第五讲微生物生理学控制

微生物控制的意义

防止疾病的发生和传播防止食品和药物等的微生物污染防止微生物对原材料的破坏（腐败和变质）

灭菌（sterilization）

杀灭所有的微生物，包括细菌的芽孢；

消毒（disinfection）

杀灭病原微生物；防腐（antiseptic）

抑制微生物的生长繁殖；化学疗剂（therapeuticagents）

用来治疗微生物感染的药物，具有选择毒性；

概念

滤过除菌热力灭菌法辐射超声波（ultrasonic）渗透压（osmoticpressure）

控制微生物的物理方法

细菌滤器—材料为玻璃棉，陶瓷，石棉等。

滤膜材料为醋酸纤维素，硝酸纤维素，聚砜；孔径为0.22微米，0.45微米；应用—啤酒，饮料，药物（对热不稳定的，如蛋白质等）。

微生物耐热性大小的几种表示方法：

热力致死时间：在特定的温度及其它条件下，杀死一定数量的微生物所需要的时间

F值：在一定的基质中，温度为121.1℃，加热杀死一定数量微生物所需的时间

D值：利用一定温度进行加热，活菌数减少一个对数周期（即90%活菌被杀死）所需的时间

Z值：在加热致死曲线中，时间降低一个对数周期（即缩短90%的加热时间）所需要升高的温度多数细菌，酵母菌和霉菌的营养细胞和病毒在50-65℃，10min可以致死。一般噬菌体65－80ºＣ致死。放线菌霉菌的孢子比营养细胞抗热性强，76－80℃，10min可以杀死。细菌芽孢，在100℃下５－20min才能致死。嗜热脂肪芽孢杆菌可在80℃条件下失活，在120℃，12min才能杀死。同种微生物老龄菌比幼菌耐热。干热灭菌法湿热灭菌法焚烧金属制品（镊子，接种环等）。动物尸体，废弃物。

干热灭菌160℃/2h（oven）烤箱。适用于耐高温物品。温度下降至90~100℃时方可开启箱门，否则干烤物品会骤冷，破碎或可燃物燃烧。

湿热灭菌比干热灭菌效果好水蒸气穿透力强水蒸气含热潜能高蛋白质易凝固变性巴氏消毒法煮沸法流通蒸汽灭菌法间隙灭菌法高压蒸汽灭菌法（高温对培养基的影响及其防止措施）高温对培养基的不利影响：形成沉淀物（有机沉淀物如多肽类，无机沉淀物如磷酸盐）；破坏营养；提高色泽（褐变如产生氨基糖等）；改变培养基的pH值；降低培养基的浓度消除有害影响的措施采用特殊的加热灭菌法过滤除菌法加入螯合剂是用常压蒸汽反复几次进行灭菌的方法。

主要用于不宜高压灭菌的培养基，不耐热的药物和营养物等方法是将待灭菌物品置于蒸锅内加热到沸腾维持15-30min，杀死营养细胞，取出冷却后在37ºＣ恒温培养24小时，使芽孢萌发，再用此法灭菌，反复三次，即可达到灭菌目的。物品在水中煮沸15min，可杀死所有营养细胞和一部分芽孢。在水中加入１％的Ｎa2CO3或２－５％的碳酸效果更好。此法适合注射器和解剖用具的消毒。是食品（牛奶）酿造（啤酒）工业中常用的方法。具体做法优点：即可杀死病原微生物。又不致损坏营养，可保留食品饮料原有用味。低温维持法（LTH）

63℃/30min高温瞬时法（HTST）

72℃/15s，82℃/3s。设备：灭菌锅（autoclave）灭菌条件113℃/115℃（8磅/10磅）20~30min，适用于含糖培养基。121℃（15磅）20~30min，一般耐高温物品。紫外线X—Ray、ß—射线、γ—射线

原理—细胞DNA吸收能量，形成胸腺嘧啶二聚体，干扰DNA复制和蛋白质合成。设备：紫外灯（30~40W）适用于空间及物品表面的消毒缺点：穿透力弱，不能透过玻璃，UV照射可产生臭氧（有害）。适用于整包装灭菌（Co60）优点：穿透力强

破碎细胞（eg：E.coli，有时与溶菌酶反复冻溶结合）超声波清洗（细胞培养用玻璃器皿）

高渗引起细胞脱水产生质壁分离。常用盐腌，糖渍来保存食品。

抗微生物剂(antimicrobialagcnt)

抗代谢物(antimetabolite)

抗生素(Antibiotic)控制微生物的化学方法

抗微生物剂是一类能够杀死微生物或抑制微生物生长的化学物质根据它们抗微生物的特性可分为：

抑菌剂

杀菌剂溶菌剂用机理是这类物质结合到核糖体上抑制蛋白质合成，导致生长停止，由于它们同核糖体结合不紧，它们在浓度降低时又会游离出来，核糖体合成蛋白质的能力恢复，使生长恢复

它们是紧紧地结合到细胞的作用靶上，即使在浓度降低时也不能游离出来，因此生长不能恢复能抑制细胞壁合成或损伤细胞质膜

消毒剂

可以抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用的化学试剂.—主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和环境中的微生物。

防腐剂

可以抑制或阻止微生物生长，但对人体或动物体的毒性较低的化学药剂.——用于肌体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也有的用于食品、饮料药品的防腐作用。

但现时消毒剂和防腐剂间的界限已并不很严格.抗微生物剂通常又将它们分为使微生物蛋白质凝固变性,发生沉淀.如酒精等.破坏菌体的酶系统,影响菌体代谢.如过氧化氢等.降低微生物表面张力,增加细胞膜的通透性,使细胞发生破裂或溶解.如来苏儿等酚类物质.消毒防腐剂的作用机理常用消毒剂的种类和应用类型

名称及使用方法

作用原理

应用范围重金属盐类0.05%—0.1%升汞2%红汞0.1%—1%硝酸银0.1%—0.5%硫酸铜蛋白质变性、酶失活变性、沉淀蛋白蛋白质变性、酶失活非金属器皿皮肤、粘膜、伤口皮肤、新生儿眼睛防治植物病害表面活性剂0.05%—0.1%新洁尔灭0.05%—0.1%杜灭芬蛋白变性、破坏细胞膜皮肤、粘膜、器械皮肤、金属、棉织品、塑料

类型

名称及使用方法

作用原理

应用范围

醇类70%—75%乙醇脱水、蛋白质变性皮肤、器皿

醛类0.5%—10%甲醛2%戊二醛（pH=8）蛋白质变性房间、物品消毒（不适合食品厂）

酚类3%—5%石炭酸2%来苏儿3%—5%来苏儿破坏细胞膜、蛋白质变性地面、器具皮肤地面、器具氧化剂0.1%高锰酸钾3%过氧化氢0.2%—0.5%过氧乙酸氧化蛋白质活性基团，酶失活皮肤、水果、蔬菜皮肤、物品表面水果、蔬菜、塑料等消毒剂的性质和作用方式微生物种类消毒剂的浓度、作用时间环境因素影响消毒剂作用的因素各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准石炭酸系数：指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率。一般规定处理时间为10分钟，而供试菌定为Salmonellatyphi（伤寒沙门氏菌）。在临床上最早使用的消毒剂----石炭酸有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似，以致于可以和特定的酶结合，从而阻碍酶的功能，干扰代谢的正常进行，这些物质叫抗代谢物，用于疾病治疗，称抗代谢类药物，如：磺胺类药物。机理：作为细菌菌细胞基本生长因子的竞争性抑制剂（与相应酶竞争性结合）而阻止微生物对生长因子的利用，因而可以抑制微生物的生长。只有当正常代谢产物的量少或不存在时，抗代谢物才有用。种类：磺胺药——对氨基本甲酸

；

6-巯基嘌呤——嘌呤；

5-甲基色氨酸——氨基酸；异烟肼——吡哆醇。抗代谢药物：

二氢蝶啶

+对氨基本甲酸二氢叶酸四氢叶酸辅酶F磺胺药核酸合成二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶细菌需要利用对氨基本甲酸合成生长所需的叶酸：

磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶----二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。抗生素

生物在其生命过程中所产生的一类低分子量代谢产物，在很低浓度下就能抑制或杀死其它生物或细胞的生长.最低抑菌/杀菌浓度（MIC/MBC）:表示抗生素的抗菌活性，单位是

g/ml.抗菌谱：抗生素的作用对象有一定范围，这种作用范围称该抗生素的抗菌谱。广谱～：对多种微生物有作用（如：土霉素、四环素）；窄谱～：仅对某一类微生物有作用（如：多粘菌素）84021

MIC=2ūg/mlDeterminationofMICChlAmpEryStrTetDiskDiffusionTest

抗生素的单位重量单位

以抗生素活性部分的重量为单位，1mg=1000U类似重量单位

以抗生素盐类重量，1mg=1000U重量折算单位

青霉G钠盐：1mg=1667u（以50ml肉汤中抑制金葡菌生长的最小青霉素量为1U）特定单位

标准品—中国药品生物制品检定所分发标示量

抗生素制剂标签上的标量（单位或重量）

抗生素的效价

效价＝样品的抗菌活性/标准品的抗菌活性测定方法物理方法化学方法微生物学方法（法定）稀释法比浊法琼脂扩散法抑制细胞壁的合成；

如：青霉素破坏细胞膜功能；

如：多粘菌素可作用于膜磷脂使膜溶解

抑制蛋白质合成；

如：氯霉素，四环素、链霉素等

干扰核酸代谢；如：利福霉素、新生霉素、丝裂霉素、灰黄霉素抗生素作用机制

抗药性

抗药性(drugresistance)是指在微生物或肿瘤细胞多次与药物接触发生敏感性降低的现象，是微生物对药物所具有的相对抗性。对同一种微生物和肿瘤细胞而言，抗药性与敏感性是相对的，抗药性增强，则敏感性降低。抗药性的程度一般以该药物对某种微生物的最低抑菌浓度(MIC)来衡量。

天然不敏感性(过去常称为固有抗药性)获得抗药性多重抗药性

(multipledrugresis