一、微生物的概念與分類 在自然界里,,有許多肉眼不能直接看見(jiàn),,必須借助于顯微鏡放大才能觀察到微小生物,這些微小生物總稱為微生物,。 微生物的分類,,目前公認(rèn)的包括七大類。即病毒→立克次體→支原體→細(xì)菌→放線菌→螺旋體→真菌(酵母菌,、霉菌),。排在前面的小而低等,,排在后面的逐漸大而高等,,本文內(nèi)容只重點(diǎn)介紹三類。 二,、微生物的特點(diǎn) 微生物除了個(gè)體微小,、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單這一基本特征以外,還有一些其他特點(diǎn)也是與眾多生物不同的,。 (一)種類繁多 微生物的數(shù)量和種類是十分驚人的,。一滴水,,一顆土粒往往都是一個(gè)微生物“社會(huì)”。其中以土壤內(nèi)的生存密度最大,,1克較肥活的土壤常含有幾億到幾十億個(gè)微生物,;貧瘠土壤每克也含有幾百萬(wàn)到幾千萬(wàn)個(gè),一只骯臟的蒼蠅,,全身能攜帶5億多個(gè)細(xì)菌,。 三對(duì)足能粘附700萬(wàn)至1000萬(wàn)個(gè)細(xì)菌,可見(jiàn)微生物的密集度之大,。微生物的各類也很可觀,,自然界已知的微生物就有10萬(wàn)種左右。 (二)分布廣泛 微生物是地球上分布最廣泛的一類生物,。在遼闊的自然界中,,無(wú)論土壤、水域,、空氣以及動(dòng)物,、植物、人體內(nèi)外都有大量微生物存在,。有些微生物能夠在異常的條件下生存,,例如耐酸菌能在10%的硫酸溶液中生活,嗜熱菌能在溫度高達(dá)98℃以上的溫泉中生活,,有的甚至在高達(dá)200~300℃的深?;鹕娇诟浇材芑顒?dòng),嗜鹽菌在含鹽量高達(dá)23%~25%的死海里,,甚至30%的摘錄化鈉溶液中和鹽塊上存活,,顯然這是一般生物所望塵莫及的。 (三)繁殖迅速 微生物的繁殖速度也是同樣驚人的,,比高等動(dòng)植物快得多,,有些細(xì)菌,在適宜條件下每20分鐘就可以繁殖一次,,例如大腸桿菌,,1個(gè)細(xì)菌經(jīng)20分鐘就分裂成2個(gè),每小時(shí)可分裂3次,,這樣,,1個(gè)細(xì)菌繁殖3代就產(chǎn)生8個(gè)細(xì)菌。即: 1小時(shí) =8個(gè) 照此速度繁殖下去,,24小時(shí)就可繁殖72代,,數(shù)量大約為4.7*1021個(gè)。所以細(xì)菌培養(yǎng)24小時(shí)就可以看見(jiàn)菌群。其增殖速率是相當(dāng)驚人的,。但因種種條件(營(yíng)養(yǎng)物質(zhì))限制,,這種繁殖速度是不能持久的。盡管如此,,微生物這種快速繁殖能力應(yīng)用到工業(yè)發(fā)酵上,,在短時(shí)間內(nèi)得到大量增殖,收或較多的產(chǎn)物,,也是有著重要意義的,。 三、常見(jiàn)的微生物 (一)細(xì)菌 細(xì)菌是能夠獨(dú)立地進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖的單細(xì)胞生物,,種類很多,,大小不一,平均約1.0μm,,用顯微鏡放大1000倍,,也只有1.0mm大小,所以肉眼看不見(jiàn),。 細(xì)菌的形態(tài)是不完全相同的,,一般可歸納為三種類型: 1.球菌 單獨(dú)存在時(shí)呈球形,按其分裂的方式和分裂后的排列,,可分為單球菌,、雙球菌、鏈球菌,、四聯(lián)球菌,、八疊球菌、葡萄球菌等,,菌體直徑約0.5~1.0μm,。 2.桿菌 菌體呈桿狀或近似桿狀。大小,、長(zhǎng)短,、粗細(xì)很不一致,有的粗短近似球菌,,稱為球桿菌,;有的桿菌一端膨大似棒狀,稱為棒狀桿菌,;有的排列成鏈狀,,稱為鏈桿菌;有的生長(zhǎng)成側(cè)枝,,稱為分枝桿菌,。大部分桿菌長(zhǎng)約2.0~3.0μm,寬0.5~1.0μm,,病原細(xì)菌中桿菌的種類最多,。 3.弧菌和螺菌 菌體呈彎曲或螺旋狀,只有一個(gè)彎曲,,呈逗點(diǎn)狀為弧菌,,如霍亂弧菌;有數(shù)個(gè)彎曲較為堅(jiān)韌的為螺菌,,如鼠咬熱螺菌,。 (二)病毒 病毒是體積最小,結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,,沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu),,而只能寄生在其它生物的細(xì)胞內(nèi),利用宿主細(xì)胞的酶系統(tǒng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖的原始生物,。病毒的形態(tài)多數(shù)呈球形,,少數(shù)呈桿狀或磚塊狀,細(xì)菌病毒(噬菌體)多數(shù)呈蝌蚪狀,,平均大小只有0.1μm,,比細(xì)菌約小10倍,最小的病毒只有0.01μm,,接近蛋白質(zhì)分子,。病毒大多能通過(guò)濾菌器,故俗稱濾過(guò)性病毒,。
豬流感病毒 (三)真菌 真菌是體積最大,,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的微生物。真菌在自然界里廣泛存在,,如使衣物,、食品發(fā)霉的霉菌,釀酒或發(fā)醇面粉的醇母菌都是真菌,。病原真菌也較常見(jiàn),,如皮膚淺表的癬菌。真菌對(duì)熱的抵抗力不強(qiáng),,60℃加熱1小時(shí)即被殺死,。真菌分單細(xì)胞真菌和多細(xì)胞真菌;單細(xì)胞真菌和多細(xì)胞真菌,;單細(xì)胞真菌通稱為酵母菌,。多細(xì)胞真菌通稱為霉菌。 酵母菌 酵母菌 霉菌 黑曲霉 四,、細(xì)菌細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu) 有的細(xì)菌除具有上述基本結(jié)構(gòu)外,,尚有某些特殊結(jié)構(gòu),,如莢膜、芽胞,、鞭毛,、菌毛等。 1.莢膜 有些細(xì)菌在一定的營(yíng)養(yǎng)條件下,,向細(xì)胞壁表面分泌一種粘液狀物質(zhì),,形成一層較厚的膜(約0.2μm)稱為莢膜。莢膜中含有大量水分,,莢膜對(duì)菌體有保護(hù)作用,,可保護(hù)細(xì)菌抵抗干燥。細(xì)菌的莢膜與細(xì)菌的致病力有關(guān),,具有莢膜的細(xì)菌不易被白細(xì)胞所吞噬,,故能在機(jī)體內(nèi)生長(zhǎng)繁殖,引起感染,。 2.芽胞 某些細(xì)胞生長(zhǎng)到一定時(shí)期或當(dāng)外界條件改變時(shí)對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)不利時(shí),,菌體內(nèi)的細(xì)胞漿發(fā)生脫水濃縮,逐漸形成圓形或橢圓形的小體,,位于菌體中央或末端,,稱為芽胞,如下圖所示,,芽胞是細(xì)菌的休眠體,,一個(gè)繁殖體只能形成一個(gè)芽胞。芽胞外部有數(shù)層厚而致密的膜,,可抵御外界不良的環(huán)境,,對(duì)于高溫、干燥,、光線,、化學(xué)藥品等有抵抗力比繁殖體為強(qiáng),沒(méi)有形成芽胞的細(xì)菌,,在70℃以上就逐漸死亡,,而芽胞卻能抵抗100℃或更高一些的溫度。因此,,殺死芽胞要比殺死細(xì)菌的繁殖體困難得多,,有的芽胞存活多年而不喪失其活力,當(dāng)遇到合適條件又可生長(zhǎng)繁殖,,因此滅菌的效果應(yīng)以殺死芽胞為標(biāo)準(zhǔn),。 細(xì)菌芽孢 五、細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖和代謝產(chǎn)物 1.細(xì)菌的繁殖方式 細(xì)菌的繁殖方式是簡(jiǎn)單無(wú)性二分裂法,,即一個(gè)細(xì)菌分為二個(gè),,二個(gè)分為四個(gè),,如此繼續(xù)下去。球菌由于沿著一個(gè)平面或幾個(gè)平面,,故呈鏈狀,、葡萄狀、雙球菌,、四聯(lián)球菌、八疊球菌等狀態(tài),;桿菌一般沿橫軸分裂,。 大部分細(xì)菌的繁殖速度很快,如大腸桿菌在適宜的條件下,,每20分鐘就可繁殖一代,,若保持此速度繁殖10小時(shí)后,一個(gè)細(xì)菌可以繁殖10億個(gè),。細(xì)菌繁殖雖然如此迅速,,但它是受各方面因素所制約,決不能無(wú)限制地繁殖下去,。 2.生長(zhǎng)繁殖的條件 1) 水 細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖是從外界吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),,通過(guò)本身含有的許多酶系統(tǒng),進(jìn)行一系列的生化反應(yīng)分解轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單物質(zhì),,然后加以吸收利用,。水是細(xì)菌生活所不可缺水的物質(zhì)。 3)氣體 氧、二氧化碳和氮與細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖有密切的關(guān)系,。有些細(xì)菌必須有充分的氧氣供應(yīng)才能生活,,稱為需氧菌,如結(jié)核桿菌,;另一類則恰相反,,要在缺氧的環(huán)境下才能生活,有氧存在反而對(duì)它們生長(zhǎng)不利,,稱為厭氧菌,,如破傷風(fēng)桿菌;大多數(shù)但致病菌處于這兩者之間,,有氧無(wú)氧都生活的則稱為兼性厭氧菌,,如大腸桿菌。 (4)酸堿度 大多數(shù)病原菌生長(zhǎng)最適宜的酸堿度為pH7.2~7.6,。 (5)溫度 根據(jù)細(xì)菌對(duì)溫度要求的不同,,可分為嗜冷菌,、嗜溫菌及嗜熱菌。一般病原菌的適宜溫度基本與人類體溫相同,,因而實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)細(xì)菌均采用37℃,。(霉菌25℃) 3.代謝產(chǎn)物 細(xì)菌在生長(zhǎng)繁殖中,可產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物,,有的分泌到菌體外面,,有的包含在菌內(nèi),有一些代謝產(chǎn)物對(duì)人體有益,,如抗生素,、維生素等;但有一些代謝產(chǎn)物對(duì)人體是有害的,,如熱原等,,這些產(chǎn)物一旦進(jìn)入機(jī)體可以致病或使體溫升高。 六,、外界環(huán)境中對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響因素 1.溫度和化學(xué)因素 溫度和化學(xué)因素對(duì)微生物的生長(zhǎng)繁殖影響極大,,將在物理滅菌法和化學(xué)滅菌法中講述。 2.pH值 pH值對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響 ,,中性繁殖最快,。 3.濕度 溫度可以促使細(xì)菌生長(zhǎng),特別對(duì)霉菌繁育更快,。因此防止?jié)穸冗^(guò)大對(duì)于避免染菌霉敗有一定的作用,。 水的活度對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的重要性,提高食品成分結(jié)合水分能力從而改變水活度,。 4.滲透壓 微生物的細(xì)胞具有半透膜的性質(zhì),,可以透水,但對(duì)于其他物質(zhì)的透過(guò)則有選擇性,,低滲藥液可使細(xì)胞膜膨脹,,但高透藥液可使細(xì)胞內(nèi)水分滲出而處于脫水狀態(tài)。所以一般微生物在濃鹽溶液或濃糖溶液中不易生長(zhǎng)繁殖,,就是由于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)水分滲出而脫水的緣故,。如蔗糖是微生物的良好營(yíng)養(yǎng);單糖漿含蔗糖85%,,為其等滲濃度9.25%的9倍多,,卻能保持不長(zhǎng)菌;若濃度不夠,,容易長(zhǎng)菌敗壞,。 七、有關(guān)名詞解釋 滅菌 系指殺死或除去所有微生物的繁殖體和芽胞,,使之完全無(wú)菌,。 消毒 系指僅僅殺滅病原微生物,,使之不成為傳染源。 殺菌 系指使用化學(xué)藥品或物理因素,,對(duì)微生物在短時(shí)間內(nèi)起殺滅的作用,。 抑菌 即抑制微生物繁殖體的生長(zhǎng)及其繁殖。 防腐 系指防止或抑制微生物生長(zhǎng)繁殖的方法,。 無(wú)菌 系指沒(méi)有任何活的微生物存在,。 八、物理滅菌法 (一)加熱滅菌法 加熱可破壞微生物中酶,、蛋白質(zhì)和核酸,,導(dǎo)致微生物死亡。加熱滅菌又分干熱滅菌法和濕熱滅菌法,。在同一溫度下,,濕熱滅菌的效果比干熱滅菌好,。主要是因濕熱滅菌時(shí),,有水分存在,蛋白質(zhì)容易變性,。水分又易使微生物膜壁潤(rùn)濕,,濕熱的穿透力比干熱大。 干熱滅菌法 常用的有火焰滅菌法與干熱空氣滅菌法兩種,。 (二)紫外線滅菌法 是指用紫外線照射殺滅微生物的方法,。一般用于滅菌的紫外線波長(zhǎng)是200~300nm,滅菌力最強(qiáng)的波長(zhǎng)是253.7nm,。紫外線作用于核酸蛋白促使其變性,,同時(shí)空氣受紫外線照射后產(chǎn)生微量臭氧,從而起共同殺菌作用,。紫外線進(jìn)行直線傳播,,可被不同的表面反射,穿透力微弱,,但較易穿透清潔空氣及純凈的水,。因此本法適用于照射物體表面之滅菌、無(wú)菌室的空氣及水的滅菌,;不適用于藥液的滅菌,、固體物質(zhì)深部的滅菌;普通玻璃可吸收紫外線,,因此裝于玻璃容器中的藥物不能用此法滅菌,。紫外線對(duì)人體照射過(guò)久,會(huì)發(fā)生結(jié)膜炎,,紅斑及皮膚燒灼等現(xiàn)象,,故一般在人入室前開(kāi)啟紫外線燈1~2小時(shí),,關(guān)閉后人才進(jìn)入潔凈室。如果必須在人進(jìn)去后仍要開(kāi)紫外線滅菌,,則人的皮膚及眼睛應(yīng)有有效的防護(hù)措施,。一般在6~15m3的空間可裝置30瓦紫外線燈一盞,離地面2.5~3m為宜,。 用紫外線照射滅菌時(shí)要注意下列問(wèn)題: 1,、紫外線的殺菌力,隨使用時(shí)間增加而減退,,一般使用時(shí)間達(dá)到額定時(shí)間70%時(shí)應(yīng)更換紫外線燈管,,以保證殺菌效果。國(guó)產(chǎn)紫外線燈平均壽命一般為2000h,。 2,、紫外線的殺菌作用隨菌種不同而不同,殺霉菌的照射量要比殺桿菌大40~50倍,。 3,、紫外線照射通常按相對(duì)濕度為60%的基礎(chǔ)設(shè)計(jì),室內(nèi)濕度增加時(shí),,照射量應(yīng)相應(yīng)增加,。 4、紫外線滅菌效果與照射的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān),,這需要通過(guò)驗(yàn)證來(lái)確定照射時(shí)間,。 5、紫外照射燈的安裝形式及高度,,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,參考使用說(shuō)明決定,。 滅菌方法的驗(yàn)證采用生物指示劑挑戰(zhàn)試驗(yàn),生物指示劑多用枯草芽孢桿菌,。 (三)微波滅菌法 微波是指頻率在30~3000MHz之間的電磁波,。水可強(qiáng)烈地吸收微波,使其極性分子轉(zhuǎn)動(dòng),,分子間的磨擦而生熱,,且升溫迅速,靠熱力而滅菌,。在數(shù)十秒至幾分鐘之內(nèi)可達(dá)100~150℃,,并全部殺死液體中的微生物,適于水溶性注射液的滅菌,。另外,,固體藥材飲片及固體制劑(丸劑、散劑、膠囊粉等)也含少量水分,,微波能穿透到固體內(nèi)部,,由表至里被均勻加熱,而起干燥,、滅菌的作用,。多用于口服液體制劑的滅菌,有望用于注射液的滅菌,。但可能對(duì)某些藥品的PH值,、含量、顏色有影響,。 (四)輻射滅菌法 輻射滅菌是應(yīng)用γ射線,、β射線殺滅細(xì)菌的方法,又稱電離輻射,,前者由鈷-60或銫-137發(fā)出,,穿透力強(qiáng);后者由電子加速器產(chǎn)生,,帶電荷,,穿透力弱,滅菌效果差,。 九,、化學(xué)滅菌法 化學(xué)滅菌法系指用化學(xué)藥品來(lái)殺滅微生物的方法,。同一種化學(xué)藥品的低濃度時(shí)呈現(xiàn)抑菌作用,,而在高濃度時(shí)則能起殺菌作用。其殺菌機(jī)理可能是:能使微生物蛋白質(zhì)變性死亡,,或與酶系統(tǒng)結(jié)合影響代謝,,或改變膜壁通透性使微生物死亡等。常用的方法有消毒劑消毒法和化學(xué)氣體滅菌法等,。 (一)消毒劑消毒法 消毒是指殺死病原微生物的方法,。但化學(xué)消毒劑大多僅能殺死微生物的繁殖體而不能殺死芽孢,能控制一定范圍的無(wú)菌狀態(tài),??蓪⑾緞┡涑蛇m宜濃度,采用噴淋,、涂擦或浸泡等方法對(duì)物料,、環(huán)境、器具等進(jìn)行消毒,。常用的化學(xué)消毒劑有0.1%~0.2%苯扎溴銨溶液,、3%~5%的酚或煤酚皂溶液、75%乙醇等。常用于物體表面滅菌,。但要注意其濃度不要過(guò)高,,以防止化學(xué)腐蝕作用。潔凈室的墻面,、天花板,、門(mén)窗、機(jī)器設(shè)備,、儀器,、操作臺(tái)、車,、桌,、椅等表面以及人體雙手(手套)在環(huán)境驗(yàn)證及日常生產(chǎn)時(shí),應(yīng)定期清潔并用消毒劑噴灑,,無(wú)菌室用的消毒劑必須在層流工作臺(tái)中,,用0.22μm的濾膜過(guò)濾后方能使用。 (二)化學(xué)氣體滅菌法 系指利用化學(xué)藥品的氣體或產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行殺滅微生物的方法,。 1.環(huán)氧乙烷滅菌法 環(huán)氧乙烷滅菌法是利用環(huán)氧乙烷氣體進(jìn)行殺菌的方法,。它是一種傳統(tǒng)的滅菌方法,可應(yīng)用于工衣滅菌,、不耐加熱滅菌的藥品,、醫(yī)用器具、設(shè)施,、設(shè)備等的滅菌,。 環(huán)氧乙烷滅菌系統(tǒng),主要有下列四項(xiàng)互相制約的重要因素影響滅菌效果: 1,、溫度,;2、濕度,;3,、氣體濃度;4,、滅菌時(shí)間,。 因?yàn)榄h(huán)氧乙烷是易燃易爆物質(zhì),明火可以引起燃燒,,同時(shí)由于氣體分解還可能引起爆炸,,環(huán)氧乙烷滅菌中應(yīng)十分注意安全問(wèn)題。 2.甲醛等蒸汽熏蒸法 采用甲醛,、丙二醇或過(guò)氧醋酸等化學(xué)品,,通過(guò)加熱產(chǎn)生蒸汽進(jìn)行空氣環(huán)境滅菌。 (1)、計(jì)算房間體積,,按10g/m3的比例稱出甲醛,。 (2)、將甲醛倒入甲醛發(fā)生器或加熱盤(pán)或燒杯中,,并放好加濕用水,,必要時(shí)還需加入高錳酸鉀(2~3g/m3),然后加熱(甲醛發(fā)生器用蒸汽加熱,,加熱盤(pán)或燒杯用熱水盛入其中加熱)使其蒸發(fā)成氣體,。 (3)、滅菌流程:空調(diào)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)→啟動(dòng)甲醛氣體發(fā)生器或在加熱盤(pán)中加熱甲醛 →讓甲醛氣體擴(kuò)散約30分鐘→啟動(dòng)空調(diào)器讓甲醛氣體循環(huán)約30分鐘→停止空調(diào)器,,房間熏蒸消毒,,時(shí)間不少于8小時(shí)→ 房間排氣,用新鮮空氣置換約2小時(shí)→ 恢復(fù)正常運(yùn)行,。 3,、臭氧消毒法 臭氧(O3)的消毒原理是:臭氧在常溫、常壓下分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,,很快自行分解成氧(O2)和單個(gè)氧原子(O),,后者具有很強(qiáng)的活性,對(duì)細(xì)菌有極強(qiáng)的氧化作用,,臭氧氧化分解了細(xì)菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必須的酶,,從而破壞其細(xì)胞膜,將其殺死,。多余的氧原子則會(huì)自行重新結(jié)合成為普遍氧分子(O2),,不存在任何有害殘留物,,故稱為無(wú)污染消毒劑,。它不但對(duì)種種細(xì)菌(包括肝炎病毒、大腸桿菌,、綠膿桿菌及雜菌等)有極強(qiáng)的殺滅能力,,而且對(duì)霉菌也很有效。 十,、無(wú)菌操作法 無(wú)菌操作室應(yīng)達(dá)到GMP的規(guī)定,,為達(dá)無(wú)菌的要求可采取綜合措施: ①應(yīng)采用層流潔凈空氣技術(shù); ②可采用甲醛等蒸汽熏蒸法消毒和紫外燈滅菌法進(jìn)行空氣環(huán)境滅菌,; ③室內(nèi)用具,、墻、桌等暴露面用消毒劑噴、擦消毒,; ④其他物品可熱壓或干熱法滅菌,; ⑤操作人員衣、帽,、鞋,、手等消毒及滅菌。 無(wú)菌操作室應(yīng)定期進(jìn)行菌落檢查,。一般采用培養(yǎng)皿暴露20~30min,,37℃培養(yǎng)48h,每只培養(yǎng)皿內(nèi)不超過(guò)3個(gè)菌落為合格,。 十一,、食品的防腐與防腐劑 微生物有水分及其他適宜條件就可以繁殖,很多食品易被微生物污染,,所以除采用適當(dāng)方式滅菌外,,可加防腐劑以抑、殺微生物,。 防腐劑,,又稱抑菌劑,系指能抑制微生物生長(zhǎng)繁殖的物質(zhì),,常用的防腐劑有: 1.苯甲酸與苯甲酸鈉 為常用的有效防腐劑,,一般用量為0.1%~.25%。苯甲酸水溶性較差,,而苯甲酸鈉水溶性好,,易溶解,應(yīng)用方便,。 2.對(duì)羥基苯甲酸酯(尼泊金類) 有甲,、乙、丙,、丁四種酯,,抑霉菌作用較強(qiáng),一般用量為0.01%~0.25%,。 3.山梨酸與山梨酸鉀 山梨酸的分子結(jié)構(gòu)式為CH3—CH=CH—CH=CH—COOH,,常用濃度為0.15%~0.05%。對(duì)細(xì)菌和霉菌均有較強(qiáng)抑菌效力,。 4.其他 含20%以上乙醇,、含30%以上的甘油、中藥中很多揮發(fā)油及0.1脫水醋酸等均有防腐效力,。 來(lái)源:食品實(shí)驗(yàn)室服務(wù) |
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