微生物的基本知识

1、例如土壤中的微生物能将动植物蛋白质为无机含氮化合物，以供植物生长发育的需要，而植物又为人类和动物所利用。有的微生物可使人和动植物得病，而另一些微生物又可直接用来治病，如乳酸杆菌制剂乳酶生治疗腹泻。有的微生物产生一些有用的物质而应用于工农业生产，如酿酒，发酵以及抗生素生产等。微生物与人类的关系至为密切，绝大多数微生物对人类是有益的，而且是必须的。汉在微生物，植物就不能新陈代谢，人和动物也将无法生存，只有少数微生物可以引起人类或动植物病害，这些具有致病性的微生物则称为病原微生物或致病菌。排在前面的小而低等，排在后面的逐渐大而高等，本课程只介绍三类。如图71所示。一如图72所示。1如图74所示。大部

2、分细菌的繁殖速度很快，如大肠杆菌在适宜的条件下，每20分钟就可繁殖一代，若保持此速度繁殖10小时后，一个细菌可以繁殖10亿个(即10小时繁殖=60×10/20=30代，230=1.07×109)。细菌繁殖虽然如此迅速，但它是受各方面因素所制约，决不能无限制地繁殖下去。如将一定数量的细菌，接种在适宜的培养基中，每隔一定时间取样计算菌数，以细菌数的对数为纵座标，时间(小时)为横座标，绘出一条曲线，称为细菌生长曲线(图75)，从曲线上看，细菌的生长过程，可分为四个时期，即迟缓期(适应期)、生长期、稳定期、死亡及衰退期。第如痢疾杆、霍乱弧菌等。细菌外毒素有以下特点：毒性强，如纯化肉

3、毒杆菌外毒素结晶1mg可杀死2000万只小白鼠，对人的最小致死量约为10-4mg，破伤风毒素对小白鼠的致死量为10-6mg，白喉毒素对豚鼠的致死量为10-3mg。对机体组织有选择性的毒性，如白喉杆菌外毒素主要抑制蛋白质合成，特别是影响肽链延长，引起心肌炎、肾上腺出血及神经麻痹等；破伤风外毒素主要毒害脊髓前角运动神经细胞，引起所属肌肉的痉挛强直。具有抗原性，外毒素的化学成分为蛋白质，有抗原性，即以外毒素刺激机体可产生大量的抗毒素，抗毒素能中和外毒素使其无毒。外毒素用甲醛处理后，脱毒变成类毒素，但仍保持抗原性。三细菌的侵入门户病原菌都必须侵入机体的适当部位，方能致病，这种适当部位称为细菌的侵入门户

4、。例如破伤风杆菌芽胞侵入深部创伤，才有可能发生破伤风，经口吞入，则不发病。反之，伤寒杆菌、痢疾杆菌只有经消化道侵入才能引起肠道传染病。又如肺炎球菌、脑膜炎球菌、流感病毒、麻疹病毒是经呼吸道传染；乙型脑炎病毒是由蚊子为媒介叮咬皮肤后经血流传染。但也有些病原菌的侵入门户不止一个，如结核杆菌和炭疽杆菌，既能由呼吸道传染，又能从皮肤创伤、消化道传染。四细菌的感染类型病原细菌引起的传染病，都要经过一段潜伏期才能发病 。传染的发展与结局要视病原菌毒力的强弱和机体反应性不同而有所差异，若机体的抵抗力能将病原菌限制在局部，则为局部感染，若局部病灶向全身扩散而成全身感染。全身感染可有下列不同类型。菌血症(bac

5、teremia) 病原体突破机体的防御机能，由局部侵入血流，但未在血中繁殖，称为菌血症。从该患者的血中能检出病原菌。败血症(septicemia) 病原菌侵入血流并在其中大量繁殖产生毒素，造成机体严重损害，引起显著的全身症状，称为败血症。毒血症(toxaemia) 病原菌在局部组织中生长繁殖，细菌不侵入血流，只有其产生的毒素进入血流，引起全身症状，称毒血症。此种患者有中毒症状。脓毒血症(pyemia) 化脓性细菌引起败血症，即细菌通过血流到其它组织或脏器(肝、肾、肺处)，引起新的化脓性病灶，患者有中毒症状。带菌者(carrier) 当机体隐性传染或传染病痊愈后，病原菌可能在机体内继续存在，并不

6、断向体外排菌，即处于带菌状态，称带菌者。例如伤寒、白喉等病后常有带菌者。带菌者一般不被人们所注意，故在疾病的传播和流行上是重要的传染源。第五章 常见污染药物制剂的细菌常见污染药物制剂的细菌是一些生命力较强的细菌，如葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、枯草杆菌以及一些霉菌等，抵抗力弱的细菌一般不易造成污染。1葡萄球菌 革兰氏染色阳性。不同种的葡萄球菌具有不同的颜色，根据菌落所呈现的颜色命名，分为金黄色葡萄球菌、白色葡萄球菌、柠檬色葡萄球菌等。金葡萄菌是致病菌，可引起局部感染，如疖、脓疡、痈、伤口感染，也可引起化脓、肺炎、败血症和骨髓炎等，食物或药物被葡萄球菌污染后，可使食用者引起肠炎。2大肠杆菌 革兰

7、氏染色阴性。大肠杆菌侵入人体某些部位，也可引起相应的感染，如胆道炎和尿道感染常与大肠杆菌有关。大肠杆菌是常见的药物制剂污染菌，由于常在粪便中存在，因而它的污染往往标志着粪便等污染(或卫生很差)，污染后可使制剂变质。3绿脓杆菌 革兰氏染色阴性。绿脓杆菌为致病菌，肠道中可引起肠炎，在创口上引起化脓性感染，侵入内部器官可引起中耳炎、泌尿道感染、肺炎以及败血症、脑膜炎等。绿脓杆菌侵范眼部可致失明，绿脓杆菌是一种重要的制剂污染菌。4枯草杆菌 常污染制剂，侵入眼部可引起结膜炎。另外，酵母菌可使糖分药液产生有机酸，霉菌可使食物以及中草药等霉坏，受这些菌污染的制剂均易酸败变质。第六章 外界因素对微生物的影响微

8、生物的生命活动下外界环境有着极为密切的关系，适宜的外界环境，能促进微生物的生长繁殖，环境不适宜时，微生物的代谢活动也随着改变，引起微生物的变异或抑制，甚至死亡。在实际工作中，一方面可创造有利的条件，促进微生物的生长繁殖，检查产品中有无细菌的存在，有助于控制和提高产品质量。另一方面，即利用对微生物生长繁殖的不利因素。抑制或消灭微生物，以达到消毒灭菌的目的。本节着重讲述外界环境对微生物生长繁殖的不利因素。1温度和化学因素 温度和化学因素对微生物的生长繁殖影响很大，将在物理灭菌法和化学灭菌法中讲述。2ph值 ph值对微生物生长的影响，如表所示。ph值对大多数微生物生长的影响酸性条件碱性条件微生物生长

9、情况ph=67生长最繁盛ph=46ph=79生长良好ph=34ph=910略受抑制，尚能生长ph=23ph=1011生长受严重抑制ph1.5ph12不能生长3湿度 湿度可以促使细菌生长，特别对于霉菌繁育更快，因此防止湿度过大对于避免染菌霉败有一定的作用。4渗透压 微生物的细胞具有半透膜的性质，可以透水，但对于其他物质的透过则有选择性，低渗药液可使细胞膜膨胀，但高渗药液可使细胞内水分渗出而处于脱水状态，所以一般微生物在浓盐溶液或浓糖溶液中不易生长繁殖，就是由于细菌细胞内水分渗出而脱水的缘故(单糖浆不长菌)。第七章 微生物杀灭方法一有关的概念。1灭菌：是指杀灭或除去所有微生物的繁殖体和芽胞，使之完

10、全无菌。2消毒：是指仅仅杀灭病原微生物，使之不成为传染源。3杀菌：地指使用化学药品或物理因素，对微生物在短时间内起杀灭的作用。4抑菌：即抑制微生物繁殖体的生长及其繁殖。5防腐：是指防止或抑制微生物生长繁殖的方法。6无菌：指没有任何活的微生物存在。二物理灭菌法。物理灭菌法，是指利用高温或其他方法，如滤过除菌，紫外线等杀灭微生物的方法。1干热灭菌法：干热灭菌法，是利用火焰或干热空气进行灭菌的方法，分火焰灭菌法和干热空气灭菌法两种。火焰灭菌法：是利用火焰的高温，使微生物及其芽胞在极短的时间内死亡，以达到灭菌的方法，一般用于器具及手术刀具的灭菌。干热空气灭菌法：是利用热的辐射和灭菌器内空气的对流来传递

11、热量而使微生物及芽胞死亡的一种方法，适用于耐高温的玻璃和金属制品用具等，以及油脂类和耐高温的粉末化学药品如油，蜡及滑石粉等。三湿热灭菌法。湿热灭菌法：是利用饱和水蒸汽或沸水来杀灭微生物的一种方法，是广泛应用的灭菌方法。灭菌的机理：是因温热能使微生物细胞中的蛋白质凝固变性而达到灭菌的目的。1 水及热对卵蛋白的影响水% 温度() 结 果50 56 凝固25 80 凝固6 145 凝固0 170 凝固并氧化2饱和水蒸汽压力与温度的关系温度() 绝对 表压(mpa) 常用 压力(mpa) 灭菌时间(分钟)100 0.1033 0 105 0.1232 0.02 110 0.1461 0.04 115

12、0.1724 0.07 30120 0.2024 0.1 20125 0.2360 0.14 15热压灭菌法热压灭菌法，是指在高压蒸汽灭菌柜内，利用超过一个大气压饱和水蒸汽的高热能和穿透力的性质，以杀灭微生物的方法。特点：安全、可靠、操作简便，易于控制。适应：耐热药物及其水溶液，工作服、器具等物品的灭菌，为输液剂常用和首选的灭菌方法。热压灭菌法注意事项(1)必须将箱内的空气排净，否则压力表所指示的压力是箱内蒸汽和空气二者的总压。而非单纯蒸汽压力，结果压力表所指示的压力与应达到的温度不符。必须采用饱和蒸汽，防止形成过热蒸汽，过热蒸汽往往使温度上升而压力不变，其作用只相当于一种高温的气体所产生的干

13、热，失去了饱和蒸汽的性能，达不到应有的温度，空气携带热能的能力又低于蒸汽，在有空气存在时穿透力也较小，所以使灭菌效果得不到保证。见表7-6和表7-7所示。(2)灭菌时间必须由全部药液温度真正达到所要求的温度时算起，在开始升温时，要求一定的预热时间，对不易传热、包装体积较大的物品或灭菌装量较多时，应适当延长灭菌时间，并应注意被灭菌物品在灭菌箱内的堆放位置，以免影响灭菌效果。(3)掌握好预热和冷却时间,一般体积大的容器(大输液),灭菌完毕开始冷却应先放气降压,降压不宜过快,因为容器中的溶液可能仍高于100°,如压力骤然下降容易将瓶塞冲出,封固的容器(如输液瓶)也可能因内外压力不等而爆炸,

14、降温操作要表7-6压力、温度与空气排出量的关系压 力排出空气灭菌箱内实际温度磅/平方英寸mpa全部2/31/21/3未排出50.034108.8100949072100.068115.610910510090150.105121.3115112109100200.136126.2121118115109250.178130.5126124121115300.220134.6130128126121表7-7干热与湿热空气对微生物作用的比较死 亡 时 间90°干热空气90°湿 热 空 气相 对 湿 度20%40%60%80%白喉杆菌24小时2小时5分钟2分钟2分钟痢疾杆菌3小时

15、2小时2分钟2分钟2分钟伤寒杆菌3小时2小时2分钟2分钟2分钟大肠杆菌4小时3小时2分钟2分钟2分钟葡萄球菌8小时3小时2分钟2分钟2分钟适当，并应结合冬夏季节室温情况而定。(4)应定期检查灭菌箱内温度的准确性，除定期由仪表部门检查外，还应检查各部位灭菌的均匀性，检查方法：留点温度计 结构原理与体温表相似，温度下降时，水银收缩，因温度计毛细管底部有一空隙，使水银断开，在毛细管中的不银因表面张力关系仍留在上面指示着灭菌所达到的最高温度，灭菌时可任意放在灭菌箱的上中下位置。熔融温度指示剂 选用某些化学药品的熔点,恰在灭菌要求的温度范围内，以检查灭菌温度的变化.灭菌时取少量结晶熔封于安瓿中.分别置灭

16、菌箱的前、中、下三层位置上,如结晶熔化,则表示温度已达到.常用的指示剂有安替比林(110112°)、升华硫(117°)、苯甲酸(121133°)，为了便于观察结晶熔融情况，可加少许着色剂，如亚甲兰、甲紫等。碘淀粉温度指示剂 将碘、碘化钾各0.5g，淀粉 25g，加水至300ml，使成糊状，然后将滤纸条浸入片刻，取出，常温干燥备用，灭菌时将纸条放入安瓿内熔封或在试管内，用法同，如果温度达到114115°时，则纸条兰色应完全褪去。4流通蒸汽灭菌法与煮沸灭菌法。流通蒸汽灭菌法 系指在常压下，于不密闭的灭菌箱内，用100°流通蒸汤杀灭细菌的方法。煮沸灭

17、菌法 是把待灭菌的物品放在水中加热煮沸的灭菌方法。流通蒸汽灭菌与煮沸灭菌的温度与时间一般是100°30分钟或60分钟，这两中灭菌方法对细菌繁殖体的灭菌效果大，但不能保证杀灭所有芽胞。5低温间歇灭菌法。些法系将灭菌物品先用6080°加热1小时，则其中细菌繁殖体完全被杀灭，然后在2025°保持24小时，使其芽胞发育成繁殖体，再用80°加热1小时予以杀灭。如此连续操作三次以上，至全部杀灭所有芽胞为止。采用本法灭菌的剂制或药品除本身具有抑菌作用者外，须加适量抑菌剂，以增强灭菌效果，此法适用于必须热法灭菌但双不耐较高温度的制剂或药品，由于此法灭菌时间长，效果差，现

18、已少用。6.响湿热灭菌的因素细菌的性质和数量 各种细菌对热的抵抗力有个体间的差别，微生物的老幼对热的抵抗力不同，生长时期的细菌笃高温的抵抗力要比衰老时期抵抗力小得多。细菌和芽胞的数量越多，则所需的灭菌时间就越长。因为细菌在数量比较多的时候，其中对热抵抗力较大的个体存在的机会也越多，它们对热具有更大的耐热力，前面(第二节)已经指出，每个容器的细菌数，最好控制在10个以内，因为最初细菌越少，越能在短时间内达到灭菌目的。因此应尽一切可能减少微生物的污染，特别是注射剂，虽经各种灭菌方法处理后，能将活菌杀灭，但微生物污染越多，注射液中留有细菌尸体也就越多，这样往往注射后会引起热原反应等副作用，所以注射液

19、配制后，应立即灌封和灭菌。注射液的性质 如注射中含有糖类、蛋白质等营养物质，对细菌可能有一种保护作用，能增强细菌的抗热性。此外，药液的ph值对细菌的活性也有影响，一般药液的ph值大于7.0或小于7.0都能减低细菌的耐热性，所以生物碱盐类的注射液因ph值较低，用流通蒸汽法即能达到灭菌的目的。温度与时间 一般来说灭菌所需时间与温度成反比，即温度越高所所需时间越短。但在注射剂灭菌时首先考虑的应是药物受热稳定性的问题，有些药物超过100°即起变化则不应使用热压灭菌，在能达到灭菌的前提下，尽量采用较低温度灭菌。蒸汽的性质 蒸汽的性质不同，所表示的温度与灭菌效力也不同，蒸汽一般有三种情况：湿饱和

20、蒸汽 即饱和水蒸汽中带有水分，常由于蒸汽输送管中热量损失所形成，因此在蒸汽中混悬着无数微细水滴，此种蒸汽的热含量较低，穿透力较差，因些灭菌效力亦较低。饱和蒸汽 即蒸汽的温度与水的沸点相当，当蒸汽的压力达到平衡时，此时蒸汽中不含有微细的水滴，饱和蒸汽热含量较高，热的穿透力亦较大，因此灭菌效力也较高。过热蒸汽 当热压灭菌器中的水不足时，液体状态的水完全蒸发后，再继续加热即生成过热汽,这种蒸汽与干热状态相近似,在压力不变温度继续上升的情况下,此温度虽比饱和蒸汽高,但穿透力很差,在没有达到一般干热灭菌所需的温度时,就不容易对所有菌体发生不可逆的蛋白变性,因此灭菌效力不如饱和蒸汽,从蒸汽与压力曲线可说明

21、这三种性质的蒸汽与压力的关系.如图所示.a为饱和蒸汽曲线xy上的一点,如压力不变,温度由a上升至b处则成过热蒸汽.如压力降至c处而温度不变亦成形过热蒸汽. 如压力降至c处而温度继续升高至d处,或将饱和蒸汽自x骤然降低压力至d,或饱和蒸汽y升温至d处,其所得结果均形成过热蒸汽.因此在这一区域,灭菌的效力必然不及饱和蒸汽的效力大.四.紫外线灭菌法此法系光能转变为化学能的应用.一般用于灭菌的紫外线波长为20003000,在2540a灭菌力最强,细菌核酸最大吸收率也在此波长附近,表明吸收紫外线而改变其生物学活性,干扰了脱氧核糖核酸(dna)的合成,因而导致细菌的变性或死亡,另外,空气受紫外线照射后使其

22、中的氧转变为微量的臭氧共同起杀菌作用.紫外线对细菌的繁殖体最敏感,对芽胞效力较差,对酵母菌或霉菌杀菌力也较弱;温度在1055范围,相对湿度在4565%之间比较适宜,湿度过大可降低灭菌效果,玻璃及空气中灰尘均易吸收紫外线,因此带瓶的药物(如安瓶),不能用此法灭菌.紫外线能促使易氧化药物或油脂等氧化变质,因此在生产此类制剂时,不宜与紫外线接触.紫外线曾广泛作空气和物体表面灭菌用,也可作水的消毒用.因此它只能在被照射面起杀菌作用,故一般只作辅助灭菌. 紫外线的灭菌作用与照射强度照射时间和距离有关,其安装高度距离操作台面不超过1.5米,被灭菌物距灯与台面的垂直点中心不超过1.5米,一般在615立方米的

23、空间装置30瓦紫外线灯一只.紫外线对人体照射过久,能产生结合膜炎红斑及皮肤烧灼等现象,故一般在操作前开启紫外线灯30分钟到1小时,然后进行操作.紫外线灯使用时限一般约为3000小时,故应定期进行灭菌效果的检查,可用对2540a灵敏的照度计,测定其幅射强度.亦可选用白色葡萄球菌枯草杆菌阴性杆菌和霉菌四种,于肉汤培养基中,培养18小时,然后每分钟分别接种于4个琼脂平板培养基中.每个接种0.1ml肉汤混悬液(4种共接种16个琼脂平板),用挖有4个洞孔的白纸复盖,置紫外线灯距工作台面1.5米,面积2平方米处,分别照射30分钟1小时1.5小时2小时,于37°培养24小时,观察其杀菌效果,如白纸

24、的洞孔处不再有细菌生长现象,即说明在一定照射时间内尚有杀菌作用,并用一标准紫外线灯同时作对照试验.五.滤过除菌法 此系一种机械除菌方法,即利用细菌不能通过微孔滤器的性质,用加压或减压的办法使药液通过微孔滤器以除去细菌的一种方法.本法适用于不耐热药物溶液的除菌,可将活菌及死菌一并除去,是其优点.常用的除菌滤器有g6垂熔玻璃漏斗石棉板滤器及0.25µm微孔滤膜.应用滤过除菌,必须与无菌操作相配合,有的产品还需要添加抑菌剂.六.其它灭菌法1. 微波照射灭菌微波一般系指频率在300兆赫300千兆赫之间的电磁波,其灭菌原理主要是由于极性水分子可强烈地吸收微波,在交流电场时间的变化使极性分子发生

25、旋转振动,致使分子间互相磨擦而生热,从而产生灭菌效果.另外,微波的波动也能增强灭菌效果.微波加热从本质上说是分子加热,它的显著特点是加热均匀,所需时间短,升温快,穿透介质较深,故能用于水性注射液的灭菌.2. 高速热风灭菌本法是应用风速为3080米,风温最高190以杀灭细菌的方法.高速热风加热装置是从安瓿侧面吹入高速热风,由于吹入的风发是热的又是高速,因此打破了安瓿表面聃碍热传导的空气膜,可使安瓿内药液的温度能在短时间内迅速上升至灭菌所需温度,收到与热压灭菌法同样的效果. 3辐射灭菌 辐射灭菌法是应用 射线 射线杀菌的方法.其特点是不升高产品的温度,适用于某些不耐热药物的灭菌,穿透性强.辐射的杀

26、菌机理是其作用于水分子,使h2o 电离为h+ 和oh,这些游离基是强烈的还原剂和氧化剂,它们直接作用于细菌细胞本身,使之失去活性.射线通常可由放射性同位素,co60产生,射线由电子加速器产生,射线适用于较厚样品,射线仅适用于非常薄和密度低的物质灭菌.本法已应用于某些抗生素激素肝素羊肠线医疗器械等物质的灭菌.灭菌剂量一般用2.5兆拉得(m ),英国药典(1969)和日本药局方ix已收载此法. 此外,还有超声波灭菌法,仅适用于疫苗制品的灭菌. 7化学灭菌法 化学灭菌法，系借助于某些化学药品的作用抑制或杀灭细菌而不损及制品质量的灭 菌方法。用于抑制细菌生长的抑菌剂，用于杀灭细菌的药品称为杀菌剂，同一

27、物质由于使用条件不同，可以是抑菌剂，也可以是杀菌剂；所以在作为杀菌剂使用时与浓度有很大关系。以气体或蒸气状态杀灭细菌的化学药品称为气体杀菌法，赏用于无菌操作室和供制备注射用灭菌固体原料药物的灭菌用。这种方法，又称气体灭菌，也叫冷法灭菌。1固体原料药物的气体杀菌剂目前主要有环氧乙烷和丙内酯，环氧乙烷较常用。1 环氧乙烷 本品沸点为10.90，室温为气体，具可燃性，故应置冷处存放。在密闭的状况下，含有3%的空气，就会爆炸，与二氧化碳以1:9相混合的气体，即不至发生爆炸。环氧乙烷气体穿透性强，作用快，易穿透塑料纸板及固体粉末，曝露于空气中环氧乙烷就可从这些物质中消散，环氧乙烷对多数固体呈惰性。对细菌病毒及孢子均有很强的杀灭作用，常用于普鲁卡因青霉素的灭菌。 环氧乙烷的杀菌作用，因其具有烷化剂的性质，能使细菌蛋白质分子中的氨基羟基酚基或巯基上的氢原子被环氧乙烷的羟乙基基 所取代,而使菌体细胞的代谢产生不可逆性的破坏,达到杀菌的效能.使用环氧乙烷灭菌,一般先将待灭菌物品(如普鲁卡因青霉素),按无菌操作放入特制的灭菌箱中,密闭,抽真空至760mmghg,通入二氧化碳使真空度恢复至0,如此连续三次,以使箱内空气险尽,在第三次抽真空760mmh