有害微生物的控制

    在我们周围的环境中，到处都有各种各样的微生物存在着，其中有一部分是人类的有害微生物。它们通过气流、相互接触或人工接种等方式，传播到合适的基质或生物对象上而造成种种危害。例如，食品和工农业产品的霉腐变质；实验室中微生物或动植物组织、细胞纯培养物的污染；培养基或生化试剂的染菌；微生物工业发酵中的杂菌污染；以及人体和动、植物受病原微生物的感染而患各种传染病，等等。对这些有害微生物应采取有效的措施来抑制或消灭它们。

一、几个基本概念　

控制有害微生物主要有以下几种措施：

(一)xx(sterilization)

采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为xx，例如各种高温xx措施等。xx实质上可分xx(bacteriocidation)和溶菌(bacteriolysis)两种，前者指菌体虽死，但形体尚存，后者则指菌体杀死后，其细胞发生溶化、消失的现象

(二)xx(disinfection)
从字义上来看，xx就是xx毒害，这里的“毒害”就是指传染源或致病菌的意思，英文中的“dis-infection”也是“xx传染”的意思。所以，xx是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的病原菌，而对被xx的物体基本无害的措施。例如一些常用的对皮肤、水果、饮用水进行药剂xx的方法；对啤酒、牛奶、果汁和酱油等进行xx处理的巴氏xx法，等等。

(三)防腐(antisepsis)
防腐就是利用某种理化因素xx抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等发生霉腐的措施。
防腐的措施很多，主要有：
(1)低温 利用4℃以下的各种低温(O℃、-20℃、-70℃、-196℃等)，以保藏食物、药品和菌种等。
(2)缺氧 近年来，已采用在密闭容器中加入除氧剂来有效地防止食品和粮食等的霉腐、变质，并达到保鲜的目的。除氧剂的种类很多，主要原料是铁粉，再加上一定量的辅料和填充剂制成，它对新鲜食品具有良好的保鲜功能。
(3)干燥 采用晒干或红外线干燥等方法对粮食、食品等进行干燥保藏是最常见的防止霉腐的方法。此外，在密封条件下，用石灰、无水氯化钙、五氧化二磷、浓硫酸、氢氧化钾或硅胶等作吸湿剂，也可很好地达到食品、药品和器材等长期防霉腐的目的。
(4)高渗 通过盐腌和糖渍等高渗措施来保存各种食物，是在民间流传已久的防腐方法。
(5)高酸度 用高酸度也可达到防腐的目的。泡菜就是利用乳酸菌的厌氧发酵使新鲜蔬菜产生大量乳酸，借以达到抑制杂菌和长期保藏的目的。
(6)防腐剂 在有些食品、调味品、饮料或器材中，可以加入适量的防腐剂以达到防霉腐的目的。例如，酱油中常以苯甲酸来防腐；墨汁中可加入尼泊金作防腐剂；化妆品可加入山梨酸、脱氢醋酸等来防腐；食品和饲料可加入二甲基延胡索酸(DMF)来防腐等。

(四)化疗(chemotherapy)
化疗即化学xx。它是利用具有高度选择毒力(selectivetoxicity，即对病原菌具有高度毒力而对宿主无显著毒性)的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到xx该传染病的一种措施。用于化疗目的的化学物质称化学xx剂(chemotherapeutant)。最重要的化学xx剂如各种xxx、磺胺类xx和xxx中的有效成分等。

二、物理xx因素的代表——高温

(一)高温xx作用的种类

具有xx效应的温度范围较广。高温的致死作用，主要是由于它使微生物的蛋白质和核酸等重要生物高分子发生变性、破坏，例如它可使核酸发生脱氨、脱嘌呤或降解，以及破坏细胞膜上的类脂质成分等。湿热xx要比干热xx更有效，这一方面是由于湿热易于传递热量，另一方面是由于湿热更易破坏保持蛋白质稳定性的氢键等结构，从而加速其变性。
在实践上行之有效的高温xx或xx的方法主要有以下几种。

1．干热xx法(dryheatsterilization) 将金属制品或清洁玻璃器皿放入电热烘箱内，在150～170℃下维持1～2小时后，即可达到彻底xx的目的。在这种条件下，可使细胞膜破坏、蛋白质变性、原生质干燥，以及各种细胞成分发生氧化。灼烧(incineration或combustion)是一种最彻底的干热xx方法，但它只能用于接种环、接种针等少数对象的xx。xx的芽孢是耐热性最强的生命形式，所以，干热xx时间常以几种有代表性的xx芽孢的耐热性作参考标准。

2．湿热xx法(moistheatsterilization) 湿热xx法比干热xx法更有效。多数xx和xx的营养细胞在60℃左右处理5～10分钟后即可杀死，酵母菌和xx的孢子稍耐热些，要用80℃以上的温度处理才能杀死，而xx的芽孢最耐热，一般要在120℃下处理15分钟才能杀死。

(1)常压法

巴氏xx法(pasteurization) 用于牛奶、啤酒、果酒和酱油等不能进行高温xx的液体的一种xx方法，其主要目的是杀死其中无芽孢的病原菌(如牛奶中的结核杆菌或沙门氏菌)，而又不影响它们的风味。巴氏xx法是一种低温xx法，具体的处理温度和时间各有不同，一般在60～85℃下处理15秒至30分钟。具体的方法可分两类，{dy}类是较老式的，称为低温维持法(LTH，lowtemperatureholdingmethod)，例如在63℃下保持30分钟可进行牛奶xx；另一类是较新式的，称为高温瞬时法(HTST，hightemperatureshorttime)，用于牛奶xx时只要在72℃下保持15秒钟即可。据报道，不管用LTH或HTST法，都不能杀灭引起Q热的病原体——Coxiellaburnetii(伯氏考克斯氏体，是一种立克次氏体)。

煮沸煮沸消毒法 一般用于饮用水的xx(100℃下数分钟)。

间歇xx法(fractionalsterilization或tyndallization)又称丁达尔xx法或分段xx法。适用于不耐热培养基的xx。方法是：将待xx的培养基在80～100℃下蒸煮15～60分钟，以杀死其中所有微生物的营养细胞，然后置室温或37℃下保温过夜，诱导残留的芽孢发芽，第二天再以同法蒸煮和保温过夜，如此连续重复3天，即可在较低温度下达到彻底xx的效果。例如，培养硫xx的含硫培养基就应该用间歇xx法xx，因为其中的元素硫经常规的加压xx(121℃)后会发生熔化，而在99～100℃的温度下则呈结晶形。

(2)加压法

常规加压xx法(normalautoclaving) 这是一种应用最为广泛的xx方法。其原理十分简单：将待xx的物件放置在盛有适量水的加压蒸汽xx锅(或家用压力锅)内。把锅内的水加热煮沸，并把其中原有的空气彻底驱尽后将锅密闭。再继续加热就会使锅内的蒸气压逐渐上升，从而温度也上升到100℃以上。为达到良好的xx效果，一般要求温度应达到121℃(压力为1kg／cm2或15磅／英寸2)，时间维持15～20分钟，也可采用在较低的温度(115℃，即0.7kg／cm2或10磅／英寸2)下维持35分钟的方法。此法适合于一切微生物学实验室、医疗保健机构或发酵工厂中对培养基及多种器材、物料的xx。

连续加压xx法(continuousautoclaving) 在发酵行业里也称“连消法”。此法只在大规模的发酵工厂中作培养基xx用。主要操作是将培养基在发酵罐外连续不断地进行加热、维持和冷却，然后才进入发酵罐。培养基一般在135～140℃下处理5～15秒钟。这种xx方法有很多优点：①因采用高温瞬时xx，故既可杀灭微生物，又可{zd0}限度减少营养成分的破坏，从而提高了原料的利用率，例如，在xxx发酵中，它比以往的“实罐xx”(120℃，30分钟)提高产量5～10％；②由于总的xx时间较分批xx注明显减少，所以缩短了发酵罐的占用周期，从而提高了它的利用率；③由于蒸汽负荷均匀，故提高了锅炉的利用率；④适宜于自动化操作；⑤降低了操作人员的劳动强度。有关xx温度和时间对营养成分破坏的影响可见表7－12。

(二)影响加压蒸汽xx效果的因素

(1)xx物体含菌量的影响 不同的微生物个体(xxxx体和孢子)的耐热性是有差别的，所以，xx物体中的含菌量越高，杀死{zh1}一个个体所需的时间就越长。在实践上，由xx原料尤其是麸皮等植物性原料配成的培养基，一般含菌量较高，而用纯粹化学试剂配制成的组合培养基，含菌量低。所以xx的温度和时间也应有差别。

(2)xx锅内空气排除程度的影响 加压蒸汽xx法的原理是在驱尽锅内空气的前提下，通过加热把密闭锅内纯水蒸汽的压力升高而使蒸汽温度相应提高，也就是说是依靠温度而不是压力来达到xx的目的。因此，在一切利用加压蒸汽xx法的场合下，必须做到彻底排除xx锅内的残余空气。
要检验xx锅内空气排除度，可采用多种方法。{zh0}的办法是xx锅上同时装有压力表和温度计，其次是将待测气体通过橡胶管引入深层冷水中，如只听到“扑扑”声而未见有气泡冒出，也可证明锅内已是纯蒸汽了。
(3)xx对象pH的影响 xx对象的pH对xx效果有较大的影响(表7-15)。pH6.0～8.0时，微生物较不易死亡；pH＜6.0时，最易引起死亡。

(4)xx对象的体积 xx对象体积的大小会影响热的传导速率。盛放培养液的玻璃器皿，其体积大小对xx效果的影响甚为明显。因此，在实验室工作中，要防止用常规的压力和时间在加压xx锅内进行大容量培养基的xx。

(5)加热与散热速度 在加压xx时，一般只注意达到所需压力后的维持时间。事实上，在达到该压力前(即“上磅前”)的预热速度有快有慢，还有在达到xx要求后，散热的速度(即“下磅”速度)也有快有慢，这两段时间也对xx效果和培养基成分发生影响。为了使科学研究的结果有良好的重演性，在xx操作中对这些技术细节都应加以注意。

(三)高温对培养基成分的有害影响及其防止
在加压蒸汽xx时，高温尤其是长时间的高温除对培养基中的淀粉成分有促进糊化和水解等少数有利影响外，只会对培养基成分产生很多不利的影响。
xx有害影响的措施很多，主要有：
(1)采用特殊加热xx法 例如，对易破坏的含糖培养基进行xx时，应先将糖液与其他成分分别xx后再合并；对含Ca2 或Fe3 的培养基与磷酸盐先作分别xx，然后再混合，就不易形成磷酸盐沉淀；对含有在高温下易破坏成分的培养基(如含糖组合培养基)可进行低压xx(在112℃即0.57kg／cm2或8磅／英寸2下xx15分钟)或间歇xx；在大规模发酵工业中，可采用连续加压xx法进行培养基的xx；等等。
(2)过滤xx法 对培养液中某些不耐热的成分可采用过滤xx法“xx”，例如滤膜过滤装置、烧结玻璃滤板过滤器、石棉板过滤器(Seitz滤器)、素烧瓷过滤器(Chamberland滤烛)以及硅藻土过滤器(Berkefeld滤烛)等。过滤xx的缺点是无法去除其中的病毒和噬菌体。
(3)其他方法 在配制培养基时，为避免发生沉淀，一般应按配方逐一加入各种成分。另外，加入0.01％EDTA(乙二胺四乙酸)或0.01％NTA(氮川三乙酸)等螯合剂到培养基中，可防止金属离子发生沉淀。{zh1}，还可以用气体xx剂如氧化乙烯等对个别成分进行xx处理。　

三、化学xx剂或制菌剂　

抑制或杀灭微生物的化学因素种类极多、用途广泛、性质各异。主要有以下数类：

(一)表面消毒剂

常用消毒剂的种类很多，它们的xx强度各不相同。但几乎都有一个共同规律，即当其在极低浓度时，常常会对微生物的生命活动起刺激作用，随着浓度逐渐增高，就相继出现制菌和xx作用，因而形成一个连续的作用谱。

表面消毒剂是指对一切活细胞都有毒性，不能用作活细胞内的化学xx用的化学药剂。它们的种类很多。为比较各种表面消毒剂的相对xx强度，常采用在临床上最早使用的消毒剂——石炭酸作为比较的标准，并提出了石炭酸系数这一指标。所谓石炭酸系数，指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最=高稀释度与达到同效的石炭酸的{zg}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)。由于各种消毒剂的xx机制各不相同，故石炭酸系数仅有一定的参考价值。
(二)抗代谢xx的代表——磺胺类xx

磺胺是在青霉素应用前xx许多xx性传染病的xxx化学xx剂。1940年，Wood和Fildes研究了磺胺的作用机制，并阐明因为它的结构与xx的生长因子——对氨基苯甲酸(PABA，para-aminobenzoicacid)高度相似(图7-19)，因而两者发生了竞争性拮抗作用。{zh1}，美国的Lederle实验室的学者发现PABA是叶酸的一个组分。

(三)xxx
xxx是一类最重要的化学xx剂，自从{dy}个xxx——青霉素于本世纪40年代初问世以来，至今已寻找到9000多种新的xxx和合成过70000多种半合成xxx，但其中只有50～60种是临床上常用的xxx。链霉素的发现者S．A．Waksman(1942)曾对xxx下过这样的定义：“xxx是微生物在新陈代谢过程中产生的具有抑制他种微生物生长活动、甚至杀灭他种微生物的性能的低浓度的化学物质。”从现代的观念来看，上述定义应有所发展。首先，xxx产生者已不仅是微生物，而应扩大为整个生物界；其次，xxx的抑制对象也早已越出微生物的界限，除一般微生物外，还包括病毒、癌细胞、寄生虫、红蜘蛛和螨类等多种生物；第三，随着xxx研究的发展，xxx已不局限于新陈代谢过程中产生的化学物质，还应包括用生物加上化学或生物化学方法合成的、各种疗效更好的半合成xxx。因此，目前可以认为：xxx是生物在其生命活动过程中产生的一种次生代谢产物或其人工衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动，因而可用作优良的化学xx剂。