瓶装饮用水微生物检验基础
第一章 绪 论
第一节 微生物学的研究对象
微生物并非生物分类学上的名词,而是所有形体微小,单细胞或个体结构较为简单的多细胞,甚至没有细胞结构的低等生物的通称。因此,微生物中类群十分复杂, 包括:不具细胞结构的病毒;单细胞的立克次氏体、细菌、放线菌;属于真菌的酵母菌与霉菌;单细胞藻类、原生动物等。微生物虽然如此多样,但它们都是较为简 单的、低等的生命形式,生物学特性比较接近,加之对它们的研究方法与应用方面颇为相似,故常将它们统统放在微生物学的研究范围内。但也有人将单细胞藻类与 原生动物分别归属于植物学与动物学范围。
第二节 微生物在生物界的分类地位
在生物学发展的历史上,曾把所有生物分为动物界与植物界。微生物中有些类群,如原生动物,细胞柔软而不具 细胞壁、可运动、不行光合作用,属于动物界。有些类群,如藻类,细胞具细胞壁、行光合作用,归于植物界。但许多细菌可运动又不行光合作用,将它们归于植物 界或动物界都不合适。因此,早在十九世纪七十年代,就有人提出另立微生物界或原生生物界的创议。目前较为普遍被接受的是魏塔克于1969年提出的五界系 统,即将所有具有细胞结构的生物分为原核生物界(包括细菌与蓝藻),原生生物界(包括大多数藻类与原生动物),真菌界(包括酵母与霉菌等),植物界与动物 界。我国学者提出将所有生物分为六界:病毒界,原核生物界,原生生物界,真菌界,植物界与动物界。据此,微生物学的研究对象在生物分类系统中分别属于病毒 界、原核生物界、原生生物界与真菌界。
原核生物细胞不具核膜,核物质裸露,不进行有丝分佳节又重阳裂。细菌、放线菌、蓝藻为原核生物。真核生物的细胞核有核膜,行有丝分佳节又重阳裂。真菌、大多数藻类、原生动物以 及高等动、植物均为真核生物。原核生物结构简单,在进化过程中比真核生物原始。图1-1表示生物各类群的可能进化关系及微生物在其中的地位。
第二章 微生物的形态结构
微生物主要包括细菌、放线菌、霉菌、酵母菌、立克次氏体、枝原体、衣原体与病毒等类群,也可以包括部分低等藻类。细菌细胞结构在原核生物中具代表性,而且近年来研究得较为深入,作为本章重点。
第一节 细 菌
细菌是自然界中分布最广、数量最大、与人类关系极为密切的一类微生物,是微生物学研究的主要对象。
1 细菌的形态 细菌的基本形态有球状、杆状与螺旋状,分别被称为球菌、杆菌与螺旋菌。
1.1 球菌 球菌呈球形或近似球形。球菌分佳节又重阳裂后产生的新细胞常保持一定的排列方式,在分类鉴定上有重要意义。如分佳节又重阳裂沿一个平面进行,分佳节又重阳裂后的细胞分散而单独存在叫做单 球菌,例如尿素小球菌;两个球菌成对排列的叫做双球菌,如肺炎双球菌;分佳节又重阳裂后细胞排成链状的称为链球菌,如溶血链球菌、乳链球菌。如果球菌按两个相互垂直 的平面分佳节又重阳裂,分佳节又重阳裂后每四个细胞在一起呈田字型,称为四联球菌,如四联小球菌。按三个互相垂直的平面进行分佳节又重阳裂,分佳节又重阳裂后每八个球菌在一起成一立方形,称为八叠 球菌,如尿素八叠球菌、藤黄八叠球菌。分佳节又重阳裂面不规则,多个球菌在一起,称为葡萄球菌。如金黄色葡萄菌、白色葡萄球菌。但不论在哪种类型排列的球菌培养物 中,能经常看到游离的单个菌体存在。
1.2 杆菌 杆状菌是细菌中种类最多的。各种杆菌在其长和宽的比例上有显著差别,有些粗短,有些细长。短杆菌近似球菌,长的杆菌呈丝状。一般说,同一种杆菌其粗细比较 稳定,而长度则经常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。有的杆菌很直,有的稍弯曲。有的菌体两端平齐,如炭疽芽孢杆菌。有的稍圆,如鼠疫巴氏杆菌。大 多数杆菌菌体分散存在,但有的杆菌呈长短不同的链状排列,有的一个挨一个呈栅状或八字形。杆状菌的形状与排列也有一定的分类鉴定意义。
1.3 螺旋菌 细胞呈弯曲状。根据其弯曲情况不同分为弧菌与螺旋菌。
弧菌:菌体弯曲呈弧形或逗号形,如逗号弧菌是霍乱病的病原菌。
螺旋菌:菌体迴转如螺旋。螺旋的多少及螺距随菌种不同而异。螺旋菌因具坚韧的细胞壁,故菌体较硬,如减少螺菌。
上述三种类型是细菌的基本形态。还有些具有其他形态的细菌,如柄细菌属,细胞呈杆状或梭形,具有一细柄可附在基质上。又如球衣细菌,由于能形成衣鞘而呈丝状,杆状的细菌排列在丝状的衣鞘内,它们在瓶装水水源中常可发现。
细菌的形态明显地受环境条件的影响,如培养温度、培养时间、培养基中物质的组成与浓度等发生改变均可能引起细菌形态的改变。一般处于幼龄及生长条件适宜 时,细菌形态正常、整齐,表现其特定的形态。在较老的培养物中,或不正常的培养条件下,如有药物、抗菌素存在时,细菌细胞常出现不正常形状,如有的细胞膨 大或出现梨形、丝状等不规则形态。若转移到合适的新鲜培养基中又可恢复原来形态。
2 细菌的大小
细菌的大小可用测微尺在显微镜下进行测量。球菌测其直径,杆菌与弧菌测其长度与宽度,螺旋菌则测其弯曲形长度。
细菌的大小随种类不同而有差异,大多数球菌直径约0.5~2微米;杆菌一般长1~5微米,宽0.5—1微米。产芽孢杆菌一般比不产芽孢杆菌大。
由于细菌个体大小有差异,以及固定和染色方法不同,测定结果可能不一样。细菌在干燥与固定时,细胞明显收缩,测定结果往往只能得到近似值,所以有关细菌大小的记载,常是平均值或代表性数值。
影响细菌形态变化的因素同样也影响细菌的大小。除少数例外,一般幼龄细菌比成熟的或老的细菌大得多。培养4小时的枯草杆菌比培养24小时的细胞 长5—7倍,但宽度变化不显著。细菌细胞大小随着菌龄而变化,这可能与代谢废物积累有关。另外,培养基中渗透压增加也会引起细胞变小。
3 细菌细胞结构
细菌细胞主要由细胞壁、细胞质膜、细胞质、核及内含物等构成。有些细菌还有荚膜或鞭毛,有些细菌可形成芽孢。
3.1细胞壁 细胞壁是包在细胞表面较为坚韧略具弹性的结构。细胞壁藉质壁分离与适当的染色方法,可在光学显微镜下看到。细菌经过超薄切片后在电子显微镜中观察,革兰氏阳性细菌细胞壁厚约20~80 nm;革兰氏阴性细菌细胞壁厚约10 nm。
细胞壁具有保护细胞及维持细胞外形的功能,失去细胞壁后,各种形态的细菌都将变成球形。细菌在一定范围的高渗溶液中,原生质收缩,但细胞仍可保 持原来形状;在一定的低渗溶液中,细胞则会膨大,但不致破裂。这些都与细胞壁具有一定坚韧性及弹性有关。具鞭毛的细菌失去细胞壁后,可仍保持其鞭毛,但不 能运动,可见细胞壁的存在是鞭毛运动所必需的。细胞壁可能是为鞭毛运动提供可靠的支点。细胞壁实际上是多孔性的,可容水及一些化学物质通过,但对大分子物 质有阻拦作用。
3.1.1细胞壁的化学组成 细菌细胞壁的化学组成与真核生物细胞壁显然不同,高等植物细胞壁的主要成份是纤维素(多聚葡萄糖),霉菌的细胞壁则主要含几丁质(氨基葡萄糖聚合物),构成细菌细胞壁的主要成份为肽聚糖。
3.1.2细胞壁与革兰氏染色 革兰氏染色法(Gram staining)是微生物学中常用的一种染色方法。一般先用草酸铵结晶紫液,再加碘液,使细菌着色,继而用乙醇脱色,最后用蕃红(沙黄)复染。细菌用此 法染色可分为两大类:一类是经乙醇处理不脱色,而保持其初染的深紫色,称为革兰氏染色反应阳性;另一类经乙醇处理就迅速脱去原来的着色,而染上蕃红的颜 色,称为革兰氏染色反应阴性。现知革兰氏阴性细菌细胞壁中脂类物质含量较高,肽聚糖含量较低,因而认为革兰氏染色过程中溶剂乙醇的处理,溶解了脂类物质, 结果使革兰氏阴性细菌细胞壁增加通透性,结晶紫-碘复合物亦被乙醇抽提出,于是革兰氏阴性菌细胞被脱色。革兰氏阳性细菌由于细胞壁肽聚糖含水量高,脂类含 量低,乙醇处理中被脱水引起细胞壁肽聚糖层中孔径变小,通透性降低,结晶紫-碘复合物被保留在细胞内,细胞不被脱色。革兰氏阳性菌对物理影响因素的抵抗力 较强。
3.2 细胞膜
3.3 细胞质
3.4 核区 细菌被称为原核生物,主要的依据是其不具有真正的细胞核。仅在其细胞中央区域存在较多的遗传物质,即DNA。
4 细菌菌落特征
细菌接种至固体培养基后,如果各种条件适宜,便迅速生长繁殖。由于细胞受固体培养基表面或深层的限制,不能象在液体培养基中那样自由扩散,因此,繁殖的菌体常聚集在一起,形成了细菌的群落,通常称之为菌落。
各种细菌在一定培养条件下形成的菌落具一定的特征,包括菌落的大小、形状、光泽、颜色、硬度、透明程度等等。菌落的特征对菌种识别、鉴定有一定意义。菌落 的形状、大小不仅决定于菌落中细胞特征,而且也受其邻近菌落的影响。菌落靠得太近,由于营养物有限,有害代谢物的分泌与积累,因而生长受到抑制。在以划线 法分离菌种时,常可看到平皿中互相靠近的菌落都较小,而那些分散开的菌落较大。
以少量琼脂制成半固体培养基,然后穿刺接种细菌,则不能运动的细菌只沿穿刺线部分生长,能运动的细菌向穿刺四周扩散生长,借此可以鉴定细菌运动特征。
5 细菌的繁殖方式
细菌一般进行无性繁殖,表现为细胞的横分佳节又重阳裂,称为裂殖。裂殖形成的子细胞常大小相等,称为同形裂殖。在陈旧培养中,偶尔出现异形裂殖,产生大小不等的子细胞。
5.1 细菌生长繁殖的条件
细菌在适宜条件下,从外界摄取营养,一方面进行分解代谢以获得能量,一方面进行合成代谢以合成菌体自身的成分。故细菌新陈代谢的结果可表现为细菌的生长繁殖。细菌生长繁殖所必需的条件如下:
5.1.1 充足的营养 细菌对于营养物质的需要已如前述。首先必须保证有充足的营养来源,细菌才能生长繁殖。
5.1.2 合适的酸碱度 大多数细菌最适酸碱度为中性或弱碱性,即pH7.2~7.6。个别细菌在较碱性的培养基中生长良好,如霍乱弧菌。许多细菌在生长繁殖过程中分解糖类产酸,使培养基pH下降,影响细菌本身的继续生长。
5.1.3 适宜的温度 各类细菌对温度的要求不相同,可分为嗜冷菌、嗜温菌、嗜热菌三大类。温度低到接近冰点,高到90℃,都有细菌可以生长。病原菌在长期进化过程中已适应于人 体环境,均为嗜温菌,在15~40℃范围内,都能生长,但最适温度与人的体温相同,即37℃。
5.1.4 必要的气体环境 与细菌生长有关的气体,主要是氧与二氧化碳。需氧菌利用分子氧作为最后受氢体以完成呼吸作用,故须供给氧气;而厌氧菌则必须在无氧环境中才能生长。一般细菌在新陈代谢过程中都需要CO2,主要是参与生成草酰乙酸以补偿中间代谢产物。
5.2 细菌生长繁殖的方式与速度
5.2.1 细菌的个体生长繁殖 如上所述,细菌繁殖速度极快,一般细菌约20分钟分佳节又重阳裂一次,即为一代;按此速度计算,经10小时后,一个细菌将繁殖成10亿个菌,细菌群体将庞大至难以想 象的程度。但由于营养物质之耗竭,毒性产物之积聚,事实上不可能始终保持这样的速度无限制地增殖,经过一段时间以后,繁殖速度逐渐减慢,死亡菌数逐渐增 多,活菌增长率随之而趋于停滞以至衰退。
5.2.2 细菌的群体生长繁殖 如将一定量的细菌接种于适宜培养基中进行培养,间隔不同时间取样检查细菌数目。可看到其生长过程具有一定的规律性。以生长时间为横座标,培养物中菌数的对 数为纵座标,可得出一条曲线,称为生长曲线。从曲线上看,细菌群体的生长繁殖可分四期:
5.2.2.1 迟缓期 此期细菌体积增大,代谢活跃,但不分佳节又重阳裂,菌数并不增多。细菌尚未开始繁殖,只是为繁殖作准备。一般认为这是细菌进入新环境后的适应阶段。迟缓期长短不一, 从数小时至数天不等,视菌种、菌龄与接种菌量和营养物的不同而异。瓶装水中细菌的生长迟缓期则依据其消毒工艺的不同,可从数小时至4天不等。
5.2.2.2 对数生长期 在此期细菌生长迅速,以恒定的速度进行分佳节又重阳裂繁殖,菌数以几何级数增长,在生长曲线图上菌数的对数呈直线上升,增长极快,达到颠峰状态。此期细菌的形态、染色性、生理活性等都比较典型,对外界环境因素的作用较为敏感。
5.2.2.3 稳定期 对数期以后,细菌繁殖速度渐趋下降,细菌死亡数则逐步上升,细菌繁殖数与死亡几乎相等,趋于平衡,活菌数不增不减,保持稳定。稳定期之出现是由于培养基中营养物质消耗,供不应求,毒性产物(有机酸、H2O2等)积聚,培养基pH下降以及其他种种因素的影响,使细菌不能继续高速繁殖,并导致部分细菌的死亡。在此期,细菌可出现种种形态与生理的变异,细菌的一些代谢产物如外毒素、抗生素等,多在此期产生,芽胞亦多在此期形成。瓶装水中此期较短,最多仅2天。
5.2.2.4 衰亡期 稳定期继续发展,细菌繁殖越来越慢,死亡越来越多,活菌数急剧减少,死菌数超过活菌数,但总菌数(包括活菌与死菌)并不减少。有些细菌死后发生自 溶,则总菌数也可下降。此期细菌形态显著改变,出现畸形或衰退型等多形态,菌体变大,菌体变长、肿胀或扭曲,难以辨认,生理代谢活动也趋于停滞。
细菌的生长曲线,在研究工作和生产实际中都有指导意义。但必须指出,上述生长曲线仅在体外人工培养的条件下始能出现,并受培养基成分、pH、培养温度等因素的影响。
6 细菌的人工培养
了解细菌的生理需要,掌握细菌生长繁殖规律,即可用人工方法提供细菌所需的各种条件,以培养细菌,供人类利用。
6.1 细菌培养的方法
细菌培养的条件很简单,只须供应充分的营养,提供合适的pH、温度和气体环境,细菌即可繁殖。通常根据所培养细菌的要求,选用适当的培养基(见下),将细菌接种在培养基中,常见菌置于37℃培养箱内,培养8~24小时即可。
6.2 培养基
培养基是由适合于细菌需要的各种营养物质配制而成的营养基质,可供细菌在其中生长繁殖。培养基本身必须无菌。一般病原菌所用培养基pH为7.2~7.6。
培养基按其用途,可分为基础培养基、营养培养基、鉴别培养基、选择培养基、厌氧培养基五大类。
6.2.1 基础培养基 含有细菌所需要的最基本的营养成分,可供大多数细菌生长。最常用的基础培养基是肉浸液肉汤,即用新鲜牛肉的浸出液,加入适量的蛋白胨、NaC1、磷酸盐,调节pH为7.2~7.6即得。此外,肉膏液和蛋白胨水也是常用的基础培养基。
6.2.2 营养培养基 在基础培养基中添加一些其他的营养物质,如葡萄糖、血液、血清、酵母浸膏、生长因子等,可供营养要求较高的细菌在其中生长。例如链球菌、肺炎球菌等需在含血液或血清的培养基中生长;最常用的营养培养基是血琼脂平板。
6.2.3 鉴别培养基 利用各种细菌分解糖类和蛋白质的能力及其代谢产物之不同,在培养基中加入特定的作用底物,观察细菌在其中生长后分解底物的作用如何,从而鉴别细菌。例如在 无糖的基础培养基(蛋白胨水)中加入乳糖和指示剂,接种细菌后培养;如细菌能发酵乳糖产酸,则指示剂变色;不发酵乳糖则颜色不变。常用的乳糖胆盐发酵管、 硫化氢培养基等都是鉴别培养基。
6.2.4 选择培养基 在培养基中加入某种化学物质,使之抑制某一类细菌生长,而有利于另一类细菌生长,从而将后者筛选出来,这种培养叫做选择培养基。例如培养肠道致病菌的SS 培养基,含有胆酸盐能抑制革兰氏阳性菌,柠檬酸钠和亮绿能抑制大肠菌群,这样就能使致病菌——沙门氏菌和痢疾杆菌容易生长出来。培养其中加进某种抗生素, 亦可起到选择作用。
培养基按其物理性状又可分为液体、固体、半固体三大类。液体培养基可供细菌大量繁殖之用,但必须种入纯种细菌;如有多种细菌混杂,则不能分开。 液体培养基中加入2~3%琼脂(agar),即凝固成固体培养基,可供分离纯菌之用。琼脂含量为0.2~0.5%时,成为半固体培养基,可用以观察细菌动 力及保存菌种。
6.3 细菌在培养基中生长情况
大多数细菌在液体培养基中生长呈现均匀浑浊的状态;少数成链状的细菌可呈沉淀生长;专性需氧菌多生长在液体表面,形成菌膜。细菌划线接种于固体培养基表 面,由于划线的分散作用,使许多混杂的细菌在培养基表面上散开,经一定时间培育后,繁殖成一堆堆细菌的集团,肉眼可见,称为菌落(colony)。在一般 情况下,一个菌落是由单独一个细菌不断分佳节又重阳裂繁殖堆积而成,故一个菌落中所包含的细菌都是由同一个细菌繁殖而来,属于同一种细菌。挑出一个菌落,移种至另一 培养基中,则所生长出来的细菌均为纯种,称为纯培养。利用固体培养基可从许多混杂的细菌中分离纯培养。分离纯培养是检查标本中细菌的第一步,首先要从含有 多种杂菌的标本中分离纯培养,然后才能对这纯培养进行鉴定和研究。各种细菌在固体培养基上所形成的菌落,在大小、颜色、表面光滑或粗糙、湿润或干燥、边缘 是否整齐,以及透明度等方面,都有不同的表现,有助于识别和鉴定细菌。根据固体培养基上菌落的数目,还可计算标本中的活菌数。这就是菌落总数检验的原理。
第五节 瓶装水细菌学常规检验
1 平皿倾注法(colone forming units,CFU)
1.1 在平皿中加入样品量0.1~5 mL,倾注融化后冷却至45℃的琼脂固体培养基13~20 mL摇匀待凝固。
1.2 采用不同的培养基及培养条件,可用于各种微生物的检测(如水源原生菌检测)。
1.3 计数能力是瓶装水检验人员的主要问题(如“不可计数”的报告等)。
1.4 微生物检验操作的基本功。
1.5 可配合使用0.1% 2,3,5一氯化三苯四氮唑(TTC)。
2 MPN法(most probable number)
2.1 通过多试管实验法,计算概率估计所测样品中的菌量,本技术已在全球通用。
2.2 一次性投资较低。
2.3 重现性较差,操作繁琐,容器占地多,培养基用量大。
2.4 GB/T 8538-1995方法与GB 8537-1995要求不配套,可改用有—无实验法。
3 表面涂布法
3.1 主要用于微生物污染较重的样品检验。
3.2 避免倾注时琼脂的热力伤害。操作更简便。L型玻棒可直接在酒精灯上烧制。
3.3 菌落都将出现在表面,容易观察。不要求培养基的透明度。
3.4 取样量较小,仅0.1~0.2 mL相对误差较大。
4 滤膜法
4.1 可得到直接计数值,重现性较好。
4.2 可检测极大量的水样。过滤大量水样后,剪开分别贴不同选择性平板。用直径≥50 mm的0.45 mm滤膜。
4.3 对于含有抑菌物质的水样,可予以洗脱。
4.4 可预接种非选择性平板,培养待受加工损伤的目标菌恢复后,转贴选择性平板。
4.5 大肠菌群监测时可换用易辨别的选择性平板。
5 暴露平皿法
5.1 面积少于30 m2至少设3个取样点,30 m2以上面积应设5个取样点(梅花形),高度1.5 m。每点放置90 mm直径的平皿两个。
5.2 暴露时间30~60 min以上,37℃培养24 h。
5.3 计算公式:
5×104×平均菌数
菌数(CFU/m3)=————————————
平皿面积(64)×时间
5.4 要求:灌装间内沉降菌数≤35 CFU/m3
6 微菌落技术
6.1 取0.1 mL水样置无菌载玻片上,滴加2滴融化后冷却至45℃的营养琼脂,稍振荡凝固后置保湿培养皿中,37℃培养4~6 h稍烘干,染色后置高倍显微镜下观察微菌落数。
6.2 适合目前迅速出具报告的要求。
6.3 仅适合污染较严重的水样,如结合滤膜染色法可检测较低菌数的水样。
7 无菌试验
7.1 各种样品(水、包装材料、机械等)的检验。
7.2 水样可直接添加浓营养肉汤,36℃培养5天后观察是否混浊、沉淀、出现絮状物。
7.3 其他样品表面可应用洗脱液(1%蛋白胨、0.1%吐温80、0.85%NaC1)振荡或涂擦,按上法检测。棉拭子直接剪断培养。
7.4 必要时加入适量中和剂(0.5%硫代硫酸钠溶液)。
7.5 10~600 mL水样直接加肉汤培养基。
7.6 无菌试验流程
7.6.1 根据被检材料决定用棉拭还是直接洗脱。水样直接检验时常加入双料营养内汤培养基混匀后置37℃,5天培养后观察培养基是否混浊或沉淀,是则判为有菌,无则认为是无菌。
7.6.2 棉拭可直接剪去手持部分,投入10 mL/管的营养肉汤中,培养、判断均同水样。
7.6.3 其他洗脱的材料检验按水样进行。
8 瓶装水常规微生物学检验流程
第三章 放 线 菌
放线菌是介于细菌与真菌之间的一类微生物。
放线菌大多为腐生菌,少数为寄生菌。在自然界中分布极广,主要存在于土壤中,空气、淡水、海水中亦存在。它们以孢子或菌丝存在自然界中。每克土 壤中含数万乃至数百万个放线菌孢子,在中性或偏碱性有机质丰富的土壤中较多。土壤的性质、植被及季节都影响土壤中放线菌种类与数量。土壤特有的泥腥味主要 是由放线菌所产生的代谢产物引起。有些瓶装矿泉水的腥味可能与此有关。放线菌的突出特性之一是产生抗菌素。到目前为止,临床和农业上使用的抗菌素大多是利 用放线菌生产的,如链霉素、土霉素、金霉素、卡那霉素、庆大霉素、井岗霉素等等。本章重点是介绍放线菌的形态。大部分放线菌菌体由分枝状菌丝组成,菌丝大 多无隔膜,菌丝粗细与杆状细菌差不多。细胞壁含有胞壁酸与二氨基庚二酸,不含几丁质或纤维素。革兰氏染色阳性。放线菌的菌丝由于形态与功能的不同,分为基 内菌丝,气生菌丝与孢子丝。
1 基内菌丝 基内菌丝又称营养菌丝,长在培养基内,其主要功能是吸收营养物,一般没有隔膜。直径0.2~0.8微米。有的无色,有的产生色素,呈黄、橙、红、紫、蓝、绿、褐、黑等不同颜色,产生的色素有水溶性的,也有脂溶性的。
2 气生菌丝 由基内菌丝长出培养基外伸向空间的菌丝为气生菌丝。较基内菌丝粗,直径1~1.4微米,直形或弯曲状而分枝,有的产生色素。
3 孢子丝 放线菌生长发育到一定阶段,在其气生菌丝上分化出可形成孢子的菌丝,为孢子丝,孢子丝的形状以及在气生菌丝上的排列方式,随不同种类而变化,有的直形,有的呈波浪变曲形或螺旋状,有的交替着生,有的丛生或轮生。螺旋的数目、疏密、旋转方向等均为种的特征。
第四章 真 菌
第一节 概 述
真菌和其他微生物一样,在自然界分布极广,其中有许多与人类的日常生活有着密切联系。例如我国古代劳动人民创造的用真菌制酱酿酒等发酵食 物;有的真菌用于农作物增产和抗生素生产,为人类创造了巨大财富。另一方面,很多种真菌又是损害某些农作物的重要病原菌,也有少数真菌可以感染人体形成真 菌病。某些真菌经常寄生于健康人体内,当人体受某些因素影响而免疫功能降低时,往往可发生严重的真菌病,如念球菌病等,称之为内源性真菌病。
1 生物学地位与种类 真菌是一大类不分根、茎、叶和不含叶绿素为特征的生物,多数不能运动。在已发现的5100属4,5000种以上的真菌中,对人类有致病性的不到100种,而引起常见真菌病的只有十几种。主要以无性繁殖为特征。
2 生物学性状
2.1 形态与结构 真菌的形态结构比细菌复杂。真菌的细胞壁缺乏构成细菌细胞壁的肽聚糖,其坚韧性主要依赖于多聚N-乙酰氨基葡萄糖构成的大分子甲壳质。酵母的细胞壁为多聚 右旋葡萄糖组成的葡聚糖。各种真菌细胞壁中也含有多糖体和蛋白质,某些酵母还含有类脂体。细胞内微细结构与高等植物细胞基本类同,有较为典型的核结构和细 胞器。细胞均由细胞壁、细胞质膜、细胞质、细胞核组成。
真菌的形态有单细胞和多细胞两种类型。前者细胞呈圆形或椭圆形,常见于酵母和类酵母菌。后者多呈丝状,分枝交织成团,称为丝状菌,即一般通称的 霉菌。但某些真菌可因寄生环境及培养条件(营养、温度、氧气供给等)不同而出现两种形态(二相性)。例如孢子丝状菌、皮炎芽生菌等,当其寄生在人体内或培 养于含有血液或牛肉浸汁培养基上,则出现明显的菌丝(菌丝相)。多细胞形态的真菌,分菌丝和孢子两类结构。
2.1.1 菌丝 真菌在适宜环境中,由孢子生出嫩芽,称为芽管。嫩芽逐渐延长呈丝状,称为菌丝。菌丝继续生长并向两侧分枝,交织成为菌丝体。菌丝体一部分深入被寄生 的物体或培养基中,专司吸收和综合养料的,称为营养菌丝体。另一部分上耸向空间生长的,称为气生菌丝体。菌丝在显微镜下呈管状。比一般细胞宽十倍以上。菌 丝在生成过程中,在一定的间距形成分隔的,称为有隔菌丝,不形成分隔的称为无隔菌丝。菌丝体又可有各种不同的形状,如螺旋状、球拍状、梳状和结节状等。
2.1.2 孢子 通常是真菌的一种繁殖方式,不同于细菌的芽胞。
| 要点 |
真 菌 孢 子 |
细 菌 芽 胞 |
| 抵抗力
数目
作用
形状
|
不强,60~70℃短时间即死
一条菌丝可产生多个孢子
为繁殖方式之一
可在细胞内外,形状、色泽多种
|
强大,煮沸短时间常不死亡
一个细胞只产生一个孢子
不是繁殖方式
在细胞内,圆形或椭圆形
|
第二节 真菌的生长繁殖
1霉菌培养与菌落形态 大多数真菌的营养要求不高,常用的培养基要求为弱酸性(pH 4.0~6.0)。培养适温为22~28℃。需要较高的温度和氧气。某些深部病原性真菌在37℃中生长较好。真菌生长较慢,约经过1~2周才出现典型菌落。
1.1酵母型菌落 外观湿润、柔软而致密,类似一般细菌菌落,显微镜检查只见圆形或椭圆形生芽细胞。
1.2酵母样菌落 外观性状同酵母型菌落。但在菌落表面除有生芽细胞外,还有伸长的生芽细胞所组成的假菌丝伸入培养基中。
1.3 霉菌菌落 霉菌和放线菌一样,菌落由分枝状菌丝组成。由于霉菌菌丝较粗而长,形成的菌落较疏松,呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状,一般比细菌菌落大几倍到几十倍。有些霉菌 生长很快(如毛霉、根霉、链孢霉),其菌丝可在固体培养基表面蔓延以至菌落没有固定大小。在固体发酵中污染这类霉菌,如不及早处理,将造成损失。由于霉菌 形成的孢子有不同形状、构造与颜色,所以菌落表现往往呈现出肉眼可见的不同结构与色泽特征。有的水溶性色素可分泌至培养其中使得菌落背面也呈现不同颜色。 一些生长较快的霉菌,处于菌落中心的菌丝菌龄较大,而菌落边缘生长的菌丝则较为年幼。同一种霉菌在不同成分培养基上形成的菌落特征可能有变化,但各种霉菌 在一定培养基上形成的菌落形状、大小、颜色等相对稳定。真菌基本上是根据菌丝、孢子和菌落等特征分类的。菌落特征是鉴定霉菌的重要依据之一。
2 繁殖 多细胞真菌是以出芽、形成菌丝、产生孢子以及菌丝分枝与断裂等方式进行繁殖。繁殖力极强,但生长速度比较慢。
3 抵抗力 真菌对热的抵抗力不强,一般60℃1小时即被杀灭。对干燥、日光、紫外线及多数化学药物的耐受性较强。对1~3%石炭酸、2.5%碘酊、0.1%升汞及10%甲醛液则比较敏感。用甲醛液熏蒸被真菌污染的物品,可以达到消毒的目的。
第三节 霉菌和酵母的检测
用于瓶装水霉菌和酵母的检测也是用平皿倾注法。除培养基用孟加拉红琼脂(或称虎红琼脂、马丁氏琼脂),培养温度改用28℃,培养时间延长至 5天外,具体操作方法与细菌菌落总数检验是相同的。一般可同时取样,分别倾注不同的琼脂,凝固成平板后分别放置不同的培养条件。注意尽可能在两个房间内培 养,以免造成霉菌的污染。观察平板时,注意区分丝状菌落和光滑菌落,分别报告为霉菌数和酵母数。
1 霉菌标准方法
1.1 灭菌融化孟加拉红琼脂。
1.2 每平皿中加入1 mL水样,倾注降温至45℃的孟加拉红琼脂大约15 mL。
1.3 置28℃生化培养箱中培养5~7天。必须有专用的霉菌培养箱,避免与细菌交叉污染,注意不得倒置培养。
1.4 自第3天起,每天观察,记录出现大量菌落的平板。未出现生长的平板应观察至第7天,以第5天时的丝状菌落观察值为最终结果报告。观察时注意轻拿轻放,避免剧烈振动。
1.5 每次大量培养后应全面消毒霉菌培养箱,如用甲醛熏蒸。
2 培养基
2.1 首选孟加拉红琼脂,添加氯霉素的马铃薯葡萄糖琼脂也可用。沙保罗琼脂、察氏琼脂、高盐察氏琼脂、玉米粉琼脂均不可用。
2.2 针对不同对象选择平皿倾注、L型玻棒平板表面涂布、暴露平皿等方法检测霉菌数量。
2.3 商品化的霉菌检测纸片,具体牌号包括国外的3M,国内的万家康、环凯等,使用方便,培养时间较常规法缩短一倍。
3 检测条件
3.1 操作室或超净工作台应定期消毒,定期检测空气沉降霉菌数量。
3.2 操作人员应有严格的无菌意识,操作规范。
3.3 不要随意揭开培养皿盖,避免孢子飞散。
3.4 已培养的材料不得在超净工作台上操作。
4 福建省瓶装水常见霉菌种类
4.1 枝孢霉 略局限的菌落表面为绒状至絮状,黄绿褐色至暗褐色,背面一定呈纯黑色。来源于植物、衣物、墙面油漆等,耐干燥。孢子由气流传播。
4.2 曲霉 菌落表现常为颗粒状,各种颜色,背面常无色。来源于粮食作物等,稍嗜潮湿。
4.3 青霉 菌落表面常为颗粒状,各种颜色,背面常无色。来源于粮食作物等。稍嗜潮湿。
4.4 头孢霉 白色至黄、粉色的菌落表面为絮状,背面常呈黄、红色,来源于土壤、植物。孢子由水流传播。
4.5 其他种类 孟加拉红平板中一定呈红色丝状,但气生菌丝颜色各有不同,并随培养时间而变化。
第五章 藻类植物
1 特征 藻类特征是一般具光合作用色素,能行光合作用,制造养分供本身需要。生殖器官为单细胞构造,植物体没有根、茎、叶分化。低等藻类中也有极少数种类是异养的或暂时性异养的,但我们可以根据它们的贮存养分和其它性状与另一大类群异养的原核生物细菌及真核的真菌相区别。
2 生态习性 生态习性多种多样,但绝大多数是水生的,也有少数是气生的。生于水中的藻类,又因水中含盐分的多少分为淡水藻,主要是绿藻和蓝藻;海藻,主要是褐藻和红 藻;半咸水藻,生于近海含盐量低于0.3%水中的藻。内陆盐湖含盐量极高,也有藻类生长。此外,还有些水生藻类能耐低温和高温,如冰雪藻能生长在终年积雪 的雪线以上,以及南北两极零下数十度的冰雪中,使雪着色成红雪、绿雪、黄雪;一些蓝藻能生长在温泉中,水温一般为50℃左右。有时可高达85℃。水生藻类 根据在水中的存在位置又可分为浮游藻和固着藻。
气生藻是指生长在树皮、树叶、石上、墙壁、花盆上、土壤表面这些不为水浸泡的地方的藻类,它们一般有厚壁或胶鞘以适应干旱,但也要在湿润的条件下才能旺盛生长和进行繁殖。气生藻呈绿色、黑色、褐色、桔色的粉屑或茸毛状。
有些藻类不是自由生活的,而是生于活的动植物体内,但并不危害宿主,叫做内生藻类。有的藻类生于活的动植物体内,并危害宿主,叫做寄生藻类。有的藻类和其他生物形成互利的关系,叫做共生藻类,地衣就是藻类和菌类共生的复合体。
上述各种生态习性的藻类,除海藻、半咸水藻、盐湖藻以外,包括气生藻、温泉藻、冰雪藻、都属于广义的淡水藻。
3 植物体 简称藻体,它们在大小、构造上的差异都很大。小的藻体为肉眼不能看到,要在显微镜下才能看到的单细胞体或群体,其大小以 mm为单位来衡量,叫做微观藻。群体是若干个个体以某种方式相连而成的(一般以胶质相连);群体有一定的统一性,群体上的个体又有相对的独立性。群体又分 单细胞个体组成的群体和多细胞个体组成的群体。藻体较大的是海藻中的褐藻和红藻,一般从数厘米至十多米高,世界最大的藻类是生于太平洋东岸寒流中的巨藻, 最大的可达100米以上。
4 藻类植物的分门 藻类的分门各家有所不同,一般把藻类分为8个门;蓝藻门、裸藻门、绿藻门、轮藻门、金藻门、甲藻门、褐藻门、红藻门。分门的主要依据是光合作用色素的种类和贮存养分的种类,其次是细胞壁的成分、鞭毛着生的位置和类型、生殖方式和生活史等。
第二节 蓝藻门
蓝藻又叫蓝绿藻。大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣鞘。因此又叫粘藻。蓝藻有和细菌相同的两个特点,一是都以细胞直接分佳节又重阳裂为主要的繁殖方法;二是都是原始核而不是真正的细胞核。它们都具有原始核,合称为原核生物。
1 特征 蓝藻的原生质体不分化成细胞质和细胞核两部分。蓝藻没有色素体,细胞壁分内外两层,内层是纤维素的,少数人认为是果胶质和半纤维素的。外层是胶质衣鞘,以 果胶质为主,或有少量纤维素。内壁可继续向外分泌胶质增加到胶鞘中。有些种类的胶鞘很坚密并可有层理,有些种类胶鞘很易水化,相邻细胞的胶鞘可互相溶和。
蓝藻的藻体有单细胞体的、群体的和丝状体的。最简单的是单细胞体。有些单细胞体由于细胞分佳节又重阳裂后子细胞包埋在胶化的母细胞壁内而成为群体,如若反 复分佳节又重阳裂,群体中的细胞可以很多,此等大的群体可以破裂成数个较小的群体。有些单细胞体由于附着生活,有了基部和顶部的极性分化。丝状体是由于细胞分佳节又重阳裂按同 一个分佳节又重阳裂面反复分佳节又重阳裂、子细胞相接而形成的。有些丝状体上的细胞都一样,有些丝状体上有异形胞的分化;有的丝状体有伪枝或真分枝;有的丝状体的顶部细胞逐渐 尖窄成为毛体,这也叫有极性的分化。丝状体也可以连成群体,包在公共的胶质衣鞘中,这是多细胞个体组成的群体。单细胞体和群体的繁殖,主要靠细胞分佳节又重阳裂,群 体破裂;丝状体除细胞分佳节又重阳裂、丝体长大外,还靠藻殖段断离,丝体条数增多;极少数种类有孢子。
2 分类及代表植物 蓝藻门依藻体形态、构造的不同分为2纲:色球藻纲和藻殖段纲。
颤藻属为最常见的丝状蓝藻,生于潮湿处或小型水体中,丝状体单生或连成团块,漂浮或附着。丝状体为一列细胞组成,不具分枝,胶鞘无或不明显。不 带胶鞘的一列细胞在蓝藻中叫做藻丝;蓝藻的丝状体又叫丝体,丝体是加带胶鞘的。因为看不见胶鞘,所以它的丝体和藻丝是一回事。此属由于丝体有前后移动和左 右摆动,故叫做颤藻。丝体上有时有空去的死细胞,作双凹形;将丝体分成几段,每一段叫做1个藻殖段。丝体上有时还有胶化膨大的隔离盘,亦为双凹形,2个隔 离盘之间的这一段也叫做藻殖段。藻殖段容易从丝体上断开长成新丝体,有繁殖作用。是我省闽南地区瓶装水常见污染种。
3 生态习性和分布 在“藻类植物的概述”中提到的各种生态习性和存在处所蓝藻都有,不再复述。此处仅提出数点特殊的生态和分布。
蓝藻由于大多数种类有胶质衣鞘包在细胞的外面,故能耐干旱,并比其他藻类更能耐高温,所以有些蓝藻在夏季、在水温40~50℃的温泉中都能生长 得很旺盛,有时可将温泉底部和四侧覆盖呈绒垫状。自然界的一些石灰岩,活的或死的动物的骨骼或介壳可能有蓝藻生长,这些蓝藻和钙质有密切关系。
第三节 裸藻门
1 特征 裸藻门都是无细胞壁的。除柄裸藻属以胶柄固着并可连成简单的群体外,全部为游动型的单细胞体,有1~3条茸鞭型的鞭毛,生于前端凹处。自养属种乍看起来很 象绿藻,细胞内有很多鲜绿色的叶绿体。光合作用色素与绿藻和有胚植物大致相似。裸藻类和绿藻都具有叶绿素、胡萝卜素,叶黄素,但是贮存养分不同,裸藻类以 特有的裸藻淀粉为主,另外还有少量的油类。裸藻淀粉聚集成各种形状的裸藻淀粉体。在叶绿体中可有1个较大的蛋白质的颗粒体,叫造粉核,其功用与裸藻淀粉的 聚集有关。裸藻类的无色属种行动物性吞食或营腐生。细胞内还有一些白色颗粒状或杆状的裸藻淀粉体,遇碘不变成紫黑色。繁殖方式主要的是细胞纵裂为二。
2 代表植物 颈胞藻属我省瓶装水中常见。细胞核很大,球形,位于细胞的中部。细胞外面有1个甲鞘。甲鞘是细胞分泌的胶质并含有铁的化合物沉积而成的1个套子,细胞仅以 后端与甲鞘相连。甲鞘前端有孔口,有些种类在孔口的下方有一颈状的领,鞭毛从孔口伸出。此属由于甲鞘有铁的化合物沉积呈褐黄色,大量繁殖时使水呈褐黄色。 不耐消毒。
3 生态习性 主要为淡水产,生于有机质丰富的静水或缓慢的流水中,是水质污染的指示生物。对温度的适应性广,但是以25℃以上繁殖得最快。大量繁殖时使水呈绿色、黄褐 色或红色,并可形成水花,此时水质污染更为严重。个别种为冰雪藻,形成绿雪,少数种类可生长在半咸水和盐沼中,个别种为海产。
第四节 绿 藻 门
1 特征 绿藻与有胚植物在光合作用色素、贮存养分、细胞壁的成份、鞭毛的类型等方面很相似,这是值得注意的。但绿藻叶绿体的形状和在细胞中位置的多样性是有胚植物 比不上的。藻体有微观的也有宏观的,体型多种多样。各种体型绿藻都有,而以单细胞体、群体和丝状体最常见。繁殖方式也是多种多样,无性生殖和有性生殖都有 很普遍,不少种类的生活史中有世代交替现象。
2 分类及代表植物 绿藻门约6000种,本门的分纲、分目很不一致。我省瓶装水中常见的是小球藻和绿球藻。它们都是球形的细胞,有鲜绿色的色素体。
3 生态习性 绿藻是最常见的藻类,以淡水产为主,各种流动的和静止的水体中都有,土壤表面和树干等气生条件下也有,少数属种是冰雪藻;海产绿藻种类比淡水产少些,藻体 一般比淡水绿藻要大些,主要生长在潮间带,有些种类在退潮时可经受数小时的曝露。生在水中的绿藻有浮游的也有固着的,固着的基物可以是石块或动植物体。也 有寄生的,能引起植物病害。还有共生的。如绿水螅的体内有单细胞绿藻生长,地衣中的一些属种。是真菌和绿藻的共生体。
第五节 硅 藻 门
1 特征 硅藻是一类单细胞生物。许多种类可以连成各式各样的群体。细胞壁富含硅质,淡海水中广为分布。少数可以生活于潮湿的土表。在我省瓶装水中常形成黄褐色藻斑或沉淀。
2 细胞外形 硅藻细胞形似小盒,由上壳和下壳组成。壳的顶面和底面称为壳面或瓣面。壳边称为连接带。上下连接带总称壳环带或壳环。水平看去,叫做环面观。本纲根据壳面 (瓣面)花纹的排列方式分为2个目:①中心目(圆心目),花纹作辐射排列;②羽纹目,花纹基本上为两侧排列。中心目瓣面除圆形外。尚有扁平、三角形、四角 形、五角形等。羽纹目瓣面为长椭圆形、舟形和矩形,也有人字形、S形、棒形等。我省瓶装水中仅发现羽纹目硅藻。
3 细胞构造 细胞壁由硅质(SiO2·xH2O)和果胶质组成,硅质在最外层。
第六节 瓶装水中藻类的检验
1 淡水藻类检测的意义
1.1 福建省饮用天然矿泉水水源水50%受到淡水藻类污染,20%瓶装成品检出藻类。
1.2 藻类污染影响产品感官品质,可能产生致癌毒素。
1.3 藻类繁殖促进细菌等其他微生物生长。
1.4 臭氧 0.6~1.3 mg/L可杀灭藻类,ClO2 6 mg/L可灭活藻类毒素。
1.5 检出藻类,说明工艺中存在交叉污染环节。
2 淡水藻类培养液配制
2.1 基础液(检测矿泉水、矿化水):硝人比黄花瘦酸钾1 g,硝人比黄花瘦酸钙0.1 g,磷酸氢二钾0.2 g,七水硫酸镁0.1 g,三氧化铁0.001 g,蒸馏水100 mL。
2.2 补充液(检测纯净水):园土加2倍水,过夜后煮沸30 min,过滤。用时取上清液,每90 mL基础液中加10 ml补充液。
2.3 调pH 6.3~6.5,根据需要分装小瓶,121℃ 15 mim。用时加入检样量的十分之一。
2.4 需使用固体培养基时,在上述藻类培养液中加入9倍量的蒸馏水,琼脂1.5%,煮沸溶解。121℃高压15 min。藻类固体培养基用于直接倾注平皿计数,平皿表面涂布计数,滤膜法计数,暴露平皿检测空气悬浮藻,以及分离藻种(如杀藻实验等)。
3 藻类培养观察
3.1 按十分之一的数量在水样中加入藻类培养液。
3.2 液体检样应包扎瓶口,3000 LX光照强度下静置培养30天。
3.3 平板置培养箱中,28℃光照培养15天。
3.4 观察是否出现如绿、蓝、黄、红、褐等鲜艳颜色的沉淀、颗粒或悬浮物。
3.5 水制片在高倍显微镜下观察,发现藻类细胞即判断为阳性结果。
第六章 外界因素对细菌的影响
微生物广泛存在于自然界中,必然不断受到周围环境中各种因素的影响。当环境条件适宜时,微生物能进行正常的新陈代谢、生长繁殖。当环境不太 适宜时,微生物的代谢活动也可发生相应改变,引起变异。环境条件改变过于剧烈,可导致微生物的主要代谢机能发生障碍,生长可被抑制,甚至死亡。因此掌握微 生物对周围环境的依赖关系,在实践中,一方面可创造有利条件,促进微生物的生长繁殖,从材料中分离培养微生物,有助于诊断,以及预防;另一方面,也可利用 对微生物的不利因素,抑制或杀灭微生物,以达到消毒灭菌的目的。本章着重介绍外界环境对细菌不利的因素,提高以消毒灭菌的认识,以便在实际工作中加以应 用。
1 消毒 是指杀死病原微生物的方法。用以消毒的药物称为消毒剂。一般消毒剂在常用的浓度下,只对细菌的繁殖体有效。对于芽胞则需要提高消毒剂的浓度和延长消毒时间。
2 灭菌 是指杀灭物体上所有微生物(包括病原体和非病原体,繁殖体和芽胞)的方法。
3 无菌 不含活菌的意思。无菌操作是防止微生物进入机体或其他物品的操作技术,如进行外科手术需防止细菌进入创口。微生物实验室的许多试验,也要求严格的无菌操作,以防止微生物的污染。
4 防腐 是指防止或抑制微生物生长繁殖的方法。用于防腐的化学药物称为防腐剂。
许多药物在低浓度时只有抑菌作用;浓度增高或延长使用,则有杀菌作用。
表6—1灭菌与消毒类型
类 型 方 法 应 用
物理因素 干热(160~1800C) 灭菌
湿热(115~1500C) 灭菌
湿热(65~1000C) 消毒
电离辐射(g 射线、电子) 灭菌
紫外线照射 消毒
化学因素 氧化乙烯 灭菌
(蒸汽) 甲醛 灭菌或消毒
化学因素 醇类、醛类、卤素、酚、 灭菌或消毒
胺类化合物
化学因素 染料(吖啶,三苯甲烷) 抗菌、防腐
金属螯合剂 抗菌、防腐
有机砷化物 化学疗剂
有机汞化物 预防或抗菌
上述消毒与灭菌技术的选择,取决于多种因素。在实际工作中应根据消毒灭菌的对象和目的要求不同,以及条件的不同,选择不同的合适方法。例如,玻璃器材、敷料等多数是采用高压蒸汽灭菌法;而对传染病患者污染物品的处理,多采用消毒法以防止病原菌的传播(表6-1)。
这里必须强调,消除细菌或其产物的标准并非完全相同。例如,对静脉注射液不仅要求无菌而且在制备过程中要最大限度地避免污染。这是基于细菌等的代谢产物能够耐高温高压和通过滤器,当它污染注射液后,可导致患者发热与毒性反应。
还有,细菌细胞对理化因素的敏感性将受其生理情况等多种因素的影响。例如,一般幼龄的细菌较其稳定期的培养物更敏感,而芽胞较细菌的繁殖体抵抗力强。
第一节 物理因素对细菌的影响
1 温度 热力灭菌法是最可靠而普遍应用的灭菌法,包括湿热灭菌法和干热灭菌法。
1.1湿热灭菌法 湿热灭菌较干热灭菌更易见效,因此,如无特殊要求,应首先考虑用湿热的方法。
表6-2 湿热灭菌与干热灭菌的湿度与时间
|
温 度
|
湿 热
|
干热
|
|
时间(分钟)
|
压力(磅)
|
时间(分钟)
|
|
120℃
126℃
134℃
140℃
150℃
160℃
170℃
|
15
10
3
—
—
—
—
|
15
20
30
—
—
—
—
|
—
—
—
180
150
120
60
|
1.1.1 煮沸法 煮沸100℃,5分钟,能杀死一切细菌的繁殖体。许多芽胞需经煮沸5~6小时才死亡。煮沸法可用于饮水和一般器械(刀剪、注射器等)的消毒。
1.1.2 流通蒸汽灭菌法 阿诺氏流通蒸汽灭菌器是一般常用的器皿(其原理相当于我国的蒸笼)。温度通常是100℃,加热15~30分钟,可杀死细菌繁殖体。
1.1.3 间歇灭菌法:是利用反复多次的流通蒸汽,以达到灭菌目的。将待灭菌的物品置于阿诺氏流通蒸汽灭菌器内,加热15~30分钟,杀死其中的繁殖体;然后置 37℃温箱中24小时,使芽胞发育成繁殖体,次日再通过流通蒸汽加热。如此连续三次,可将所有繁殖体、芽胞都杀死。本法适用于不耐高温(>100℃)的营 养物(如某些培养基)的灭菌。
1.1.4 巴氏消毒法:利用热力杀死物品中的病原菌或一般杂菌,同时又不致严重损害食品质量。常用于消毒牛奶和发酵酒类等。加温61.1~62.8℃半小时,或71.7℃15~30秒种可将其中的非芽胞病原菌杀死。
1.1.5 高压蒸汽灭菌法:为杀菌效果最好的灭菌法,利用密闭的蒸气锅灭菌。在一定条件下,蒸气压力愈大,则锅内的温度愈高,杀菌力也大为增强。通常在1.05公斤 /平方厘米(15磅/平方时)的压力下,温度达121.3℃,维持15~30分钟,可杀死所有繁殖体与芽胞。此法适用于能耐高热的物品,如普通培养基、生 理盐水、敷料、玻璃器皿、手术器械、注射液、手术衣及橡皮手套等。这种加压蒸气的灭菌器称为高压蒸气灭菌器。
1.2 干热灭菌法 干热灭菌比湿热灭菌需要更高的温度与较长的时间。灭菌物品主要限于玻璃皿、油类制剂、药粉等。均一的热效应是微生物致死的原因。最常用的灭菌器是密闭的干烤箱。通常加热160℃~180℃2小时,可杀灭一切微生物,包括芽胞菌。
其他有用的方法包括焚烧灭菌和火焰烧灼灭菌。
1.3 热力灭菌的机制
湿热杀伤机制比较复杂,虽然致死效应常常归因于菌体蛋白的变性和凝固,但更细微的变化已发生于细胞凝固之前。细菌细胞各部分对温度损伤的敏感性不同。首 先,DNA单螺旋的断裂可能是主要致命因素。此外,高温亦可导致胞膜功能损伤而使小分子物质以及降解的核糖体漏出。干热的致死作用与湿热不尽相同。一般属 于蛋白变性、氧化作用受损和电解质水平增高的毒力效应。
2 光线与射线
日光是有效的天然杀菌法,直射杀菌效果尤佳。但光线效应受很多因素影响,如烟尘笼罩的空气、玻璃及有机物等都能减弱日光的杀菌力。
紫外线的杀伤效果与诱变能力与其波长密切相关。紫外线杀菌范围为240~280 nm,最适的波长为260 nm。紫外线可阻断DNA的复制,进而抑制细菌的生长与呼吸作用。
在实际应用方面,人工紫外线是用低压水银蒸气灯产生的。照射的能量是以单位时间内每平方厘米的微瓦数(mW)计算。例如:一支15瓦的紫外线灯在一米内传递38 mW/cm2/秒射线,对无芽胞菌,一般的致死剂量为1,800~6,500 mW/cm2。杀死芽胞菌则需该剂量的10倍。
虽然紫外线的灭菌效果是无可非议的,但因其具有很多不肯定的因素而不能认为是一种最佳灭菌法。它与电离辐射不同,紫外线的量子能效应较低,且穿透力弱,故不能透入固体的内部。它穿透到液体内的能力亦十分有限。
人工紫外线主要用以杀灭空气传染因子。常用以消毒手术室、病房、无菌室、公共场所及实验动物室。问题是消毒面积大时,如照射不均一将影响效果。此外,某些不宜于用热力或化学消毒剂灭菌的器械,包括胶质管、超滤膜及透析纸等亦可用紫外线灭菌。
第二节 影响消毒剂作用的因素
消毒剂虽对各种的细菌均有很强的毒性,但任一消毒剂的使用,其效果皆受工作条件的极大影响。
1 消毒剂的浓度与作用的时间 很多消毒剂表现为在高浓度时杀菌而在低浓度时抑菌。菌物的浓度与杀菌时间可用下列公式表示:
Cnt=K
公式中C表示浓度,t表示时间,n与K表示常数。例如:当酚类化合物的浓度降低一倍时,它的杀菌时间需要增加64倍。但大多数消毒剂的结果并非如此显著。一般活菌的数目是逐渐下降的,而非同时死亡。
2 温度与酸硷度的影响 与任一化学反应相同,消毒剂灭菌的作用随着温度的上升而加速。在低温时,温度每上升10℃,细菌死亡率即可成倍的增加。当培养基为pH7.0时,细菌带负电荷。pH增加后电荷亦增多,这就可能改变细胞表面消毒剂的有效浓度。
3 细菌的性质 一种化学因子的效果大小也取决于被消毒菌的特征。最重要的因素是细菌的种类、数目、培养的时间和有无特殊结构等。
4 环境因素 有机物的存在,如血清、血细胞或脓汁,可影响多种消毒剂的活性。原因是因为环境中的蛋白质吸附于化学消毒剂的表面或与化学消毒剂的活性基团相结合。受这种 因素影响最大的为苯胺染料、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铵盐类与脂类或肥皂结合,则明显降低这类消毒剂的作用。
第三节 瓶装水生产中应用C102消毒剂的常见错误
1 应用C102的常见错误(1)
1.1 使用浓度一成不变
1.2 解决方法:1 ppM浓度的C1O2 30秒即可杀灭大肠杆菌,但使用浓度需根据被杀灭对象而定。不同微生物对C1O2的抵抗力差异极大,目前C1O2生产厂家一般建议采用200~250 ppM的浓度,而且作用时间太短,但霉菌、藻类等需要浓度450~550 ppM作用20~30 min。
2 应用CI02的常见错误(2)
2.1 消毒剂一日一换
2.2 解决方法:通常喷淋洗涤瓶、桶要求水压在1.5 Kg以上,水柱高度不得低于1 m。在这种情况下,ClO2消毒液使用时挥发很快,浓度迅速降低,杀菌效果自然难以保证。必须定时检查消毒液浓度,不断添加。
3 应用CIO2的常见错误(3)
3.1 悬挂挥发ClO2消毒空气、环境
3.2 解决方法:活化后的ClO2降解很快,未及时挥发的药物都将自然分解,相对损失较大。C1O2对人也有一定的毒性,生产车间内持续散布低浓度的C1O2,可危害员工的造血系统及生殖系统等。应选择在班后喷雾方式消毒空气。
4 应用ClO2的常见错误(4)
4.1 产品中加入C1O2
4.2 解决方法:加入C1O2的产品口感极差,而且对人可造成危害,不得加入。
5 可能存在杀菌剂的检样
5.1 包装材料(瓶/桶/盖)(含C1O2)
5.2 生产当日成品(含臭氧)
5.3 洗瓶(桶)水(含C1O2)
5.4 灌装水(含臭氧)
5.5 机械灌装口(含C1O2)
5.6 中和剂0.1~1.0%的硫代硫酸钠溶液
附录1 瓶装水异物检查程序
1 瓶装水成品常见异物检查程序
1.1 无菌吸管吸取异物置载玻片上,如液体过多应用滤纸小心吸去。滴一滴0.1%孟加拉红溶液,加盖玻片,高倍显微镜观察。
1.2 水中添加适量洗衣粉,可减少缠绕现象。
1.3 无菌吸管直接吸取异物置营养琼脂、孟加拉红琼脂、藻类平板上,观察生长情况。
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