第六章 微生物的生长及其控制
第一节 测定生长繁殖的方法
第二节 微生物的生长规律
第三节 影响微生物生长的主要因素
第四节 微生物的纯培养
第五节 有害微生物的控制
第五节 有害微生物的控制
一、几个常用的概念
1,灭菌,灭菌是指采用任何一种方法，杀死物体上的所有微生物，
包括病原微生物和非病原微生物。
2,消毒,用物理、化学或生物学等方法杀死病原微生物称为消毒。
具有消毒作用的药剂称消毒剂。消毒是不完全的灭菌。
3,无菌,采用强烈的理化因素使任何物体内外的一切微生物永远丧
失其生长繁殖能力的措施。
4.防腐,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。可采用
低温、缺氧、干燥、高渗、高酸度、高醇度和加防腐剂等方法。
5.化疗,利用具有高度选择毒力的化学物质来抑制宿主体内的病原
微生物的生长繁殖，以达到治疗传染病的措施。
二、物理因素
（一）温度
? 通常利用温度进行灭菌、消毒或防腐。高温往往引起灭
菌作用，低温则呈现抑菌作用。
? 当微生物处于超过它们最高生长温度范围时，会引起死
亡。温度越高，死亡越快。高温之所以引起微生物死亡
，主要是由于高温使微生物细胞内的蛋白质和酶类变性
而失活，代谢发生故障而死亡。
? 干热灭菌方法
? 湿热灭菌法
? 低温的抑菌作用
1,干热灭菌方法
（ 1）火焰灼烧灭菌法,利用火焰灼烧把微生物直接烧死。
此法彻底可靠，灭菌迅速，但易焚毁物品，所以使用范
围有限，只适合于对接种针、环、试管口及不能用的污
染物品或实验动物尸体等的灭菌。
（ 2）烘箱干热灭菌法,这是实验室常用的一种方法，即将
待灭菌的物品均匀地放入烘箱中，升温至 150~170 ℃ 维
持 1~2小时。此法适用于玻璃器皿、金属用具及其它干燥
耐热的物品的灭菌。
2,湿热灭菌法
? 同样温度下，湿热灭菌的效果比干热灭菌好，原因有
二,一方面细胞内蛋白质含水量高，容易变性；另一
方面高温水蒸汽对蛋白质有高度的穿透力，从而加速
蛋白质变性而迅速死亡。
方法主要有：
(1)巴氏消毒法
(2)煮沸消毒法
(3)间歇灭菌法
(4)高压蒸汽灭菌法
（ 1）巴氏消毒法
? 有些食物会因高温破坏营养成分或影响质量，如 牛奶、酱
油、啤酒等,所以只能用较低的温度来杀死其中的病原微
生物，这样既保持食品的营养和风味，又进行了消毒，保
证了食品卫生。
? 该法一般在 60~85 ℃, 30~15min，即可达到消毒的目的。
采用这种低温消毒方法的具体温度和时间是根据不同物品
的性状来决定的。
? 牛奶的巴氏消毒法：
（ 1） 低温维持法 (LTH) 61~65 ℃ 加热 30min
（ 2） 高温瞬时法 （ HTST） 71~72 ℃ 保持 15min。
超高温瞬时法（ UHT,ultra high temperature method），
135~150℃, 3~4秒。
(2)煮沸消毒法：将物品放在水中煮沸（ 100℃ ) 15~20min，一
般微生物的营养细胞即可死亡。但不能杀死抗热性强的芽孢，
要杀死芽孢可煮沸 1~2小时或于水中添加 0.5%石炭酸或碳酸
钠。
? 这种方法适用于 食品、器材、器皿、衣服等小型日用品 的消
毒。食用水，几分钟。
(3)间歇灭菌法：又称为分段灭菌法或丁达尔灭菌法。利用流动
蒸汽进行灭菌。将待灭菌的物品加热至 100℃, 15~30min，
杀死其中的营养体，然后冷却，放入 37℃ 恒温箱中过夜，让
残留的芽孢萌发成营养体。第二天重复上述步骤，三次左右，
可达到彻底灭菌的目的。
? 适用于不耐热培养基的灭菌，不需高压灭菌锅，适于在农村
推广,但操作麻烦，所需时间长。例如培养硫细菌的 含硫培
养基 就可以用此法进行灭菌 (因 121 ℃ 硫熔化 ) 。
(4)高压蒸汽灭菌法
? 适用于各种耐热、体积大的培养基的灭菌，也适用于玻
璃器皿、工作服等物品的灭菌。
? 高压蒸汽灭菌法 是把待灭菌的物品放在一个可密闭的高
压蒸汽灭菌锅中进行的。一般采用 121℃ (表压 1kg/cm2或
15磅 /英寸 2）维持 15~30min 。在高压蒸汽灭菌中，要引
起注意的一个问题是，在恒压之前，一定要排尽灭菌锅
中的空气，否则表上的蒸汽压与实际温度不符。
? 影响灭菌的因素有,不同菌种、同一菌种不同菌龄、微
生物数量多少、培养基成分与组成。
? 高压蒸汽灭菌会减少培养基的营养成分，工厂培养基的
灭菌采用 高温瞬时连续灭菌（俗称连消法）,该法提高
灭菌温度，但灭菌时间缩短。
高温对培养基成分的有害影响及其防止
1、有害影响
2、防止法
①采用特殊加热灭菌法
②过滤除菌
③其他方法
灭菌法 温度 (℃ ） 时间 (小时 )
布层温度（ ℃ ）
灭菌效果
20层 40层 100层
干热法 130～ 140 4 85 72 70以下 不完全
湿热法 105 3 102 102 101.5 完全
干热与湿热的穿透力和杀菌效果
3,低温的抑菌作用
? 微生物对低温的抵抗力一般较高温强。大部分微生物在
低温下只是新陈代谢活动减弱，停止生长，处于休眠状
态，但仍具有生命力，有些嗜冷微生物还会生长。因此
低温对微生物只起抑制作用，不能灭菌或消毒。
? 低温抑菌在实践中常用来 保存食品, 防止由微生物引起
的食品腐败 。用来保存食品的温度一般在 0~7 ℃ 左右。
若要长期保存，温度还要降低。低温虽能抑菌，但仍有
少数微生物能在较低的温度下生长，因此冰冻食品偶尔
也能发生腐败，传播疾病。
? 在微生物学研究工作中，低温常用来 保存菌种 。
（二）辐射
? 利用辐射进行灭菌消毒，可以避免高温或化学药剂消
毒的缺点，所以应用越来越广。目前主要应用在以下
几个方面：
? 1、接种室、手术室、食品、药物包装室常应用紫外线
杀菌； (136~400nm)
? 2、应用 β 射线作食品表面杀菌,γ 射线用于食品内部
杀菌。经辐射后的食品，因大量微生物被杀灭，再用
冷冻保藏，可使保存期延长。
（三）过滤
? 过滤除菌：用物理阻留的方法，除去液体和气体中的悬
浮灰尘，杂质和细菌。这种灭菌方法适用于一些对热不
稳定的、体积小的液体培养基的灭菌以及气体的灭菌。
它的最大优点是不破坏培养基中各种物质的化学成分。
但是比细菌还小的病毒仍留在液体培养基内，有时会给
实验带来一定的麻烦。
? 在发酵工业中，大量的无菌空气就是通过空气过滤器而
得到的。目前工厂中的总过滤器一般是一个大的容器，
其中二端各铺放一层棉花，中间填入一层活性碳，借以
滤去空气中的微生物。分过滤器是用几层超细玻璃纤维
替代棉花和活性炭。常用的滤器根据滤材的不同分为：
硅藻土滤器、素瓷滤器、石棉滤器和熔结玻璃滤器。
（四）超声波
? 超声波的频率在 9000~12000Hz/s以上，几乎所有的微
生物细胞都能受其破坏。
? 超声波能使细胞内容物受到激烈的震荡而破坏；一般
水溶液内经超声波的作用能产生过氧化氢，有杀菌能
力；超声波的热效应，使细胞的酶受到破坏。所以超
声波处理可用来保存食品。
（五）微波
? 微波是指 300~300000MHz/s的电磁波。
? 微波对微生物的杀菌作用，是由于微生物在电磁场的
作用下，吸收微波的能量而产生热效应，导致死亡，
微波造成的分子加速运动而使细胞内部受损致死。
? 生产中利用微波进行食品的干燥、加热和杀菌等。
? 特点：加热均匀，热能利用率高，加热时间短。
? 在食品研究中，绝大多数应用的微波来进行酒类、蜂
乳的消毒和杀灭面包中的霉菌等方面。
三、化学因素
? 一般化学药剂无法杀死所有的微生物，而只能杀死其中
的病原微生物，所以是起消毒剂的作用，而不是灭菌剂。
（一）消毒防腐剂
? 能迅速杀灭病原微生物的药物，称为消毒剂。能抑制或
阻止微生物生长繁殖的药物，称为防腐剂。但是一种化
学药物是杀菌还是抑菌，常常不易区分。一般在低浓度
下抑菌，高浓度下杀菌。
1,常用的消毒防腐剂
重金属盐类,有机化合物、氧化剂、表面活性剂,染料等。
常用消毒防腐剂的种类、使用浓度和用途。（见表）
常用的消毒防腐剂的原理和用量
（ 1）酚及其衍生物
? 酚类化合物是医学上普遍使用的一种消毒剂。其作用主
要是损伤微生物的细胞质膜，钝化酶和使蛋白质变性。
使用最早的是苯酚，有效杀菌浓度 2％～ 5％，由于具有
难闻的气味和对皮肤有刺激性而很少在临床上作消毒用。
（ 2）醇类
? 能溶解细胞质膜中的类脂,破坏膜结构并使蛋白质变性，
但对芽孢和 无包膜病毒 的杀菌效果较差。目前应用最为
广泛的是乙醇，浓度 70-75%时灭菌力最强，效果最好。
酒精浓 度过高，则会在菌体表面形成一层蛋白膜,妨碍酒
精分子进入细胞内，影响杀菌效果。
（ 3）醛类
? 能与蛋白质氨基酸中的多种基团 (如 -NH2,-OH,-COOH
和 -SH 等 )共价结合而使其变性。 福尔马林是 37～ 40％的
甲醛水溶液,加热后易挥发，常用 于保存生物标本和空
气消毒，在高浓度下作用可杀死芽孢。其缺点是对眼睛及
粘膜组织有刺激作用，穿透性能差，作用慢,有令人不愉
（ 4）新型气态有机杀菌剂 — 环氧乙烷
? 是目前广泛应用的一种新型空气及器械表面消毒剂，能在
4～ 18h内杀死微生物细胞与芽孢，是一种不需加热的有效
杀菌方式，尤其适用于不能经受高温灭菌的物品 (如塑料
培养皿、注射器、医用缝合线、纺织品、光学器材，人工
心脏瓣膜及宇宙飞船等 )的灭菌。
（ 5）卤化物
? 按杀菌力排列的顺序是,F＞ Cl＞ Br＞ I。其中以碘和氯
最常用。碘酒在医疗上广泛用作皮肤、伤口和粘膜的表
面消毒剂。碘可能通过与细胞中酶和蛋白质中的酪氨酸
的结合而发挥作用，它对细菌、真菌、病毒和芽孢均有
较好的杀菌效果。氯主要包括氯气和氯化物。氯气广泛
用于饮水、游泳池和垃圾场的消毒。常 用的如碘酊（含
1%碘），是常用的皮肤表面消毒剂。
（ 6）重金属及其化合物
? 重金属离子具有很强的杀菌效力，其中尤以 Hg＋, Ag＋
和 Cu2＋ 最强。
（ 7）氧化剂
? 通过对细胞成分的氧化作用达到杀菌目的。高锰酸钾（ 0.1%)和
过氧化氢常用作卫生和实验室消毒剂，后者还可用作食品包装材
料和镜片的杀菌。臭氧（ O3)是很强的氧化剂，将来有可能取代
氯气用作饮水消毒，目前存在的问题是成本较高和有效期较短。
（ 8）染色剂
? 许多生物染色剂，尤其是碱性染料（如结晶紫、亚甲蓝、孔雀绿、
吖啶黄等）在低浓度下具有明显的抑菌效果并表现出一定的特异
性； 碱性染料的阳离子基团能与细胞蛋白质氨基酸上的羧基或核
酸上的磷酸基结合阻断正常的细胞代谢过程。 G+细菌一般对碱性
染料敏感。染料对 G+细菌的作用浓度（一般 <10ppm）比对 G-细菌
要低 10至几十倍。例如结晶紫在 3～ 10ppm可抑制 G＋ 细菌，而 G-
细菌却需要 100ppm。因此，在分离和培养 G-细菌 (如根瘤菌 )时可
以利用染色剂的抑菌能力差异抑制 G＋
（ 9）表面活性剂
? 是能降低液体分子表面张力的化学物质。如肥皂、洗衣
粉和新 洁尔灭等 。表面活性剂能影响细胞质膜的稳定
性和透性，使细胞的某些必要成分（如Ｋ ＋ ）流失,导致
微生物生长停滞死亡。肥皂和洗衣粉是阳离子表面活性
剂，虽杀菌作用不强，但能通过搓洗过程,使油脂等污
物乳化从而净化皮肤及衣物等表面的微生物。
2.石炭酸系数
? 为比较各种消毒防腐剂的相对杀菌强度，常采用临床上
最早使用的消毒剂 — 石炭酸作为比较标准，并提出了石
炭酸系数这一指标。
? 石炭酸系数,在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌
的最高稀释度与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，而供试菌为伤寒沙门氏菌。
例如，某药剂以 1,300的稀释度在 10分钟内杀死所有供
试菌，而达到同效的石炭酸的最高稀释度为 1,100，则
该药剂的石炭酸系数为 3。
3.消毒防腐剂的作用原理
? 消毒防腐剂的作用原理，一般来讲有三种方式：
（ 1）使病原微生物蛋白质变性或凝固，发生沉淀。如重
金属离子（汞）、龙胆紫能与菌体蛋白质结合，使之变
性；又如酒精能与菌体蛋白质或氨基酸结合，发生脱水
而凝固。
（ 2）破坏菌体的酶系统，影响病原体的代谢。如高锰酸
钾、过氧化氢均可与酶蛋白中的巯基结合，使酶失去活
性，导致代谢机能发生障碍而死亡。
（ 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。如新洁而灭。
（二）化学治疗剂
? 能直接干扰病原微生物的生长繁殖，而用于治疗感染性
疾病的化学药物，称为化学治疗剂。化学治疗剂的最主
要特点是具有选择性。它分两类，一类是人工合成的，
称抗代谢物；另一类是由生物所合成的称抗生素。
1、抗代谢物
有些化合物在结构上与生物体内的代谢物相类似，能与
特定的酶结合，从而阻碍酶的正常功能，干扰代谢进行，
这类物质称抗代谢物。磺胺类、氨基叶酸、异烟肼等。
2、抗生素
在食品工业上，抗生素被用作防腐剂来保藏食品。如金
霉素、土霉素、四环素来保藏鲜鱼，可使保藏期延长 1倍
以上；乳链球菌素用于干酪、酸乳，防止梭状芽孢杆菌
的破坏；他乐素和枯草杆菌素用以制备罐头食品，可以
减低灭菌温度。但对于在食品中应用的抗生素应持慎重
态度。
若干重要抗生素及其作用机制
名称及种类 作用机制 作用后果
抑制细胞壁合成
D－环丝氨酸
万古霉素
瑞斯托菌素
杆菌肽
青霉素
氨苄青霉素
头孢霉素
抑制 L-Ala变为 D-Ala的消旋酶
抑制糖肽聚合物的伸长
抑制糖肽聚合物的伸长
抑制糖肽聚合物的伸长
抑制肽尾与肽桥间的转肽作用
抑制肽尾与肽桥间的转肽作用
抑制肽尾与肽桥间的转肽作用
阻止细胞壁上肽尾的合成
阻止肽聚糖的合成
阻止肽聚糖的合成
阻止肽聚糖的合成
阻止糖肽链之间的交联
阻止糖肽链之间的交联
阻止糖肽链之间的交联
引起细胞壁降解
溶葡球菌素 水解肽尾和分解胞壁酸－葡糖胺
链
溶解葡萄球菌
干扰细胞膜
短杆菌酪肽
短杆菌肽
多粘菌素
损害细胞膜，降低呼吸作用
使氧化磷酸化解偶联，与膜结合
使细胞膜上的蛋白质释放
细胞内含物外露
细胞内含物外露
细胞内含物外露
抑制蛋白质合成
链霉素
新霉素
卡那霉素
四环素
伊短菌素
嘌呤霉素
氯霉素
红霉素
林可霉素
与 30S核糖体结合
与 30S核糖体结合
与 30S核糖体结合
与 30S核糖体结合
与 30S核糖体结合
与 50S核糖体结合
与 50S核糖体结合
与 50S核糖体结合
与 50S核糖体结合
促进错译, 抑制肽链延伸
促进错译, 抑制肽链延伸
促进错译, 抑制肽链延伸
抑制胺基酰－ tRNA与核糖体结合
抑制胺基酰－ tRNA与核糖体结合
引起不完整肽链的提前释放
抑制胺基酰－ tRNA附着核糖体
引起构象改变
阻止肽链形成
抑制 DNA合成
狭霉素 C
萘啶酮酸
灰黄霉素
抑制黄苷酸胺基酶
作用于复制基因
不清楚
因阻止 GMP合成而抑制 DNA
切断 DNA合成
抑制有丝分裂中的纺锤体功能
抑制 DNA复制
丝裂霉素 使 DNA的互补链相结合 抑制复制后的分离
抑制 RNA转录
放线菌素 D 与 DNA中的鸟嘌呤结合 阻止依赖于 DNA的 RNA合成
抑制 RNA和合成
利福平
利福霉素
与 RNA聚合酶结合
与 RNA聚合酶结合
阻止 RNA合成
阻止 RNA合成
青霉素：细胞壁合成中，抑制肽与肽桥间的转肽作用
头孢菌素,阻止肽链间的交联
链霉素, 与 30SRb结合，促进错译抑制延伸
卡那霉素,与 30SRb结合，促进错译抑制延伸
四环素,30S 抑制氨酰 tRNA与 Rb结合
氨霉素,50S 抑制氨酰 tRNA与 Rb结合
利福平：与 RNA聚合酶 阻止 RNA合成
3、生物药物素：比抗生素疗效更为广泛的生理活性产物。
如酶抑制剂、受体拮抗剂和抗氧化剂。
4、微生物的抗药性：
? 随着化学药物的广泛应用，某些病原微生物如葡萄球
菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、结核杆菌等的抗药性日益
严重，给传染病的治疗带来困难。抗药性主要表现为
以下 5
（ 1）菌体内产生了能使药物失去活性的酶，将有活性的
药物转变成没有抗菌作用的产物称为钝化 。
? 例如葡萄球菌的有些菌株能抗青霉素，就是由于它们
产生了青霉素酶（ ?-内酰胺酶），使青霉素分子中的 ?
-内酰胺环开裂而丧失了抑菌作用。头孢霉素也因遭受
类似的作用而失效。现在通过半合成青霉素来改变青
霉素的分子结构，以保护 ? -内酰胺环，使其难以受到 ?
-内酰胺酶的破坏，从而克服某些病原菌的抗药性。
（ 2）使药物不能透过细胞膜，这类抗性菌株具有阻挠抗微
生物药剂进入或排出已进入细胞的药物的能力。具体表
现有以下两种情况：
①细胞可以通过代谢作用把药剂转换成一个衍生物，这
个衍生物外渗的速度比原药剂渗入细胞的速度快；
②细胞可分泌酶，将药剂转变成不能进入细胞的形式。
现已观察到抗四环素的肠道细菌的细胞内，四环素积累
量减少，试管内产生的人工抗药菌株也有这种情况，因
而认为这是由于细胞膜通透性降低的结果。
（ 3）细胞内被药物作用的部位发生了改变。
? 目前最典型的例子就是核糖体发生了改变。例
如对链霉素敏感的菌株，由于链霉素与其核糖
体（ 30S亚单位）结合，干扰了蛋白质的合成，
从而起到了抑菌或杀菌作用。后来在大肠杆菌
中得到了抗链霉素的菌株，其核糖体（ 30S亚单
位）发生了改变，链霉素再不能与之结合,从
（ 4）形成救护途径。当某一药剂封闭了某终产物合成途径
中的一个步骤，而影响了该产物的供应量时，可通过形
成另一个途径产生该产物，从而获得抗药性。这类途径
通常称为救护途径。例如，在腺嘌呤核苷合成途径中，
吖（氮杂）丝氨酸和重氮氧代正亮氨酸，可抑制甲酰甘
氨酸胺核糖 -5-磷酸，微生物就不再受上述两药剂的抑制。
（ 5）通过主动外排系统把进入细胞内的药物泵出细胞外。
近年发现，绿脓杆菌的多重耐药菌株除其外膜的通透性
较低外，还存在主动外排系统。
作业题,
1、名词解释：生长曲线、连续培养、同步培养、灭菌、
消毒、防腐
2、微生物生长曲线分几个时期？并说明其特点和意义。
3、微生物生长的影响因素有哪些？
4、说明灭菌与消毒的方法有哪些？
5、简单介绍常用的化学杀菌剂和消毒剂。
6、为什么氧气的存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
第一节 测定生长繁殖的方法
第二节 微生物的生长规律
第三节 影响微生物生长的主要因素
第四节 微生物的纯培养
第五节 有害微生物的控制
第五节 有害微生物的控制
一、几个常用的概念
1,灭菌,灭菌是指采用任何一种方法，杀死物体上的所有微生物，
包括病原微生物和非病原微生物。
2,消毒,用物理、化学或生物学等方法杀死病原微生物称为消毒。
具有消毒作用的药剂称消毒剂。消毒是不完全的灭菌。
3,无菌,采用强烈的理化因素使任何物体内外的一切微生物永远丧
失其生长繁殖能力的措施。
4.防腐,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。可采用
低温、缺氧、干燥、高渗、高酸度、高醇度和加防腐剂等方法。
5.化疗,利用具有高度选择毒力的化学物质来抑制宿主体内的病原
微生物的生长繁殖，以达到治疗传染病的措施。
二、物理因素
（一）温度
? 通常利用温度进行灭菌、消毒或防腐。高温往往引起灭
菌作用，低温则呈现抑菌作用。
? 当微生物处于超过它们最高生长温度范围时，会引起死
亡。温度越高，死亡越快。高温之所以引起微生物死亡
，主要是由于高温使微生物细胞内的蛋白质和酶类变性
而失活，代谢发生故障而死亡。
? 干热灭菌方法
? 湿热灭菌法
? 低温的抑菌作用
1,干热灭菌方法
（ 1）火焰灼烧灭菌法,利用火焰灼烧把微生物直接烧死。
此法彻底可靠，灭菌迅速，但易焚毁物品，所以使用范
围有限，只适合于对接种针、环、试管口及不能用的污
染物品或实验动物尸体等的灭菌。
（ 2）烘箱干热灭菌法,这是实验室常用的一种方法，即将
待灭菌的物品均匀地放入烘箱中，升温至 150~170 ℃ 维
持 1~2小时。此法适用于玻璃器皿、金属用具及其它干燥
耐热的物品的灭菌。
2,湿热灭菌法
? 同样温度下，湿热灭菌的效果比干热灭菌好，原因有
二,一方面细胞内蛋白质含水量高，容易变性；另一
方面高温水蒸汽对蛋白质有高度的穿透力，从而加速
蛋白质变性而迅速死亡。
方法主要有：
(1)巴氏消毒法
(2)煮沸消毒法
(3)间歇灭菌法
(4)高压蒸汽灭菌法
（ 1）巴氏消毒法
? 有些食物会因高温破坏营养成分或影响质量，如 牛奶、酱
油、啤酒等,所以只能用较低的温度来杀死其中的病原微
生物，这样既保持食品的营养和风味，又进行了消毒，保
证了食品卫生。
? 该法一般在 60~85 ℃, 30~15min，即可达到消毒的目的。
采用这种低温消毒方法的具体温度和时间是根据不同物品
的性状来决定的。
? 牛奶的巴氏消毒法：
（ 1） 低温维持法 (LTH) 61~65 ℃ 加热 30min
（ 2） 高温瞬时法 （ HTST） 71~72 ℃ 保持 15min。
超高温瞬时法（ UHT,ultra high temperature method），
135~150℃, 3~4秒。
(2)煮沸消毒法：将物品放在水中煮沸（ 100℃ ) 15~20min，一
般微生物的营养细胞即可死亡。但不能杀死抗热性强的芽孢，
要杀死芽孢可煮沸 1~2小时或于水中添加 0.5%石炭酸或碳酸
钠。
? 这种方法适用于 食品、器材、器皿、衣服等小型日用品 的消
毒。食用水，几分钟。
(3)间歇灭菌法：又称为分段灭菌法或丁达尔灭菌法。利用流动
蒸汽进行灭菌。将待灭菌的物品加热至 100℃, 15~30min，
杀死其中的营养体，然后冷却，放入 37℃ 恒温箱中过夜，让
残留的芽孢萌发成营养体。第二天重复上述步骤，三次左右，
可达到彻底灭菌的目的。
? 适用于不耐热培养基的灭菌，不需高压灭菌锅，适于在农村
推广,但操作麻烦，所需时间长。例如培养硫细菌的 含硫培
养基 就可以用此法进行灭菌 (因 121 ℃ 硫熔化 ) 。
(4)高压蒸汽灭菌法
? 适用于各种耐热、体积大的培养基的灭菌，也适用于玻
璃器皿、工作服等物品的灭菌。
? 高压蒸汽灭菌法 是把待灭菌的物品放在一个可密闭的高
压蒸汽灭菌锅中进行的。一般采用 121℃ (表压 1kg/cm2或
15磅 /英寸 2）维持 15~30min 。在高压蒸汽灭菌中，要引
起注意的一个问题是，在恒压之前，一定要排尽灭菌锅
中的空气，否则表上的蒸汽压与实际温度不符。
? 影响灭菌的因素有,不同菌种、同一菌种不同菌龄、微
生物数量多少、培养基成分与组成。
? 高压蒸汽灭菌会减少培养基的营养成分，工厂培养基的
灭菌采用 高温瞬时连续灭菌（俗称连消法）,该法提高
灭菌温度，但灭菌时间缩短。
高温对培养基成分的有害影响及其防止
1、有害影响
2、防止法
①采用特殊加热灭菌法
②过滤除菌
③其他方法
灭菌法 温度 (℃ ） 时间 (小时 )
布层温度（ ℃ ）
灭菌效果
20层 40层 100层
干热法 130～ 140 4 85 72 70以下 不完全
湿热法 105 3 102 102 101.5 完全
干热与湿热的穿透力和杀菌效果
3,低温的抑菌作用
? 微生物对低温的抵抗力一般较高温强。大部分微生物在
低温下只是新陈代谢活动减弱，停止生长，处于休眠状
态，但仍具有生命力，有些嗜冷微生物还会生长。因此
低温对微生物只起抑制作用，不能灭菌或消毒。
? 低温抑菌在实践中常用来 保存食品, 防止由微生物引起
的食品腐败 。用来保存食品的温度一般在 0~7 ℃ 左右。
若要长期保存，温度还要降低。低温虽能抑菌，但仍有
少数微生物能在较低的温度下生长，因此冰冻食品偶尔
也能发生腐败，传播疾病。
? 在微生物学研究工作中，低温常用来 保存菌种 。
（二）辐射
? 利用辐射进行灭菌消毒，可以避免高温或化学药剂消
毒的缺点，所以应用越来越广。目前主要应用在以下
几个方面：
? 1、接种室、手术室、食品、药物包装室常应用紫外线
杀菌； (136~400nm)
? 2、应用 β 射线作食品表面杀菌,γ 射线用于食品内部
杀菌。经辐射后的食品，因大量微生物被杀灭，再用
冷冻保藏，可使保存期延长。
（三）过滤
? 过滤除菌：用物理阻留的方法，除去液体和气体中的悬
浮灰尘，杂质和细菌。这种灭菌方法适用于一些对热不
稳定的、体积小的液体培养基的灭菌以及气体的灭菌。
它的最大优点是不破坏培养基中各种物质的化学成分。
但是比细菌还小的病毒仍留在液体培养基内，有时会给
实验带来一定的麻烦。
? 在发酵工业中，大量的无菌空气就是通过空气过滤器而
得到的。目前工厂中的总过滤器一般是一个大的容器，
其中二端各铺放一层棉花，中间填入一层活性碳，借以
滤去空气中的微生物。分过滤器是用几层超细玻璃纤维
替代棉花和活性炭。常用的滤器根据滤材的不同分为：
硅藻土滤器、素瓷滤器、石棉滤器和熔结玻璃滤器。
（四）超声波
? 超声波的频率在 9000~12000Hz/s以上，几乎所有的微
生物细胞都能受其破坏。
? 超声波能使细胞内容物受到激烈的震荡而破坏；一般
水溶液内经超声波的作用能产生过氧化氢，有杀菌能
力；超声波的热效应，使细胞的酶受到破坏。所以超
声波处理可用来保存食品。
（五）微波
? 微波是指 300~300000MHz/s的电磁波。
? 微波对微生物的杀菌作用，是由于微生物在电磁场的
作用下，吸收微波的能量而产生热效应，导致死亡，
微波造成的分子加速运动而使细胞内部受损致死。
? 生产中利用微波进行食品的干燥、加热和杀菌等。
? 特点：加热均匀，热能利用率高，加热时间短。
? 在食品研究中，绝大多数应用的微波来进行酒类、蜂
乳的消毒和杀灭面包中的霉菌等方面。
三、化学因素
? 一般化学药剂无法杀死所有的微生物，而只能杀死其中
的病原微生物，所以是起消毒剂的作用，而不是灭菌剂。
（一）消毒防腐剂
? 能迅速杀灭病原微生物的药物，称为消毒剂。能抑制或
阻止微生物生长繁殖的药物，称为防腐剂。但是一种化
学药物是杀菌还是抑菌，常常不易区分。一般在低浓度
下抑菌，高浓度下杀菌。
1,常用的消毒防腐剂
重金属盐类,有机化合物、氧化剂、表面活性剂,染料等。
常用消毒防腐剂的种类、使用浓度和用途。（见表）
常用的消毒防腐剂的原理和用量
（ 1）酚及其衍生物
? 酚类化合物是医学上普遍使用的一种消毒剂。其作用主
要是损伤微生物的细胞质膜，钝化酶和使蛋白质变性。
使用最早的是苯酚，有效杀菌浓度 2％～ 5％，由于具有
难闻的气味和对皮肤有刺激性而很少在临床上作消毒用。
（ 2）醇类
? 能溶解细胞质膜中的类脂,破坏膜结构并使蛋白质变性，
但对芽孢和 无包膜病毒 的杀菌效果较差。目前应用最为
广泛的是乙醇，浓度 70-75%时灭菌力最强，效果最好。
酒精浓 度过高，则会在菌体表面形成一层蛋白膜,妨碍酒
精分子进入细胞内，影响杀菌效果。
（ 3）醛类
? 能与蛋白质氨基酸中的多种基团 (如 -NH2,-OH,-COOH
和 -SH 等 )共价结合而使其变性。 福尔马林是 37～ 40％的
甲醛水溶液,加热后易挥发，常用 于保存生物标本和空
气消毒，在高浓度下作用可杀死芽孢。其缺点是对眼睛及
粘膜组织有刺激作用，穿透性能差，作用慢,有令人不愉
（ 4）新型气态有机杀菌剂 — 环氧乙烷
? 是目前广泛应用的一种新型空气及器械表面消毒剂，能在
4～ 18h内杀死微生物细胞与芽孢，是一种不需加热的有效
杀菌方式，尤其适用于不能经受高温灭菌的物品 (如塑料
培养皿、注射器、医用缝合线、纺织品、光学器材，人工
心脏瓣膜及宇宙飞船等 )的灭菌。
（ 5）卤化物
? 按杀菌力排列的顺序是,F＞ Cl＞ Br＞ I。其中以碘和氯
最常用。碘酒在医疗上广泛用作皮肤、伤口和粘膜的表
面消毒剂。碘可能通过与细胞中酶和蛋白质中的酪氨酸
的结合而发挥作用，它对细菌、真菌、病毒和芽孢均有
较好的杀菌效果。氯主要包括氯气和氯化物。氯气广泛
用于饮水、游泳池和垃圾场的消毒。常 用的如碘酊（含
1%碘），是常用的皮肤表面消毒剂。
（ 6）重金属及其化合物
? 重金属离子具有很强的杀菌效力，其中尤以 Hg＋, Ag＋
和 Cu2＋ 最强。
（ 7）氧化剂
? 通过对细胞成分的氧化作用达到杀菌目的。高锰酸钾（ 0.1%)和
过氧化氢常用作卫生和实验室消毒剂，后者还可用作食品包装材
料和镜片的杀菌。臭氧（ O3)是很强的氧化剂，将来有可能取代
氯气用作饮水消毒，目前存在的问题是成本较高和有效期较短。
（ 8）染色剂
? 许多生物染色剂，尤其是碱性染料（如结晶紫、亚甲蓝、孔雀绿、
吖啶黄等）在低浓度下具有明显的抑菌效果并表现出一定的特异
性； 碱性染料的阳离子基团能与细胞蛋白质氨基酸上的羧基或核
酸上的磷酸基结合阻断正常的细胞代谢过程。 G+细菌一般对碱性
染料敏感。染料对 G+细菌的作用浓度（一般 <10ppm）比对 G-细菌
要低 10至几十倍。例如结晶紫在 3～ 10ppm可抑制 G＋ 细菌，而 G-
细菌却需要 100ppm。因此，在分离和培养 G-细菌 (如根瘤菌 )时可
以利用染色剂的抑菌能力差异抑制 G＋
（ 9）表面活性剂
? 是能降低液体分子表面张力的化学物质。如肥皂、洗衣
粉和新 洁尔灭等 。表面活性剂能影响细胞质膜的稳定
性和透性，使细胞的某些必要成分（如Ｋ ＋ ）流失,导致
微生物生长停滞死亡。肥皂和洗衣粉是阳离子表面活性
剂，虽杀菌作用不强，但能通过搓洗过程,使油脂等污
物乳化从而净化皮肤及衣物等表面的微生物。
2.石炭酸系数
? 为比较各种消毒防腐剂的相对杀菌强度，常采用临床上
最早使用的消毒剂 — 石炭酸作为比较标准，并提出了石
炭酸系数这一指标。
? 石炭酸系数,在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌
的最高稀释度与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，而供试菌为伤寒沙门氏菌。
例如，某药剂以 1,300的稀释度在 10分钟内杀死所有供
试菌，而达到同效的石炭酸的最高稀释度为 1,100，则
该药剂的石炭酸系数为 3。
3.消毒防腐剂的作用原理
? 消毒防腐剂的作用原理，一般来讲有三种方式：
（ 1）使病原微生物蛋白质变性或凝固，发生沉淀。如重
金属离子（汞）、龙胆紫能与菌体蛋白质结合，使之变
性；又如酒精能与菌体蛋白质或氨基酸结合，发生脱水
而凝固。
（ 2）破坏菌体的酶系统，影响病原体的代谢。如高锰酸
钾、过氧化氢均可与酶蛋白中的巯基结合，使酶失去活
性，导致代谢机能发生障碍而死亡。
（ 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。如新洁而灭。
（二）化学治疗剂
? 能直接干扰病原微生物的生长繁殖，而用于治疗感染性
疾病的化学药物，称为化学治疗剂。化学治疗剂的最主
要特点是具有选择性。它分两类，一类是人工合成的，
称抗代谢物；另一类是由生物所合成的称抗生素。
1、抗代谢物
有些化合物在结构上与生物体内的代谢物相类似，能与
特定的酶结合，从而阻碍酶的正常功能，干扰代谢进行，
这类物质称抗代谢物。磺胺类、氨基叶酸、异烟肼等。
2、抗生素
在食品工业上，抗生素被用作防腐剂来保藏食品。如金
霉素、土霉素、四环素来保藏鲜鱼，可使保藏期延长 1倍
以上；乳链球菌素用于干酪、酸乳，防止梭状芽孢杆菌
的破坏；他乐素和枯草杆菌素用以制备罐头食品，可以
减低灭菌温度。但对于在食品中应用的抗生素应持慎重
态度。
若干重要抗生素及其作用机制
名称及种类 作用机制 作用后果
抑制细胞壁合成
D－环丝氨酸
万古霉素
瑞斯托菌素
杆菌肽
青霉素
氨苄青霉素
头孢霉素
抑制 L-Ala变为 D-Ala的消旋酶
抑制糖肽聚合物的伸长
抑制糖肽聚合物的伸长
抑制糖肽聚合物的伸长
抑制肽尾与肽桥间的转肽作用
抑制肽尾与肽桥间的转肽作用
抑制肽尾与肽桥间的转肽作用
阻止细胞壁上肽尾的合成
阻止肽聚糖的合成
阻止肽聚糖的合成
阻止肽聚糖的合成
阻止糖肽链之间的交联
阻止糖肽链之间的交联
阻止糖肽链之间的交联
引起细胞壁降解
溶葡球菌素 水解肽尾和分解胞壁酸－葡糖胺
链
溶解葡萄球菌
干扰细胞膜
短杆菌酪肽
短杆菌肽
多粘菌素
损害细胞膜，降低呼吸作用
使氧化磷酸化解偶联，与膜结合
使细胞膜上的蛋白质释放
细胞内含物外露
细胞内含物外露
细胞内含物外露
抑制蛋白质合成
链霉素
新霉素
卡那霉素
四环素
伊短菌素
嘌呤霉素
氯霉素
红霉素
林可霉素
与 30S核糖体结合
与 30S核糖体结合
与 30S核糖体结合
与 30S核糖体结合
与 30S核糖体结合
与 50S核糖体结合
与 50S核糖体结合
与 50S核糖体结合
与 50S核糖体结合
促进错译, 抑制肽链延伸
促进错译, 抑制肽链延伸
促进错译, 抑制肽链延伸
抑制胺基酰－ tRNA与核糖体结合
抑制胺基酰－ tRNA与核糖体结合
引起不完整肽链的提前释放
抑制胺基酰－ tRNA附着核糖体
引起构象改变
阻止肽链形成
抑制 DNA合成
狭霉素 C
萘啶酮酸
灰黄霉素
抑制黄苷酸胺基酶
作用于复制基因
不清楚
因阻止 GMP合成而抑制 DNA
切断 DNA合成
抑制有丝分裂中的纺锤体功能
抑制 DNA复制
丝裂霉素 使 DNA的互补链相结合 抑制复制后的分离
抑制 RNA转录
放线菌素 D 与 DNA中的鸟嘌呤结合 阻止依赖于 DNA的 RNA合成
抑制 RNA和合成
利福平
利福霉素
与 RNA聚合酶结合
与 RNA聚合酶结合
阻止 RNA合成
阻止 RNA合成
青霉素：细胞壁合成中，抑制肽与肽桥间的转肽作用
头孢菌素,阻止肽链间的交联
链霉素, 与 30SRb结合，促进错译抑制延伸
卡那霉素,与 30SRb结合，促进错译抑制延伸
四环素,30S 抑制氨酰 tRNA与 Rb结合
氨霉素,50S 抑制氨酰 tRNA与 Rb结合
利福平：与 RNA聚合酶 阻止 RNA合成
3、生物药物素：比抗生素疗效更为广泛的生理活性产物。
如酶抑制剂、受体拮抗剂和抗氧化剂。
4、微生物的抗药性：
? 随着化学药物的广泛应用，某些病原微生物如葡萄球
菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、结核杆菌等的抗药性日益
严重，给传染病的治疗带来困难。抗药性主要表现为
以下 5
（ 1）菌体内产生了能使药物失去活性的酶，将有活性的
药物转变成没有抗菌作用的产物称为钝化 。
? 例如葡萄球菌的有些菌株能抗青霉素，就是由于它们
产生了青霉素酶（ ?-内酰胺酶），使青霉素分子中的 ?
-内酰胺环开裂而丧失了抑菌作用。头孢霉素也因遭受
类似的作用而失效。现在通过半合成青霉素来改变青
霉素的分子结构，以保护 ? -内酰胺环，使其难以受到 ?
-内酰胺酶的破坏，从而克服某些病原菌的抗药性。
（ 2）使药物不能透过细胞膜，这类抗性菌株具有阻挠抗微
生物药剂进入或排出已进入细胞的药物的能力。具体表
现有以下两种情况：
①细胞可以通过代谢作用把药剂转换成一个衍生物，这
个衍生物外渗的速度比原药剂渗入细胞的速度快；
②细胞可分泌酶，将药剂转变成不能进入细胞的形式。
现已观察到抗四环素的肠道细菌的细胞内，四环素积累
量减少，试管内产生的人工抗药菌株也有这种情况，因
而认为这是由于细胞膜通透性降低的结果。
（ 3）细胞内被药物作用的部位发生了改变。
? 目前最典型的例子就是核糖体发生了改变。例
如对链霉素敏感的菌株，由于链霉素与其核糖
体（ 30S亚单位）结合，干扰了蛋白质的合成，
从而起到了抑菌或杀菌作用。后来在大肠杆菌
中得到了抗链霉素的菌株，其核糖体（ 30S亚单
位）发生了改变，链霉素再不能与之结合,从
（ 4）形成救护途径。当某一药剂封闭了某终产物合成途径
中的一个步骤，而影响了该产物的供应量时，可通过形
成另一个途径产生该产物，从而获得抗药性。这类途径
通常称为救护途径。例如，在腺嘌呤核苷合成途径中，
吖（氮杂）丝氨酸和重氮氧代正亮氨酸，可抑制甲酰甘
氨酸胺核糖 -5-磷酸，微生物就不再受上述两药剂的抑制。
（ 5）通过主动外排系统把进入细胞内的药物泵出细胞外。
近年发现，绿脓杆菌的多重耐药菌株除其外膜的通透性
较低外，还存在主动外排系统。
作业题,
1、名词解释：生长曲线、连续培养、同步培养、灭菌、
消毒、防腐
2、微生物生长曲线分几个时期？并说明其特点和意义。
3、微生物生长的影响因素有哪些？
4、说明灭菌与消毒的方法有哪些？
5、简单介绍常用的化学杀菌剂和消毒剂。
6、为什么氧气的存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
