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Wachstumstemperatur

Jeder Mikroorganismus hat eine Mindest- und eine Höchsttemperatur, die er tolerieren kann. Es gibt drei kritische Temperaturen für Mikroorganismen, die im Allgemeinen durch die Temperatur bestimmt werden, bei der die Enzyme des Mikroorganismus funktionieren. Diese drei kritischen Temperaturen (auch Kardinaltemperaturen genannt) sind die folgenden:

  • Minimale Wachstumstemperatur: die niedrigste Temperatur, bei der sich die Zellen noch teilen können
  • Maximale Wachstumstemperatur: die höchste Temperatur, bei der sich die Zellen noch teilen können
  • Optimale Wachstumstemperatur: die Temperatur, bei der sich die Zellen am schnellsten teilen

Die y-Achse des Diagramms zeigt die Änderung der Wachstumsgeschwindigkeit als Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit des Enzyms. Die x-Achse stellt die Temperaturänderung dar. Die Reaktionsgeschwindigkeit bei der niedrigsten Temperatur ist gleich Null und wird als "Membrangelierung" bezeichnet. Mit steigender Temperatur nimmt auch die Reaktionsgeschwindigkeit zu, bis sie den als "Optimum" bezeichneten Spitzenwert erreicht, bei dem die Enzymreaktion ihre maximale Geschwindigkeit erreicht. Danach nimmt die Geschwindigkeit rasch ab, bis sie den Maximalwert erreicht, der als "Proteindenaturierung" bezeichnet wird.

Abbildung 1: Einfluss der Temperatur auf das mikrobielle Wachstum

Im Allgemeinen erhöht eine Temperaturerhöhung das Zellwachstum bis zum Erreichen der optimalen Temperatur, woraufhin das Zellwachstum nach der optimalen Temperatur bis zum Erreichen der Höchsttemperatur deutlich abnimmt. Die Temperatur spielt eine Schlüsselrolle beim Zellwachstum, da sie die Enzymaktivität und die Steifigkeit der Zellbestandteile beeinflusst. Wenn die Temperatur steigt, laufen die enzymatischen Reaktionen in den Zellen schnell ab und das Wachstum wird beschleunigt; oberhalb der optimalen Temperatur werden die Zellbestandteile jedoch beschädigt. Diese Zellschädigung bei hohen Temperaturen kann irreversibel sein und schließlich zum Zelltod führen. In der Nähe der Mindesttemperatur wird das Wachstum langsamer. Eine Hypothese, warum dies geschieht, ist, dass die Zytoplasmamembran des Mikroorganismus so steif wird, dass sie die Zelltransportfunktionen nicht mehr unterstützt.

Hefezellen, die in der Industrie verwendet werden, werden im Allgemeinen bei 20-40 °C gezüchtet.

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