7、微生物生长繁殖的控制
控制(有害)微生物的生长速率或消灭不需要的微生物,
在实际应用中具有重要的意义。
抑制 (Inhibition):生长停止,但不死亡;
死亡 (Death):生长能力不可逆丧失;
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;
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;
消毒
(部分杀灭)
杀菌 溶菌
灭菌
(彻底杀灭)
杀灭
防腐
(抑制霉腐微生物)
化疗
(抑制宿主体内病原菌)
抑制 除菌
控制有害菌的措施
7.1 控制微生物的物理因素
杀灭或抑制微生物的物理因素
温度
辐射作用
过滤
渗透压
干燥
超声波等
(1)高温灭菌(消
毒)法 —— 是最常
用的物理方法。高
温可引起蛋白质、
核酸等活性大分子
氧化或变性失活而
导致微生物死亡。
火焰灼烧法
烘箱热空气灭菌法
干热灭菌法
巴氏消毒法
煮沸消毒法
间歇灭菌法
高压蒸汽灭菌法
湿热灭菌(消毒)法
高温灭菌(消毒)法
7.1.1 温度
★ 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,及不
怕烧的实验器具,如接种环、镊子、试管或三角瓶口的
灭菌等。
?干燥热空气灭菌法 (hot-air oven):将物品放入烘箱
内,然后升温至 150℃ — 170 ℃,维持 1— 2小时 。适用
于玻璃、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。
★ 湿热法 (moist heat sterilization),
特点:温度低、时间短、灭菌效果高
原因,
1) 菌体内含水量越高,则凝固温度越低;
2) 蒸汽冷凝会放出潜热;
3) 饱和水蒸汽穿透力强;
4) 湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定
性,主要破坏氢键结构。
湿热比干热灭菌更好,
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;
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 15-20min。
112℃ ( 0.5kg/cm2或 8磅 /英寸 2) 20-30min。
115℃ ( 0.75kg/cm2或 11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 ℃ 。
适用:耐高温物品,玻璃仪器、含水或不含水的物品。







?注意事项,
?排净冷空气;
?灭菌终了,缓慢降压;
?灭菌结束,趁热取出物品。
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,
菌不利用 );
▲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
采用特殊的加热灭菌法
过滤除菌法
加入螯合剂
?煮沸消毒法
将水加热至 100℃,煮沸 15min— 30min,可杀死所有营养细胞
和部分芽孢,达到消毒物的目的。
?巴斯德消毒法( Pasteurization),
用较低的温度来杀死其中的病源微生物,这样既保
持食品的营养风味,又进行了消毒
该法一般是将待消毒的液体食品臵于 62℃ 处理 30min,然后迅
速冷却。即可达到消毒目的。
低温长时法 (Low temperature long time,LTLT);
62.9℃30min 处理牛奶
高温瞬时法( Hightemperatureshorttime,HTST):71.6℃15s
处理牛奶
超高温巴斯德灭菌法 (Ultrapasteurization):让液体食品停
留在 140℃ 左右 3-4s,急剧冷却至 75℃,经匀质化后冷却至
20℃ 。
?间歇灭菌法,
将待灭菌物品在 80-100℃ 蒸煮 15-60min,冷
却后搁臵室温( 28-37℃ )下过夜,并重复以上
过程三遍以上。
其蒸煮过程可杀死微生物的营养体,但不能杀
死芽胞,室温过夜促使残留的芽孢萌发成营养
体,再经蒸煮过程可杀死新的营养体;循环三
次以上可保证彻底灭菌的目的。
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。
?低温 —— 低温是通过降低酶反应速度使微生物生
长受到抑制。
?冷藏法,5℃,微生物斜面菌种放臵冷藏箱中可保
存数周至数月而不衰竭死亡;食品保鲜
?冷冻法:食品工业中采用 -10℃ 左右的冷冻温度较
长时间地保藏食品;冷冻法也可用作菌种保藏,但
所需温度更低,如 -80℃ 低温冰箱、或 -78℃ 干冰、
或 -80℃ 液氮中冷冻保存。
(2)低温抑菌
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,微生物不能通过滤孔而被阻留在
一侧,从而达到灭菌的目的。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。
7.1.2 过滤除菌法
空气和不耐热的液体培养基的灭菌
棉花、玻璃纤维或石棉 滤膜 核孔
紫外线灭菌
使用紫外灯照射,可以根据 1W/M3来计算剂量,若
以面积计算,一般 30W的紫外灯可用于 15M2的房间
消毒,照射时间为 20— 30分钟,有效照射距离为 1
米左右。
γ 射线灭菌
Co60放射性元素可放出 γ 射线。
灭菌剂量,20— 50KGY
7.1.3辐射
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。
用于灭菌的电磁波有微波,紫外线 (UV),X-射线和 γ -射线等
7.2 控制微生物的化学物质
抗微生物剂 (Antimicrobial agent)
生物合成的天然产物
人工合成的化合物
一类能够杀死微生物或抑制微生物生长的化学物质
化学物质的抗微
生物能力的测定
液体培养法
最低抑制浓度( minimum inhibitory
concentration ( MIC))实验
平板培养法
抑菌圈( zone of inhibition)试验
对杀菌或抑菌作用无法区分
抗微生物剂
抑菌,抑菌剂 (Bacteriostatic agent)
杀菌
杀菌剂 (Bactericide)
溶菌剂 (Bacteriolysis)
待测化学物质 对数生长培养物
定时测定总菌数和活菌数
抑菌剂
杀菌剂
溶菌剂
抗微生物剂
非选择性
(对所有细胞均有毒性)
有选择性
(对病原微生物毒性更强)
消毒剂 (Disinfectant)
防腐剂 (Antisepsis)
抗代谢药物
抗生素
中草药有效成分
(化学治疗剂)
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,
☆消毒防腐剂的作用机理一般有下列三种方式,
①使微生物蛋白质凝固变性,发生沉淀,如酒精等,
②破坏菌体的酶系统,影响菌体代谢,如过氧化氢等,
③降低微生物表面张力,增加细胞膜的通透性,使细胞发生破裂
或溶解,如来苏儿等酚类物质,
7.2.1消毒剂和防腐剂
各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准,
石炭酸系数,
指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度
和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率。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)。
在临床上最早使用的消毒剂 ----石炭酸
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;


名称及使用方法 作用原理 应用范围


70%— 75%乙醇 脱水、蛋白质
变性
皮肤、器皿


0.5%— 10%甲醛
2%戊二醛( pH=8)
蛋白质变性 房间、物品消毒(不
适合食品厂)


3%— 5%石炭酸
2%来苏儿
3%— 5%来苏儿
破坏细胞膜、
蛋白质变性
地面、器具
皮肤
地面、器具
氧化

0.1%高锰酸钾
3%过氧化氢
0.2%— 0.5%过氧乙酸
氧化蛋白质活
性基团,酶失

皮肤、水果、蔬菜
皮肤、物品表面
水果、蔬菜、塑料等
常用的消毒防腐剂及其应用
常用的消毒防腐剂及其应用
类型 名称及使用方法 作用原理 应用范围





0.05%— 0.1%升汞
2%红汞
0.1%— 1%硝酸银
0.1%— 0.5%硫酸铜
蛋白质变性、酶失

变性、沉淀蛋白
蛋白质变性、酶失

非金属器皿
皮肤、粘膜、伤口
皮肤、新生儿眼睛
防治植物病害





0.05%— 0.1%
新洁尔灭
0.05%— 0.1%
杜灭芬
蛋白变性、破坏细
胞膜
皮肤、粘膜、器械
皮肤、金属、棉织
品、塑料
常用的消毒防腐剂及其应用
类型 名称及使用方法 作用原理 应用范围
卤素及其
化合物
0.2— 0.5mg/L氯气
10%— 20%漂白粉
0.5%— 1%漂白粉
2.5%碘酒
破坏细胞膜、蛋
白质
饮水、游泳池水
地面
水、空气等
皮肤
染料 2%— 4%龙胆紫 与蛋白质的羧基
结合
皮肤、伤口
酸类 0.1%苯甲酸
0.1%山梨酸
食品防腐
食品防腐
概念,化学治疗 剂是指那些 能够特异性地作用于
某些微生物并具有选择毒性的化学药剂,它们与
非特异的化学药剂相比对人体几乎没有什么毒性
或毒性很小,可用作治疗微生物引起的疾病。
既适用于涂抹肌体表面,也始于通过口服或注射
吸收到体内。
种类,
(1 ),抗代谢药物 —— 人工合成的
(2 ),抗生素 —— 微生物所产生的
7.2.2 化学治疗 剂
(1)
有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似,以至可以
和特定的酶结合,从而阻碍了酶的功能,干扰了代谢的正常进行
,这些物质称为抗代谢物 (Antimetabolite)。
叶酸对抗物(磺胺),嘌呤对抗物( 6-巯基嘌呤),
苯丙氨酸对抗物(对氟苯丙氨酸)、尿嘧啶对抗物( 5-氟尿嘧啶)
胸腺嘧啶对抗物( 5-溴胸腺嘧啶) 等等
磺胺药物是最早发现,也是最常见的化学疗剂,抗菌谱广,
能治疗多种传染性疾病。
大多数革兰氏阳性细菌(如肺炎球菌、溶血性链球菌等)
某些革兰氏阴性细菌(如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等)
对放线菌也有一定的作用。
1934年,德国 I,G,Farben染料厂的 G,Domagk
一种红色染料( prontosil),白鼠静脉注射,可治疗因链球菌引起的感染,
但在体外却无作用。 1935年,进一步证明 prontosil对人的链球菌病也有效。
法国人 Trefouel和英国人 Fuller
prontosil在体内转化成了具有抑菌作用的磺胺
磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物
作用机理,
磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。
磺胺对人体细胞无毒性,因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的
相关酶 ----二氢叶酸合成酶,不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行
合成叶酸,而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。
磺胺
( 2
是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物,
它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动,如
杀死微生物或抑制其生长。
抗生素 (Antibiotic),
1) 概念
自本世纪 40年代以来,已找到上万种新抗生素,合成了近 10万
种半合成抗生素,但其中在临床上常用的仅几十种。
2、作用机制
抑制细菌细胞壁合成,
破坏细胞质膜,
作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化,
抑制蛋白质和核酸合成等
抑制微生物的生长或杀死它们
作用机制
作用机制
作用机制
作用机制
青霉素 b-内酰胺环结构与 D-丙氨酸末端结构相似,从而能占据
D-丙氨酸的位臵与转肽酶结合,并将酶灭活,肽链之间无法彼
此连接,抑制了细胞壁的合成。
由于不同微生物之间的细胞化学结构和代谢的差异,不同的
抗生素的抗菌谱各异。
第三节 微生物生长繁殖的控制 一、控制微生物的化学物质
3、细菌抗药性的产生
(3)细菌抗药性的产生
抗性菌株特点,
细胞质膜透性改变,使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞
主动排出;
药物作用靶改变;
合成了修饰抗生素的酶;
抗性菌株发生遗传变异,导致合成新的多聚体,以取代或部分
取代原来的多聚体;
避免出现细菌的耐药性的措施,
(1)第一次使用的药物剂量要足;
(2)避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素;
(3)不同的抗生素 (或与其他药物 )混合使用;
(4)对现有抗生素进行改造;
(5)筛选新的更有效的抗生素;
对现有抗生素进行改造