嗜热脂肪芽孢杆菌

嗜热脂肪芽孢杆菌地芽孢杆菌属杆菌01主要特性鉴定方法耐热性演变历程应用目录03050204基本信息嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillusstearothermophilus）属嗜热性需氧芽孢杆菌，但兼有厌氧的特性，细菌繁殖体G兰氏染色阳性呈紫色，细菌芽胞孔雀绿着色。嗜热脂肪芽孢杆菌比较容易识别且对人体没有危害性，一般作为空间消毒的指示生物。由中国国家标准化管理委员会2015年发布的《湿热灭菌用生物指示剂》（GB.3-2015）于2017年01月01日正式实施，正式将嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillusstearothermophilus）改称为嗜热脂肪地芽孢杆菌（Geobacillusstearothermophilus）。主要特性主要特性嗜热脂肪地芽孢杆菌营养细胞呈长杆状、圆端，多数为单个、少数成对或链状排列，细胞宽0．6～1.μm、长2.0～3.5μm，细胞壁为革兰阳性结构，但染色可在阳性和阴性之间变化。芽孢呈椭圆或柱状、端生或次端生，孢囊膨胀或不膨胀，无伴孢晶体形成。最佳生长温度为56～60℃，最高生长温度为65～75℃，最低生长温度为30～45℃，需氧或兼性厌氧，利用葡萄糖产酸不产气。现中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)收藏菌株为嗜热脂肪地芽孢杆菌编号为CICC株，即ATCC7953株，其在营养琼脂上56℃培养24h的菌落形态呈浅黄色，表面粗糙湿润，边缘不整齐;该菌株在Cook等产孢培养基上56℃培养24h，取菌苔涂片经芽孢染色法染色后，1000倍光学显微镜下观察到多数仍为染成红色的繁殖体与部分已经形成染成蓝色的芽孢形态;在产孢培养基上56℃培养5d，镜下观察到90%以上为已经形成染成蓝色的芽孢，只有少数是染成红色的繁殖体。

演变历程演变历程1917年Smith等人在实验室分离出嗜热脂肪地芽孢杆菌，1920年Donk将其归类于芽孢杆菌属(Bacillus)，并命名为嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)。传统分类上对于芽孢杆菌属的分类标准较为宽松，导致该属细菌在生理、基因等方面存在很大差异。近年来随着分类学研究的不断深入，DNAG+Cmol%、16SrDNA序列分析、核酸杂交等分类技术的不断发展，芽孢杆菌属细菌的分类也得到更改与修正。1949年，Gordon和Smith对收集到的216株细菌进行分类研究，其中160株被归类于两个嗜热菌种:嗜热脂肪芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌(B．coagulans)，他们认为这两个菌种各自代表了一组需氧、嗜热、形成芽孢的细菌。1991年Ash等对51种芽孢杆菌属菌种的16SrDNA完整序列进行了分析，根据分析结果将它们分成5个不同的系统发育类群，并认为这5个类群明显代表着不同的菌属;同时提出芽孢杆菌属菌种在遗传方面相当混乱，需对其进行大量的分类学修正。Ash等的研究成果标志着对芽孢杆菌属进行重新分类的开始，此后从1992年至1999年陆续从芽孢杆菌属中独立出8个新属。2001年，Nazina等对芽孢杆菌属的嗜热菌组群进行了生理特性对比研究，在此基础上，又对其进行脂肪酸分析、DNA－DNA杂交、16SrDNA序列分析等一系列分类学研究。研究认为它们是一组系统发育相近、生理和形态相似的细菌，可以组成新的菌属，并就此提出了一个新的菌属名称:地芽孢杆菌属(Geobacillus)。Nazina等将包括嗜热脂肪芽孢杆菌在内的6种菌从芽孢杆菌属分离出来，与最近发现的新种一起归类为地芽孢杆菌属，该属已得到国际上的公认。鉴定方法鉴定方法对于嗜热脂肪地芽孢杆菌的鉴定，传统分类中根据形态特征、生理生化特性、生态特性等指标进行鉴定的方法耗时耗力，因此基于分子生物学的鉴定方法不断发展。2005年，DanielR．Zeigler报道了利用recN基因序列相似性分析鉴定地芽孢杆菌属菌种的研究。研究表明，对于属、种及亚种水平的分类，recN基因序列分析的鉴定分辨率接近甚至比16SrDNA序列分析更高，但突变饱和度限制了recN基因序列对更高层次分类的应用，然而recN基因序列分析对地芽孢杆菌属菌株种的鉴定具有重要作用。2007年，NomedaKuisiene等报道了利用AluI限制性内切16SrDNA扩增片段来鉴定嗜热脂肪地芽孢杆菌的方法。使用限制酶AluI将16SrDNA酶切，嗜热脂肪地芽孢杆菌的16SrDNA酶切电泳图将呈现出特殊条带:162bp条带的出现和76bp与86bp条带的缺失。同年，NomedaKuisiene等又报道，以16S－23SrDNA内转录间隔区序列为靶基因设计特异性引物GEOBAC，以其PCR产物来鉴定地芽孢杆菌属菌种。这些快速而准确的鉴定方法为嗜热脂肪地芽孢杆菌及地芽孢杆菌属其它菌种的研究与应用奠定了基础。

应用应用生物指示剂标准菌嗜热脂肪地芽孢杆菌(ATCC7953)所产芽孢无致病性、无热原、无毒，且对压力蒸汽的抵抗力在大多数微生物中最强，因此被欧洲药典、美国药典、日本药典等作为热力灭菌生物指示剂的标准菌株收录。我国卫生部也将该菌株作为压力蒸汽灭菌效果评价的标准检测菌株列入《消毒与灭菌效果的评价方法与标准》(GB－1995)和《消毒技术规范》(2002版);同时，国家质量监督检验检疫总局也将其作为湿热灭菌用生物指示物列入《医疗保健产品灭菌生物指示物》(GB.3－2000)标准中。嗜热脂肪地芽孢杆菌(ATCC7953)用于制备生物指示剂最重要的技术指标就是对一定灭菌因子有确定的抗力。2002年版《消毒技术规范》中明确规定嗜热脂肪地芽孢杆菌(ATCC7953)芽孢灭菌生物指示剂在121℃±0.5℃条件下的抗力指标:存活时间≥3.9min，杀灭时间≤19min，D值为1.3min－1.9min。然而同一菌株培养出的芽孢，其抗力也可能不同，此与培养方法和营养成分有关。Beaman等对该菌株粗糙型和光滑型芽孢100℃条件下的D值进行了测定，分别为124min和579min，因此制备生物指示剂必须严格确定菌株与菌落形态。此外，培养基成分不但对芽孢生成率有显著影响，对芽孢的热抗力也有明显作用，如芽孢形成培养基中钙离子浓度增加，可使芽孢的热抗力增加。芽孢的形成温度对芽孢的热抗力也有一定影响，Cook等的研究表明，在50℃、55℃、60℃条件下形成的芽孢，培养温度越高抗热能力越强。综上所述，生物指示剂的热抗力受多种因素影响，故对其制备条件应予严格控制;同时对生物指示剂产品，必须使用符合标准的抗力检测器对其抗力性能进行严格测试。耐热性耐热性罐头食品经过加热处理后一般残留的细菌为嗜热菌及其芽孢。嗜热脂肪芽孢杆菌是一种兼性厌氧菌，嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢是耐热性最强的芽孢之一，通常作为验证湿热灭菌程序的生物指示剂，同时也是造成罐头食品腐败变质的主要微生物之一。芽孢的耐热性除了与芽孢种类有关，还与所处的环境如酸碱度，水分活度，无机盐浓度等有着紧密的关系。食品组分与芽孢耐热性食品罐内杀菌热加工概念已有很长的历史大致始于1920年，随后将近一个世纪的发展。主要围绕长时间的高温热处理杀灭导致腐败和危害健康的微生物以期延长产品的货架期。而对于食品的要求已经超出了对于安全性和货架期的要求，更追求感官舒适性，高质量，营养健康以及方便性。因此杀菌工艺的趋势在于保证安全性的同时最小程度的减小对食品组分的破坏。经过众多科学研究发现，不同的食品组分对于微生物的耐热性有着不同的影响。悬浮液的pH，缓冲剂，NaCl和阳离子等都会影响细菌或芽孢的耐热性，但是研究的结论却不尽相同。如IciekJ利用数学模型研究表明在降低pH以及在有少量盐存在的情况下，能提高芽孢的激活和坏;PeriagoPM得到了类似的结论，且p