微生物及衛(wèi)生知識培訓

1、微生物及衛(wèi)生知識培訓一、 微生物（microorganism, microbe）是一些肉眼看不見的微小生物的總稱。包括屬于原核類的細菌、放線菌、支原體、立克次氏體、衣原體和藍細菌（過去稱藍藻或藍綠藻），屬于真核類的真菌（酵母菌和霉菌）、原生動物和顯微藻類，以及屬于非細胞類的病毒、類病毒和朊病毒等。 微生物千姿百態(tài)，有些是腐敗性的，即引起食品氣味和組織結(jié)構(gòu)發(fā)生不良變化。當然有些微生物是有益的，它們可用來生產(chǎn)如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必須通過顯微鏡放大約1000 倍才能看到。比如中等大小的細菌，1000個疊加在一起只有句號那么大。想像一下一滴牛奶

2、，每毫升腐敗的牛奶中約有5千萬個細菌，或者講每夸脫牛奶中細菌總數(shù)約為50億。也就是一滴牛奶中可有含有50 億個細菌。二、微生物學概述 微生物學是生物學的分支學科之一，它是研究各類微小生物，如細菌、放線菌、真菌、病毒、立克次氏體、枝原體、衣原體、原生動物以及藻類等的形態(tài)、生理、生物化學、分類和生態(tài)的科學。  微生物學發(fā)展簡史      自古以來，人類在日常生活和生產(chǎn)實踐中，已經(jīng)覺察到微生物的生命活動及其所發(fā)生的作用。中國利用微生物進行釀酒的歷史，可以追溯到4000多年前的龍山文化時期。殷商時代的甲

3、骨文中刻有“酒”字。北魏賈思勰的齊民要術(shù)中，列有谷物制曲，釀酒、制醬、造醋和腌菜等方法。     在古希臘留下來的石刻上，記有釀酒的操作過程。中國在春秋戰(zhàn)國時期，就已經(jīng)利用微生物分解有機物質(zhì)的作用，進行漚糞積肥。公元二世紀的神農(nóng)本草經(jīng)中，有白僵蠶治病的記載。公園六世紀的左傳中，有用麥曲治腹瀉病的記載。在10世紀的醫(yī)宗金鑒中，有關(guān)于種痘方法的記載。1796年，英國人琴納發(fā)明了牛痘苗，為免疫學的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 17世紀中葉荷蘭人呂文虎克(Antoni van Leeuwenhoek)用自制的簡單顯微鏡觀察并發(fā)現(xiàn)了許多

4、微生物。 一大批研究者在19世紀下半葉推動了微生物學研究的蓬勃發(fā)展，其中貢獻最突出的有巴斯德、科赫、貝耶林克和維諾格拉德斯基。 微生物學的一套基本技術(shù)在19世紀后期均已完善，包括顯微術(shù)、滅菌方法、加壓滅菌器(Chamberland，1884)、純培養(yǎng)技術(shù)、革蘭氏染色法(Gram，1884)、培養(yǎng)皿(Petri，1887)和瓊脂作凝固劑等。 20世紀上半葉微生物學事業(yè)欣欣向榮。微生物學沿著兩個方向發(fā)展，即應用微生物學和基礎(chǔ)微生物學。在應用方面，對人類疾病和軀體防御機能的研究，促進了醫(yī)學微生物學和免疫學的發(fā)展。青霉素的發(fā)現(xiàn)(貝mmn9，1929)和瓦克斯曼(Waksm

5、an)對土壤中放線菌的研究成果導致了抗生素科學的出現(xiàn)，這是工業(yè)微生物學的一個重要領(lǐng)域。環(huán)境微生物學在土壤微生物學研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。微生物在農(nóng)業(yè)中的應用使農(nóng)業(yè)微生物學和獸醫(yī)微生物學等也成為重要的應用學科。應用成果不斷涌現(xiàn)，促進了基礎(chǔ)研究的深入，于是細菌和其它微生物的分類系統(tǒng)在20世紀初中葉出現(xiàn)了，對細胞化學結(jié)構(gòu)和酶及其功能的研究發(fā)展了微生物生理學和生物化學。微生物遺傳與變異的研究導致了微生物遺傳學的誕生。微生物生態(tài)學在20世紀60年代也形成一個獨立的學科。 20世紀80年代以來，在分子水平上對微生物的研究迅速發(fā)展，分子微生物學應運而生：在短短的時間內(nèi)取得了一系列進展，并出現(xiàn)了一些新

6、的概念，較突出的有，生物多樣性、進化、三原界學說；細菌染色體結(jié)構(gòu)和全基因組測序；細菌基因表達的整體調(diào)控和對環(huán)境變化的適應機制；細菌的發(fā)育及其分子機理；細菌細胞之間和細菌同動植物之間的信號傳遞；分子技術(shù)在微生物原位研究中的應用。經(jīng)歷約150年成長起來的微生物學，在2l世紀將作為統(tǒng)一生物學的重要內(nèi)容而繼續(xù)向前發(fā)展，其中兩個活躍的前沿領(lǐng)域?qū)⑹欠肿游⑸镞z傳學和分子微生物生態(tài)學。三、  微生物的特點 1.個體微小，結(jié)構(gòu)簡單 在形態(tài)上，個體微小，肉眼看不見，需用顯微鏡觀察，細胞大小以微米和納米計量。2.繁殖快生長繁殖快，在實驗室培養(yǎng)條件下細菌幾十分鐘至幾小時可以繁殖一代。3

7、.代謝類型多，活性強。4.分布廣泛有高等生物的地方均有微生物生活，動植物不能生活的極端環(huán)境也有微生物存在。5.數(shù)量多在局部環(huán)境中數(shù)量眾多，如每克土壤含微生物幾千萬至幾億個。6.易變異相對于高等生物而言，較容易發(fā)生變異。在所有生物類群中，已知微生物種類的數(shù)量僅次于被子植物和昆蟲。微生物種內(nèi)的遺傳多樣性非常豐富。所以微生物是很好的研究對象，具有廣泛的用途。四、  影響微生物生長與死亡的因素生長是微生物與外界環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。環(huán)境條件的改變，可引起微生物形態(tài)、生理、生長、繁殖等特征的改變；或者抵抗、適應環(huán)境條件的某些改變；當環(huán)境條件的變化超過一定極限，則導致微生物的死亡。為了抑制和消

8、除微生物的有害作用，人們常采用多種物理、化學或生物學方法，來抑制或殺死微生物。常用以下術(shù)語來表示對微生物的殺滅程度。滅菌：用物理或化學方法殺滅物體上所有的微生物（包括病原微生物和非病原微生物及細菌芽胞、霉菌孢子等），稱為滅菌。消毒：用物理或化學方法僅能殺滅物體上的病原微生物，而對非病原微生物及芽胞和孢子不一定完全殺死，稱為消毒。用來消毒的藥物稱為消毒劑。防腐：防止或抑制微生物生長和繁殖的方法稱為防腐或抑菌。用于防腐的化學藥品稱為防腐劑。某些化學藥物在低濃度時為防腐劑，在高濃度時則成為消毒劑。無菌：指沒有活的微生物存在。采取防止或杜絕一切微生物進入動物機體或物體的方法，稱為無菌法。以無菌法操作時

9、稱為無菌操作。在進行外科手術(shù)或微生物學實驗時，要求嚴格的無菌操作，防止微生物的污染。不同的微生物對各種理化因子的敏感性不同，同一因素不同劑量對微生物的效應也不同，或者起滅菌作用，或者可能只起消毒或防腐作用。在了解和應用任何一種理化因素對微生物的抑制或致死作用時，還應考慮多種因素的綜合效應。例如在增高溫度的同時加入另一種化學藥劑，則可加速對微生物的破壞作用。大腸桿菌在有酚存在的情況下，溫度從30增至42時明顯加快死亡；微生物的生理狀態(tài)也影響理化因子的作用。營養(yǎng)細胞一般較孢子抗逆性差，幼齡的、代謝活躍的細胞較之老齡的、休眠的細胞易被破壞；微生物生長的培養(yǎng)基以及它們所處的環(huán)境對微生物遭受破壞的效應也

10、有明顯的影響。如在酸或堿中，熱對微生物的破壞作用加大，培養(yǎng)基的粘度也影響抗菌因子的穿透能力；有機質(zhì)的存在也干擾抗微生物化學因子的效應，或者由于有機物與化學藥劑結(jié)合而使之失效，或者有機質(zhì)覆蓋于細胞表面，阻礙了化學藥劑的滲入。常見的影響微生物生長與死亡的物理、化學因素主要有：1.溫度：溫度是影響有機體生長與存活的最重要的因素之一。它對生活機體的影響表現(xiàn)在兩方面：一方面隨著溫度的上升，細胞中的生物化學反應速率和生長速率加快。在一般情況下，溫度每升高10，生化反應速率增加一倍；另一方面，機體的重要組成如蛋白質(zhì)、核酸等對溫度都較敏感，隨著溫度的增高而可能遭受不可逆的破壞。因此，只有在一定范圍內(nèi)，機體的代

11、謝活動與生長繁殖才隨著溫度的上升而增加，當溫度上升到一定程度，開始對機體產(chǎn)生不利影響，如再繼續(xù)升高，則細胞功能急劇下降以至死亡。就總體而言，微生物生長的溫度范圍較廣，已知的微生物在零下12-100均可生長。而每一種微生物只能在一定的溫度范圍內(nèi)生長。各種微生物都有其生長繁殖的最低溫度、最適溫度、最高溫度和致死溫度。最低生長溫度：是指微生物進行繁殖的最低溫度界限，如果低于此溫度，則生長完全停止。最適生長溫度：能夠使微生物迅速生長繁殖的溫度叫做最適生長溫度，在此溫度下，微生物群體生長繁殖速度最快，代時最短。不同微生物的最適生長溫度是不一樣的。最高生長溫度：是指微生物生長繁殖的最高溫度界限。致死溫度：

12、最高生長溫度若進一步升高，便可殺死微生物，這種致死微生物的最低溫度界限即為致死溫度，致死溫度與處理時間有關(guān)。微生物按其生長溫度范圍可分為低溫微生物、中溫微生物和高溫微生物三類。如表所示： 2.氫離子濃度(pH)：環(huán)境中的酸堿度通常以氫離子濃度的負對數(shù)即pH值來表示。環(huán)境中的pH值對微生物的生命活動影響很大，主要作用在于：引起細胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；影響代謝過程中酶的活性；改變生長環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)的可給性以及有害物質(zhì)的毒性。每種微生物都有其最適pH值和一定的pH范圍。在最適范圍內(nèi)酶活性最高，如果其他條件適合，微生物的生長速率也最高。大多數(shù)細菌、藻類和原生動物的

13、最適pH為6.5-7.5，在pH 4-10之間也可以生長；放線菌一般在微堿性即pH7.5-8最適合；酵母菌、霉菌則適合于pH5-6的酸性環(huán)境，但生存范圍在pH1.5-10之間。有些細菌甚至可在強酸性或強堿性環(huán)境中生活。微生物在基質(zhì)中生長，代謝作用改變了基質(zhì)中氫離子濃度。隨著環(huán)境pH值的不斷變化，微生物生長受阻，當超過最低或最高pH值時，將引起微生物的死亡。為了維持微生物生長過程中pH值的穩(wěn)定，配制培養(yǎng)基時要注意調(diào)節(jié)pH值，而且往往還要加入緩沖物以保證pH在微生物生長繁殖過程中的相對穩(wěn)定。強酸和強堿具有殺菌力。無機酸殺菌力雖強，但腐蝕性大。某些有機酸如苯甲酸可用做防腐劑。強堿可用作殺菌

14、劑，但由于它們的毒性大，其用途局限于對排泄物及倉庫、棚舍等環(huán)境的消毒。強堿對革蘭氏陰性細菌與病毒比對革蘭氏陽性細菌作用強。3.氧化還原電位：氧化還原電位()對微生物生長有明顯影響。環(huán)境中值與氧分壓有關(guān)，也受pH的影響。pH值低時，氧化還原電位高；pH值高時，氧化還原電位低。各種微生物生長所要求的值不一樣。一般好氧性微生物在值0.1伏以上均可生長，以值為0.3伏0.4伏時為適。厭氧性微生物只能在值低于0.1伏以下生長。兼性厭氧微生物在0.1伏以上時進行好氧呼吸，在0.1伏以下時進行發(fā)酵。4.輻射：輻射是指通過空氣或外層空間以波動方式從一個地方傳播或傳遞到另一個地方的能源。它們或是離子或是是電磁波

15、。電磁輻射包括可見光、紅外線、紫外線、X射線和射線等。(1)紫外輻射 紫外線是非電離輻射，以波長265-266納米的殺菌力最強。紫外輻射對微生物有明顯的致死作用，是強殺菌劑，紫外殺菌燈管在醫(yī)療衛(wèi)生和無菌操作中廣泛應用。由于紫外線穿透能力差，不易透過不透明的物質(zhì)，故紫外殺菌燈只適用于空氣及物體表面消毒。(2)電離輻射 X射線與射線、射線和射線均為電離輻射。在足夠劑量時，對各種細菌均有致死作用。常用于一次性塑料制品的消毒，也用于食品的消毒。5.干燥：水分是微生物的正常生命活動必不可少的。干燥會導致細胞失水而造成代謝停止以至死亡。微生物的種類，環(huán)境條件，干燥的程度等均影響干燥對微

16、生物的效果。休眠孢子抗干燥能力也很強，在干燥條件下可長期不死，這一特性已用于菌種保藏，如用砂土管來保藏有孢子的菌種。在日常生活中也常用烘干、曬干和熏干等方法來保存食物。6.滲透壓：水或其他溶劑經(jīng)過半透性膜而進行擴散的現(xiàn)象就是滲透。在滲透時溶劑通過半透性膜時的壓力即謂滲透壓。其大小與溶液濃度成正比。適宜于微生物生長的滲透壓范圍較廣，而且它們往往對滲透壓有一定的適應能力。突然改變滲透壓會使微生物失去活性，逐漸改變滲透壓，微生物常能適應這種改變。對一般微生物來說，它們的細胞若置于高滲溶液中，水將通過細胞膜從低濃度的細胞內(nèi)進入細胞周圍的溶液中，造成細胞脫水而引起質(zhì)壁分離，使細胞不能生長甚至死亡。相反，

17、若將微生物置于低滲溶液或水中，外環(huán)境中的水將從溶液進入細胞內(nèi)引起細胞膨脹，甚至使細胞破裂。由于一般微生物不能耐受高滲透壓，所以日常生活中常用高濃度的鹽或糖保存食物，如腌漬蔬菜、肉類及蜜餞等。7.超聲波：超聲波具有強烈的生物學作用。超聲波的作用是使細胞破裂，所以幾乎所有的微生物都能受其破壞，其效果與頻率、處理時間、微生物種類、細胞大小、形狀及數(shù)量等均有關(guān)系。8.重金屬及其化合物：一些重金屬離子是微生物細胞的組成成分，當培養(yǎng)基中這些重金屬離子濃度低時，對微生物生長有促進作用，反之會產(chǎn)生毒害作用；也有些重金屬離子的存在，不管濃度大小，對微生物的生長均會產(chǎn)生有害或致死作用。因此，大多數(shù)重金屬及其化合物

18、都是有效的殺菌劑或防腐劑。其作用最強的是Hg、Ag和Cu。如：二氯化汞又名升汞，是殺菌力極強的消毒劑。0.1-1%濃度的硝酸銀常用于皮膚的消毒。9.有機化合物：對微生物具有有害效應的有機化合物種類很多，其中酚、醇、醛等能使蛋白質(zhì)變性，是常用的殺菌劑。酚：酚又名石炭酸。它們對細菌的有害作用可能主要是使蛋白質(zhì)變性，同時又有表面活性的作用，破壞細胞膜的透性，使細胞內(nèi)含物外溢。當濃度高時是致死因子，反之則起抑菌作用。甲酚是酚的衍生物。殺菌力比酚強幾倍。甲酚在水中的溶解度較低，但在皂液與堿性溶液中易形成乳液。市售的消毒劑煤酚皂液（來蘇爾）就是甲酚與肥皂的混合液，常用3-5%的溶液來消毒皮膚、桌面及用具等

19、。醇：它是脫水劑、蛋白質(zhì)變性劑，也是脂溶劑，可使蛋白質(zhì)脫水、變性，損害細胞膜而具殺菌能力。乙醇是普遍使用的消毒劑，常用于實驗室內(nèi)的玻棒、玻片及其他用具的消毒。50-70的乙醇便可殺死營養(yǎng)細胞；70%的乙醇殺菌效果最好，超過70%以至無水酒精效果較差。甲醛：甲醛也是一種常用的殺細菌與殺真菌劑，效果良好。純甲醛為氣體狀，可溶于水，市售的福爾馬林溶液就是37-40的甲醛水溶液。10.鹵族元素及其化合物：碘：是強殺菌劑。3-7%碘溶于70-83%的乙醇中配制成碘酊，是皮膚及小傷口有效的消毒劑。碘一般都作外用藥。氯氣或氯化物：這是一類最廣泛應用的消毒劑。 氯氣一般用于飲水的消毒，次氯酸鹽等常用

20、作食品加工過程中的消毒。氯氣和氯化物的殺菌機制，是氯與水結(jié)合產(chǎn)生了次氯酸(HClO)，次氯酸易分解產(chǎn)生新生態(tài)氧，這是一種強氧化劑，對微生物起破壞用。11.表面活性劑：具有降低表面張力效應的物質(zhì)稱為表面活性劑。這類物質(zhì)加入培養(yǎng)基中，可影響微生物細胞的生長與分裂。如肥皂、漂白粉、洗衣粉等。12.染料：染料，特別是堿性染料，在低濃度下可抑制細菌生長。由于這些染料具有選擇性抑菌的特點，故常在培養(yǎng)基中加入低濃度的染料配制成選擇培養(yǎng)基。例如：堿性三苯甲烷染料，包括孔雀綠、亮綠、結(jié)晶紫等，對革蘭氏陽性菌有很強的抑制作用。13化學療劑：能直接干擾病原微生物的生長繁殖并可用于治療感染性疾病的化學藥物即為化學療劑

21、。它能選擇性地作用于病原微生物新陳代謝的某個環(huán)節(jié)，使其生長受到抑制或致死。但對人體細胞毒性較小，故常用于口服或注射?；瘜W療劑種類很多，按其作用與性質(zhì)又分為抗代謝物和抗生素等。五、 微生物的生長與繁殖1、微生物的生長和繁殖微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷地吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并按照自己的代謝方式進行代謝活動，如果同化作用大于異化作用，則細胞質(zhì)的量不斷增加，體積得以加大，于是表現(xiàn)為生長。簡單地說，生長就是有機體的細胞組分與結(jié)構(gòu)在量方面的增加。單細胞微生物如細菌，生長往往伴隨著細胞數(shù)目的增加。當細胞增長到一定程度時，就以二分裂方式，形成兩個基本相似的子細胞，子細胞又重復以上過程。在單細胞微生物中，由于細胞分

22、裂而引起的個體數(shù)目的增加，稱為繁殖。在一般情況下，當環(huán)境條件適合，生長與繁殖始終是交替進行的。從生長到繁殖是一個由量變到質(zhì)變的過程，這個過程就是發(fā)育。（附圖是大腸桿菌 E.coli.的分裂繁殖，可是費了俺好大的勁。-）微生物處于一定的物理、化學條件下，生長發(fā)育正常，繁殖速率也高；如果某一或某些環(huán)境條件發(fā)生改變，并超出了生物可以適應的范圍時，就會對機體產(chǎn)生抑制乃至殺滅作用。2、細菌純培養(yǎng)的群體生長規(guī)律大多數(shù)細菌的繁殖速度都很快，大腸桿菌在適宜條件下，每20分鐘左右便可分裂一次，如果始終保持這樣的繁殖速度，一個細菌在48小時內(nèi)，其子代群體將達到無法想象的數(shù)量。然而，實際情況并非如此。將少

23、量單細胞純培養(yǎng)接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜的條件下培養(yǎng)，定時取樣測定其細菌含量，可以看到以下現(xiàn)象：開始有一短暫時間，細菌數(shù)量并不增加，隨之細菌數(shù)目增加很快，既而細菌數(shù)又趨穩(wěn)定，最后逐漸下降。如果以培養(yǎng)時間為橫坐標，以細菌數(shù)目的對數(shù)或生長速度為縱坐標作圖，可以得到一條曲線，稱為繁殖曲線，通常又稱為生長曲線。生長曲線代表了細菌在新的適宜的環(huán)境中生長繁殖直至衰老死亡全過程的動態(tài)變化。根據(jù)細菌生長繁殖速率的不同，可將生長曲線大致分為延遲期、對數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期四個階段。(1)延遲期：少量細菌接種到新鮮培養(yǎng)基后，一般不立即進行繁殖，生長速度近于零。因此在開始一段時間，細菌數(shù)幾乎保持不變，

24、甚至稍有減少。這段時間被稱為延遲期，又稱為遲緩期、調(diào)整期或滯留適應期。處于延遲期細菌細胞的特點是分裂遲緩、代謝活躍。延遲期的長短與菌種、種齡、接種量和培養(yǎng)基成分有關(guān)。(2)對數(shù)期：對數(shù)期又稱指數(shù)期。這一階段突出特點是細菌數(shù)以幾何級數(shù)增加，代時穩(wěn)定，細菌數(shù)目的增加與原生質(zhì)總量的增加，與菌液混濁度的增加均呈正相關(guān)性。(3)穩(wěn)定期：又稱恒定期或最高生長期。處于穩(wěn)定期的微生物，新增殖的細胞數(shù)與老細胞的死亡數(shù)幾乎相等，整個培養(yǎng)物中二者處于動態(tài)平衡，此時生長速度又逐漸趨向零。穩(wěn)定期的細胞內(nèi)開始積累貯藏物，如肝糖、異染顆粒、脂肪粒等，大多數(shù)芽孢細菌也在此階段形成芽孢。如果為了獲得大量菌體，就應在此階段收獲，

25、因這時細胞總數(shù)最高；這一時期也是發(fā)酵過程積累代謝產(chǎn)物的重要階段，某些放線菌抗生素的大量形成也在此時期。(4)衰亡期：穩(wěn)定期后如再繼續(xù)培養(yǎng)，細菌死亡率逐漸增加，以致死亡數(shù)大大超過新生數(shù)，群體中活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)了“負生長”，此階段叫衰亡期。六、 微生物的營養(yǎng)要求微生物生長繁殖所需的營養(yǎng)物質(zhì)主要有水、碳源、氮源、無機鹽和生長因子等。水：水是各種生物細胞必需的。水是良好的溶劑，微生物的新陳代謝過程中的一切生化反應都離不開水的作用。碳源：碳源是合成菌體成分的原料，也是微生物獲取能量的主要來源。整體上看來，微生物可以利用的碳源范圍極廣，從大類上說，可以分為有機碳源和無機碳源兩大類，凡必須利用有機碳源的微生物就是異養(yǎng)微生物，凡能利用無機碳源的微生物就是自養(yǎng)微生物。糖類是最廣泛利用的碳源。氮源：氮源主要