第六章外界因素对细菌的影响

双门烤箱
电热干燥箱
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高压蒸汽灭菌法 最有效的灭菌方法 121℃ 20-30mim 煮沸消毒法 水煮100℃ 5mim(繁殖体)-2h(芽胞) 间歇灭菌法 反复多次流动蒸汽间歇加热灭菌
巴氏消毒法 较低的温度杀灭致病菌
湿热灭菌与干热灭菌的比较 同一温度下，湿热灭菌比干热灭菌效果好
原 因
1、湿热中细菌菌体蛋白较易凝固
2、紫外线（ＵＶ）
波长在100 — 400nm的电磁辐射为紫外线。
紫外线杀菌或诱变原理：
▪紫外线作用于DNA ，使其产生胸腺嘧啶二聚体，引起 DNA结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造成细菌变异 或死亡。 ▪紫外线会使空气中的分子氧变成臭氧，臭氧释放的原子氧 有杀菌作用。 其中波长在260—280nm处的紫外线杀菌力最强。主要因 为核酸（DNA、RNA）的吸收峰为260nm，蛋白质的吸 收峰为280nm。
四、辐射
辐射：是能量通过空间传递的一种物理现 象。 与微生物有关的辐射： 电磁辐射：可见光、紫外光。 电离辐射：χ、γ、β射线 。
（一）电磁辐射：
1、可见光：
波长在400—800nm的电磁辐射为可见光。
▪大部分微生物不需要光，少数菌需要光作为能源。
▪一般来讲，可见光对大多数化能细菌没有影响， 但是，太强或连续长时间照射也会导致细菌死亡 （光氧化作用）。
二、干燥
水分是微生物的正常生命活动必不可少的。 干燥会导致细胞失水而造成代谢停止以致死亡。
微生物的种类，环境条件，干燥的程度等 均影响对微生物杀灭的效果。休眠孢子抗干燥 能力也很强，在干燥条件下可长期不死，这一 特性已用于菌种保藏，如用砂土管来保藏有孢 子的菌种。
在日常生活中也常用烘干、晒干和熏干等 方法来保存食物。
2、湿热的穿透力比干热大
3、湿热的蒸汽有潜热
A. 高压蒸汽灭菌法
是湿热灭菌中最好的方法，
通常1.05kg/cm2,的压力下面 （此时温度121ºＣ）处理15 －30min。要排冷空气，否则 会形成假压力，虽然压力达 到要求，温度却达不到相应 温度，而影响灭菌效果。
高压蒸汽灭菌法
利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到100 ℃以上高温灭菌的方法。 方法：121℃（1kg/cm2或15磅/英寸2）维持1520min。
光复活现象：经紫外线照射的细菌，在可见光下，光可以
激活DNA修复酶，该酶能修复DNA上的损伤，使细菌的突 变率或死亡率下降。
细菌对紫外线的抵抗力与以下因素有关：
▪照射时间：照射时间长，死亡率高。
▪照射强度：照射强度大，死亡率高。
▪细菌种类及生长阶段：革兰氏阳性菌比阴性菌抗性强；多 倍体比单倍体抗性强；芽孢比营养细胞抗性强；
➢影响物质的溶解度，对生长有影响。
微生物生长的三个温度基点
从微生物整体来看:
生长的温度范围一般在-10℃~100℃
极端下限为-30℃，极端上限为105~300℃
但对于特定的某一种微生物：
只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有 自己的生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度
➢处于最适生长温度时，生长速度 最快，代时最短。
► 无菌(asepsis) 不存在活菌的意思。防止微生物进入机体 或其他物品的操作方法称为无菌操作。(aseptic method)
第六章 外界因素对细菌的影响
第一节 理化因素对细菌的影响
物理因素 温度 干燥 渗透压 辐射 过滤 化学因素 化学消毒剂 化学疗剂
一、温度对微生物的影响
(1)微生物种类及发育阶段 ► 嗜热菌比其它类型的菌体抗热 ► 有芽孢的细菌比无芽孢的抗热 ► 老龄菌比幼龄菌抗热
(2)细菌对热的耐受力还受环境条件的影响
▪与培养基的营养成分有关—培养基中蛋白质含量高时比较耐热. ▪与pH 有关—pH适宜时不易死亡，pH不适宜时，容易死亡. ▪与水分有关—含水量大时容易死亡，含水量小时不容易死亡. ▪与含菌量有关 —含菌量高，抗热性增强，含菌量低，抗热性 差。 ▪与热处理时间有关—热处理时间长，微生物易死亡。
第六章 外界因素对微生物的影响
► 消毒(disinfection) 用物理或化学方法杀灭物体上的病原 微生物，用来消毒的药物叫消毒剂。
► 灭菌(sterilization) 用物理或化学方法杀灭物体上所有微 生物。包括杀灭细菌芽胞在内的全部病原微生物和非病原 微生物。
► 防腐(antisepsis) 用化学药品或物理方法防止和抑制微 生物的方法;用来防腐的药品称作防腐剂。
➢低于最低生长温度时，微生物不 生长，温度过低，甚至会死亡。
➢超过最高生长温度时，微生物不 生长，温度过高，甚至会死亡。
（一）高温对微生物的影响
1.影响
高温对微生物有明显的致死作用，其主要原因是高温能使蛋 白质变性或凝固，酶失去活性，核酸结构遭到破坏等，从而 导致其死亡。
★微生物对热的耐受力与以下因素有关:
（一）消毒剂和防腐剂
消毒剂:可以抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用 的化学试剂。—主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物 和环境中的微生物。 防腐剂:可以抑制或阻止微生物生长，但对人体或动物体的毒性 较低的化学药剂.——用于肌体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处 防止感染，也有的用于食品、饮料药品的防腐作用。 ☆但现时消毒剂和防腐剂间的界限已并不很严格.
超声波破碎仪
微 波
从几百兆赫至几十万兆赫频率的无线电波称 为微波。微波灭菌，主要是利用微波的加热作用 完成（交变电场，分子旋转振动、分子相互作用 产生摩擦力，分子克服摩擦力产生热量，使物品 升温，起加热灭菌作用）。
用途 这种灭菌法，需时短、加热均匀。可
用于非金属医药用品等的灭菌。
微波炉
二 化学因素对细菌的影响
► 超高温巴斯德灭菌法 (Ultrapasteurization):让液体食品停留在 132℃左右1-2s，急剧冷却至75℃，经匀质 化后冷却至20℃。
1.Pasteurized sterilized fresh milk line； 2.Super high temp equipment of Sweden
➢应用:适用于不耐高温的物品灭菌，如不适于 高压灭菌的特殊培养基、药品的灭菌。缺点是 麻烦、费时。
D、巴氏消毒法(pasteurization)
是食品（牛奶）酿造（啤酒）工业中常用的
方法。
► 低温长时法(Low temperature long time,LTLT)；63-65℃处理30min
► 高温瞬时法 （Hightemperatureshorttime,HTST):71 -72℃处理15s
五、过滤
►滤菌器:用物理阻留的方法，将液体或空气中
的细菌除去,以达到除菌目的。含有微细小孔 <0.22微米,只允许液体或气体通过，而大于孔 径的细菌等颗粒不能通过。
►适用范围：血清、毒素、抗生素以及空气等
的除菌。
采用滤孔比细菌还小的筛子或滤膜作成各种过滤器 ，当空气或液体流经筛子或滤膜时，细菌不能通过 滤孔而被阻留在一侧，从而达到除菌的目的。但不 能除去病毒。 实验室中常用的滤器： 滤膜过滤器、蔡氏过滤器、玻璃过滤器、磁土过滤 器等。 过滤介质：醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚丙烯 膜；以及石棉板、烧结陶瓷、烧结玻璃等。 滤器孔径：常用0.22 μm 、0.45 μm 。 应用：对于含酶、血清、维生素和氨基酸等热敏物 质除菌。
▪干燥热空气灭菌法(hot-airoven)：将物品放入烘箱内，然后 升温至160℃—170℃，维持1—2小时。
✓适用范围:玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样 品， 及棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。 ✓特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死 ，所以温度高、时间长。
单门烤箱
115℃（0.75kg/cm2或11磅/英寸2）20-30min。 112℃（0.5kg/cm2或8磅/英寸2）20-30min。 应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度 例如：生理盐水、营养琼脂等培养基用121℃。 含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用112℃。 •适注用意：事耐项高：温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。 •排净冷空气； •灭菌终了，缓慢降压； •灭菌结束，趁热取出物品。
高压蒸汽灭菌器
手提式
立式
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高温对培养基的影响及其防止措施
高温对培养基的不利影响： ▲会产生混浊或形成不溶性沉淀 ▲营养成分被破坏（PO4-3存在，葡萄糖生成酮糖）； ▲色泽加深（褐变如产生氨基糖等）； ▲改变培养基的pH值（通常下降0.2） ； ▲形成有害物质，抑制微生物生长； 消除有害影响的措施
大肠杆菌的传代时间:
►10℃
860min
►20℃
90min
►3Hale Waihona Puke Baidu℃
29min
►38℃
17.5min
►45℃
20min
►47.5℃
77min
温度对微生物生长的影响
温度是影响微生物生长的最重要因素之一。
温度对微生物的影响具体表现在：
➢影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最 终影响细胞合成。
➢影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有 利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于 物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收 与代谢产物的分泌。
采用特殊的加热灭菌法 过滤 加入螯合剂
B、煮沸消毒法
物品在水中煮沸15min，可杀死所有 繁殖体和一部分芽孢。
在水中加入１％的Ｎa2CO3或２－５％ 的碳酸钠效果更好。此法适合注射器和解 剖用具的消毒。
▪C.间歇灭菌法：(fractional sterilization）
➢方法: 将待灭菌物品在80-100℃蒸煮1560min，冷却后搁置室温（28-37℃）下过夜， 并重复以上过程三遍以上。
对于一般微生物来说，在含盐5%~30%或含糖 30%~80%的高渗条件下可抑制或杀死某些微生物。但各种 微生物承受渗透压的能力不同，有些能在高渗条件下生长， 称其为耐高渗微生物。
细菌中的嗜盐菌： 能在15%~30%的盐溶液中生长，主要分布在盐湖、死海、 海水和盐场及腌渍菜中。又分为： o低嗜盐菌： 能在2%~5% 盐溶液中生长 o中嗜盐菌： 5%~20% o 极端嗜盐菌： 20%~30% 高糖环境下生长的微生物： o产甘油的耐高渗酵母能在20%~40%的糖蜜中生长 o 花蜜酵母菌和某些霉菌能在60%~80% 的糖溶液中生长
低温与干燥
冷冻真空干燥法： 在低温状态下真空抽去水分
用途：保存菌种
三、渗透压
细菌处于低渗液中，细胞会吸水膨胀乃至 破裂，称胞浆溢出。
细胞处于高渗液中会脱水，引起细胞质和 细胞壁分离，称质壁分离，导致死亡。
等渗溶液对微生物生长有利。
渗透压与溶质的种类及浓度有关:
o 溶质浓度高,渗透压大.
o不同种类的溶质形成的渗透压大小不同,小分子溶液比大 分子溶液渗透压大；离子溶液比分子溶液渗透压大；相同 含量的盐、糖、蛋白质所形成的溶液渗透压为 盐>糖>蛋 白质。
实验室常见滤过除菌装置
滤菌器
第三章 外界因素对微生物的影响
六 、其他物理因素
► 超声波 频率在2万-20万hz的声波称为超声波。超声
波是由超声波发生器产生的，对细胞有破坏作 用，能使大多数细胞裂解死亡。细菌和酵母菌 在超声波作用下于几十分钟内死亡。小型病毒、 芽孢对超声波有抵抗力。
用途 未应用于消毒灭菌。主要用于裂解细胞， 提取细胞组分等。
干燥细胞比湿润细胞抗性强。
应用：由于穿透力差，只适用于物体表面以及空气、水的
消毒杀菌，也用于诱变育种。
（二）电离辐射：
χ、γ、β射线 ，波长短，能量高，有较强的杀伤力。
作用原理 ：可引起水和其他物质的电离，产生游离 基，使核酸、蛋白质或酶发生变化，造成细胞损伤 或死亡。
特点：穿透力强，非专一性，作用于一切细胞成分， 对所有生物均有杀伤作用。 应用：用于杀菌或菌种诱变。
2.应用:灭菌和消毒
焚烧----最彻底的灭菌方法 烧灼----直接用火焰灭菌方法 干烤----加热160-170℃ 1-2h 红外线----热效应 与干烤类似
★干热灭菌法（dry heat sterilization）
▪焚烧法（incineration）：是将被灭菌物品在火焰中燃烧， 使所有的生物质碳化。简单、彻底，但对被灭菌物品的破坏极 大。适用于无经济价值的物品灭菌，及耐灼烧的实验器具，如 接种环、镊子、试管或三角瓶口的灭菌等。
（二）低温对微生物的影响
① 常用冰箱保存细菌和病毒：（细菌4～0℃； 病毒－20℃～－70℃）。
② 低温保存食品应迅速冷冻，否则扰乱细胞胶 体状态，使水分形成结晶，冰结晶还能机械 地刺伤菌体胞膜，胞壁。
③ 冷冻真空干燥法：采取迅速冷冻和抽真空除 水原理；如冻干疫苗和冻干菌种。
瓶内的温度低达-196℃