水活度与渗透压

四、水活度与渗透压、干燥

一切有机物的生长都离不开水，水对微生物的生长有以下影响:①影响细胞的吸收和运输;②水参与细胞内的一系列化学反应和代谢热的传导;③生物大分子天然构象及细胞正常形态的维持均需要水。不同环境中水的可利用性是有差异的。水的可利用性不仅取决于水的含量，还取决于水吸附的紧密程度和细胞质含水量的高低。溶质变成水合物的程度也影响水的可利用性。水的可利用性常以水活度(water activity，缩写为a_w)表示，水活度是指在一定的温度和压力条件下，溶液与纯水的蒸汽压之比，即a_w=P_w/P_w0，式中P_w为溶液蒸汽压，P_w0为纯水蒸气压。纯水的a_w为1.00，溶液的a_w随溶质的增加而降低。

微生物一般在a_w为0.60～0.99条件下生长，不同微生物有不同的生长最适a_w(表2-3)。一般而言，真菌生长最适a_w较细菌低，而嗜盐微生物生长最适a_w更低。

渗透压的大小与溶液浓度成正比，即溶液中的溶质愈多，溶液的渗透压愈高。

表2-3　　　　　　　　　　几类微生物生长最适w

微生物生长对环境的渗透压有一定的要求。如果环境介质的渗透压力高，原生质中的水向胞外扩散，这样会导致细胞质壁分离，使微生物生长受到抑制。因此，提高环境的渗透压可抑制微生物的生长。在低渗环境中，介质中水分子大量渗入细胞内，使微生物细胞发生膨胀，甚至导致细胞质膜破裂。

微生物往往对渗透压有一定的适应能力。突然改变渗透压，将使细菌失去活性，但逐渐改变渗透压，则细菌常能适应这种改变。

大多数微生物能通过胞内积累某些调整胞内渗透压的相容性溶质来适应介质渗透压的变化，这类相容性溶质可以是某些阳离子(如K⁺)、糖、氨基酸及其衍生物等，这类物质亦被称为渗透压保护剂或渗透压调节剂或渗透压稳定剂。

微生物在干燥环境中将引起代谢活动停止以致死亡。因为水是微生物细胞的重要成分，它参与细胞内各种生理活动。降低物质的含水量直至干燥，就可以抑制微生物生长。因此干燥是保存各种物品的重要手段之一。