发酵工程制药-灭菌技术

模块六微生物消毒灭菌技术任务二消毒灭菌的化学方法知识目标：掌握石碳酸系数、半致死剂量、最低致死剂量等名词能力目标：01能够进行灭菌操作02能够选择适宜的灭菌方法来对不同的灭菌物品进行灭菌内容导入化学药剂可抑制或杀灭微生物，因而被用于生长的控制。化学药剂包括表面消毒剂和化学治疗剂，化学治疗剂又分为抗代谢物和抗生素任务内容消消毒灭菌的化学方法毒表面消毒剂抗代谢类药物（生长因子类似物）一、化学药剂的药效和毒性的评价指标：1、最低抑菌浓度（MIC）：是评定某化学药物药效强弱的指标，指在一定条件下，某化学药剂抑制特定微生物的最低浓度。2、半致死剂量（LD50）：是评定某化学药物毒性强弱的指标，指在一定条件下，某化学药剂能杀死50%实验动物的剂量。3、最低致死剂量（MLD）：是评定某化学药物毒性强弱的另一指标，指在一定条件下，某化学药剂能引起实验动物群体100%的死亡率的剂量。二、表面消毒剂消毒剂: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。消毒防腐剂的作用机理一般有下列三种方式:①使微生物蛋白质凝固变性,发生沉淀。如酒精等。②破坏菌体的酶系统,影响菌体代谢。如过氧化氢等。③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。1、石碳酸系数：定义：是指在一定时间内，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碳酸的最高稀释度之比。作用：作为比较各种表面消毒剂的相对杀菌强度的指标。处理时间：10min。供试菌：金黄色葡萄球菌（代表G+菌）伤寒沙门氏菌（代表G-菌）、铜绿假单胞菌（代表抗性较强的G-菌）常用的消毒防腐剂及其应用

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、塑料等常用的消毒防腐剂及其应用类型

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、塑料常用的消毒防腐剂及其应用类型

名称及使用方法

作用原理

应用范围卤素及其化合物0.2—0.5mg/L氯气10%—20%漂白粉0.5%—1%漂白粉2.5%碘酒破坏细胞膜、蛋白质饮水、游泳池水地面水、空气等皮肤

染料2%—4%龙胆紫与蛋白质的羧基结合皮肤、伤口

酸类0.1%苯甲酸

0.1%山梨酸食品防腐食品防腐三、化学治疗剂概念：化学治疗剂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，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01抗生素——微生物所产生的021、抗代谢类药物（生长因子类似物）: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。种类：磺胺药——对氨基本甲酸；016-巯基嘌呤——嘌呤；025-甲基色氨酸—氨基酸；03异烟肼——吡哆醇。042、抗生素：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（MinimalInhibitoryConcentration,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）作用机制：1）抑制细胞壁的合成；（如：青霉素）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）1、化学药剂药效和毒性的评价指标2、消毒灭菌的化学方法思考与讨论：我学到什么？任务：1、表面活性剂通常用石碳酸系数作为其杀菌的标准，请结合理论所学解释何为石碳酸系数？乙醇和异丙醇对金黄色葡萄球菌的石碳酸系数分别是0.039和0.054，哪个是更有效的杀菌剂？消毒灭菌的物理方法（二）任务一消毒灭菌的物理方法知识目标：掌握微生物消毒灭菌的其他物理方法技能目标：能够进行灭菌操作能够选择适宜的灭菌方法来对不同的灭菌物品进行灭菌内容导入这些有害微生物必须采取有效措施来杀灭或抑制它们，消毒和灭菌是常用的手段也是微生物技术中最基本的操作。环境中，存在各种各样的微生物，其中部分是对人类有害的微生物，例如食品的霉腐变质，实验室中的微生物、动植物组织或细胞纯培养物的污染；培养基、生物制品或药物的染菌、变质；以及任何动植物受病原微生物的感染而患各种传染病等。任务内容消毒灭菌的其他物理方法辐射过滤除菌法渗透压与干燥一、辐射辐射：是能量通过空间传递的一种物理现象。与微生物有关的辐射：可见光、紫外光，电磁辐射：χ、γ、β射线。电离辐射：波长在397—800nm的电磁辐射为可见光。大部分微生物不需要光，少数菌需要光作为能源。一般来讲，可见光对大多数化能微生物没有影响，但是，太强或连续长时间照射也会导致微生物死亡（光氧化作用）。1)、可见光：波长在100—400nm的电磁辐射为紫外线。原理：紫外线作用于DNA，使其产生胸腺嘧啶二聚体，引起DNA结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造成微生物变异或死亡。紫外线会使空气中的分子氧变成臭氧，臭氧释放的原子氧有杀菌作用。其中波长在260—280nm处的紫外线杀菌力最强，265nm杀菌能力最强。主要因为核酸（DNA、RNA）的吸收峰为260nm，蛋白质的吸收峰为280nm。方法：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。2)、紫外线（ＵＶ）χ、γ、β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。3）电离辐射：二、过滤除菌法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。但不能除去病毒。3）电离辐射：实验室中常用的滤器：滤膜过滤器、蔡氏过滤器、玻璃过滤器、磁土过滤器等。醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚丙烯膜；以及石棉板、烧结陶瓷、烧结玻璃等。过滤介质：常用0.22μm、0.45μm。滤器孔径：对于含酶、血清、维生素和氨基酸等热敏物质除菌。应用：三、渗透压与干燥渗透压和干燥都涉及到水分含量和水活度，它们对微生物的生长都有很大的影响。1)、干燥对微生物的影响干燥抑制微生物生长或造成其死亡的原因：干燥能引起微生物细胞内蛋白质的变性和盐类等物质浓度提高，从而抑制生长或造成微生物死亡2)、渗透压对微生物的影响细胞内溶质浓度与胞外溶液的溶质浓度相等时，为等渗溶液,溶液的溶质浓度高于胞内溶质浓度为高渗溶液,溶液的溶质浓度低于胞内溶质浓度为低渗溶液.在等渗溶液中,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.(盐渍和糖渍保藏食品)在低渗溶液中,细胞吸水膨胀,甚至导致细胞破裂死亡。四、超声波超声波：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。1、消毒灭菌的其他物理方法：辐射、过滤除菌法、渗透压与干燥、超声波思考与讨论：我学到什么？任务1、简述微生物紫外灭菌的条件及适用范围？消毒灭菌的物理方法（一）任务一消毒灭菌的物理方法知识目标：掌握消毒、灭菌、防腐、化疗能力目标：01能够进行灭菌操作02能够选择适宜的灭菌方法来对不同的内容导入环境中，存在各种各样的微生物，其中部分是对人类有害的微生物，例如食品的霉腐变质，实验室中的微生物、动植物组织或细胞纯培养物的污染；培养基、生物制品或药物的染菌、变质；以及任何动植物受病原微生物的感染而患各种传染病等。这些有害微生物必须采取有效措施来杀灭或抑制它们，消毒和灭菌是常用的手段也是微生物技术中最基本的操作。任务内容消毒、灭菌、防腐、化疗等基本概念消毒灭菌的物理方法1、灭菌（sterilization）采用强烈的礼花因素是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，称为灭菌。一、基本概念2、消毒（disinfection）采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，称为消毒。3、防腐（antisepsis）利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止物品发生霉腐的措施，称为防腐。防腐的措施：低温：利用4℃以下的各种低温以保藏食物、药品、菌种等。缺氧：在密闭容器中加入除氧剂，如铁粉。真空保藏也是比较常用的方法。干燥：采用晒干或红外线干燥保藏粮食、食品等，或在密封条件下用吸湿剂也可达到防霉作用。高渗：通过盐渍或糖渍达到高渗。高酸度：如泡菜、酸菜等。防腐剂：苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸等4、化疗（chemotheraphy）即化学治疗。利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿主体内病院微生物的生长繁殖，以达到治疗该传染病的一种措施。5、无菌：指没有活的微生物（包括芽孢）。6、死亡：指不可逆地丧失了生长繁殖的能力。7、除菌：应用机械的方法（过滤、离心分离、静电吸附）除去液体或气体中的微生物。（一）温度1、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。二、消毒、灭菌的物理方法1）干热灭菌法（dryheatsterilization）焚烧法（incineration）：是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所有的生物质碳化。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-airoven)：将物品放入烘箱内，然后升温至150℃—170℃，维持1—2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(moistheatsterilization)：特点：温度低、时间短、灭菌效果高原因：1)2)菌体内含水量越高，则凝固温度越低；蒸汽冷凝会放出潜热；高压蒸汽灭菌法原理：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。灭菌条件：121℃（0.1MPa）维持15-20min。112℃或115℃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℃。适用范围：耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。注意事项排净冷空气；灭菌终了，缓慢降压；灭菌结束，趁热取出物品。高压蒸汽灭菌锅煮沸消毒法将水加热至100℃，煮沸15min—30min，可杀死所有营养细胞和部分芽孢，达到消毒物的目的。适用范围：一般食品、衣物、瓶子、器材等的消毒巴斯德消毒法（Pasteurization）：在140℃左右3-4s，急剧冷却至75℃，经匀质化后冷却至20℃。用较低的温度来杀死其中的病源微生物，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(Lowtemperaturelongtime,LTLT)：62.9℃30min处理牛奶高温瞬时法（Hightemperatureshorttime,HTST)：71.6℃15s处理牛奶超高温巴斯德灭菌法(Ultrapasteurization)：让液体食品停留间歇灭菌法：灭菌方法：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。适用范围：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。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高温对培养基的影响及其防止措施低温——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-80℃液氮中冷冻保存。2、低温抑菌（二）辐射辐射：是能量通过空间传递的一种物理现象。与微生物有关的辐射：电磁辐射：可见光、紫外光，电离辐射：χ、γ、β射线。1)、可见光：波长在397—800nm的电磁辐射为可见光。大部分微生物不需要光，少数菌需要光作为能源。一般来讲，可见光对大多数化能微生物没有影响，但是，太强或连续长时间照射也会导致微生物死亡（光氧化作用）。2)、紫外线（ＵＶ）波长在100—400nm的电磁辐射为紫外线。原理：紫外线作用于DNA

，使其产生胸腺嘧啶二聚体，引起DNA结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造成微生物变异或死亡。紫外线会使空气中的分子氧变成臭氧，臭氧释放的原子氧有杀菌作用。其中波长在260—280nm处的紫外线杀菌力最强，265nm杀菌能力最强。主要因为核酸（DNA、RNA）的吸收峰为260nm，蛋白质的吸收峰为280nm。方法：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。3）电离辐射：χ、γ、β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