死亡的现象；反之，太纯的水也不适合细菌，因为细菌会因过度吸收水而膨胀死亡［3－5］.因此，不同细菌对盐度的渗透压的适应能力各有不同，有些只能生存于海水中，另有一些则只能生存于淡水中.掌握微生物对周围环境的依赖关系，在生产实践中，一方面可创造有利条件，促进微生物的生长繁殖.从病理材料中分离培养的病原微生物，有助于传染病的诊断以及制备疫苗，来预防某些传染病；另一方面，也可利用环境对细菌不利因素，抑制或杀灭病原微生物，以达到消毒灭菌的目的［6－7］.本实验重点研究渗透压对细菌的影响，以便在实际工作中加以应用.

1 材料和方法：

1.1 试验时间

2010年3月，太原师范学院微生物实验室.

1.2 试验材料

1.2.1 菌种

金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌（均由山西大学微生物实验室提供）.

1.2.2 培养基

分别以质量分数为0.85%，5%，10%，15%及25%的NaCl的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基.

1.2.3 溶液和试剂

NaCl，牛肉膏，蛋白胨，无菌水，琼脂，1mol／L的 NaOH，1mol／L的 HCl.

1.2.4 仪器和其他用具

无菌培养皿，无菌镊子，接种针，恒温培养箱，超净工作台，酒精灯，pH试纸，手提式高压灭菌锅，滴管，电子天平.

1.3 试验方法

1.3.1 培养基的配制

按照培养细菌用的牛肉膏蛋白胨培养基的配方，分别配制质量分数为0.85%，5%，10%，15%及25%NaCl的牛肉膏蛋白胨培养基.

1.3.2 调pH

在未调pH前，先用精密pH试纸测量培养基的原始pH，如偏酸，用滴管向培养基中逐滴加入1 mol／L的NaOH，边加边搅拌，并随时用pH试纸测其pH，直至pH达到7.0～7.2.反之，用1 mol／L的HCl进行调节.

1.3.3灭菌

把培养基和培养皿、镊子等仪器在121℃下高压蒸汽灭菌20 min.

1.4 无菌操作

在超净工作台将培养基倒入已灭菌的培养皿中，冷却凝固即可备用.

在已凝固的平板皿底用记号笔划成三部分，分别标记上述三种菌名.用接种针在相应区域分别划线接种金黄色葡萄球菌，大肠杆菌，枯草芽孢杆菌.

1.5 培养观察

将上述平板置于28℃温室中，4 d后观察并记录含不同质量分数下NaCl的平板上三种菌的生长状况.

1.6 注意事项

接种时要避免污染杂菌或相互污染.pH不要调过头，以避免回调而影响培养基内各离子的质量分数.

2 结果与分析

2.1 结果

2.1.1 观察结果（见表1）

表中“—”表示不生长，“＋”表示生长一般，“＋＋”表示生长良好.

表1 不同质量分数的NaCl下细菌的生长情况

2.1.2 不同质量分数的NaCl下细菌的生长情况

1）图1～图5中的NaCl质量分数依次为0.85%，5%，10%，15%，25%.

2）每个培养基内菌落生长从上而下依次为金黄色葡萄球菌，大肠杆菌，枯草芽孢杆菌.

图1 0.85%NaCl下细菌的生长情况

图2 5%NaCl下细菌的生长情况

图3 10%NaCl下细菌的生长情况

图4 15%NaCl下细菌的生长情况

图5 25%NaCl下细菌的生长情况

2.2 分析

通过表1，图1～图5可以看出：大肠杆菌耐高渗透压的能力较差，在质量分数为3%以下的NaCl溶液中能正常生长，在5%的NaCl溶液中即受到抑制；枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌有较强的耐盐能力，枯草芽孢杆菌在5%的NaCl溶液中能正常生长，在10%的NaCl溶液中受到抑制，而金黄色葡萄球菌在10%的NaCl溶液中仍能正常生长，在高于10%的NaCl溶液中受到抑制.

3 讨论

大多数微生物在质量分数为0.5%～3%的盐范围内可正常生长，10%～15%的盐能抑制大部分微生物的生长，但对嗜盐细菌而言，在低于15%的盐环境中不能生长，而某些极端嗜盐菌可在盐质量分数高达30%的条件下生长良好.不同的细菌对渗透压的抵抗力不同.但不论哪种细菌，对渗透压的抵抗力是有一定限度的，超过一定限度则使菌体生长受到抑制，只有在等渗溶液中，细菌才能正常生长、繁殖［8］.

在等渗溶液中（环境渗透压和细胞内渗透压相同或相近，细胞在等渗环境中生长好，如质量分数为0.85%的氯化钠——生理盐水），微生物正常生长繁殖；在高渗溶液中（如高盐、高糖溶液中），细胞失水收缩，而水分为微生物生理生化反应所必需，失水会抑制其生长繁殖；在低渗溶液中，细胞吸水膨胀，大多数微生物具有较为坚韧的细胞壁，而且个体较小，因而在低渗溶液中一般不会像无细胞壁的细胞那样容易发生裂解，具有细胞壁的微生物受低渗透压的影响不大［9－10］.不同类型微生物对渗透压变化的适应能力不尽相同.

金黄色葡萄球菌对高质量分数的NaCl有很好的抗性，这与金黄色葡萄球菌的细胞壁化学结构有关，金黄色葡萄球菌的细胞壁主要由多醣体和粘肽组成，结构极其致密，金黄色葡萄球菌还能分泌血浆凝固酶分解纤维蛋白原为纤维蛋白，紧紧地沉积在金黄色葡萄球菌的细胞壁表面，形成很厚的一层不透水的膜，即使在高渗环境中，细胞内的水分也不能跑出［11］.一般细菌在高渗溶液中易脱水，胞膜和胞壁分离，因胞浆内脱水而被灭活.而金黄色葡萄球菌却能逃过高渗环境的影响，但是金黄色葡萄球菌在外界环境中生活时间长了，也就丧失了产血浆凝固酶的能力，耐盐性就会减退［12］，因此可利用高盐琼脂来作选择性分离金黄色葡萄球菌.

4 结论

不同的细菌对渗透压的抵抗力不同，但不论哪种细菌，对渗透压的抵抗力是有一定限度的，超过一定限度则使菌体生长受到抑制，只有在等渗溶液中，细菌才能正常生长、繁殖.

由于高渗透压对微生物有抑制作用，所以，在食品工业上，广泛地利用腌制和糖渍方法来保存食品.让食盐或糖渗入食品组织内，降低其水分活度，提高其渗透压，或通过微生物的正常发酵降低食品的pH值，从而抑制腐败菌的生长，防止食品的腐败变质，获得更好的感官品质，并延长保质期的储藏方法称为腌渍保藏.盐腌的过程称为腌制，糖腌的过程称为糖渍.盐腌的制品有腌菜、腌肉、腌禽蛋等；糖腌的制品称糖渍品，主要是蜜饯制品.如用5%～30%的盐水腌咸菜、咸鱼，用60%～80%的糖溶液做蜜饯等［13］.

一般说，微生物在低渗透压食品中易生长，而在高渗透压食品中，微生物则因脱水而死亡.多数霉菌和少数酵母菌可耐受较高的渗透压，所以在高渗透压情况下引起食品变质的微生物主要是霉菌、酵母菌和少数细菌，这部分细菌多为嗜盐细菌或耐糖细菌［14］.

各种微生物对食盐质量分数的适应性差别较大，嗜盐性微生物，如红色细菌，接合酵母属和革兰氏阳性球菌在较高质量分数食盐的溶液（15%以上）中仍能生长；无色杆菌属等一般腐败性微生物约在质量分数为5%的食盐时，生长受到抑制；肉毒梭状芽孢杆菌等病原菌在为7%～10%食盐时，生长也受到抑制.一般霉菌对食盐都有较强的耐受性，如某些青霉菌株在为25%的食盐中尚能生长.

［1］沈 萍，李广武.微生物学试验［M］.北京：高等教育出版社，1999

［2］卢振组.细菌分类学［M］.武汉：武汉大学出版社，1994

［3］赵 斌，何绍江.微生物学试验［M］.北京：科学出版社，2002

［4］熊元林.微生物学实验［M］.武汉：华中师范大学出版社，2008

［5］陈剑虹.工业微生物实验技术［M］.北京：化学工业出版社，2006

［6］张文治.微生物学［M］.北京：高等教育出版社，2005

［7］沈 萍.微生物学［M］.北京：高等教育出版社，2000

［8］诸葛健.工业微生物实验与研究技术［M］.北京：科学出版社，2007

［9］张文怡.微生物学［M］.北京：高等教育出版社，2005：18-20

［10］潭洪治.微生物学［M］.北京：高等教育出版社，1988

［11］王祖农.微生物学词典［M］.北京：科学出版社，1990

［12］路福平.微生物学［M］.北京：中国轻工业出版社，2005

［13］初 峰.食品保藏技术［M］.北京：化学工业出版社，2010

［14］曾名湧.食品保藏原理与技术［M］.北京：化学工业出版社，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

张丽萍】

1672-2027（2011）03-0136-04

S182

A

2011-05-03

陈燕飞（1971-），女，山西万荣人，硕士，太原师范学院生物系副教授，从事微生物与免疫研究.