第四章 消毒与灭菌
主要内容:
物理因素对微生物的影响
化学因素对微生物的影响
生物因素对微生物的影响
岳 华
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概 念
1、杀菌作用 (bacteriocidic action)指某些物
质或因素所具有的在一定条件下杀死微生物的作
用。
2、抑菌作用 (bacteriostatic action)指某些物
质或因素所具有的抑制微生物生长与繁殖的作用。
3、抗菌作用 (antibiotic action)指某些药物所
具有的抑制或杀灭微生物的作用。
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4,灭菌 (sterlization)指杀灭物体中所有病原
微生物和非病原微生物及其芽孢, 霉菌孢子的
方法 。
5,消毒 (disinfection)指杀灭物体中的病原微
生物的方法 。 消毒只要求达到消除传染性的目
的, 而对非病原微生物及其芽孢, 孢子并不严
格要求全部杀死 。 用于消毒的化学物质称消毒
剂 。
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6,防腐 (antisepsis)指阻止或抑制微生物生
长繁殖的方法 。 用于防腐的化学物质称防腐剂 。
7、无菌 (asepsis) 指没有活的微生物的状态。
采取防止或杜绝任何微生物进入动物机体或其
他物体的方法,称为无菌法。以无菌法进行的
操作称为无菌技术或无菌操作。以无菌技术剖
腹产取出分娩胎儿,并在无菌条件下饲喂的动
物,称无菌动物。
8,SPF动物,以无菌方法取出,饲养在相对封
闭的环境中,动物明显健康,无规定疫病病原。
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第一节 物理因素对微生物的影响
一、温度
不同温度对微生物生命活动呈现不同的作
用。适当的温度有利于微生物的生长发育,但
温度过高或过低都会影响微生物的新陈代谢,
生长发育受到抑制,甚至使之死亡。
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1,低温
大多数微生物对低温具有很强的抵抗力,
当微生物处于最低生长温度以下时, 其代谢活
动降低到最低水平, 生长繁殖停止, 但仍可长
时间保持活力 。 所以, 常用来保存细菌 。 温度
愈低病毒存活的时间也愈长 。 也有些细菌如脑
膜炎奈瑟菌, 流感嗜血杆菌等对低温特别敏感,
在冰箱内保存比在室温下保存死亡更快 。
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冷冻真空干燥 (冻干 )法是保存菌种、毒种、
疫苗、补体、血清等的良好方法,可保存微生
物及生物制剂数月至数年而不丧失其活力。其
采用迅速冷冻和抽真空除水的原理,将保存物
置于玻璃容器内,迅速冷冻使溶液中和菌体内
的水分不形成冰晶,然后抽去容器内的空气,
便冷冻物中的水分在真空下因升华作用而逐渐
干燥,最后在真空状态下对玻璃容器严密封口。
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在低温状态下真空抽去水分
用途,保存菌种
冷冻真空干燥法:
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2、高温
高温对微生物具有明显的致死作用,因此
最常用于消毒和灭菌。用高温处理微生物时,
可对菌体蛋白质、核酸、酶系统等产生直接破
坏作用,热力可使蛋白质中的氢键破坏使之变
性或凝固,使双股 DNA分开为单股,受热而活
化的核酸酶使单股的 DNA断裂,导致菌体死亡。
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热力灭菌法分干热灭菌和湿热灭菌两类。
在同一温度下,后者效力比前者为大,这是
因为湿热中菌体蛋白较易凝固。蛋白质含水量愈
高,凝固所需的温度愈低 ;其次湿热的穿透力比
干热强 ;而且蒸汽可以释放大量潜热,可迅速提
高被灭菌物体的温度。
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热力灭菌法 高温杀灭细菌
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 160-180℃ 2小时
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加压蒸汽灭菌法
最有效的灭菌方法 121 ℃ 20~30分钟
煮沸消毒法
水煮 100 ℃ 5分钟 (繁殖体 )~2小时 (芽胞 )
流通蒸汽消毒法
巴氏消毒法
间歇蒸汽灭菌法
水蒸汽 100 ℃ 15~30分钟 (繁殖体 )
反复多次流动蒸汽间歇加热灭菌
较低的温度( 61 ℃ 30分钟)杀灭致病菌
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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


1,湿热中细菌菌体蛋白较易凝固
2、湿热的穿透力比干热大
3, 湿热的蒸汽有潜热
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超高温巴氏消毒法,
在 132℃ 保持 1~ 2s,加热消毒后应迅速冷却
至 l0℃ 以下,称为冷击法,这样可进一步促使细
菌死亡,也有利于鲜乳等食品马上转入冷藏保存。
超高温巴氏消毒的鲜乳在常温下,保存期可长达
半年。
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杀菌机理:
应用范围:
3,电离辐射
包括高速电子,X射线和 γ 射线
产生游离基,破坏 DNA。
一次性医用塑料制品的消毒
食品的消毒不破坏其营养成分
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4,光线
( 1) 可见光线 可见光线对微生物一般无多大
影响, 但长时间作用也能妨碍微生物的新陈代
谢与繁殖, 故培养细菌和保存菌种, 均应置于
阴暗之处 。
( 2)阳光 直射日光有强烈的杀菌作用,是天
然的杀菌因素。许多微生物在直射日光的照射
下,半小时到数小时即可死亡。芽孢对日光照
射的抵抗力比繁殖体大得多,往往需经 20h才死
亡。
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( 3)紫外线 紫外线中波长 200~ 300nm部分具有
杀菌作用,其中以 265~ 266nm段的杀菌力最强,
这与 DNA的吸收光谱范围一致。实验室通常使用
的紫外线杀菌灯,其紫外线波长为 253.7nm,杀
菌力强而稳定。紫外线的穿透力不强,即使是很
薄的玻璃也不能透过,所以只能用紫外线杀菌灯
消毒物体表面,常用于微生物实验室、无菌室、
手术室、传染病房、种蛋室等的空气消毒,或用
于不能用高温或化学药品消毒物品的表面消毒。
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5、干燥
微生物在干燥的环境中失去大量水分, 新
陈代谢便会发生障碍, 甚至引起菌体蛋白质变性
和由于盐类浓度的增高而逐渐导致死亡 。 不同种
类的微生物对干燥的抵抗力差异很大 。 巴氏杆菌,
嗜血杆菌, 鼻疽杆菌在干燥的环境中仅能存活几
天, 而结核杆菌能耐受干燥 90d。 细菌的芽孢对
干燥有强大的抵抗力, 如炭疽杆菌和破伤风梭菌
的芽孢在干燥条件下可存活几年甚至数十年以上 。
霉菌的孢子对干燥也有强大的抵抗力 。
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由于微生物不能在干燥环境中生长繁殖,
因此常用干燥法来保存食品、饲料、谷类、皮
张、药材等。利用高浓度的盐溶液或糖溶液保
存食品,是由于高浓度的溶液吸取菌体内的水
分,造成微生物细胞的生理性干燥而达到抑菌
的目的。
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6、超声波
频率在 20000~ 200000Hz声波称为超声波。超
声波处理虽可使菌体裂解死亡,但往往有残存者,
又因超声波费用颇大,故末应用于消毒灭菌。 目
前主要用于裂解细胞,提取细胞组分,研究其抗
原、酶类、细胞壁的化学性质以及从组织内提取
病毒等。
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7、微 波
微波灭菌,主要是利用微波的加热作用完成。
当把灭菌的物品放在微波照射的交变电场中时,
物品内部的分子随着电场的变化而相应的旋转振
动起来,电场变化快,分子振动也就跟着快 ;但是,
由于分子间的相互作用力即产生摩擦力,因此分
子克服其摩擦力而产生热量,使整个物品则热起
来,起到了摩擦加热灭菌的作用。这种灭菌法,
所需时间短、加热均匀是其显著的优点。
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8、滤过除菌法
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:
滤菌器
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
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滤菌过程
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第二节 化学因素对微生物的影响
防腐消毒剂,许多化学药物能够抑制或杀死微生物,
已广泛用于消毒、防腐,统称为防腐消毒剂。消毒剂
它在杀灭病原微生物的同时,对动物体的组织细胞
也有损害作用。
化学治疗剂,用于消除宿主体内病原微生物或其他
寄生虫的化学药物称为化学治疗剂。化学治疗剂对
于宿主和病原微生物的作用具有选择性,它们使其
生命活动受到抑制或使其死亡,而对宿主细胞毒副
作用甚小。
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一、消毒剂的种类及其应用
1、消毒剂的条件
种类很多,其杀菌作用亦不相同,一般可
根据用途与消毒剂特点选择使用。最理想的消
毒剂应是杀菌力强、价格低、无腐蚀性、能长
期保存、对动物无毒性或毒性较小、无残留或
对环境无污染的化学药物。
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2、消毒剂的杀菌机制
复杂而多样,根据对菌体的作用大致可分为,
(1)使菌体蛋白质变性或凝固,例如酚类 (高浓度 )、
醇类、重金属盐类 (高浓度 )、酸碱类、醛类;
(2)损伤胞浆膜,例如酚类 (低浓度 )、表面活性剂、
醇类等脂溶剂;
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(3)干扰细菌的酶系统和代谢,例如某些氧化剂、
重金属盐类 (低浓度 );
(4)改变核酸的功能,例如染料、烷化剂等。
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二、影响消毒剂作用的因素
消毒剂 细菌
环境
种类
浓度
作用时间
菌龄
种类
有机物
温度
酸碱度
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1、消毒剂的性质、浓度和作用时间
绝大多数消毒剂在高浓度时杀菌作用大,
例外的有 70%乙醇或 50%~ 70%异丙醇的消毒效
果最好。
消毒剂在一定浓度下,对细菌的作用时间
愈长,消毒效果也愈强。
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2、微生物的种类与数量
同一消毒剂对不同种类和处于不同生长期
的微生物的杀菌效果不同;微生物的数量越大,
所需消毒的时间就越长。
3、温度
一般温度升高,可增强消毒剂的杀菌效果。
温度每增高 l0℃,重金属盐类的杀菌作用约增
加 2~ 5倍,石炭酸的杀菌作用约增加 5~ 8倍。
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4,酸碱度
消毒剂的杀菌作用受 pH的影响 。 例如戊二
醛本身呈中性, 其水溶液呈弱酸性, 当加入碳
酸氢钠后才发挥杀菌作用 。 新洁尔灭的杀菌作
用是 pH愈低所需杀菌浓度愈高, 如在 pH3时,
其所需杀菌浓度较 pH9时要高 10倍左右 。 同时
pH也影响消毒剂的电离度, 一般说, 未电离的
分子, 较易通过细胞壁, 杀菌效果好 。
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5、有机物
环境中有机物的存在,特别是蛋白质能和
许多消毒剂结合,严重降低消毒剂的效果。
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6,药物的相互颉抗
消毒剂由于理化性质的不同, 两种药物合
用时, 可能产生相互颉抗, 使药效降低 。 如阴
离子清洁剂肥皂与阳离子清洁剂苯扎溴铵共用
时, 可发生化学反应而使消毒效果减弱, 甚至
完全消失 。
7、影响消毒效果的其他因素
还有湿度、穿透力、表面张力及颉抗物质
等。
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选择适当的消毒剂
低毒
价廉
低破坏
易贮藏
方便
有效
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第三节 生物因素对微生物的影响
自然界中能影响微生物生命活动的生物因
素很多,在各种微生物之间,或是在微生物与
高等动植物之间,经常呈现相互影响的作用,
如寄生、共生和颉抗现象等。 导致颉抗的物质
基础是抗生素、细菌素等细菌的代谢产物。此
外植物中也存在杀菌物质如黄连素 (小蘖碱 ),
噬菌体则是可杀灭细菌的活的微生物。
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一、抗生素、植物杀菌素和细菌素
1、抗生素 (mlibiotics) 某些微生物在代
谢过程中产生的一类能抑制或杀死另一些微生
物的物质称为抗生素。 它们主要来源于放线
菌 (如链霉菌 ),少数来源于某些霉菌 (如青霉
菌等 )和细菌 (如多黏菌素 ),有些亦能用化学
方法合成或半合成。到目前为止,已发现的抗
生素达 2500多种,但其大多数对人和动物有毒
性,临床上最常用的抗生素只有几十种。
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药敏试验结果及观察
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2、植物杀菌素 某些植物中存在有杀菌物
质,这种杀菌物质一般称为植物杀菌素。中草
药如黄连、黄柏、黄芹、大蒜、金银花、连翘、
鱼腥草、穿心莲、马齿觅、板蓝根等都含有杀
菌物质,其中有的已制成注射液或其他制剂的
药品。
3、细菌素 是某种细菌产生的一种具有杀
菌作用的蛋白质。只能对同种细菌不同菌株产
生作用。
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二、噬菌体
噬菌体是寄生于细菌, 霉形体, 螺旋体,
放线菌以及蓝细菌等的一类病毒, 亦称细菌
病毒 。 在自然界分布极广, 凡是有上述各类
微生物的地方, 都有相应种类噬菌体的存在,
其数目与寄主的数量成正比 。 有人将真菌病
毒列属此类 。
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1、形态和结构
噬菌体有四种外形,即蝌蚪形、微球形、细杆
形和柠檬形。典型的蝌蚪形噬菌体由头部和尾部
两部分组成,头部呈二十面体,等轴对称或延长,
是由蛋白质衣壳内含一分子的线状双股 DNA构成 ;
尾部主要含蛋白质,呈螺旋型并能收缩 (80~
455nm)、或细长而不能收缩 (64~ 570m)、或短而
不能收缩三种类型。
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2、噬菌体的应用
( 1) 细菌的鉴定和分型 噬菌体的噬菌作用具有
种和型的特异性, 即一种噬菌体只能裂解一种和
它相应的细菌或仅能作用于该种细菌的某一型,
故可用于细菌的鉴定与分型 。 例如, 用伤寒沙门
氏菌 Vi噬菌体可将有 Vi抗原的伤寒沙门氏菌分为
96个噬菌体型 ;用 34株分型噬菌体, 可将鼠伤寒沙
门氏菌分为 207个噬菌体型 ;应用噬菌体裂解试验
还可鉴定末知的炭疽杆菌等 。
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( 2) 检测未知细菌 应用噬菌体效价增长试验可
检测标本中的相应细菌 。 即在疑有某些细菌存在
的标本中, 加入一定数量的已知相应噬菌体,
37℃ 培养 6~ 8h,再进行该噬菌体的效价测定 。
若其效价有明显增长, 则表明标本中有某种细菌
的存在 。
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( 3) 分子生物学研究的工具 噬菌体的结构简
单, 易操作, 曾作为研究病毒增殖的模式 。 其
基因数较少, 已成为研究核酸复制, 转录, 重
组以及基因表达的调节, 控制等的重要对象,
促进了分子生物学等学科的发展 。 还可作为基
因的载体, 应用于遗传工程的研究 。 近年来应
用丝状噬菌体表达特异抗原的基因, 所谓噬菌
体表面展示技术, 已成为制备基因工程抗体的
重要手段 。
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