用物理和化学方法控制微生物(精).ppt

用物理和化學方法控制微生物用物理和化學方法控制微生物大綱大綱7.1 常用術語的定義常用術語的定義7.2 微生物死亡的模式微生物死亡的模式7.3 影響抗微生物劑作用效果的條件影響抗微生物劑作用效果的條件7.4 控制微生物的物理方法控制微生物的物理方法7.5 控制微生物的化學方法控制微生物的化學方法7.6 抗微生物劑有效性的評價抗微生物劑有效性的評價 常用術語的定義常用術語的定義滅菌滅菌Sterilization拉丁文拉丁文sterilis是絕育和不孕是絕育和不孕)所有的活細胞、芽孢和孢子、病毒和類病毒所有的活細胞、芽孢和孢子、病毒和類病毒都被殺死或從某物體都被殺死或從某物體 上消除上消除滅菌物品沒有活的微生物、芽孢和孢子、及滅菌物品沒有活的微生物、芽孢和孢子、及 其他感染性因子其他感染性因子滅菌劑滅菌劑(sterilant)：能夠用來進行滅菌的化學：能夠用來進行滅菌的化學試劑試劑消毒消毒(disinfection)：指殺死、抑制或清：指殺死、抑制或清除病原微生物，主要目標是消滅潛在的病原除病原微生物，主要目標是消滅潛在的病原消毒劑消毒劑(Disinfectant)：通常為化學試劑，：通常為化學試劑，一般施用於非生物體。不能殺死芽孢及某些微一般施用於非生物體。不能殺死芽孢及某些微生物，不能用於滅菌生物，不能用於滅菌衛生處理衛生處理 (sanitization)處理過程中，微生物數量減少到以公共健康處理過程中，微生物數量減少到以公共健康標準標準非生物體一般清潔以及部分消毒，如在餐館非生物體一般清潔以及部分消毒，如在餐館裡裡消毒劑？消毒劑？(sanitizer)被用來清洗餐被用來清洗餐具具防腐防腐(antisepsis,anti希臘語為對抗，希臘語為對抗，sepsis為腐敗為腐敗)利用防腐劑防止感染或腐敗利用防腐劑防止感染或腐敗透過殺死或抑制病原微生物，防止其在生透過殺死或抑制病原微生物，防止其在生物組織上生長，減少微生物總數物組織上生長，減少微生物總數防腐劑的毒性小於消毒劑，是為了避免殺死防腐劑的毒性小於消毒劑，是為了避免殺死過多的組織細胞過多的組織細胞 可透過過字尾來區分抗微生物劑可透過過字尾來區分抗微生物劑(antimicrobial agent)的類型的類型能殺死生物的物質通常以能殺死生物的物質通常以cide(拉丁文為殺死拉丁文為殺死)為為字尾字尾如殺菌劑如殺菌劑(germicide)能殺死病原菌能殺死病原菌(及一些非病及一些非病原菌原菌)，但不能殺死芽孢，但不能殺死芽孢殺細菌劑殺細菌劑(bactericide)：對特定微生物類群特別：對特定微生物類群特別有效的消毒劑或防腐劑有效的消毒劑或防腐劑殺真菌劑殺真菌劑(fungicide)、殺藻劑、殺藻劑(algieide)、殺病、殺病毒劑毒劑(viricide)化學物質不能殺死微生物，但能抑制其生長。英文化學物質不能殺死微生物，但能抑制其生長。英文名稱常以名稱常以static(希臘文希臘文Statikos是導致停滯或停止是導致停滯或停止)為字尾為字尾抑細菌劑抑細菌劑(bacteriostatic)、抑真菌劑、抑真菌劑(fungistalic)微生物死亡的模式微生物死亡的模式在某些致死因素的作用下，微生物群體並非立在某些致死因素的作用下，微生物群體並非立即被全部殺死即被全部殺死微生物群體死亡通常呈指數或對數方式進行微生物群體死亡通常呈指數或對數方式進行當活菌數大量減少後，微生物死亡速度可能當活菌數大量減少後，微生物死亡速度可能下降，因存活下來的微生物具有較強的抗性下降，因存活下來的微生物具有較強的抗性研究致死因子的效力，必須能夠判斷微生物何研究致死因子的效力，必須能夠判斷微生物何時死亡時死亡將細菌接種到在正常情況下可以生長的培養將細菌接種到在正常情況下可以生長的培養基後，該細菌如果不能生長就認為它已死亡基後，該細菌如果不能生長就認為它已死亡病毒若不能感染其正常宿主就認為其已死亡病毒若不能感染其正常宿主就認為其已死亡 影響抗微生物劑作用效果的條件影響抗微生物劑作用效果的條件微生物群體數量微生物群體數量大量微生物的致死時間比少量微生物要長大量微生物的致死時間比少量微生物要長 微生物群體組成狀況微生物群體組成狀況不同微生物對致死因子的敏感性不同不同微生物對致死因子的敏感性不同 抗微生物劑的強度和濃度抗微生物劑的強度和濃度化學或物理試劑的濃度或強度越高，微生物死亡速化學或物理試劑的濃度或強度越高，微生物死亡速度越快度越快 作用時間作用時間殺微生物劑的作用時間越長，微生物死亡的數量越殺微生物劑的作用時間越長，微生物死亡的數量越多多 溫度溫度提高溫度能加強化學物質的作用效果提高溫度能加強化學物質的作用效果 微生物所處環境微生物所處環境不同的環境因素可能對微生物提供保護作用或加速不同的環境因素可能對微生物提供保護作用或加速其死亡其死亡 表面生物膜中的有機物將保護組成生物膜的微生物表面生物膜中的有機物將保護組成生物膜的微生物 控制微生物的物理方法控制微生物的物理方法加熱、低溫、過濾、輻射是最常用加熱、低溫、過濾、輻射是最常用加熱加熱Heat加熱是最常用的殺滅微生物的方法加熱是最常用的殺滅微生物的方法主要有濕熱法和乾熱法主要有濕熱法和乾熱法煮沸法可以用來對飲用水和在沸水中不被破壞煮沸法可以用來對飲用水和在沸水中不被破壞的物品進行消毒，但不能用於滅菌的物品進行消毒，但不能用於滅菌熱致死點熱致死點(thermal death point，TDP)在在10分鐘內殺死懸浮液中微生物的最低溫度分鐘內殺死懸浮液中微生物的最低溫度沒有限定條件，現在一般用熱致死時間沒有限定條件，現在一般用熱致死時間(thermal death time，TDT)表示表示 TDT指在一定溫度、一定條件下殺死懸指在一定溫度、一定條件下殺死懸浮液中所有微生物的最短時間浮液中所有微生物的最短時間 D值和值和Z Z 值在食品加工業中廣泛應用值在食品加工業中廣泛應用D值表示在特定溫度下殺死樣品中值表示在特定溫度下殺死樣品中90%微微生物或孢子及芽孢所需之時間生物或孢子及芽孢所需之時間 Z值是指值是指D值降低至原來數值的值降低至原來數值的1/10時所時所需升高的溫度度數需升高的溫度度數濕熱滅菌必須在溫度高於濕熱滅菌必須在溫度高於100C的條件下進的條件下進行才能殺死細菌芽孢行才能殺死細菌芽孢蒸汽滅菌一般使用高壓滅菌器蒸汽滅菌一般使用高壓滅菌器autoclave)溫度為溫度為121C、壓力為、壓力為15磅磅(1.2 atm)10-12分鐘能殺死樣品中所有營養體及芽孢分鐘能殺死樣品中所有營養體及芽孢一般將時間延長到一般將時間延長到15 min確保滅菌效果確保滅菌效果透過降解核酸、使酶和其他必須蛋白質變透過降解核酸、使酶和其他必須蛋白質變性、也可能破壞細胞膜，而有效地滅菌性、也可能破壞細胞膜，而有效地滅菌 巴斯德消毒法巴斯德消毒法(Pasteurization)63，加熱處理，加熱處理30分鐘分鐘巴斯德瞬間消毒法巴斯德瞬間消毒法(flash Pasteurization)消毒，也稱為高溫短程巴斯德消毒法消毒，也稱為高溫短程巴斯德消毒法(high-temperature short-term，pasteurization，HTST)72，加熱，加熱15秒，然後迅速冷卻秒，然後迅速冷卻在食品工業中有時也用超熱消毒在食品工業中有時也用超熱消毒(ultrahigh temperature，UHT)（台灣為）（台灣為）140-150對牛奶或乳製品加熱對牛奶或乳製品加熱1-3秒（台秒（台灣大部分牛奶為灣大部分牛奶為130,1 sec）乾熱滅菌乾熱滅菌(dry heat sterilization)160-170條件下，條件下，2-3小時小時微生物的死亡是由於細胞組的氧化和蛋白微生物的死亡是由於細胞組的氧化和蛋白質變性引起的質變性引起的 乾熱法不如溫熱法效果好乾熱法不如溫熱法效果好 優勢優勢不會導致玻璃和金屬製品被腐蝕不會導致玻璃和金屬製品被腐蝕對粉狀物質和油等物質進行滅菌等對粉狀物質和油等物質進行滅菌等大多數實驗室用乾熱法對玻璃培養皿大多數實驗室用乾熱法對玻璃培養皿 和吸管進行滅菌和吸管進行滅菌乾熱法耗時長，不適合塑膠和橡膠等乾熱法耗時長，不適合塑膠和橡膠等不耐高溫的物品滅菌不耐高溫的物品滅菌 低溫低溫Low Temperatures 最方便的控制技術是用冷凍或冷藏的方法來抑最方便的控制技術是用冷凍或冷藏的方法來抑制微生物的生長和繁殖制微生物的生長和繁殖在在-20 或更低的溫度下進行冷凍或更低的溫度下進行冷凍低溫和缺乏液體水等而使微生物的生長停止低溫和缺乏液體水等而使微生物的生長停止冰結晶破壞其細胞膜而被殺死冰結晶破壞其細胞膜而被殺死但冷凍不能摧毀污染的微生物但冷凍不能摧毀污染的微生物冷凍是長期儲存微生物樣品的一種良好方法冷凍是長期儲存微生物樣品的一種良好方法(-30C或或 70C的低溫冰箱的低溫冰箱)冷藏可大為減緩微生物的生長和繁殖，但是不冷藏可大為減緩微生物的生長和繁殖，但是不能能 完全停止其生長完全停止其生長大多數病原菌是嗜中溫大多數病原菌是嗜中溫 性，並且在性，並且在4C左右左右不能良好生長不能良好生長冷藏的物品也可能由於嗜冷和耐冷微生物的冷藏的物品也可能由於嗜冷和耐冷微生物的生長而被毀壞生長而被毀壞冷藏僅能作為短期儲存食品及的技術冷藏僅能作為短期儲存食品及的技術 過濾過濾Filtration過濾滅菌只是將微生物從樣品溶液中過濾除過濾滅菌只是將微生物從樣品溶液中過濾除去，而不是直接殺死它們去，而不是直接殺死它們深層過濾器深層過濾器(depth filter)由纖維或顆粒狀物質製成的較厚且具有小由纖維或顆粒狀物質製成的較厚且具有小孔徑迂回通道的過濾板層孔徑迂回通道的過濾板層薄膜過濾器薄膜過濾器(membrane filter)醋酸纖維素、硝酸纖維素、聚碳酸醋、或醋酸纖維素、硝酸纖維素、聚碳酸醋、或其他合成物質製成的厚約其他合成物質製成的厚約0.1 mm的圓形的圓形濾膜濾膜孔徑為孔徑為0.2 m mm的膜可用來過濾大多數細胞，的膜可用來過濾大多數細胞，但不能過濾病毒但不能過濾病毒藥劑、眼藥水、培養基、油、抗生素、和其藥劑、眼藥水、培養基、油、抗生素、和其他熱敏感溶液進行除菌他熱敏感溶液進行除菌 可對空氣進行除菌可對空氣進行除菌外科口罩和培養微生物所用容器的棉塞，外科口罩和培養微生物所用容器的棉塞，它們可通氣並除菌它們可通氣並除菌層流生物安全操作櫃層流生物安全操作櫃(laminar flom biological Safety cabinet)利用高效微粒空氣過濾器利用高效微粒空氣過濾器(high-efficiency Particulate air(HEPA)filter)進行除菌進行除菌可以過濾掉可以過濾掉 99.97%的的0.3 m mm顆粒顆粒輻射輻射Radiation波長波長260 nm左右的紫外輻射有很強的致死左右的紫外輻射有很強的致死效應效應不能有效穿透玻璃、污物薄層、不能有效穿透玻璃、污物薄層、水、以水、以及其他一些物質及其他一些物質紫外輻射只在少數場合用於滅菌紫外輻射只在少數場合用於滅菌房間天花板或無菌操作櫃安置紫房間天花板或無菌操作櫃安置紫 外燈，外燈，用於對空氣和物體表面進行滅菌用於對空氣和物體表面進行滅菌紫外輻射對皮膚和眼睛有害紫外輻射對皮膚和眼睛有害鈷鈷60產生的產生的輻射輻射對抗體、激素、醫用縫線、一次性塑膠注對抗體、激素、醫用縫線、一次性塑膠注射器等物品進行低溫消毒射器等物品進行低溫消毒對肉類和其他食品進行滅菌和消毒對肉類和其他食品進行滅菌和消毒 使用化學藥劑控制微生物使用化學藥劑控制微生物 THE USE OF CHEMICAL AGENTS IN CONTROL 許多因素影響化學消毒劑和防腐劑的作用效果許多因素影響化學消毒劑和防腐劑的作用效果微生物種類、消毒劑或防腐劑的濃度和性質、微生物種類、消毒劑或防腐劑的濃度和性質、以及作用時間等以及作用時間等理想的消毒劑必須是在高稀釋倍數和有機物存理想的消毒劑必須是在高稀釋倍數和有機物存在的情況下，能有效作用於各種傳染因子在的情況下，能有效作用於各種傳染因子G+細菌、細菌、G-細菌、抗酸細菌、芽孢、真菌、細菌、抗酸細菌、芽孢、真菌、及病毒等及病毒等對人無害，並且不腐蝕一般物品對人無害，並且不腐蝕一般物品有效和低毒性之間的平衡是很難達到有效和低毒性之間的平衡是很難達到過度使用三氯沙過度使用三氯沙(triclosan)和其他殺菌劑的和其他殺菌劑的廣泛使用增長了抗生素抗性細菌的出現頻率廣泛使用增長了抗生素抗性細菌的出現頻率 酚類酚類Phenolics 1867年，年，Joseph Lister利用它減少手術過程利用它減少手術過程中微生物感染所造成的危險中微生物感染所造成的危險 酚及酚衍生物如甲酚、二甲苯酚、和鄰苯酚等，酚及酚衍生物如甲酚、二甲苯酚、和鄰苯酚等，在醫院和實驗室用作消毒劑在醫院和實驗室用作消毒劑市售來舒消毒液市售來舒消毒液(Lysol)是酚類的混合物是酚類的混合物作用是使蛋白質變性和使細胞膜破裂作用是使蛋白質變性和使細胞膜破裂 醇類醇類Alcohols酒精是最廣泛用於消毒劑和殺菌劑的藥品酒精是最廣泛用於消毒劑和殺菌劑的藥品殺死細菌和黴菌但不能殺死袍子殺死細菌和黴菌但不能殺死袍子乙醇和異丙醇，濃度通常為乙醇和異丙醇，濃度通常為70到到80%蛋白質變性，可能使細胞膜的脂肪溶解蛋白質變性，可能使細胞膜的脂肪溶解10到到15分鐘浸泡使溫度計和小型儀器消毒乾淨分鐘浸泡使溫度計和小型儀器消毒乾淨 鹵素鹵素Halogens碘和氯是重要的殺菌劑碘和氯是重要的殺菌劑碘藉由氧化細胞構造和碘化細胞中的蛋白碘藉由氧化細胞構造和碘化細胞中的蛋白 質，可做為皮膚殺菌劑質，可做為皮膚殺菌劑在高濃度下可以殺死孢子在高濃度下可以殺死孢子使用使用 2%碘化鉀的酒精水溶液中，可作碘化鉀的酒精水溶液中，可作成碘酒施用成碘酒施用優碘：常用於外科手術前的皮膚消毒，以優碘：常用於外科手術前的皮膚消毒，以及醫院和實驗室的消毒及醫院和實驗室的消毒 氯常用於城市給水及游泳池消毒，也應用於氯常用於城市給水及游泳池消毒，也應用於乳酪和食品工業乳酪和食品工業能形成次氯酸，然後產生原子態氧使細胞能形成次氯酸，然後產生原子態氧使細胞組成分氧化，可以殺死營養細胞和真菌，組成分氧化，可以殺死營養細胞和真菌，但不能殺死孢子但不能殺死孢子 幾乎所有微生物在幾乎所有微生物在30分鐘內死亡分鐘內死亡氯與有機化合物反應形成致癌的三氯甲氯與有機化合物反應形成致癌的三氯甲 烷烷（用臭氧代替氯的作用）（用臭氧代替氯的作用）重金屬重金屬Heavy Metals 鉛、銀、砷、鋅、和銅等重金屬離子鉛、銀、砷、鋅、和銅等重金屬離子(許多許多金屬主要作為抑菌劑而不是殺菌劑金屬主要作為抑菌劑而不是殺菌劑)現在已被毒性小、效果更好的殺菌劑取代現在已被毒性小、效果更好的殺菌劑取代例外：如例外：如1%的硝酸銀溶液仍作為嬰兒眼藥的硝酸銀溶液仍作為嬰兒眼藥防止淋病引起的漏眼症防止淋病引起的漏眼症在許多醫院，它已被紅徽素取代在許多醫院，它已被紅徽素取代重金屬與蛋白質重金屬與蛋白質(通常以其硫氫基通常以其硫氫基)結合，使結合，使蛋白質失活，也可沉澱蛋白質蛋白質失活，也可沉澱蛋白質 四級銨化物四級銨化物 Quaternary Ammonium Compounds 去污劑是具有極性親水端和非極性疏水端的去污劑是具有極性親水端和非極性疏水端的有機物分子，可有機物分子，可 作為濕潤劑和乳化劑作為濕潤劑和乳化劑有效的清洗劑，源自於脂肪的肥皂不同有效的清洗劑，源自於脂肪的肥皂不同只有陽離子去污劑是有效的消毒劑只有陽離子去污劑是有效的消毒劑可以破壞細胞膜，也可以使蛋白質變性可以破壞細胞膜，也可以使蛋白質變性作食器和小型用具消毒劑，皮膚抑菌劑作食器和小型用具消毒劑，皮膚抑菌劑醛類醛類Aldehydes甲醛和戌二醛常用來消毒甲醛和戌二醛常用來消毒能與核酸和蛋白質結合並使之失去活性，能與核酸和蛋白質結合並使之失去活性，可能是透過交聯和烷基化作用可能是透過交聯和烷基化作用 殺菌氣體殺菌氣體Sterilizing Gases 不耐熱物品，一次性塑膠培養皿和注射器、不耐熱物品，一次性塑膠培養皿和注射器、心肺機部件、縫線和導管等，現在用環氧乙心肺機部件、縫線和導管等，現在用環氧乙烷烷(ethylene oxide,EtO)氣體滅菌氣體滅菌EtO可與細菌蛋白質結合，可殺死微生物細可與細菌蛋白質結合，可殺死微生物細胞和孢子胞和孢子能迅速穿透包裝甚至塑膠，是一種特別有效能迅速穿透包裝甚至塑膠，是一種特別有效的消毒劑的消毒劑 EtO毒性大，消毒後物品要經過充分通氣，毒性大，消毒後物品要經過充分通氣，以除去殘餘的以除去殘餘的EtO b b-丙酸內酯丙酸內酯(BPL,beta-Propiolactone)用用來對疫苗和血清進行消毒，經過幾小時，會來對疫苗和血清進行消毒，經過幾小時，會降解成無活性產物降解成無活性產物 抗微生物劑有效性的評估抗微生物劑有效性的評估 EVALUATION OF ANTIMICROBIAL AGENT EFFECTIVENESS酚係數試驗酚係數試驗(phenol coefficient test)將某種消毒劑與酚的消毒效力進行比較將某種消毒劑與酚的消毒效力進行比較酚和該消毒劑分別進行系列稀釋進行實驗酚和該消毒劑分別進行系列稀釋進行實驗酚酚係數值越高，表示該消毒劑在測試條件下係數值越高，表示該消毒劑在測試條件下 的消毒能力越強的消毒能力越強酚酚系數值高於系數值高於1表示該消毒劑的消毒能力強表示該消毒劑的消毒能力強於酚於酚