微生物基础知识与生产环境控制

1、一.微生物基础知识 二.怎样控制微生物三.生产环境控制（一）什么是微生物（一）什么是微生物 是广泛存在于自然界当中一群个体微小（直径小于是广泛存在于自然界当中一群个体微小（直径小于1mm1mm）、结构简单、肉眼看不见，必须借助光学或电）、结构简单、肉眼看不见，必须借助光学或电子显微镜放大数百至数万倍才能观察到的生物。子显微镜放大数百至数万倍才能观察到的生物。 微生物根据其生物学特性可分为细菌、真菌（霉微生物根据其生物学特性可分为细菌、真菌（霉 菌和酵母菌）、支原体、立克次体、螺旋体、菌和酵母菌）、支原体、立克次体、螺旋体、衣衣 原体、放线菌和病毒原体、放线菌和病毒2. 2. 根据其有无细胞以及

2、细胞核的结构分为三大类型根据其有无细胞以及细胞核的结构分为三大类型 原核细胞型：细菌、放线菌、支原体原核细胞型：细菌、放线菌、支原体 真核细胞型：真菌真核细胞型：真菌 非细胞型微生物：病毒非细胞型微生物：病毒 细菌细菌 细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧，以二分细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧，以二分裂方式繁殖的原核微生物，分布较广泛。裂方式繁殖的原核微生物，分布较广泛。 细菌的形态细菌的形态 细菌有球形、杆形和螺形。根据外形不同分为，球菌、杆细菌有球形、杆形和螺形。根据外形不同分为，球菌、杆菌和螺菌。菌和螺菌。 细菌的结构 细菌的基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质。 细菌的特

3、殊结构：（某些细菌具备的结构） 荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢 芽孢：某些细菌在一定环境条件下，细胞质脱水浓 缩，在菌体内形成一个圆形或椭圆形的小体，称为 芽孢。能形成芽孢的细菌多为革兰氏阳性杆菌，如 破伤风杆菌。 细菌的菌落细菌的菌落 单个或少数细菌细胞生长繁殖后，会形成以母细单个或少数细菌细胞生长繁殖后，会形成以母细 胞为中心的一堆肉眼可见、有一定形态构造的子细胞为中心的一堆肉眼可见、有一定形态构造的子细 胞集团，这就是菌落。胞集团，这就是菌落。 细菌的菌落特性细菌的菌落特性 常表现为湿润、粘稠、光滑、较透明、易挑取、质常表现为湿润、粘稠、光滑、较透明、易挑取、质 地均匀以及菌落正反面或边缘与中央

4、部位颜色一致地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位颜色一致 等。等。 真菌（霉菌、酵母菌）真菌（霉菌、酵母菌） 霉菌、酵母菌的形态、大小和结构霉菌、酵母菌的形态、大小和结构 霉菌、酵母菌的繁殖霉菌、酵母菌的繁殖 霉菌、酵母菌的菌落霉菌、酵母菌的菌落 霉菌霉菌 是丝状真菌的俗称，意即“发霉的真菌”，它们 往往能形成分枝繁茂的菌丝体，但又不象蘑菇 那样产生大型的子实体。在潮湿温暖的地方， 很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状、絮状 或蛛网状的菌落，那就是霉菌。 霉菌的菌丝是构成霉菌营养体的基本单位。 菌丝是一种管状的细丝，把它放在显微镜下观 察，很像一根透明胶管，它的直径一般为3-10 微米，比细菌和

5、放线菌的细胞约粗几倍到几十 倍。菌丝可伸长并产生分枝，许多分枝的菌丝 相互交织在一起，就叫菌丝体。 由于霉菌的菌丝较粗而长，因而霉菌的菌落较大， 有的霉菌的菌丝蔓延，没有局限性，其菌落可扩展 到整个培养皿，有的种则有一定的局限性，直径1- 2厘米或更小。菌落质地一般比放线菌疏松，外观 干燥，不透明，呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或 棉絮状；菌落与培养基的连接紧密，不易挑取；菌 落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致。 有性繁殖和无性繁殖两种以无性繁殖为主霉菌的菌落 酵母菌酵母菌 提起酵母菌这个名称，也许有人不太熟悉，但实际上人 们几乎天天都在享受着酵母菌的好处。因为我们每天吃 的面包和馒头就是

6、有酵母菌的参与制成的；我们喝的啤 酒，也离不开酵母菌的贡献，酵母菌是人类实践中应用 比较早的一类微生物，我国古代劳动人民就利用酵母菌 酿酒；酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素，所 以也可以做成高级营养品添加到食品中，或用作饲养动 物的高级饲料。 酵母菌生长环境：酵母菌生长环境： 酵母菌在自然界中分布很广，尤其喜欢在偏酸性 且含糖较多的环境中生长，例如，在水果、蔬菜、 花蜜的表面和在果园土壤中最为常见。 酵母菌是单细胞真核微生物。酵母菌细胞的形态通 常有球形、卵圆形、腊肠形、椭圆形、柠檬形或藕 节形等。比细菌的单细胞个体要大得多，一般为1- 5微米5-30微米。酵母菌无鞭毛，不能游动。 酵母

7、菌具有典型的真核细胞结构,有细胞壁、细胞 膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等，有的还具 有微体。 大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似，但比细菌菌 落大而厚，菌落表面光滑、湿润、粘稠，容易挑 起，菌落质地均匀，正反面和边缘、中央部位的颜 色都很均一，菌落多为乳白色，少数为红色，个别 为黑色。 1、芽殖 2、裂殖 3、孢子生殖 酵母菌的无性繁殖芽殖：酵母菌最常见的无性繁殖方式是芽殖。芽殖发生在细胞壁的预定点上，此点被称为芽痕，每个酵母细胞有一至多个芽痕。成熟的酵母细胞长出芽体，母细胞的细胞核分裂成两个子核，一个随母细胞的细胞质进入芽体内，当芽体接近母细胞大小时，自母细胞脱落成为新个体，如此继续出芽。

8、如果酵母菌生长旺盛，在芽体尚未自母细胞脱落前，即可在芽体上又长出新的芽体，最后形成假菌丝状。 酵母菌的芽殖过程： 1泡；2小管；3核；4液泡 酵母菌假菌丝的形成： 1、2、3、4 是出芽的顺序 酵母菌的有性繁殖酵母菌的有性繁殖 酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式进行无性繁殖的。两个临近的酵母细胞各自伸出一根管状的原生质突起，随即相互接触、融合，并形成一个通道，两个细胞核在此通道内结合，形成双倍体细胞核，然后进行减数分裂，形成4个或8个细胞核。每一子核与其周围的原生质形成孢子，即为子囊孢子，形成子囊孢子的细胞称为子囊。 酵母菌子囊孢子的形成形成过程： 1、2、3、4：两个细胞结合；5：接合子；6

9、、7、8、9：核分裂；10、11：核形成孢子 裂殖：裂殖：是少数酵母菌进行的无性繁殖方式，类似于细菌的裂殖。其过程是细胞延长，核分裂为二，细胞中央出现隔膜，将细胞横分为两个具有单核的子细胞。 酵母菌的菌落酵母菌的菌落 1.1.个体小个体小 微生物的个体极其微小，必须借助光学显微镜放微生物的个体极其微小，必须借助光学显微镜放 大几十倍、几百倍、上千倍才能看清楚。杆菌的大几十倍、几百倍、上千倍才能看清楚。杆菌的 宽度是宽度是0.5um0.5um，因此，因此8080个杆菌个杆菌“肩并肩肩并肩”排列，排列，也只也只 有有1 1根头发丝宽度。根头发丝宽度。2.2.种类多、分布广种类多、分布广 自然界中到

10、处都有微生物存在自然界中到处都有微生物存在 ， 比如在水中、比如在水中、 空气、土壤中等。几乎无处不有，无孔不入。在空气、土壤中等。几乎无处不有，无孔不入。在 人的皮肤上、口腔、肠道里都有许多微生物。微人的皮肤上、口腔、肠道里都有许多微生物。微 生物聚集最多的是土壤中，微生物总数的生物聚集最多的是土壤中，微生物总数的707090%90%。 空气里悬浮着无数细小的尘埃和水滴，他们是微空气里悬浮着无数细小的尘埃和水滴，他们是微 生物在空气中的藏身之地。生物在空气中的藏身之地。3.3.生长旺、繁殖快生长旺、繁殖快 微生物有着惊人的繁殖速度，大多数微生物几十微生物有着惊人的繁殖速度，大多数微生物几十

11、分钟就可以繁殖分钟就可以繁殖1 1代，如条件适宜时，细菌一般每代，如条件适宜时，细菌一般每 20203030分钟就可以繁殖分钟就可以繁殖1 1次，由一个细菌分裂成次，由一个细菌分裂成两两 个细菌。个细菌。 4.4.适应强、易变异适应强、易变异 微生物多以单细胞形式独立存在，整个细胞与外微生物多以单细胞形式独立存在，整个细胞与外 界环境直接接触，因而易受环境条件变化的影响界环境直接接触，因而易受环境条件变化的影响 发生变异。发生变异。 5.5.结构简单结构简单 微生物主要以非细胞、单细胞、简单多细胞或细胞群体的微生物主要以非细胞、单细胞、简单多细胞或细胞群体的 形式存在。例如细菌的一个细胞就是一

12、个独立的生物体，形式存在。例如细菌的一个细胞就是一个独立的生物体， 它的全部生命活动，如生长、呼吸、繁殖等，都是靠这一它的全部生命活动，如生长、呼吸、繁殖等，都是靠这一 细胞来完成的。细胞来完成的。（四）微生物的营养（四）微生物的营养 水分水分 碳源碳源 氮源氮源 无机盐类无机盐类 生长因子生长因子（五）微生物生长的影响因素（五）微生物生长的影响因素 1.1.营养物营养物 细菌在生长中，所需要的营养物质即水分、碳源、细菌在生长中，所需要的营养物质即水分、碳源、 氮源、无机盐和生长因子。氮源、无机盐和生长因子。 2.pH2.pH值值 每一种微生物都有一最适每一种微生物都有一最适PHPH值范围，在

13、此范围内值范围，在此范围内 微生物生长速率最大。许多自然环境的微生物生长速率最大。许多自然环境的PHPH值在值在5 5 9 9之间。之间。 3.温度 与医药相关的细菌大多数是嗜温的，它们生长的 最适合温度在环境温度与体温37.4.氧气 根据细菌对氧气的不同要求，可分为如下几种： 专性好氧菌、兼性厌氧菌、耐氧菌、专性厌氧菌 消毒与灭菌消毒与灭菌 消毒与灭菌是微生物实验技术中最基本的操作，消毒与灭菌是微生物实验技术中最基本的操作， 从事药品生产和检验的人员都应当了解消毒与灭从事药品生产和检验的人员都应当了解消毒与灭 菌的基本概念、方法及其意义，必须严格遵守有菌的基本概念、方法及其意义，必须严格遵守

14、有 关操作规程，否则不仅对生产与检验工作有很大关操作规程，否则不仅对生产与检验工作有很大 影响，会影响产品的质量，危害自身及社会和人影响，会影响产品的质量，危害自身及社会和人 民的生命安全。民的生命安全。 基本基本概念概念 消毒：是指对病原微生物的繁殖体致死作用，但 不能杀死芽孢等全部微生物。所以消毒是不彻底 的，不能代替灭菌。 灭菌：使达到无菌状态的方法。用物理和化学方 法杀灭传播媒介上所有微生物，使其达到无菌。 通常是指杀灭或除去全部活的微生物，包括繁殖 体和芽孢。消毒与灭菌共性及不同消毒与灭菌共性及不同共性：杀灭微生物以控制其污染和防止传播 消毒与灭菌区别：消毒与灭菌区别： 杀灭微生物完

15、全性不同。灭菌要求完全杀灭微生物，灭菌后的物品不应含任何活的微生物，消毒是不完全的，只能杀灭一分病原微生物。 方法不同。灭菌方法有多种多样，消毒常常是借助化物质。 效果检查的不同。灭菌效果是用无菌检查法检测，而消毒效果是以消毒剂的效价来评定。 常用的消毒剂常用的消毒剂 75%酒精酒精 0.1%新洁尔灭新洁尔灭 常用的灭菌方法常用的灭菌方法 干热灭菌法干热灭菌法 湿热灭菌法湿热灭菌法 辐射灭菌法辐射灭菌法 过滤除菌法过滤除菌法 气体灭菌法气体灭菌法 干热灭菌法干热灭菌法 常见的有火焰、烧灼、干烤和红外线灭菌等。 湿热灭菌法湿热灭菌法 通过热蒸汽或沸水使蛋白质变性而杀灭微生物的方法，称为湿热灭菌法

16、。常见的有煮沸、巴氏消毒、流通蒸汽灭菌等。湿热穿透力强，灭菌效果较干热好。 高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌 工作原理：常压下，水的沸点是100，如果在密 封紧闭的高压蒸锅内不使蒸汽外溢，由于连续加 热，锅内蒸汽不断加大，温度逐渐上升。当锅内 蒸汽达到平衡时，就为完全饱和蒸汽。饱和蒸汽 含量高，穿透力也大，能迅速杀灭细菌和芽孢。GMP规定： 进入洁净室（区）的空气必须净化，并根 据生产工艺要求划分空气洁净级别。洁净 室（区）内空气的微生物数和尘粒数应定 期进行监测。 菌落（colony forming units） 单个微生物在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖 到一定程度；形成肉眼可见有一定形态结构的

17、子细 胞的群落。一个细菌、霉菌或酵母菌的菌落均可由 一个或多个菌细胞生长繁殖而成。因此供试品中所 测得的菌落数，实际为菌落形成单位数(colony forming unity，cfu)，不应理解为细菌、霉菌、酵 母菌的个数。 微生物限度检查法微生物限度检查法 系检查非规定灭菌制剂及其原料、受微生 物污 染程度的方法。也是评价生产企业的药用原料、 辅料、设备、器具、工艺流程、环境和操作者卫 生状况的重要手段和依据。 洁净室（区）洁净室（区） 对尘粒及微生物污染规定需要进行环境控制的房 间和区域。其建筑结构、装备及其使用均具有减 少对该区域内污染源的介入、产生和滞留的功能。 单向流（简称层流）单向

18、流（简称层流） 沿着平行流线，以单一通路以一定流速向单一方 向流动的气流。 静态测试静态测试 洁净室（区）净化空气调节系统已处于正常运行洁净室（区）净化空气调节系统已处于正常运行 状态，工艺设备已安装，洁净室（区）内没有生状态，工艺设备已安装，洁净室（区）内没有生 产人员的情况下进行的测试。产人员的情况下进行的测试。 动态测试动态测试 洁净室（区）已处于正常生产状态下进行的测试。洁净室（区）已处于正常生产状态下进行的测试。 1.1.温度、相对湿度、压差温度、相对湿度、压差 洁净室（区）的温度和相对湿度应与药品生产工 艺要求相适应，无特殊要求时，温度应控制在 1826，相对湿度在45% 65%。

19、 空气洁净级别不同的相邻房间之间静压差应大于 5pa，洁净室（区）与室外大气压差应大于10pa， 并应有指示压差的装置，相同洁净级别区域，产 尘量大的操作室应保持相对负压。2.2.沉降菌沉降菌 原理：通过自然沉降原理收集在空气中生物粒子原理：通过自然沉降原理收集在空气中生物粒子 与培养基平皿，经若干时间，在适宜的条件下让与培养基平皿，经若干时间，在适宜的条件下让 其繁殖到可见的菌落进行计数，以平板培养皿中其繁殖到可见的菌落进行计数，以平板培养皿中 的菌落数来判定洁净环境内的活微生物数，并以的菌落数来判定洁净环境内的活微生物数，并以 此来评定洁净室（区）的洁净度。此来评定洁净室（区）的洁净度。

20、采样：将已准备好的培养皿按规定位置摆放，打开 培养皿盖，使培养皿表面暴露0.5h,再将培养皿盖盖 上后倒置。 全部采样结束后经培养皿倒置于恒温培养箱中培养。 在3035培养箱中培养，时间不少于48小时。每 批培养基应有对照试验，检验培养基本身是否污染。 可选定每批3只作对照培养。 结果评定结果评定 用于平均菌落数判断洁净室空气的微生物。 洁净室内的平均菌落数必须低于所选定的评定标 准。 若某洁净室内的平均菌落数超过评定标准，则必 须对此区域先进行消毒，然后重新采样两次，测 试结果必须合格。 合格标准合格标准 静态：百级1CFU皿；万级3CFU 皿 十万级 10CFU皿 动态：百级3CFU皿；万

21、级50CFU 皿 注意事项：注意事项： 温、湿度，压差、风速及换气次数应符合规定。温、湿度，压差、风速及换气次数应符合规定。 静态监测试时，测试人员不得超过静态监测试时，测试人员不得超过2 2人。人。 沉降菌监测每次空气净化系统至少正常运行沉降菌监测每次空气净化系统至少正常运行3030分钟分钟 以上。以上。 说明： 为了尽可能获得可靠性数据沉降碟放置时间不宜过短。美国和欧盟相关标准指南中建议，一般情况下，将沉降碟暴露于被测环境中4小时。不能仅仅通过对沉降菌监测可以说明空气环境洁净度符合要求，因为有些微生物颗粒不沉降，漂浮在空气中，对于悬浮在空气中的生物性微粒要通过浮游菌监测，两者结合来评价洁净

22、区空气环境中微生物。 3.3.浮游菌测试（空气微生物监测）浮游菌测试（空气微生物监测） 浮游菌测试是通过收集悬浮在空气中的生物性微浮游菌测试是通过收集悬浮在空气中的生物性微 粒，借助采样器，通过专门的培养基在适宜的生粒，借助采样器，通过专门的培养基在适宜的生 长条件下，让其繁殖到可见菌落进行计数。专用长条件下，让其繁殖到可见菌落进行计数。专用 设备，能对单位体积空气内的微生物数量进行定设备，能对单位体积空气内的微生物数量进行定 量评价，因而在制药企业得到应用，能保证取样量评价，因而在制药企业得到应用，能保证取样 的准确性及数据的可靠性。的准确性及数据的可靠性。 狭缝式取样器狭缝式取样器 仪器原

23、理不做介绍仪器原理不做介绍 采样：日常监测最小采样量采样：日常监测最小采样量100级采样量需要满足600L次10000级采样量需要满足400 L次监测频率：每月进行全面监测1次 结果计算结果计算 用计数方法得出各个培养皿的菌落数。 每个测点的浮游菌平均浓度的计算： 平均浓度（个m3）=菌落数采样量 采样量=50L min采样时间 结果评定结果评定 用浮游菌平均浓度判断洁净室（区）空气中的微生 物。 每个测点的浮游菌平均浓度低于所选定的评定标准 中关于细菌浓度的界限。 若某测点的浮游菌平均浓度超过评定标准，则必须 对此区域先进行消毒，然后重新采样两次，测试结 果必须合格。浮游菌合格标准浮游菌合格标准 百级百级5CFU5CFUm3m3；万级；万级100CFU 100CFU m3m3 注意事项：注意事项： 测试前，被测试洁净室（区）已经过消毒，温度、 湿度必须达到规定的要求，静压差、换气次数、 空气流速、必须控制在规定值内。 测试状态有静态和动态两种，在报告中应注明。 静态测试时室内人员不得多于2人4.表面微生物监测和人员卫生监测 目前采用表面擦拭方法，擦拭表面积25c，取其 浸提液用平皿法进行计数检验微生物数量。表面 擦拭方法适用较广，对于非规则物体表面取样到 位，简单易行，成本低。 5.5.悬浮粒子测试悬浮粒子测试 原理：采用计数浓度法，通过测定洁净环境的单 位体