4第三章灭活剂、保护剂与免疫佐剂(精)

1、第三章灭活剂、保护剂与免疫佐 剂2007-11-25第一节灭活剂 一、灭活与灭活剂兽医生物制品生产中，灭活(inactivation)是 指破坏微生物的生物学活性、繁殖能力和致病 性，但尽可能不影响其免疫原性。被灭活的微 生物主要用于生产灭活疫苗；或指破坏诊断血 清或待检血清中的补休活性，以避免补体对诊 断试验的干扰作用。灭活的对象不同，采用的 方法也不尽相同。本节主要讲解微生物的灭活方法及其作用机 理。研制灭活生物制品，选痒合适的灭活剂 和灭活方法十分重要。灭活的主要方法有两类，即物理学方法 和化学方法。1物理学灭活方法：有加热及射线照射等方法，过去用加热 灭活方法者较多。该法简单易行，但加

2、 热杀死微生物的方法比较粗糙，容易造 成菌体蛋白质变性，因而免疫原性受到 明显影响，所以，该灭活方法已基本不 用。射线照射则主要通过破坏核酸来达到灭活微生物体的目的，而微生物的蛋 白质、脂类和多糖等有机化合物的一般 不受影响。因此，射线照射不破坏微生 物的祜痔直悴.力昭対卜壬电肩的ifii60Co照射(rad拉德)俩翩勰翩卷物的容量大小选择照射物用60L犬玻瓶装6L的血清或血液， 吸收60Co量200万rad/h能完全杀死芽ffe杆菌， 150万rad/hr可使非芽抱菌完全灭活。含鸡新城疫病毒的鸡胚尿囊液，吸收60Co剂量 达50万rad/h,病毒可完全被灭活。猪瘟病毒强毒吸收量达到300万r

3、ad/h完全失去 致病力。被60Co照射处理的血清用于细胞培养，与未照 射的血清比较，病毒培养效果一致；被照射处 理的裂解全血，不影响牛出败菌及禽霍乱菌的 生上，制山的菌畜菟菠政力於好。用于灭活微生物的化学试剂或药物称为 灭活剂(inactivator)。化学灭活剂的种类很多，作用的机理也不同， 而且灭活的效果受多种因素 影响。2（一）甲醛溶液甲醛是最占典的灭活剂，至今仍是牛物制品研究与制 造中最主要的灭活剂。我国农业部发布的兽医生物 制品制造及检验规程（2000） |的 26 种火活疫苗， 均以甲醛作为灭活剂。甲醛溶液是甲醛气体的水溶液，又称福尔马林。常用的甲醛溶液约含 37%甲醛气体（重量

4、计），为无 色透明液体，有辛辣窒息味，对眼、鼻粘膜有强烈刺 激性，较冷温度下久贮易变混浊，形成三聚甲醛沉淀, 虽加热可变清，但会降低其灭活性能，故一般商品甲 醛溶液加 10%15%甲醇，以防止其聚合。甲醛的灭活作用机理是甲醛的醛基作用于微生物蛋白质的氨基产生 轻甲基胺，作用于竣基形成亚甲基二醇单酯， 作用于轻基生成轻基甲酚，作用于疏基形成亚 甲基二醇。甲醛还可与微生物核糖体中的氨基结合,鱷酬鵲间形成交联链亦可抑制微生物作矗獵辎册缺總婕化灭活剂甲醛的浓度及处理时间适当浓度的甲醛可傳微生物丧失增殖力或毒性, 保持抗原性和免疫itteo针对不同类型的微生物，使用甲醛灭活的 浓度一般为：需氧细菌0.1

5、%0.2%,厌氧菌0.4%05%。 病毒0.05%0.4%（多数为0.1%0.3%）o不论是杀菌或脱毒，使用甲醛或其他灭活 齐|，灭活剂的浓度及处理时间都要根据试验结 果来确定。 通常以用低浓度、处理时间短而 又能达到彻底灭活目的为原则，必要时可在灭 活后加入硫代硫酸钠，以中断其反应。右 灭活疫苗/甲醛浓度/时间/温度气肿疽明矶0.5%甲醛3738C7296h气肿疽甲醛0.5%甲醛3738 C7296h肉毒梭菌（C 型）0.8%甲醛37C10d羊快疫猝疽肠毒血症三联 0.5%-0.8%甲醛 37-38C 3-7d家兔魏氏梭菌氢氧化铝0.8%甲醛36-37C 5d羊大肠杆菌病0.3%甲醛37C2

6、448h猪丹毒、猪肺疫氧氧化铝二联 0.25%甲醛 37CI824h猪川毒氢氧化铝灭活疫苗 0 2%0 25%甲醛 37C 1824h牛出血性败血病氢氧化铝 0 1%0 2%甲醛 37C 7-18h猪肺疫氢氧化铝灭活疫苗0.1%甲醛 37C712h禽霍乱氢氧化铝灭活疫苗 0.1%甲醛 37C712h禽霍乱汕乳剂灭活疫苗0.1%甲醛 37C 12h山羊传染性胸膜肺炎氢氧化铝 0.1%甲醛 1618C 48h兔出热组织灭活疫苗0 4。沧甲醛 37C1224h牛、羊伪狂大病灭活疫苗 0.15%甲醛 410C 7d破伤风明矶沉降类毒素 0.4%甲醛 38C21-31d 口蹄疫灭活疫苗 0.05%AEI

7、 或 0 02%BEI(二)烷化剂(alkylating age nt)-含有烷基的分子中去掉一个氢原子基团的化合物，它 能与另种化合物作用，将烷基引入，形成烷基取代 物。这类化合物的化学性质活泼，其火活机制主要在 丁烷化DNA 分了屮的鸟嚓吟或腺喋吟等，引起单链断 裂或双螺旋链交联，因改变 DNA 的结构而破坏其功能, 妨碍 RNA 的合成，从而抑制细胞的有丝分裂。也町与 酶系统和核蛋白起作用而干扰核酸代谢。因此，这类灭活剂能破坏病毒的核酸芯髓，使病 毒完全丧失感染力，而又不损害其萤白衣壳，得以保 留耳保护性抗原。常川的烷化剂类的灭活剂冇乙酰基 乙熔亚胺、二乙烯亚胺和缩水甘油醛。灭720h1

8、、乙酰基乙烯亚胺J (N-acetyl ethylenimine, AEI):为淡黄色澄明液体，有轻微氨臭味，能与水或 醇任意混合。在04C可保存1年，在20C可 保存2年，但在常温下由于分子聚合，外观颜 色及流动性均发生变化，从而导致灭活作用的 改变。 AEI功能基团是乙烯亚胺基，可用于灭活口蹄 疫病毒。 在口蹄疫病毒培养液中加入最终浓度 为0.05%,30C 8h后达到灭活目的，灭活终 末需加2 %硫代硫酸钠阻断灭活。2、二乙烯亚胺(binary ethylenimine, BEI):市购商品为0.2%的BEI溶液，在04C可保存1个月。按1/10 (V/V)(终浓度为0.02%)加 入口

9、蹄疫病毒悬液中，37C灭活速率对 口蹄疫病毒A24毒株为每小时lOloglO左 右。当灭活结束吋，加入2%硫代硫酸钠 中断灭活。3、缩水甘油醛(glycidaldchyde, GDA):本品易挥发，水溶液含量为1531mg/mL保存于04C 3个月含量渐下降，约半年失效;20C只能保存10d。其作用机理是环氧烷基与病毒蛋白或核酸发生 反应。1964年Martinsen将其用于生物制品灭 活剂，对人肠杆菌、噬菌体、新城疫病毒和口 蹄疫病毒等有灭活作用，据报告GDA的灭活效 果优于甲醛。法国梅里厄研究所曾用本品生产牛和猪的口蹄 疫灭活苗。又名石炭酸(Carbolic acid)。为无色结晶或白色熔

10、块，有特殊气味，有毒及 腐蚀性，暴露在空气中和阳光下易变红色，在 碱性条件下更易促进这种变化。 当不含水及甲 酚时， 在4C凝固，43C溶解。一般商品含有 杂质，使熔点升高；与80%水混合能溶化。易 溶于乙醇、乙瞇、氯仿、甘油及二硫化碳，不 溶干石油瞇。密封避光保存。三)苯酚(phenol)1苯酚（phenol）为径基与芳桂族（苯环或稠苯环）直接 连接的化合物，是苯的一部分被酚取代 的化合物。对微生物的灭活机制是使其蛋白质变性和抑制特异酶系统（如脱氢酶和氧 化酶等），失去活性。生物制品的常用 量为0.3%05%。（四）结晶紫别名甲基青莲或甲紫（Methyl violet）。是一 种碱性染料，

11、为绿色带有金属光泽结晶或深绿 色结晶状粉未，易溶于醇，能溶于氯仿，不溶于水和悩，有的商品为五甲基与六甲基玫瑰苯 胺的混合物。对微生物的灭活机制与其它碱性染料一样,主要是它的阳离子与微生物蛋白质带阴电的轻 基形成弱电力的化合物（女UCOOH、P03、H2等），妨碍微生物的正常代谢，也可能扰乱微 生物的氧化还原作用，使电势太高，不适于微 生物的增殖而灭活（如猪瘟结晶紫疫苗、鸡白 痢染色抗原等）。(Crystal violet)(五)3-丙酰内酯卩(ppropiolactone), 又名为超基丙酸-内酯。性状为无色有刺激气 味的液体，潮气进入时缓缓分解成拜基丙酸， 其水溶浓迅速全部分解。水中溶解度3

12、7% (V/V),水溶液有效期10C保存18h, 25C保看35h, 50C保存20min,密封于玻璃瓶中5C保存较为稳定。能 与丙酮、醯和氯仿任意混合。对皮肤。粘膜及眼有强刺激性，.其液体对 动物肴致癌性。基一柿血好的病毒灭剂，病毒 灭活后，能保掩良好的免疫原性，主要用于旺 犬病灭活疫苗的制备。三、影响灭活作用的因素某些灭活剂只对一部分微生物有明显的灭活作用, 而对另一些微生物则效力很芳。如酚类能抑制和杀灭大部分细菌的繁殖体，5%石炭酸溶液于数小时内能杀死细菌的芽胞。 真菌和病毒对酚类不太敏感。阳离子表面活性剂抗菌谱广，效力快，对组 织无刺激性，能杀死多种革兰氏阳性菌和阴性菌, 但对绿脓杠菌

13、和细菌芽胞作用弱， 其水溶液不能 杀死结核杯菌。因此在选择灭活剂时，应考虑其特异性，即 应考虑其对微生物的作用范围。（二）微生物种类与特性不同种类的微生物如细菌、病毒、真菌以及革兰 氏阳性菌与革兰氏阴性菌对各类灭活剂的敏感性 并不完全相同；细菌的繁殖体及其芽胞对化学药物的抵抗力不同; 生长期和静止期的细菌对灭活剂的敏感程度亦有 差别，另外细菌的浓度也会影响灭活的效果。微 生物或毒素的总氮量和氨基氮含量対灭活也有一 定影响。一般含氮量越高，甲醛等灭活剂的消耗量就越大, 灭活脱毒速度越慢。（三）灭活剂浓度I-以甲醛为例，甲醛浓度越高，灭活脱毒越快，但抗 原损失量亦较大。有人证明，加0.5%甲醛溶液

14、脱毒的类毒素，其结合 力仅相当于0.2%甲醛溶液脱毒类毒素结合力的2/3。有时可以采用分次加入甲醛溶液进行灭活、脱毒比 较缓和的方法。即将甲醛溶液分数次加入，加量由 小至大，pH由低而高，温度起初为室温，继而转为 允许的最高温度，这样对于保护抗原的免疫原性有 一定好处。（四）灭活温度通常情况下，火活作用随灭活温度上升而加速。 在低温时，温度每上升10C,细菌死亡率可成倍 增加。每升高10C,金属盐类的灭菌作用增加25倍，石炭酸的杀菌作用增加58倍。但是，如果温度超过4CTC或更高，对微生物 的抗原性将有不利影响。（五）灭活时间灭活时间与灭活剂浓度和作用温度密切相关。一般随着灭活剂浓度增高、作用

15、温度升高， 灭活时间则缩短。在生物制品生产中，应以能保征制品安 全和效力，以低灭活剂剂量、低作用温度和 短时间处理为最佳。在微酸性时灭活速度慢，抗原性保持较好，在碱性 时灭活速度快，但抗原性易受破坏。灭活初期损失较快，以后逐渐减慢，尤其甲醛 溶液浓度高时，在碱性溶液屮抗原性损失更大。对细菌的灭活作川，pH 有较大影响。pH 改变 时，细菌的电荷也发生改变，在碱性溶液中，细菌 带阴电荷较多，阳离子表面活性剂的杀菌作用较人。 在酸性溶液屮，则阴离子的杀菌作用较强。同时， pH 值也影响灭活剂的电离度。未电离的分子一般较 易通过细菌细胞膜，火活效果较好。被灭活的病毒或细菌液中，如果含有血清或其 他有

16、机物质，会影响灭活剂的灭活能力。因为有机物能吸附于灭活剂的表面或者和 灭活剂的化学基团相结合。受其影响最大的为 苯胺类染料、汞制剂和阳离子去污剂。一旦汞 制剂与含硫氢基化物相遇或季讓盐类与脂类结 合，则明显降低这些灭活剂的灭活作用。（六（第二节保护剂(protector)又称稳定齐！J (stabilizer),是指一类能防 止生物活性物质在冷冻真空干燥时受到破坏的 物质。广义上保护剂是指保护微生物和寄生虫等活 力和免疫原及隔和激秦窖生物活旌的一类物质, 还包括细菌或病毒的营养液、赋形剂和抗氧化 齐!J。生物制品的冷冻真空干燥一般都加冻干保 护剂， 以使制品在冻干后仍保持有较高的生物 学活性，

17、而且能够延长制品保存期和提高耐热 性。 一类为渗透剂，如二甲基亚砚(dimethylsulfoxide, DMSO)、甘油和蔗糖等，能渗入细菌细胞等生物活性物质内部，降 低因冷冻而增加的渗透压，防止细胞内脱水, 可保护细胞因慢冻可能产生的损害。另一类是非渗透剂如聚乙烯毗咯噪酮(PVP)和蛋白质等，能 防止保护剂分类细胞等生物活性物质由外向内渗漏 溶质，可保护其在速冻和溶解时可能产 生的损害。根据其分子量大小，乂可分为高分子物质和低分子物质。按其化学性质，可 分为复合物、糖类、盐类、醇类、酸类 和聚合物。丄一些常用的冷冻干燥保护剂分类保护齐IJ复合脱脂乳、明胶、蛋白质、蛋白月东、糊精、物血清、甲

18、基纤维素等糖类蔗糖、乳糖、麦芽糖、葡萄糖、果糖等盐类乳酸钙、谷氨酸钠、氯化钠、氯化钾、醋 酸鞍、硫代硫酸钠等醇类山梨醇、甘油、甘露醇、肌醇、木糖醇等酸类柠檬酸、酒石酸、氨基酸等聚合葡聚糖、聚乙二醇、聚乙烯毗咯烷酮(PVP：物等营养液可使因冻干而受损伤的细胞修复，对水分子起缓2 用,-并能使冻于生物制品仍含有一定量水分匚还可促进 脱脂乳、蛋白豚、氨基酸和糖类等,常为低分子薯防止活性物质失去结构水及阻止结构水形成 结晶而导致生物活性物质的损伤；降低细胞内外的渗透压差、防止细胞内结构 水结晶，以保持细胞的活力；保护或提供细胞复苏所需的营养物质，有利 于生活力的复苏和迅速修复自身。 对冻干生物 活性物

19、质，一些含轻基的有机保护剂，还能替 代部分结构水，、冻干保护剂的组成与作用通常由营养液、赋形剂和抗氧化剂三部分组成。子物质形磴犯HI j狀物厂从而使溶解度PVP、葡冻離质在辭中硫酸钠增冻与蛋白质中的拨基或氨基结合, 保持其三级和四级结构。一种优良的冻干保护剂应充分利用上述不同物质，发挥各自作用，进行优化集成。二、影响保护剂效能的因素保护剂的效能主要表现在保证生物活性物 质在冻干和保存过程中的存活率。一般來说，每种微生物或生物制品均有其 最佳冻干保护剂的组合，从而获得在冻干过程 中失活率最低、增加制品的保存期。冻干保护剂的种类、组合、配制以及组分 的浓度对其效能的影响十分明显。影响保护剂效能的因

20、素一种新的冻干制品在批量生产前应进行系统的最佳保护剂的选择试验，包括保护剂冻干 前后的活菌数、病毒滴度或效价测定的比较试 验；不同保存条件和不同保存期的比较试验。任何一种制品在选择冻干保护剂时，还应 选择适当的冻干曲线，使其在共融点以下水分 基本升华为原则。绝不能任意更换不明规格的 材料和质量标准。在冻干制品投产以后，仍须根据条件的改 变不断作选择试验，以改进冻干制品的质量。用不同保护剂冻干的同一种微生物, 其保存过程中存活率不同。如分别用7.5%葡萄糖肉汤和7.5%乳糖肉汤作保护剂冻干的沙门氏菌，在 室温保存7个月后的细菌存活率分别为35%和21%o可直接影响冻干制品细菌或病毒的成活率，必须

21、严格掌握。如以副大肠杆菌“D201H”加不同浓 度葡萄糖作保护剂进行冻干， 并测定冻 干品的细菌的存活率，证明用5%10%葡萄糖存活率最高。1.保护剂种类2.保3.保护剂配制方法配置方法不同会影响保护剂的效果，例如含糖保护剂灭菌温度不宜过高, 否则由于糖的炭化而影响冻干制品的物 理性状和保存效果，所以均采用114C30min灭菌或间歇灭菌；又如血清保护剂就不能用热灭菌法, 必须以滤过法除菌。保护剂的pH应与微生物生存时的pH相同或相 近，过高或过低都能导致微生物的死亡。例如明胶蔗精保护剂的pH以6.8-7.0为最佳，否则会造成微生物大量死亡。乂如含葡萄糖、乳糖保护剂经高压灭菌后能或多或少改变保

22、护剂的pH值，从而影响保护 效果，为此最好采取滤过除菌。4.保各类微生物适用的保护剂甚多，同 i 种制品 所使用的保护剂组成不一样;例如鸡新城疫弱毒疫苗，我国选用5%蔗糖脱 脂乳为冻干保护剂，而日本则用5%乳糖，0.15%聚乙烯毗咯烷酮、1%马血清或0.4%蔗 糖脱脂乳、0.2%聚乙烯毗咯烷酮作保护剂；猪丹毒弱毒菌苗，我国以5%蔗糖、1.5%明胶作冻干保护剂，而日本用5%脱脂乳、2.5%酵母浸膏为保护剂。各类微生物常用的保护剂如下:1.需氧和兼性厌氧性细菌：适用的冻干 保护剂有10%蔗糖、5%蔗糖脱脂乳、5%蔗糖、1.5%明胶，10%20%脱脂 孚L利洽1%谷氨酸钠的10%脱脂乳等。2.厌氧性细菌：含0.1%谷氨酸钠的10%乳糖、10%脱脂乳及7.5%葡萄糖血 清等。亠、常用的冻干保护剂）不同微生物适用的保护剂各类微生物常用的保护剂 3.病毒：常以下列物质的不同浓度或