霉腐微生物的生长条件(3-1)
微生物虽然是最低等的生物，但也和其它生物一样，在生命活动过程中，与周围环境有着密切的关系。环境条件的改变可使微生物的形态、生理、生长、繁殖特征引起改变；另一方面微生物也能抵抗、适应环境的某些改变。在适宜的环境中，微生物能旺盛地生长繁殖；在不适宜的环境中，微生物生长繁殖受到抑制或改变原有的特性；在恶劣的环境下，微生物可能会死亡。
研究环境因素与微生物间的相互影响，有助于了解霉腐微生物在自然界、工业制品、物品、食品等中的分布及作用，使我们有可能采取抑制，甚至完全破坏霉腐微生物生命活动的有效措施，从而防止疾病的传染以及工业制品、物品、食品等的腐败霉变。
影响微生物生长繁殖的环境因素是复杂的，多方面的，相互之间有密切关系。本节主要介绍营养、空气、水分、温度、pH和渗透压等对微生物生长繁殖的影响。
2.1 营养物质
微生物具有一般生物所具有的生命活动规律，需要从外界环境不断吸收营养物质并加以利用，从中获得进行生命活动所需要的能量，并合成新的细胞物质，同时排出废物。
从各类微生物细胞物质成分的分析中得知：微生物细胞的化学组成和其它生物的化学组成并没有本质的区别，主要组成元素是碳、氢、氧、氮（占全部干重的90～97%）和矿质元素（占全部干重的3～10%）。由这些元素组成细胞中的蛋白质、核酸、碳水化合物、脂类等各种有机物质，以及无机成分（表1-3）。
表1-3 微生物细胞的化学组成
碳素在各类微生物细胞中含量比较稳定，一般占干物质的45～55%。氮素在各类微生物细胞中含量差异比较大，细菌和酵母菌含氮量较高，一般约占干重的7～13%；霉菌含氮量较低，约占5%。
在矿质元素中，以磷的含量为最高，在大多数微生物中其含量可达全部灰分的50%，其次为钾、镁、钙、硫、纳等，而铁、铜、锰、硼、钼、硅等含量极微，称为微量元素。这些微量元素含量虽少，但在各类微生物生命活动中是不可缺少的，它们具有特殊的功能。
根据微生物细胞的化学组成，可以确定微生物对营养物质的需要。尽管各种微生物的营养要求千差万别，微生物所需的营养物质主要包括碳素化合物、氮素化合物、水分、无机盐类和生长素等。这些营养物质能给微生物提供生命活动所必需的能量；提供合成菌体和代谢产物（包括微生物毒素等）的原料；调节代谢活动的正常进行；提供适宜的代谢环境。
2.1.1 碳源
凡可构成微生物细胞和代谢产物中碳架来源的营养物质称为碳源。碳源（碳素化合物）是构成菌体成分的重要物质，又是产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要来源。微生物对碳素化合物的需要极其广泛，从简单的无机碳化物到复杂的天然有机碳化物都能被不同的微生物所利用。
自养微生物以CO2或碳酸盐为唯一碳源，合成碳水化合物，进而再合成蛋白质，核酸和类脂等细胞物质。CO2是被彻底氧化的物质，从CO2转化成有机物质是一个还原的过程，需要能量。而自养微生物的能源是光能或氧化无机物（如NH3、H2S、S、Fe等）所释放的化学能。引起管道或金属腐蚀的氧化硫硫杆菌和氧化铁硫杆菌就是这类微生物。
化能异养型微生物以有机碳素化合物作为碳源和能源，例如糖类、醇类、有机酸、脂肪、烃类。
其中糖类是最好的碳源。在单糖中，以己糖的利用最为普遍。几乎每种微生物都能利用葡萄糖和果糖。甘露糖和半乳糖虽能利用，但一般较为缓慢。其它己糖能否被微生物所利用，主要决定微生物体内有2+
无把其它己糖转化为葡萄糖或果糖的酶系。戊糖如木糖、阿拉伯糖的利用不如己糖普遍，仅对少数微生物较为适宜。
双糖中蔗糖和麦芽糖是微生物普遍能利用的碳源。蔗糖浓度为1～3%时，是多数微生物理想的碳源和能源，浓度为10%时，一些微生物受抑制，而另一些微生物要提高到40～50%时才受到抑制。而花蜜酵母菌和某些霉菌却能在60～80%的糖液中生长，它们常是蜜饯食品败坏的原因。产生荚膜的肠膜状明串珠菌是制糖工业的有害菌，常在糖汁中迅速繁殖，使糖质变得粘稠而难以加工，降低了糖的产量。 多糖是单糖或其衍生物的聚合物，包括淀粉、纤维素等物质，这些物质广泛存在于谷物（如玉米、大米、麦类等）、食品、纤维制品等中，其中淀粉是大多数霉腐微生物（特别是霉菌）都能利用的碳源。多糖一般是不溶于水的大分子，难以通过霉腐微生物的细胞膜。因此，在多糖被利用前，霉腐微生物胞外分泌相应的酶，使多糖分解为可通过细胞膜的小分子物质。淀粉类食品或含有淀粉的物品，在保管不良时，容易霉变腐败。果胶可被许多微生物分解利用，如梭状芽孢杆菌，不少霉菌都能胞外分泌果胶酶分解利用果胶。
醇类中甘露醇和甘油可作为微生物的碳源和能源。在许多化妆品中，甘油是基本原料，因此化妆品也往往容易被微生物污染。低浓度的乙醇可被某些酵母菌所利用，因此低浓度的酒类也常常引起腐败。 脂肪酸中如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低级脂肪酸的利用率都很低，甚至表现有毒性。油酸和亚油酸等高级脂肪酸可被不少放线菌和真菌作为碳源和能源利用，低浓度的高级脂肪酸可刺激细菌的生长，但浓度较高时往往对微生物有抑制作用。
许多微生物能利用石油及烃类化合物作为碳源和能源，这些微生物造成石油及石油制品（如航空燃料等）的污染，降低这些制品的质量。
2.1.2 氮源
凡构成微生物细胞物质或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。氮源是构成微生物细胞蛋白质、核酸等重要物质的主要营养物质。氮源一般不提供能量，但硝化细菌能利用铵盐和亚硝酸盐作为氮源和能源。
氮源可分为无机氮和有机氮。就微生物的总体来说，从分子态氮到复杂的有机含氮化合物，包括硝酸盐、铵盐、尿素、酰胺、嘌呤碱、嘧啶碱、氨基酸、蛋白质等都能被微生物利用。
各类微生物利用氮源的能力有很大差异。固氮微生物以分子态氮作为氮源来合成氨基酸、蛋白质。许多腐生性细菌及动植物病原菌，能利用铵盐或其它含氮盐作为氮源。
蛋白质及其各种降解产物也可以作微生物的氮源，同时可作为微生物的能源和碳源。但是蛋白质是高分子化合物，不能通过微生物的细胞膜，一般是微生物分泌胞外蛋白酶，把蛋白质水解成氨基酸和其它简单的有机氮化物才能被微生物吸收和利用。因此，肉类、大豆等含蛋白质高的食品以及皮革制品，含蛋白质量高的发酵工业原料，如豆饼粉、蚕蛹粉、鱼粉等很容易被微生物污染。
在外界环境中有蛋白质、铵盐和硝酸盐时，最先被利用的是还原氮（NH4）形式存在的铵盐，因为铵盐可以直接被菌体利用，参与细胞体内含氮化合物的合成。其它含氮化合物一般都通过微生物体内酶的作用，生成铵盐形式而被微生物利用。
2.1.3 水分
水是微生物体的重要组成部分，在代谢过程中也占有极重要的地位。水分是原生质胶体的一个结构部分。水是良好的溶剂，微生物细胞通过水才能吸收营养物质，进行一系列代谢反应并排泄废物。水还直接参加代谢反应，作为生化反应的底物之一。由于水具有传热快、比热高、热容量大等优良物理性质，有利于调节细胞温度和保持环境温度的恒定。微生物离开水便不能进行生命活动。因此当空气湿度大，或制品、食品中含水量高时，霉腐微生物容易生长繁殖。
2.1.4 无机盐类
无机盐类也是微生物生命活动所不可缺少的营养物质，其主要功能是：构成菌体的成分；作为辅酶或酶的组成部分或维持酶的活性；调节细胞渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等。某些自养微生物可以利用无机盐作为能源。
无机元素包括主要元素和微量元素两类。主要元素有磷、硫、镁、钾、钙等；微量元素如铁、铜、锌、锰、钼、钴、硼等。
各种无机元素的功用简述如下：
磷：菌体中含磷量较高。磷是微生物细胞中主要物质核酸、磷脂或辅酶的主要元素。磷参与代谢转化中的磷酸化过程，生成高能磷酸化合物，高能磷酸键有贮存和运送能量的作用。磷酸盐又是重要的缓冲剂之一。 +
硫：硫是蛋白质组成中的某些氨基酸，如半胱氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸的组成部分。许多在代谢中起重要作用的辅酶（如辅酶A、生物素、焦磷酸硫胺素、硫辛酸等）中都含有硫。硫或硫化物（H2S、S203等）是自养硫化细菌的能源。而硫酸盐是硫酸盐还原细菌能量代谢中的电子受体。
镁：镁是微生物体内一些重要的酶，如己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、肽酶、羧化酶，特别是与磷酸代谢有关的酶的激活剂。镁也是光合细菌菌绿素的重要组成部分。此外，镁在细胞中还起着稳定核糖体、细胞膜和核酸的作用。如果缺镁，细胞生长就会停止，首先遭到破坏的是核糖体、细胞膜。 钾：钾是许多种酶，包括一些与蛋白质合成有关的酶的激活剂，对碳水化合物的代谢有着促进作用。钾还可控制原生质的胶态和细胞膜的透性。
铁：铁是细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶或过氧化物酶的辅酶铁卟啉的组成部分，在氧化还原反应中具有传递电子的作用，是微生物代谢中转化能量的一个重要元素。铁也是某些酶，如乌头酸酶的激活剂。自养微生物铁细菌可以从氧化Fe中获得能量。
钙：钙是某些酶如蛋白酶的激活剂，对维持细胞蛋白质的分子结构有一定作用，也是细菌芽孢的重要组成部分，在细菌芽孢的耐热性方面起着关键作用。钙还控制着细胞的透性。
其它元素：钼、锌、锰、钴、镍、铜、碘、溴、钒等元素，微生物需要量十分微小，但又不可缺少，它们参与酶蛋白的组成，或是许多酶的激活剂。如钴是维生素B12的成分；锰是多种酶的激活剂，也是黄嘌呤氧化酶的组成成分，羧化反应也需要锰；铜是一些酶的组成成分，例如多酚氧化酶和抗坏血酸氧化酶等都是含铜的特殊蛋白质，又与霉菌孢子形成有关；锌是乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶等的活性基，许多酶活性也靠锌激活；钼与钒能促进固氮作用，钼还能参与硝酸还原酶的结构。
在实验中用合成培养基、半合成培养基培养霉腐微生物时，一般需要加入磷、钾、硫、镁等元素。通常以K2HPO4、KH2PO4、MgSO4的形式加入，以满足霉腐微生物对这四种主要无机元素的需要。由于霉腐微生物对微量元素的需要量极少，所以一般天然物、自来水、一般化学试剂，甚至玻璃器皿中所含的微量元素已经足够了，过多的微量元素反而对微生物生长不利。天然的谷物、食品、纤维制品等中，这些元素，应有尽有，而且有丰富的碳源、氮源，所以这些制品和物品很容易被霉腐微生物污染。
2.1.5 生长素 2+-
凡能调节微生物代谢活动的微量有机物质，称生长素。广义的生长素包括氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等；狭义来说生长素主要指B族维生素，B族维生素是构成辅酶的重要组成成分，或者本身就是辅酶。
生长素与碳、氮源不同，它不是一切微生物所需要的营养要素，而只是对某些不能自己合成一种或几种生长素的微生物来说才作为必要的营养物质。例如大肠杆菌就可以在葡萄糖-氯化铵的合成培养基中生长（其中除葡萄糖外，不需要加其它任何有机物质或生长素）；而啤酒酵母却需要二、三种B族维生素；生产谷氨酸的谷氨酸棒杆菌需要生物素作为生长素。在天然物质中，如谷物、肉类、豆类、蔬菜等都含有丰富的生长素，即使是需要生长素的霉腐微生物也能良好地生长繁殖。
2.2 空气
空气对微生物的生长繁殖有极大的影响。根据微生物对氧的要求，可把微生物分为三类：
专性好气菌：又称专性好氧菌。仅在空气或有氧的条件下才能生长，它们要求空气中的分子态氧作为呼吸过程中最终的电子(氢)受体。这类微生物包括全部霉菌，大部分放线菌及部分细菌。
专性厌气菌：又称专性厌氧菌。仅在没有空气或无氧条件下生长，它们不需要分子态氧，而需要其它物质作为生物氧化过程中的最终电子（氢）受体，分子态氧对它们往往有毒害作用。在专性好气菌中存在的超氧化物变位酶、过氧化氢酶或过氧化物酶，都有保护细胞不受氧代谢所产生的超氧化物（O2-）或过氧化氢的毒害作用。而专性厌气菌中都缺乏超氧化物变位酶和过氧化氢酶，因此氧对这类微生物有毒害作用。专性厌气菌包括部分细菌、放线菌。例如硫酸盐还原菌，生活在含有有机质及硫酸盐的厌氧环境中，产生大量H2S，引起土壤中、水中金属构件腐蚀，造成危害。
兼性好气菌或兼性厌气菌：它们即能在有空气或氧气的条件下生长，又能在没有空气或氧气的条件下生长。在有分子态氧的条件下，它们进行正常的有氧呼吸；在缺乏分子态氧的条件下，则进行无氧呼吸或发酵，以获得新陈代谢所必需的能量。这类微生物包括酵母菌、一些肠道菌和硝酸盐还原菌等。 从霉腐微生物总体来看，它既能在有氧条件下生长，又能在无氧条件下生长。因此物品、工业制品和食品，无论处于有氧状态或无氧状态，均能被霉腐微生物污染。但制品和物品的霉变主要是由专性好气菌霉菌引起的，因此往往用除氧剂除氧和配合其它有效方法，避免霉菌污染，有效保藏制品和物品。
在实验室中培养少量好气性霉腐微生物时，只要通过棉花塞或绒布的少量空气，就足以满足微生物对无菌空气的要求。如果培养液的体积较大，可将三角瓶放在摇床（往复式或旋转式）上震荡培养。培养厌气性霉腐微生物，在实验室可用抽真空、用焦性没食子酸吸氧、覆盖石蜡油、培养基中加入还原剂或提高氢分压等方法来实现。
2.3 水分
水分是微生物最基本的营养要素。微生物细胞中含有大量的水分，例如细菌含水量平均为80%（73.35～87.7%），酵母含水量为75%（54.0～83%），霉菌含水量为85.79～88.32%，霉菌的孢子含水量为38.87%。微生物的生长繁殖和一切生命活动都离不开水。需水量的多少随微生物的种类而不同，一般来说水分的需要量是：细菌＞酵母＞霉菌。基质中的水分，特别是表层部分的含水量，随空气中的湿度而变化。空气相对湿度高，则基质表层的含水量也高；空气相对湿度低，则基质表层的含水量也低。与微生物的发育有密切关系的，不是水分含量，而是水分活性（Water activity，简写成Aw）。基质中所含的水分，不能全部为微生物所利用，其中一部分得溶解基质的成分。因此，与可溶性物质少的基质相比，可溶性物质多的基质水分活性就低，微生物的繁殖就不容易。可溶性物质一旦溶于水，水的一部分就捕获这种物质，水蒸汽压就降低。假如纯水的水蒸汽压为Po，某种基质的水蒸气压为P，则这种基质的水分活性Aw=P/Po。P/Po也用来表示大气中的相对湿度（RH）,这时候用%来表示，即RH=Aw×100%，亦即环境中的水分关系用相对湿度表示。
微生物的繁殖与培养基或基质中的水分活性有关，水分活性低，繁殖就差，一旦水分活性低于某种水平时，整个繁殖就停止。普通的菌，水分活性在0.995附近，发育最旺盛。表1-4表示微生物的发育与水分活性的关系。
表1-4 微生物的发育与水分活性的关系
由表1-4可知，细菌最怕干燥，一旦Aw在0.90以下时，几乎所有的细菌都不能生长；其次是酵母，最低Aw是0.88；最能耐干燥的是霉菌，Aw在0.80也能发育。特殊的微生物，例如好盐性细菌，Aw到0.75时也能生长；耐干性霉菌，Aw到0.65时也能生长；在最低水分活性上能够发育的是耐渗透压酵母，Aw为0.61。
即使属于同一类群的菌种，它们生长发育的最低Aw值也有差异。
（1）细菌生长的水分活性：细菌生长所需的水分活性比酵母、霉菌要高，除一部分球菌的最低Aw值在0.9以下、好盐菌的Aw值为0.75外，其它绝大部分均在0.94以上，表1-5表示一些细菌生长的最低Aw。
表1-5 某些细菌生长的最低Aw值
Aw值的降低，可促使细菌生长的延迟期延长，细胞分裂速度下降。一般引起食品腐败的细菌，它们的生长最低Aw值，极大多数在0.94～0.99之间。
（2）酵母生长的水分活性：酵母需要的水分活性比细菌低，但比霉菌高，除耐渗透压酵母外，其生长的最低Aw值范围在0.94～0.88，如表1-6所示。
如面包酵母生长的最低Aw值为0.905，若要抑制这些酵母作用，单靠增加蔗糖的浓度，需加到1400克/升左右才能使Aw值降至0.905以下。食品的含糖量一般不可能太高，因此多数加糖食品都有酵母菌污染的可能。
表1-6 某些酵母生长的最低Aw值
（3）霉菌生长的水分活性：霉菌与细菌、酵母相比，能在较低的Aw范围内生长，表1-7表示某些霉菌的最低Aw值。
表1-7 某些霉菌生长的最低Aw值（孢子发芽）
Aw在0.64以下任何霉菌均不能生长。如果Aw值为0.65时，少数尚能生长的霉菌，就称之为干性霉菌。霉菌孢子发芽的最低Aw值与霉菌生长所需的Aw值（指发芽后菌丝的伸长的Aw值），两者相比较，后者比前者要高，例如灰绿曲霉的发芽最低Aw值是0.73～0.75，而其生长所需的Aw值在0.85以上，生长速度最高的适宜Aw值必须在0.93～0.97。
饱和湿度的大气，在20℃时，每立方米中含水量达17克，足够许多微生物，特别是真菌和细菌的生长。因此，当梅雨季节和潮湿气候时，各种物品，如粮食、纺织品和皮革制品都容易长霉，每年造成很大的损失。
干燥是不利于微生物生长繁殖的一个条件。一般微生物在干燥情况下会逐渐死亡。干燥会引起菌体细胞失水，细胞内盐分浓度增高或蛋白质变性，从而导致生命活动降低或死亡。
各种微生物对于干燥的抵抗力不同。如淋球菌、醋酸菌失水后很快就死亡，而酵母菌失水后可保存数月。产生荚膜的细菌对干燥的抵抗力比不产生荚膜的细菌要强。结核分枝杆菌特别耐干燥。细菌的芽孢、霉菌的孢子对干燥的抵抗力就更大了，可经数年甚至数十年不死亡，一旦遇到适宜的条件仍可发芽繁殖。
微生物对于干燥的抵抗力还与所处的环境条件及干燥的程度有关。例如，细菌在玻璃上很快死亡，但在完全干燥后的肉汤、牛奶和其它含蛋白质的培养基中存活率仍较高；在干燥的土壤中可长期生存。这是因为营养物质或土壤起着保护剂的作用。
在真空或惰性气体中微生物的抗干燥能力比有氧存在时大。细菌可以在完全没有氧气的环境中死亡，但很缓慢。
此外，干燥时温度越高，微生物死亡就越快。缓慢干燥死亡较多，而快速失水可使菌体长期保存。基质中的菌数越多、密度越大，对干燥的抵抗力也越强。
由于在干燥的环境中，微生物或处于休眠状态，生命活动受到抑制，或逐渐死亡，因此常用晒干、烘干、熏干等干燥方法来抑制霉腐微生物的生长，保存食品、各种工业原料、产品。物品和食品的干燥程度同微生物污染有密切的关系。如干制食品的Aw值在0.80～0.85之间，在1～2周内，可被霉菌等微生物污染而变质败坏；Aw值在0.70时，可以较长时间防止微生物污染；Aw值为0.65的食品，仅少数微生物有生长可能，即使生长也是缓慢的，甚至可以延续两年还不易引起食品败坏。因此，要使食品保藏期达到3个月，Aw值应控制在0.72以下；要求保藏期为2～3年，则Aw值必须在0.65以下。
2.4 温度
在影响微生物生长繁殖的外界因素中，温度的影响最为密切。温度的影响表现在两方面：一方面随着温度的上升，细胞中生物化学反应速率加快；另一方面，组成细胞的物质如蛋白质、核酸等都对温度较敏感，随着温度的升高，这些物质的立体结构受到破坏，从而引起微生物生长的抑制，甚至死亡。因此只在一定的温度范围内，微生物的代谢活动和生长繁殖才随着温度的上升而增加。温度上升到一定程度，开始对微生物产生不良影响，如果温度继续升高，微生物细胞功能急骤下降以致死亡。 各种微生物生长所需要的温度范围是不同的。从微生物的总体来看，生长温度范围很广，已知的微生物在-10℃～95℃均可生长，但每一种微生物只在一定的温度范围内生长。各种微生物按其生长速度可分为三个温度界限，即最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度。超过最低和最高生长温度的范围，微生物的生命活动就要受到抑制或中断。因此，在实际工作中，可以通过对温度的控制，来促进有益微生物的生长，抑制或消灭有害微生物的生长繁殖。
最低生长温度是指微生物生长和繁殖的最低温度。在此温度时，微生物生长最慢，低于这一温度，微生物生长就停止。
最适生长温度是指微生物生长最适宜的温度。在这一温度时，如果其它条件合适，微生物生长繁殖最快。
最高生长温度就是在其它环境因子保持不变的情况下，微生物能够生长繁殖的最高温度。超过这一温度，微生物生长繁殖就停止，甚至死亡。
各种微生物的最低、最适和最高生长温度，还因环境条件的不同而有所变化。根据微生物的最适生长温度，可以将微生物分为三大类：
低温微生物：凡生长最适温度在20℃以下的微生物。例如，海洋、深湖、冷泉中都有低温微生物的存在。冷藏食品的腐败，大都由这类微生物引起，也是造成冷藏血浆污染的原因。
中温微生物：最适生长温度为20～40℃范围的微生物，自然界中极大多数微生物都属于这一类。其中又可分为寄生中温菌和腐生中温菌。寄生中温菌的最适生长温度为37℃左右，腐生中温菌的最适生长温度为20～25℃。酒精酵母的最适生长温度为28℃，啤酒酵母为25℃，苹果青霉为25℃～27℃，放线菌为28℃。引起人和动植物疾病的病原菌，造成农副产品、工业器材、生活用品霉腐的微生物，往往都属于这一类菌。
高温微生物：最适生长温度在45℃以上的微生物称为高温微生物，常见于温泉、堆肥、厩肥及其它腐烂有机物中。参与堆肥、厩肥制造过程中后阶段有机物质的分解作用，以芽孢杆菌和放线菌较多。这些高温微生物常给罐头工业上的灭菌带来困难。一些霉菌生长与温度的关系如表1-显示。
表1-8 霉菌生长与温度的关系
温度对微生物的生长繁殖影响很大。一般来讲，微生物对低温的抵抗能力较之对高温抵抗能力强。大部分微生物，无论低温、中温或高温微生物，在低温条件下处于休眠状态，代谢活动几乎全部停止，生长繁殖受到抑制，但仍能存活，一旦遇到合适的环境就可以生长繁殖。但有少数微生物在低于最低温度生长时会迅速死亡。另有少数微生物能在一定的低温范围内缓慢生长。红色酵母在-34℃时仍能生长发育，细菌中有的在-18℃可发育，霉菌中最低发育温度为-12℃。
可用低温抑制微生物的生长来达到保藏食品的目的。但在稍低于冰点以下的温度，某些食品如浓缩果汁、烟熏腊肉、冰淇淋等中仍能发现存在有微生物。低温主要是抑制微生物的生长，如果冷藏食品中也污染了病原菌，仍有传布疾病的可能。
当环境温度超过微生物的最高生长温度时，引起细菌内核酸、蛋白质等物质的变性，酶的失活，最终引起微生物的死亡。温度越高，微生物死亡越快。不同的微生物对高温的抵抗力不同。大多数细菌、酵母菌、真菌的营养细胞在50～65℃加热10分钟就可致死。放线菌和霉菌的孢子比营养细胞抗热性强，在76～80℃加热10分钟才致死。细菌的芽孢抗热性最强，要在100℃高温下处理相当长时间才致死。例如肉毒梭菌可在肉类罐头中繁殖，并产生极毒的肉毒毒素。它的芽孢在pH7.0时，要在100℃的高温下煮8小时才被杀死；如用115℃加压蒸汽灭菌，需经10～40分钟，在121℃下需经10分钟才被杀死。所以一般非酸性罐头食品，需用121℃灭菌20～70分钟。表1-9表示各种芽孢的抗热性。
表1-9 各种芽孢的抗热性
微生物的抗热性还取决于菌龄、基质成分及微生物的数量。一般老龄菌比幼龄菌抗热性强。基质成分对微生物的抗热性也有影响，基质中的脂肪、糖、蛋白质对微生物有保护作用，从而增强了微生物的抗热性。基质pH值偏离7时，特别是偏向酸性时，微生物的抗热性明显降低。微生物的数量越多，抗热性越强，这是因为菌体细胞能分泌对菌体有保护作用的蛋白质类物质。菌体多，这种保护性物质的量也多。食品和物品的物理状态与灭菌效果也有很大关系，一般固体食品和物品，灭菌时间要长或灭菌温度要高，这是因为固体物品仅有热的传导作用，而无对流作用；而液体物品灭菌时间可短一些或灭菌温度可低一些，这是因为液体物品的穿透除传导作用外，还有对流作用。
由于超过最高生长温度会引起微生物的死亡，所以高温常常用来灭菌，以达到有效保存物品和食品的目的。例如，牛奶、啤酒、黄酒、酱油、醋等食品往往经过62℃加热30分钟或70℃加热15分钟的灭菌处理（巴斯德灭菌法），这样既杀死了其中的病原菌和一部分微生物的营养体，又不损害食品的营养价值和色香味。
霉腐微生物的生长条件(3-1)
微生物虽然是最低等的生物，但也和其它生物一样，在生命活动过程中，与周围环境有着密切的关系。环境条件的改变可使微生物的形态、生理、生长、繁殖特征引起改变；另一方面微生物也能抵抗、适应环境的某些改变。在适宜的环境中，微生物能旺盛地生长繁殖；在不适宜的环境中，微生物生长繁殖受到抑制或改变原有的特性；在恶劣的环境下，微生物可能会死亡。
研究环境因素与微生物间的相互影响，有助于了解霉腐微生物在自然界、工业制品、物品、食品等中的分布及作用，使我们有可能采取抑制，甚至完全破坏霉腐微生物生命活动的有效措施，从而防止疾病的传染以及工业制品、物品、食品等的腐败霉变。
影响微生物生长繁殖的环境因素是复杂的，多方面的，相互之间有密切关系。本节主要介绍营养、空气、水分、温度、pH和渗透压等对微生物生长繁殖的影响。
2.1 营养物质
微生物具有一般生物所具有的生命活动规律，需要从外界环境不断吸收营养物质并加以利用，从中获得进行生命活动所需要的能量，并合成新的细胞物质，同时排出废物。
从各类微生物细胞物质成分的分析中得知：微生物细胞的化学组成和其它生物的化学组成并没有本质的区别，主要组成元素是碳、氢、氧、氮（占全部干重的90～97%）和矿质元素（占全部干重的3～10%）。由这些元素组成细胞中的蛋白质、核酸、碳水化合物、脂类等各种有机物质，以及无机成分（表1-3）。
表1-3 微生物细胞的化学组成
碳素在各类微生物细胞中含量比较稳定，一般占干物质的45～55%。氮素在各类微生物细胞中含量差异比较大，细菌和酵母菌含氮量较高，一般约占干重的7～13%；霉菌含氮量较低，约占5%。
在矿质元素中，以磷的含量为最高，在大多数微生物中其含量可达全部灰分的50%，其次为钾、镁、钙、硫、纳等，而铁、铜、锰、硼、钼、硅等含量极微，称为微量元素。这些微量元素含量虽少，但在各类微生物生命活动中是不可缺少的，它们具有特殊的功能。
根据微生物细胞的化学组成，可以确定微生物对营养物质的需要。尽管各种微生物的营养要求千差万别，微生物所需的营养物质主要包括碳素化合物、氮素化合物、水分、无机盐类和生长素等。这些营养物质能给微生物提供生命活动所必需的能量；提供合成菌体和代谢产物（包括微生物毒素等）的原料；调节代谢活动的正常进行；提供适宜的代谢环境。
2.1.1 碳源
凡可构成微生物细胞和代谢产物中碳架来源的营养物质称为碳源。碳源（碳素化合物）是构成菌体成分的重要物质，又是产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要来源。微生物对碳素化合物的需要极其广泛，从简单的无机碳化物到复杂的天然有机碳化物都能被不同的微生物所利用。
自养微生物以CO2或碳酸盐为唯一碳源，合成碳水化合物，进而再合成蛋白质，核酸和类脂等细胞物质。CO2是被彻底氧化的物质，从CO2转化成有机物质是一个还原的过程，需要能量。而自养微生物的能源是光能或氧化无机物（如NH3、H2S、S、Fe等）所释放的化学能。引起管道或金属腐蚀的氧化硫硫杆菌和氧化铁硫杆菌就是这类微生物。
化能异养型微生物以有机碳素化合物作为碳源和能源，例如糖类、醇类、有机酸、脂肪、烃类。
其中糖类是最好的碳源。在单糖中，以己糖的利用最为普遍。几乎每种微生物都能利用葡萄糖和果糖。甘露糖和半乳糖虽能利用，但一般较为缓慢。其它己糖能否被微生物所利用，主要决定微生物体内有2+
无把其它己糖转化为葡萄糖或果糖的酶系。戊糖如木糖、阿拉伯糖的利用不如己糖普遍，仅对少数微生物较为适宜。
双糖中蔗糖和麦芽糖是微生物普遍能利用的碳源。蔗糖浓度为1～3%时，是多数微生物理想的碳源和能源，浓度为10%时，一些微生物受抑制，而另一些微生物要提高到40～50%时才受到抑制。而花蜜酵母菌和某些霉菌却能在60～80%的糖液中生长，它们常是蜜饯食品败坏的原因。产生荚膜的肠膜状明串珠菌是制糖工业的有害菌，常在糖汁中迅速繁殖，使糖质变得粘稠而难以加工，降低了糖的产量。 多糖是单糖或其衍生物的聚合物，包括淀粉、纤维素等物质，这些物质广泛存在于谷物（如玉米、大米、麦类等）、食品、纤维制品等中，其中淀粉是大多数霉腐微生物（特别是霉菌）都能利用的碳源。多糖一般是不溶于水的大分子，难以通过霉腐微生物的细胞膜。因此，在多糖被利用前，霉腐微生物胞外分泌相应的酶，使多糖分解为可通过细胞膜的小分子物质。淀粉类食品或含有淀粉的物品，在保管不良时，容易霉变腐败。果胶可被许多微生物分解利用，如梭状芽孢杆菌，不少霉菌都能胞外分泌果胶酶分解利用果胶。
醇类中甘露醇和甘油可作为微生物的碳源和能源。在许多化妆品中，甘油是基本原料，因此化妆品也往往容易被微生物污染。低浓度的乙醇可被某些酵母菌所利用，因此低浓度的酒类也常常引起腐败。 脂肪酸中如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低级脂肪酸的利用率都很低，甚至表现有毒性。油酸和亚油酸等高级脂肪酸可被不少放线菌和真菌作为碳源和能源利用，低浓度的高级脂肪酸可刺激细菌的生长，但浓度较高时往往对微生物有抑制作用。
许多微生物能利用石油及烃类化合物作为碳源和能源，这些微生物造成石油及石油制品（如航空燃料等）的污染，降低这些制品的质量。
2.1.2 氮源
凡构成微生物细胞物质或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。氮源是构成微生物细胞蛋白质、核酸等重要物质的主要营养物质。氮源一般不提供能量，但硝化细菌能利用铵盐和亚硝酸盐作为氮源和能源。
氮源可分为无机氮和有机氮。就微生物的总体来说，从分子态氮到复杂的有机含氮化合物，包括硝酸盐、铵盐、尿素、酰胺、嘌呤碱、嘧啶碱、氨基酸、蛋白质等都能被微生物利用。
各类微生物利用氮源的能力有很大差异。固氮微生物以分子态氮作为氮源来合成氨基酸、蛋白质。许多腐生性细菌及动植物病原菌，能利用铵盐或其它含氮盐作为氮源。
蛋白质及其各种降解产物也可以作微生物的氮源，同时可作为微生物的能源和碳源。但是蛋白质是高分子化合物，不能通过微生物的细胞膜，一般是微生物分泌胞外蛋白酶，把蛋白质水解成氨基酸和其它简单的有机氮化物才能被微生物吸收和利用。因此，肉类、大豆等含蛋白质高的食品以及皮革制品，含蛋白质量高的发酵工业原料，如豆饼粉、蚕蛹粉、鱼粉等很容易被微生物污染。
在外界环境中有蛋白质、铵盐和硝酸盐时，最先被利用的是还原氮（NH4）形式存在的铵盐，因为铵盐可以直接被菌体利用，参与细胞体内含氮化合物的合成。其它含氮化合物一般都通过微生物体内酶的作用，生成铵盐形式而被微生物利用。
2.1.3 水分
水是微生物体的重要组成部分，在代谢过程中也占有极重要的地位。水分是原生质胶体的一个结构部分。水是良好的溶剂，微生物细胞通过水才能吸收营养物质，进行一系列代谢反应并排泄废物。水还直接参加代谢反应，作为生化反应的底物之一。由于水具有传热快、比热高、热容量大等优良物理性质，有利于调节细胞温度和保持环境温度的恒定。微生物离开水便不能进行生命活动。因此当空气湿度大，或制品、食品中含水量高时，霉腐微生物容易生长繁殖。
2.1.4 无机盐类
无机盐类也是微生物生命活动所不可缺少的营养物质，其主要功能是：构成菌体的成分；作为辅酶或酶的组成部分或维持酶的活性；调节细胞渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等。某些自养微生物可以利用无机盐作为能源。
无机元素包括主要元素和微量元素两类。主要元素有磷、硫、镁、钾、钙等；微量元素如铁、铜、锌、锰、钼、钴、硼等。
各种无机元素的功用简述如下：
磷：菌体中含磷量较高。磷是微生物细胞中主要物质核酸、磷脂或辅酶的主要元素。磷参与代谢转化中的磷酸化过程，生成高能磷酸化合物，高能磷酸键有贮存和运送能量的作用。磷酸盐又是重要的缓冲剂之一。 +
硫：硫是蛋白质组成中的某些氨基酸，如半胱氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸的组成部分。许多在代谢中起重要作用的辅酶（如辅酶A、生物素、焦磷酸硫胺素、硫辛酸等）中都含有硫。硫或硫化物（H2S、S203等）是自养硫化细菌的能源。而硫酸盐是硫酸盐还原细菌能量代谢中的电子受体。
镁：镁是微生物体内一些重要的酶，如己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、肽酶、羧化酶，特别是与磷酸代谢有关的酶的激活剂。镁也是光合细菌菌绿素的重要组成部分。此外，镁在细胞中还起着稳定核糖体、细胞膜和核酸的作用。如果缺镁，细胞生长就会停止，首先遭到破坏的是核糖体、细胞膜。 钾：钾是许多种酶，包括一些与蛋白质合成有关的酶的激活剂，对碳水化合物的代谢有着促进作用。钾还可控制原生质的胶态和细胞膜的透性。
铁：铁是细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶或过氧化物酶的辅酶铁卟啉的组成部分，在氧化还原反应中具有传递电子的作用，是微生物代谢中转化能量的一个重要元素。铁也是某些酶，如乌头酸酶的激活剂。自养微生物铁细菌可以从氧化Fe中获得能量。
钙：钙是某些酶如蛋白酶的激活剂，对维持细胞蛋白质的分子结构有一定作用，也是细菌芽孢的重要组成部分，在细菌芽孢的耐热性方面起着关键作用。钙还控制着细胞的透性。
其它元素：钼、锌、锰、钴、镍、铜、碘、溴、钒等元素，微生物需要量十分微小，但又不可缺少，它们参与酶蛋白的组成，或是许多酶的激活剂。如钴是维生素B12的成分；锰是多种酶的激活剂，也是黄嘌呤氧化酶的组成成分，羧化反应也需要锰；铜是一些酶的组成成分，例如多酚氧化酶和抗坏血酸氧化酶等都是含铜的特殊蛋白质，又与霉菌孢子形成有关；锌是乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶等的活性基，许多酶活性也靠锌激活；钼与钒能促进固氮作用，钼还能参与硝酸还原酶的结构。
在实验中用合成培养基、半合成培养基培养霉腐微生物时，一般需要加入磷、钾、硫、镁等元素。通常以K2HPO4、KH2PO4、MgSO4的形式加入，以满足霉腐微生物对这四种主要无机元素的需要。由于霉腐微生物对微量元素的需要量极少，所以一般天然物、自来水、一般化学试剂，甚至玻璃器皿中所含的微量元素已经足够了，过多的微量元素反而对微生物生长不利。天然的谷物、食品、纤维制品等中，这些元素，应有尽有，而且有丰富的碳源、氮源，所以这些制品和物品很容易被霉腐微生物污染。
2.1.5 生长素 2+-
凡能调节微生物代谢活动的微量有机物质，称生长素。广义的生长素包括氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等；狭义来说生长素主要指B族维生素，B族维生素是构成辅酶的重要组成成分，或者本身就是辅酶。
生长素与碳、氮源不同，它不是一切微生物所需要的营养要素，而只是对某些不能自己合成一种或几种生长素的微生物来说才作为必要的营养物质。例如大肠杆菌就可以在葡萄糖-氯化铵的合成培养基中生长（其中除葡萄糖外，不需要加其它任何有机物质或生长素）；而啤酒酵母却需要二、三种B族维生素；生产谷氨酸的谷氨酸棒杆菌需要生物素作为生长素。在天然物质中，如谷物、肉类、豆类、蔬菜等都含有丰富的生长素，即使是需要生长素的霉腐微生物也能良好地生长繁殖。
2.2 空气
空气对微生物的生长繁殖有极大的影响。根据微生物对氧的要求，可把微生物分为三类：
专性好气菌：又称专性好氧菌。仅在空气或有氧的条件下才能生长，它们要求空气中的分子态氧作为呼吸过程中最终的电子(氢)受体。这类微生物包括全部霉菌，大部分放线菌及部分细菌。
专性厌气菌：又称专性厌氧菌。仅在没有空气或无氧条件下生长，它们不需要分子态氧，而需要其它物质作为生物氧化过程中的最终电子（氢）受体，分子态氧对它们往往有毒害作用。在专性好气菌中存在的超氧化物变位酶、过氧化氢酶或过氧化物酶，都有保护细胞不受氧代谢所产生的超氧化物（O2-）或过氧化氢的毒害作用。而专性厌气菌中都缺乏超氧化物变位酶和过氧化氢酶，因此氧对这类微生物有毒害作用。专性厌气菌包括部分细菌、放线菌。例如硫酸盐还原菌，生活在含有有机质及硫酸盐的厌氧环境中，产生大量H2S，引起土壤中、水中金属构件腐蚀，造成危害。
兼性好气菌或兼性厌气菌：它们即能在有空气或氧气的条件下生长，又能在没有空气或氧气的条件下生长。在有分子态氧的条件下，它们进行正常的有氧呼吸；在缺乏分子态氧的条件下，则进行无氧呼吸或发酵，以获得新陈代谢所必需的能量。这类微生物包括酵母菌、一些肠道菌和硝酸盐还原菌等。 从霉腐微生物总体来看，它既能在有氧条件下生长，又能在无氧条件下生长。因此物品、工业制品和食品，无论处于有氧状态或无氧状态，均能被霉腐微生物污染。但制品和物品的霉变主要是由专性好气菌霉菌引起的，因此往往用除氧剂除氧和配合其它有效方法，避免霉菌污染，有效保藏制品和物品。
在实验室中培养少量好气性霉腐微生物时，只要通过棉花塞或绒布的少量空气，就足以满足微生物对无菌空气的要求。如果培养液的体积较大，可将三角瓶放在摇床（往复式或旋转式）上震荡培养。培养厌气性霉腐微生物，在实验室可用抽真空、用焦性没食子酸吸氧、覆盖石蜡油、培养基中加入还原剂或提高氢分压等方法来实现。
2.3 水分
水分是微生物最基本的营养要素。微生物细胞中含有大量的水分，例如细菌含水量平均为80%（73.35～87.7%），酵母含水量为75%（54.0～83%），霉菌含水量为85.79～88.32%，霉菌的孢子含水量为38.87%。微生物的生长繁殖和一切生命活动都离不开水。需水量的多少随微生物的种类而不同，一般来说水分的需要量是：细菌＞酵母＞霉菌。基质中的水分，特别是表层部分的含水量，随空气中的湿度而变化。空气相对湿度高，则基质表层的含水量也高；空气相对湿度低，则基质表层的含水量也低。与微生物的发育有密切关系的，不是水分含量，而是水分活性（Water activity，简写成Aw）。基质中所含的水分，不能全部为微生物所利用，其中一部分得溶解基质的成分。因此，与可溶性物质少的基质相比，可溶性物质多的基质水分活性就低，微生物的繁殖就不容易。可溶性物质一旦溶于水，水的一部分就捕获这种物质，水蒸汽压就降低。假如纯水的水蒸汽压为Po，某种基质的水蒸气压为P，则这种基质的水分活性Aw=P/Po。P/Po也用来表示大气中的相对湿度（RH）,这时候用%来表示，即RH=Aw×100%，亦即环境中的水分关系用相对湿度表示。
微生物的繁殖与培养基或基质中的水分活性有关，水分活性低，繁殖就差，一旦水分活性低于某种水平时，整个繁殖就停止。普通的菌，水分活性在0.995附近，发育最旺盛。表1-4表示微生物的发育与水分活性的关系。
表1-4 微生物的发育与水分活性的关系
由表1-4可知，细菌最怕干燥，一旦Aw在0.90以下时，几乎所有的细菌都不能生长；其次是酵母，最低Aw是0.88；最能耐干燥的是霉菌，Aw在0.80也能发育。特殊的微生物，例如好盐性细菌，Aw到0.75时也能生长；耐干性霉菌，Aw到0.65时也能生长；在最低水分活性上能够发育的是耐渗透压酵母，Aw为0.61。
即使属于同一类群的菌种，它们生长发育的最低Aw值也有差异。
（1）细菌生长的水分活性：细菌生长所需的水分活性比酵母、霉菌要高，除一部分球菌的最低Aw值在0.9以下、好盐菌的Aw值为0.75外，其它绝大部分均在0.94以上，表1-5表示一些细菌生长的最低Aw。
表1-5 某些细菌生长的最低Aw值
Aw值的降低，可促使细菌生长的延迟期延长，细胞分裂速度下降。一般引起食品腐败的细菌，它们的生长最低Aw值，极大多数在0.94～0.99之间。
（2）酵母生长的水分活性：酵母需要的水分活性比细菌低，但比霉菌高，除耐渗透压酵母外，其生长的最低Aw值范围在0.94～0.88，如表1-6所示。
如面包酵母生长的最低Aw值为0.905，若要抑制这些酵母作用，单靠增加蔗糖的浓度，需加到1400克/升左右才能使Aw值降至0.905以下。食品的含糖量一般不可能太高，因此多数加糖食品都有酵母菌污染的可能。
表1-6 某些酵母生长的最低Aw值
（3）霉菌生长的水分活性：霉菌与细菌、酵母相比，能在较低的Aw范围内生长，表1-7表示某些霉菌的最低Aw值。
表1-7 某些霉菌生长的最低Aw值（孢子发芽）
Aw在0.64以下任何霉菌均不能生长。如果Aw值为0.65时，少数尚能生长的霉菌，就称之为干性霉菌。霉菌孢子发芽的最低Aw值与霉菌生长所需的Aw值（指发芽后菌丝的伸长的Aw值），两者相比较，后者比前者要高，例如灰绿曲霉的发芽最低Aw值是0.73～0.75，而其生长所需的Aw值在0.85以上，生长速度最高的适宜Aw值必须在0.93～0.97。
饱和湿度的大气，在20℃时，每立方米中含水量达17克，足够许多微生物，特别是真菌和细菌的生长。因此，当梅雨季节和潮湿气候时，各种物品，如粮食、纺织品和皮革制品都容易长霉，每年造成很大的损失。
干燥是不利于微生物生长繁殖的一个条件。一般微生物在干燥情况下会逐渐死亡。干燥会引起菌体细胞失水，细胞内盐分浓度增高或蛋白质变性，从而导致生命活动降低或死亡。
各种微生物对于干燥的抵抗力不同。如淋球菌、醋酸菌失水后很快就死亡，而酵母菌失水后可保存数月。产生荚膜的细菌对干燥的抵抗力比不产生荚膜的细菌要强。结核分枝杆菌特别耐干燥。细菌的芽孢、霉菌的孢子对干燥的抵抗力就更大了，可经数年甚至数十年不死亡，一旦遇到适宜的条件仍可发芽繁殖。
微生物对于干燥的抵抗力还与所处的环境条件及干燥的程度有关。例如，细菌在玻璃上很快死亡，但在完全干燥后的肉汤、牛奶和其它含蛋白质的培养基中存活率仍较高；在干燥的土壤中可长期生存。这是因为营养物质或土壤起着保护剂的作用。
在真空或惰性气体中微生物的抗干燥能力比有氧存在时大。细菌可以在完全没有氧气的环境中死亡，但很缓慢。
此外，干燥时温度越高，微生物死亡就越快。缓慢干燥死亡较多，而快速失水可使菌体长期保存。基质中的菌数越多、密度越大，对干燥的抵抗力也越强。
由于在干燥的环境中，微生物或处于休眠状态，生命活动受到抑制，或逐渐死亡，因此常用晒干、烘干、熏干等干燥方法来抑制霉腐微生物的生长，保存食品、各种工业原料、产品。物品和食品的干燥程度同微生物污染有密切的关系。如干制食品的Aw值在0.80～0.85之间，在1～2周内，可被霉菌等微生物污染而变质败坏；Aw值在0.70时，可以较长时间防止微生物污染；Aw值为0.65的食品，仅少数微生物有生长可能，即使生长也是缓慢的，甚至可以延续两年还不易引起食品败坏。因此，要使食品保藏期达到3个月，Aw值应控制在0.72以下；要求保藏期为2～3年，则Aw值必须在0.65以下。
2.4 温度
在影响微生物生长繁殖的外界因素中，温度的影响最为密切。温度的影响表现在两方面：一方面随着温度的上升，细胞中生物化学反应速率加快；另一方面，组成细胞的物质如蛋白质、核酸等都对温度较敏感，随着温度的升高，这些物质的立体结构受到破坏，从而引起微生物生长的抑制，甚至死亡。因此只在一定的温度范围内，微生物的代谢活动和生长繁殖才随着温度的上升而增加。温度上升到一定程度，开始对微生物产生不良影响，如果温度继续升高，微生物细胞功能急骤下降以致死亡。 各种微生物生长所需要的温度范围是不同的。从微生物的总体来看，生长温度范围很广，已知的微生物在-10℃～95℃均可生长，但每一种微生物只在一定的温度范围内生长。各种微生物按其生长速度可分为三个温度界限，即最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度。超过最低和最高生长温度的范围，微生物的生命活动就要受到抑制或中断。因此，在实际工作中，可以通过对温度的控制，来促进有益微生物的生长，抑制或消灭有害微生物的生长繁殖。
最低生长温度是指微生物生长和繁殖的最低温度。在此温度时，微生物生长最慢，低于这一温度，微生物生长就停止。
最适生长温度是指微生物生长最适宜的温度。在这一温度时，如果其它条件合适，微生物生长繁殖最快。
最高生长温度就是在其它环境因子保持不变的情况下，微生物能够生长繁殖的最高温度。超过这一温度，微生物生长繁殖就停止，甚至死亡。
各种微生物的最低、最适和最高生长温度，还因环境条件的不同而有所变化。根据微生物的最适生长温度，可以将微生物分为三大类：
低温微生物：凡生长最适温度在20℃以下的微生物。例如，海洋、深湖、冷泉中都有低温微生物的存在。冷藏食品的腐败，大都由这类微生物引起，也是造成冷藏血浆污染的原因。
中温微生物：最适生长温度为20～40℃范围的微生物，自然界中极大多数微生物都属于这一类。其中又可分为寄生中温菌和腐生中温菌。寄生中温菌的最适生长温度为37℃左右，腐生中温菌的最适生长温度为20～25℃。酒精酵母的最适生长温度为28℃，啤酒酵母为25℃，苹果青霉为25℃～27℃，放线菌为28℃。引起人和动植物疾病的病原菌，造成农副产品、工业器材、生活用品霉腐的微生物，往往都属于这一类菌。
高温微生物：最适生长温度在45℃以上的微生物称为高温微生物，常见于温泉、堆肥、厩肥及其它腐烂有机物中。参与堆肥、厩肥制造过程中后阶段有机物质的分解作用，以芽孢杆菌和放线菌较多。这些高温微生物常给罐头工业上的灭菌带来困难。一些霉菌生长与温度的关系如表1-显示。
表1-8 霉菌生长与温度的关系
温度对微生物的生长繁殖影响很大。一般来讲，微生物对低温的抵抗能力较之对高温抵抗能力强。大部分微生物，无论低温、中温或高温微生物，在低温条件下处于休眠状态，代谢活动几乎全部停止，生长繁殖受到抑制，但仍能存活，一旦遇到合适的环境就可以生长繁殖。但有少数微生物在低于最低温度生长时会迅速死亡。另有少数微生物能在一定的低温范围内缓慢生长。红色酵母在-34℃时仍能生长发育，细菌中有的在-18℃可发育，霉菌中最低发育温度为-12℃。
可用低温抑制微生物的生长来达到保藏食品的目的。但在稍低于冰点以下的温度，某些食品如浓缩果汁、烟熏腊肉、冰淇淋等中仍能发现存在有微生物。低温主要是抑制微生物的生长，如果冷藏食品中也污染了病原菌，仍有传布疾病的可能。
当环境温度超过微生物的最高生长温度时，引起细菌内核酸、蛋白质等物质的变性，酶的失活，最终引起微生物的死亡。温度越高，微生物死亡越快。不同的微生物对高温的抵抗力不同。大多数细菌、酵母菌、真菌的营养细胞在50～65℃加热10分钟就可致死。放线菌和霉菌的孢子比营养细胞抗热性强，在76～80℃加热10分钟才致死。细菌的芽孢抗热性最强，要在100℃高温下处理相当长时间才致死。例如肉毒梭菌可在肉类罐头中繁殖，并产生极毒的肉毒毒素。它的芽孢在pH7.0时，要在100℃的高温下煮8小时才被杀死；如用115℃加压蒸汽灭菌，需经10～40分钟，在121℃下需经10分钟才被杀死。所以一般非酸性罐头食品，需用121℃灭菌20～70分钟。表1-9表示各种芽孢的抗热性。
表1-9 各种芽孢的抗热性
微生物的抗热性还取决于菌龄、基质成分及微生物的数量。一般老龄菌比幼龄菌抗热性强。基质成分对微生物的抗热性也有影响，基质中的脂肪、糖、蛋白质对微生物有保护作用，从而增强了微生物的抗热性。基质pH值偏离7时，特别是偏向酸性时，微生物的抗热性明显降低。微生物的数量越多，抗热性越强，这是因为菌体细胞能分泌对菌体有保护作用的蛋白质类物质。菌体多，这种保护性物质的量也多。食品和物品的物理状态与灭菌效果也有很大关系，一般固体食品和物品，灭菌时间要长或灭菌温度要高，这是因为固体物品仅有热的传导作用，而无对流作用；而液体物品灭菌时间可短一些或灭菌温度可低一些，这是因为液体物品的穿透除传导作用外，还有对流作用。
由于超过最高生长温度会引起微生物的死亡，所以高温常常用来灭菌，以达到有效保存物品和食品的目的。例如，牛奶、啤酒、黄酒、酱油、醋等食品往往经过62℃加热30分钟或70℃加热15分钟的灭菌处理（巴斯德灭菌法），这样既杀死了其中的病原菌和一部分微生物的营养体，又不损害食品的营养价值和色香味。