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1、第五章 外界因素对微生物的影响,The processes used to control microorganisms are either physical or chemical,though a combination of both may be used.Physical methods include heat treatment,irradiation,filtration,and mechanical removal(washing).Chemical methods use any one of a variety of antimicrobial chemicals.Th
2、e method chosen depends on the circumstances and resulting degree of control required.Definitions related to microbial control are summarized as follow:,1.灭菌(sterilization)杀死物体中所有微生物，叫做灭菌。这里指的所有微生物中包括病原微生物和非病原微生物及其芽孢、霉菌孢子等。The process of removing or destroying all microorganisms on or in a product i
3、s called sterilization.2.消毒(disinfection)杀死物体中的病原微生物，叫做消毒。用于消毒的化学药品叫做消毒剂或杀菌剂。Disinfection is the process that eliminates most or alldisease-causing microorganisms on or in a material.3.防腐(antisepsis)阻止或抑制微生物的生长繁殖叫做防腐或抑菌。用于防腐的化学药品称为防腐剂或抑菌剂。Preservation is the process of delaying spoilage of foodsor o
4、ther perishable products by adding growth-inhibitingingredients or adjusting storage conditions to impede growth of microorganisms.,4.无菌法(asepsis)无菌是指一定的空间范围内没有活的微生物。所谓无菌法是指在实际操作过程中，防止任何微生物进入动物机体或物体的方法。5.抑菌作用(bacteriostasis)是指抑制或阻碍微生物生长繁殖的作用。6.杀菌作用(bacteriocidal action)是指能使菌体致死的作用。7.抗菌作用(antibacteri
5、al action)抗菌作用包括抑菌作用和杀菌作用，是这两者的总称。8.某些药物具有杀灭病毒的能力，称有抗病毒作用。,Contents,第一节 物理因素,第二节 化学因素,第三节 生物因素,第一节 物理因素,影响微生物的物理因素主要有：干燥 渗透压 温度 光线 射线 滤过,一、干 燥,水分是微生物新陈代谢过程中不可缺少的成分。微生物在干燥的环境中失去大量水分，新陈代谢便会发生障碍，甚至引起菌体蛋白质变性和由于盐类浓度的增高而逐渐导致死亡。在实践中常用干燥方法保存草料、谷类、鱼、皮张、蔬菜及中草药等。,含水分16以下,含水分25,含水量在14以下，不高于30时,牧草收获,二、渗透压,在等渗溶液中
6、，微生物的活动保持正常，细胞外形不变。在高渗溶液中，细胞易失水，脱水后发生质壁分离，生长受抑制或死亡（10-15%浓度的盐渍和50-70%浓度的糖渍保藏食品）。在低渗溶液中，细胞吸水膨胀，甚至导致细胞破裂死亡。,三、温 度,温度是影响微生物生长的最重要因素之一。温度对微生物的影响具体表现在：影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成。影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。影响物质的溶解度，对生长有影响。,从微生物整体来看:生长的温度范围一般在-10 100 极端下限为-30，极端
7、上限为105300 但对于特定的某一种微生物：只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度,（一）微生物生长的三个温度基点,根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为三个类型：,低温型微生物（嗜冷微生物）中温型微生物（嗜温微生物）高温型微生物（嗜热微生物）,（二）、低温对微生物的影响 当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。低温保藏菌种就是利用这个原理。一些细菌、酵母菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间
8、地保藏在4的冰箱中。当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物会死亡，有些则并不死亡。,造成死亡的原因：冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，膜内物质外漏。冻结过程造成细胞脱水。冻结速度对冰晶形成有很大影响，缓慢冻结，形成的冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结，形成的冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。,低温低温是通过降低酶反应速度使微生物生长受到抑制。冷藏法：5，微生物斜面菌种放置冷藏箱中可保存数周至数月而不衰竭死亡；食品保鲜冷冻法：食品工业中采用-10左右的冷冻温度
9、较长时间地保藏食品；冷冻法也可用作菌种保藏，但所需温度更低，如-80低温冰箱、或-78干冰、或-196液氮中冷冻保存。,（三）、高温对微生物的影响高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞结构（溶菌）。微生物对热的耐受力与以下因素有关:微生物种类及发育阶段 嗜热菌比其它类型的菌体抗热有芽孢的细菌比无芽孢的菌抗热微生物的繁殖结构比营养结构抗热性强老龄菌比幼龄菌抗热,高温灭菌（消毒）法是最常用的物理方法。高温可引起蛋白质、核酸等活性大分子氧化或变性失活而导致微生物死亡。,1.干热灭菌法（dry heat sterilization）火焰灭菌法（incineration）：是将被灭菌物品在火焰
10、中燃烧，使所有的生物碳化。简单、彻底，但对被灭菌物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，及不怕烧的实验器具，如接种环、镊子、试管或三角瓶口的灭菌等。干燥热空气灭菌法(hot-air oven)：将物品放入烘箱内，然后升温至150170，维持12小时。适用于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样品，及棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死，所以温度高、时间长。,2.湿热法(moist heat sterilization)：特点：温度低、时间短、灭菌效果好 原因：1)菌体内含水量越高，则凝固温度越低；2)蒸汽冷凝会放出潜热；3)饱和水蒸汽穿
11、透力强；4)湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定 性，主要破坏氢键结构。,（1）煮沸消毒法将水加热至100，煮沸15min30min，可杀死所有营养细胞和部分芽孢，达到消毒物的目的。外科手术器械、注射器、针头等，经煮沸1520min可杀死细菌的繁殖体；水中加入25石炭酸，能增强杀菌力，经15min的煮沸可杀死炭疽的芽孢；若水中加入1碳酸钠，可使溶液pH偏碱性，也增强杀菌力，同时还具有减缓金属氧化的防锈作用。,（2）间歇灭菌法：将待灭菌物品在80-100蒸煮15-60min，冷却后搁置室温（28-37）下过夜，并重复以上过程三遍以上。其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀死芽胞，室温过夜促使残留
12、的芽孢萌发成营养体，再经蒸煮过程可杀死新的营养体；循环三次以上可保证彻底灭菌的目的。适用于不耐高温的物品灭菌，如不适于高压灭菌的特殊培养基、药品的灭菌。缺点是麻烦、费时。,（3）巴斯德消毒法（Pasteurization）：用较低的温度来杀死其中的病原微生物，这样既保持食品的营养风味，又进行了消毒该法一般是将待消毒的液体食品置于62处理30min，然后迅速冷却。即可达到消毒目的。低温长时法(Low temperature long time,LTLT)：62.930min处理牛奶高温瞬时法（Hightemperatureshorttime,HTST):71.615s处理牛奶超高温巴斯德灭菌法(
13、Ultrapasteurization):让液体食品停留在140左右1-2s，急剧冷却至75，经匀质化后冷却至20。,（4）高压蒸汽灭菌法 利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到100 以上高温灭菌的方法。方法：121（1kg/cm2或15磅/英寸2）维持15-20min。115（0.75kg/cm2或11磅/英寸2）20-30min。应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度例如：生理盐水、营养琼脂等培养基用121。含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用112。适用：耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。,高 压 蒸 汽 灭 菌 锅,注意事项：排净冷空气；灭菌终了，缓慢降压；灭菌结束，趁热取
14、出物品。,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：会产生混浊或形成不溶性沉淀营养成分被破坏（PO4-3存在，葡萄糖生成酮糖，菌不利用）；色泽加深（褐变如产生氨基糖等）；改变培养基的pH值（通常下降0.2）；形成有害物质，抑制微生物生长；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,四、光 线,日光光谱包括红外线、可见光线和紫外光。可见光对微生物的危害作用虽然不大，但长时间作用也能妨碍微生物的新陈代谢。故培养和保存菌种都必须在阴暗处，常用箱内无光线的恒温箱培养微生物，用冰箱保存菌种。,四、光 线,光感作用：可见光具有微弱的杀菌作用，若将某些染料，如结晶紫、美蓝
15、、红汞、伊红及沙黄等加到培养基中或涂在外伤表面，能增强可见光的杀菌作用，称为光感作用(photosensitization)。一般是在有氧的情况下才出现光感作用，这与染料激活氧或染料氧化后生成氧化物而起杀菌作用有关。一些病毒、细菌、毒素经光感作用后，可失去活性，但仍有抗原性，可制成灭活疫苗。,紫外线灭菌 波长200320nm紫外线具有杀菌作用，其中265266nm波长的紫外线的杀菌力最强。使用紫外灯照射，可以根据1W/M3来计算剂量，若以面积计算，一般30W的紫外灯可用于15M2的房间消毒，照射时间为20-30分钟，有效照射距离为1米左右。,紫外线灭菌作用主要表现在两个方面：一方面，细菌DNA
16、链吸收足够剂量的、260nm左右的紫外线后，同一链中的相邻两个胸腺嘧啶形成二聚体，DNA分子不能进行正常的复制与转录，发生致死性突变而死亡。另一方面，紫外线使空气中的氧变成臭氧，臭氧放出的原子氧，也具有强烈氧化杀菌作用。,五、射 线,X、射线，波长短，能量高，有较强的杀伤力。作用原理：可引起水和其他物质的电离，产生游离基，使核酸、蛋白质或酶发生变化，造成细胞损伤或死亡。特点：穿透力强，非专一性，作用于一切细胞成分，对所有生物均有杀伤作用。应用：用于杀菌或菌种诱变。,采用滤孔比细菌还小的筛子或滤膜作成各种过滤器，当空气或液体流经筛子或滤膜时，微生物不能通过滤孔而被阻留在一侧，从而达到灭菌的目的。
17、但不能除去病毒。滤器孔径：常用0.22 m、0.45 m。应用：对于含酶、血清、维生素和氨基酸等热敏物质除菌。,六、过滤除菌法,微波：微波的范围在9152450MHz/s之间。机理：微波产生热效应，使蛋白质、酶等物质变性，导致微生物死亡。特点：加热均匀，热能利用率高、加热时间短。应用：食品消毒、灭菌。,七、微波与超声波,超声波：每秒钟振动在1600以上的声波。机理：引起膜破坏，细胞破裂，内涵物逸出。应用：破碎细胞，提取胞内物质（代谢产物、酶等）杀菌,超声波杀菌效力大小与频率、强度、处理时间等多种因素有关。,七、微波与超声波,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
18、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。,消毒剂和防腐剂,第二节 化学因素,(一)化学物质的性质 化学消毒剂对微生物和动物机体细胞都有毒性，故只能用于局部消毒。(二)化学物质的浓度 一般来说化学消毒剂的浓度愈大，其对微生物的作用愈强。(三)作用时间与其他环境条件 化学消毒剂杀死微生物所需时间的长短，与其本身的性质、浓度、温度、作用时微生物所处的环境及微生物的种类等有密切关系。(四)微生物的种类 微生物由于形态结构和代谢方式等生
19、物学特性的不同，对化学物质所呈现的反应亦有差异。,一、影响消毒剂作用的因素,第二节 化学因素,(1)消毒剂应具有强大的杀菌力，穿透力，奏效快。(2)易溶于水，使用方便，价格低廉。(3)性质稳定，不易氧化分解，不易燃易爆，便于贮存。(4)对动物机体应无毒性或毒性较小。对衣物、用具、金属制品(如铁丝笼、仪器设备、器械等)无腐蚀性。无残留，对环境无污染。(5)杀菌力不受或少受脓汁、血液、坏死组织、粪便、痰等有机物存在的影响。,二、选择消毒剂时应注意的问题,第二节 化学因素,概念：是指那些能够特异性地作用于某些微生物并具有选择毒性的化学药剂，它们与非特异的化学药剂相比对人体几乎没有什么毒性或毒性很小，
20、可用作治疗微生物引起的疾病。既适用于涂抹肌体表面，也始于通过口服或注射吸收到体内。种类：抗代谢药物人工合成的 抗生素微生物所产生的,三、抗微生物药物,概念：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。,1、抗代谢类药物（生长因子类似物）:,二氢蝶啶+对氨基本甲酸 二氢叶酸 四氢叶酸 辅酶F磺胺
21、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：,磺胺药作用机理：,概念：抗生素：微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微生物的生长。最小抑制浓度（Minimal Inhibitory Concentration,MIC）:表示抗生素的抗菌活性，单位是g/ml.MIC可以在液体试管或固体平板上测定。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）,2、抗生素：,作用机制：1）抑制细胞壁的合成；（如：青
22、霉素）2）破坏细胞膜功能；（如：多粘菌素可作用于膜磷脂使膜溶解）3）抑制蛋白质合成；（如：氯霉素，四环素、链霉素等）4）干扰核酸代谢；（如：利福霉素、新生霉素、丝裂霉素、灰黄霉素）,2、抗生素：,第三节 生物因素,一、共 生 两种或多种生物共同生活在一起，互相依赖，互相得利，称为共生(Symbiosis)。微生物与微生物之间的共生比较少见，微生物与其他生物之间的共生则较多见，它们往往形成形态上和生理上的整体。二、颉 颃 一种微生物在生长发育过程中，能产生某些对他种微生物呈现毒害作用的物质，抑制或杀死他种微生物的现象称为颉颃(antibiosis)作用。三、寄 生 一种生物从另一种生物获取所需的营养，赖以为生，并对后者具有损害作用的现象，称为寄生(parasitism)。四、协 同 两种或多种生物在同一生活环境中，互相协助，共同完成或加强某种作用，称为协同(synergism)。,Critical ThinkingThis graph shows the time it takes to kill populations of the same microorganism under different conditions.What conditions would explain the differences in lines a,b,and c,Thank You!,
