第七章 微生物的生长及其控制5

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高温使蛋白质、核酸等重要生物大分
子发生变性、破坏,以及破坏细胞膜上的
类脂成分,导致微生物死亡。
灼烧(incineration或combustion)是一种最彻底
的干热灭菌方法,其破坏力很强,故应用范围仅限于接 1.干热灭菌法(dry heat sterilization) 种环、接种针的灭菌或带病原菌的材料、动物尸体的烧 毁等。
称为灭菌。 Eg. 高温灭菌、辐射灭菌等
杀菌(bacteriocidation)
灭 菌
菌体虽死,但形体尚存
溶菌(bacteriolysis)
菌体杀死后,其细胞发生溶化、消失的现象
(二)消毒(disinfection)




“毒害”就是指传染源或致病菌
消毒是一种采用较温和的理化因素,仅杀死
物体表面或内部一部分对人体或动、植物有害的病
素烧瓷过滤器(Chamberland candle)、
硅藻土过滤器(Berkefeld candle)等。
(3)其他方法 加入0.01%EDTA(乙二胺四乙酸)或0.01% NTA(氮川三乙酸)等螯合剂到培养基中,可防止
金属离子发生沉淀;
用气体灭菌剂如氧化乙烯(环氧乙烷)等对 个别成分进行灭菌处理,在混入以灭过菌的其它 培养基成分中。
控制有害微生物主要有以下几种措施:
杀灭一切微生物
杀灭病原微生物
理化因子抑菌还是杀菌作用的相关因素:
理化因子的强度或浓度;
同一浓度理化因子作用时间的长短;
不同种类的微生物; 同种微生物的不同生长时期;
(一)灭菌(sterilization)
采用强烈的理化因素使任何物体内外部的
一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施,
湿热比干热灭菌更好:
湿热蒸气透射力强,更易于传递热量; 更易破坏保持蛋白质稳定性的氢键等结构;
湿热对一般营养体和孢子的杀灭条件:
多数细菌和真菌的营养细胞:在60℃左右处理5-10分钟; 酵母菌和真菌的孢子:用80℃以上温度处理; 细菌的芽孢:121℃处理15分钟以上;
(1)常压法
1)巴斯德消毒(pasteurization)
菌15分钟)或间歇灭菌;
在大规模发酵工业中,可采用连续加压灭菌法进行培养基的 灭菌等。
(2)过滤除菌法
对培养液中某些不耐热的成分可采用过滤
除菌法“灭菌”。
缺点:无法滤除液体中的病毒和噬菌体。
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各种滤器(filter) 例如,滤膜过滤装置、
烧结玻璃滤板过滤器、
石棉板过滤器(Seitz filter)、
指在一定时间内,被试药剂能杀死全部供试菌(test organism)的最高稀释度与达到同效的石炭酸的最高稀释 度的之比。一般规定处理时间为10分钟,而供试菌定为 Salmonella typhi(伤寒沙门氏菌)。
广泛用于一些热敏感的或无法进行高温灭菌
的物品或场所的灭菌:
温度计、带有透镜的仪器设备、聚乙烯管或导管等; 墙壁、楼板与仪器设备等表面和自来水; 空气;
第五节 有害微生物的控制
控制(有害)微生物的生长速率
消灭不需要的微生物, 在实际应用中具有重要的意义。
一、几个基本概念
抑制(Inhibition):生长停止,但不一定死亡; 防腐(Antisepsis):防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上的生长; 化疗(Chemotherapy):杀死或抑制宿主体内的病原微生物; 死亡(Death):生长能力不可逆丧失; 消毒(Disinfection):杀死或灭活病原微生物(营养体细胞); 灭菌(Sterilization):杀死包括芽孢在内的所有微生物;
核孔滤器
生 物 安 全 柜
超 净 工 作 台
超 净 工 作 台
Ⅳ 高滲、干燥、超声波等
三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂
消毒剂(Disinfectant)
抗 微 生 物 剂
非选择性
(对所有细胞均有毒性)
防腐剂(Antisepsis)
抗代谢药物
有选择性
(对病原微生物毒性更强)
抗生素 中草药有效成分
(2)加压法
1)常规加压蒸汽灭菌法(normal autoclaving)
121℃(压力为1kg/cm2或15磅/英寸2),15~20min;
115℃(0.7kg/cm2或10磅/英寸2),35min;
一般称作“高压蒸汽灭菌法”。 这是一种利用高温(而非压力)进 行湿热灭菌的方法。
优点:操作简便、效果可靠,广泛使用。
60~85℃处理15s~30min——低温湿热消毒法
低温维持法(LTH,low temperature holding method
) 在63℃下保持30min可进行牛奶消毒
高温瞬时法(HTST,high temperature short time)
牛奶消毒时只要在72℃下保持15秒钟即可
巴氏消毒法专用于牛奶、啤酒、果酒和酱油等不
(二)抗代谢药物——磺胺类药物
抗代谢药物(antimetabolite)又称代谢拮抗物
(化学治疗剂)
评价表面活性剂、化学杀菌剂、防霉剂、农药 或化学治疗剂等的药效和毒性的3种指标。
①最低抑制浓度(minimum inhibitory concentration,
MIC)
②半致死剂量(50% lethal dose,LD50) 评定某化学药物药效强弱的指标,指在一定条件
下,某化学药剂抑制特定微生物的最低浓度。 评定某药物毒性强弱的指标,指在一定条件下, ③最低致死剂量(minimum lethal dose,MLD) 某化学药物能杀死50%试验动物时的剂量。 评定某药物毒性强弱的另一指标,指在一定条件 下,某化学药物能引起试验动物群体100%死亡率的最
热)时间。
(三)高温对培养基成分的有害影响及其防止
1.有害影响 高温,尤其是长时间的高温除对培养基中的淀粉成
分有促进糊化和水解等少数有利影响外,一般对培养
基成分产生很多不利的影响。
产生褐变的机制
由氨基化合物(氨基酸、肽、蛋白质)与羰基化
合物(糖类)间发生复杂的梅拉特反应(maillard
reaction)所引起,它在导致培养基褐变的同时,还 降低了有关营养物成分,应尽量设法避免。
不能用作活细胞或机体内治疗用的化学药剂。
共同规律:
当其处于低浓度时,常常会对微生物的生命活动起 刺激作用,随着浓度逐渐增高,就相继出现制菌和 杀菌作用,因而形成一个连续的作用谱。
各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准:
在临床上最早使用的消毒剂——石炭酸
石炭酸系数(phenol coefficient,P.C.):
酵工厂中作培养基灭菌用。主要操作是将培养基在发酵罐
外连续不断地进行加热、维持和冷却,然后才进入发酵罐 。
利用温度进行杀菌的定量指标
(1)热死时间(thermal death time)
也称热致死时间,指在某一温度下,杀死某 微生物的水悬浮液群体所需的最短时间。
Eg. E. coli在60℃下为10min;
火焰灼烧
干热灭菌
烘箱内热空气灭菌
将金属制品或清洁玻璃器皿放入电热烘箱内, 在150~170℃下维持1~2小时后,即可达到彻底灭
菌的目的。
细胞膜破坏
干 热
蛋白质变性
原生质干燥
各种细胞成分发生氧化
2.湿热灭菌法(moist heat sterilization)
湿热灭菌法是指用100℃以上的加压蒸汽 进行灭菌。
高压蒸汽灭菌法适合于一切微生物学实验室、
医疗保健机构或发酵工厂中对培养基及多种器材、 物料的灭菌 。
5)连续加压蒸汽灭菌法(continuous autoclaving )
135~140℃,5-15s,工业上发酵培养基
135~150℃,2-6s,牛奶或其它液态食品 (超高温灭菌) 在发酵行业里也称“连消法”。此法只在大规模的发
Ⅱ 辐射作用
辐射灭菌(Radiation Sterilization)是利用电磁 辐射产生的电磁波杀死大多数物质上的微生物的一种 有效方法。 微波 用于灭菌的电磁波
紫外线(UV)
X-射线
γ-射线
Ⅲ 过滤作用
空气和不耐热的液体培养基的灭菌
棉花、玻璃纤维或石棉
微孔滤膜 0.22~0.45 醋酸纤维素、 硝酸纤维素
Salmonella typhi(伤寒沙门氏菌)在58℃下为30min等。
(2)热死温度(thermal death point) 也称热死点,指在一定时间内(一般为10min), 杀死某微生物的水悬浮液群体所需的最低温度。
Eg. Agrobacterium tumefaciens(根癌土壤杆菌)为53℃; Erwinia carotovora (胡萝卜软腐欧文氏菌)为48~51℃等 。
(二)影响加压蒸汽灭菌效果的因素
1.杀菌物体含菌量
不同的微生物个体(包括营养体和孢子)的耐
热性是有差别的。一般灭菌物体中的含菌量越高, 需要的灭菌时间越长。
2.灭菌锅内空气排除程度
在一切利用加压蒸汽灭菌法的场合下,必须 做到彻底排除灭菌锅内的残余空气 。
检验空气是否排尽最好的办法:
灭菌锅上同时装有压力表和温度计
2.防止法 对易破坏的含糖培养基进行灭菌时,应先将糖液与其他成分
分别灭菌后再合并; (1)采用特殊加热灭菌法 对含Ca2+或Fe3+的培养基与磷酸盐先作分别灭菌,再混合,不 易形成磷酸盐沉淀;
对含有在高温下易破坏成分的培养基(如含糖组合培养基)
可进行低压灭菌(在112℃即0.57kg/cm2或8磅/英寸2下灭
(1)低温
(2)缺氧
(3)干燥
(4)高渗 (5)高酸度 (6)高醇度 (7)防腐剂
防腐剂和消毒剂特点:
对一切活细胞都有毒性, 不能用于人或动物体内的化学治疗。 消毒剂:可杀死微生物,通常用于非生物材料的灭菌
或消毒。
防腐剂:能杀死微生物或抑制其生长,但对人及动物的
体表组织无毒性或毒性低,可作为外用抗微生物药物。
原菌,而对被消毒的对象基本无害的措施。
Eg. 对皮肤、水果、饮用水进行药剂消毒的方法; 对啤酒、牛奶、果汁和酱油等进行消毒处理的巴氏 消毒法,等等。
(三)防腐(antisepsis)
防腐就是利用某种理化因素完全抑制霉腐
微生物的生长繁殖,即通过制菌作用防止食品、 生物制品等对象发生霉腐的措施。
防腐的措施
3)间歇灭菌(fractional sterilization或tyndallization)
80~100 ℃下蒸煮15~60min,室温或37℃下保温过夜,
循环三次
又称丁达尔灭菌法或分段灭菌法。适用于
不耐热培养基的灭菌。
例如,培养硫细菌的含硫培养基用间歇灭菌法灭菌,其内 所含元素硫在99~100℃的温度下可保持正常结晶形,而 常规的加压灭菌(121℃)后会引起硫熔化。
宜进行高温灭菌的液态风味食品或调料的低温消毒
方法。
可杀灭物料中无芽孢的病原菌(如牛奶中的结核
杆菌或沙门氏菌),而又不影响它们的风味,但不能 杀灭引起Q热的病原体——Coxiellaburnetii(伯氏考克 斯氏体,是一种立克次氏体)。
2)煮沸消毒 100 ℃处理15~30min 一般用于饮用水的消毒
低剂量。
化学物质的 抗微生物能力的测定
液体培养法
平板培养法
抑菌圈(zone of inhibition)试验
最低抑制浓度
(minimum inhibitory concentration,MIC)实验
对杀菌或抑菌作用无法区分
(一)表面消毒剂(surface disinfactant)
表面消毒剂是指对一切活细胞都有毒性,
化 学 治 疗 剂
磺胺类等化学合成药物、 抗生素、 生物药物素、 若干中草药中的有效成分等
二、物理灭菌因素
温度 辐射作用 过滤 渗透压 干燥 超声波等
杀灭或抑制微生物的物理因素
Ⅰ 温度
当温度超过微生物生长的最高温度或低于生长的
最低温度都会对微生物产生杀灭作用或抑制作用。
(一)高温杀菌作用的种类
(四)化疗(chemotherapy)
化疗即化学治疗,指利用具有高度选择毒
力(selective toxicity ),即对病原菌具有高度毒力而
对宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病原微生物 的生长繁殖,借以达到治疗该宿主传染病的一种措施。
用于化疗目的的化学物质称化学治疗剂 (chemotherapeutant)。
3.灭菌对象的pH
pH6.0~8.0时,微生物较不易死亡; pH<6.0时,最易引起死亡。
4.灭菌对象的体积
灭菌对象体积的大小会影响热的传导速率。
在实验室工作中,对大容量培养基灭菌时,必须
注意相应延长灭菌时间。
5.加热与散热速度
根据季节的变化或灭菌物件体积的大小,确
定相应的“上磅”(预热速度)或“下磅”(散
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