芽胞为休眠状态的细菌,但仅某些细菌于一定条件下才可形成芽胞。重要病原芽胞菌有芽胞杆菌属的炭疽杆菌与梭状芽胞杆菌属的破伤风杆菌、肉毒杆菌、产气荚膜杆菌、水肿杆菌与败毒杆菌等。芽胞的杀灭对医疗器材灭菌、炭疽疫区消毒以及食品工业、制药工业、皮毛工业皆有重要意义。芽胞在土壤中可存活数年以至数十年,且对大多数理化因子有较强抵抗力,对热力或环氧乙烷、甲醛、含氯消毒剂等的抗力可较细菌繁殖体强数倍以至数十倍,而对繁殖体有较好杀灭作用的酚类、醇类与季铵盐类等消毒剂对它几无杀灭作用。因此,芽胞的杀灭成为消毒中最困难问题之一。
近年对芽胞抗力的原理研究较多,一般认为: ①外壳厚实,较易抵挡杀菌因子之作用; ②含较丰富脂类物质,可阻止非脂溶性物质穿透,并增加对热与环氧乙烷之抗力; ③含较多两价金属离子,尤其是钙,可保持较低渗透性; ④含大量吡啶二羧酸,此酸与钙离子、氨基酸等螯合成复合体,可固化折叠的肽链而加强芽胞抗热能力。关于水含量和酶对其抗力的影响,观点不一致,尚待进一步探讨。
不同种类芽胞对各种消毒方法抵抗力的强弱不全一致。如巨大芽胞杆菌芽胞较枯草杆菌芽胞更耐紫外线照射,但对热的抗力,前者不如后者; 产气荚膜杆菌芽胞对盐酸的抗力较炭疽杆菌芽胞为强,但对环氧乙烷的抗力前者不及后者。此种差异于消毒工作中,特别于选择消毒试验菌株时应予注意。
物理杀灭法 在常用物理消毒法中,以热处理效果最好,其中湿热又较干热为佳(见表)。在微生物中芽胞对热的抵抗力最强,故热力灭菌皆以杀灭芽胞为指标。目前,杀灭芽胞所用的加热方法,除煮沸、流通蒸气、压力蒸气、介质热浴和红外线照射外,尚可用微波照射。
近年原子能利用发展,电离辐射杀灭芽胞的研究和使用也与日俱增。电离辐射对芽胞的杀灭剂量,各家报告时有出入,其D10值(见“电离辐射消毒”条),约介于0.06~0.33Mrad。一般厌氧菌芽胞较需氧菌芽胞的抵抗力强,但亦有例外,如对需氧菌中之短小芽胞杆菌芽胞的杀灭剂量即高于厌氧菌中之破伤风杆菌芽胞与产气荚膜杆菌芽胞。病原菌中对电离辐射耐受力最强者为肉毒杆菌芽胞,故食品工业中多以之作为研究主要对象。电离辐射杀灭芽胞的应用尚处发展阶段,其设备费用昂贵,仅适于大量处理,因此仍多限于工业上使用。
芽胞对紫外线的抗力虽较大多数细菌繁殖体强,但大剂量照射,可同样将之杀灭。使用紫外线照射2cm深的自来水,当剂量为12,000~20,000μW·s/cm2时,可将其中的大肠杆菌、葡萄球菌、结核杆菌杀灭99.99%,当照射剂量增至40,000μW·s/cm2时,可使其中枯草杆菌芽胞达到同样杀灭率。经紫外线杀灭之芽胞,无光复活能力(见“紫外线消毒”条)。现已有用紫外线杀灭空气、水与物体表面芽胞者。
化学杀灭法 可杀灭细菌芽胞的消毒药物称杀芽胞剂,又称灭菌剂。因芽胞对消毒剂的抗力较强,故非所有消毒药物皆可作为杀芽胞剂。
杀芽胞剂研究始于19世纪末,但长期限于使用甲醛或含氯消毒剂等药物。自本世纪五十年代,逐渐推广使用过氧乙酸、戊二醛、环氧乙烷、乙型丙内酯等灭菌剂后,化学杀芽胞法始有明显进展。此类药物多具腐蚀性或刺激性,其中乙型丙内酯尚具致癌作用,故仍难满足消毒工作要求。增效剂加于某些非杀芽胞药物中也可杀灭芽胞。如12%氯化钠加于5%苯酚,或1%乙二醛和0.5%碳酸氢钠加于70%异丙醇,前者作用24h,后者作用4h,皆有杀芽胞作用。以腐蚀性、刺激性较小的复方杀芽胞剂取代腐蚀性较强的单一杀芽胞剂,是改进化学杀芽胞方法的方向之一。
常用杀芽胞剂与使用剂量
杀芽胞剂 | 使用浓度 | 作用时间 |
溶液: |
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漂白粉 | 10~20% | 1~2h |
环氧乙烷 | 800~1200mg/L | 16~24h |
注: 常温、常湿条件下。
协同杀灭法 利用药物的协同作用可加强热处理的杀芽胞能力。如细菌芽胞于5%苯酚溶液中,经80℃热处理15min即可被杀灭; 于0.01%洗必太溶液中,经90~100℃作用30min,亦可达到灭菌要求。热力消毒时加入微量乳链菌肽、枯草菌素、太乐菌素或短杆菌素等均可明显降低细菌芽胞对热的抵抗力。协同杀灭法所用药物腐蚀性小,要求的温度低,作用时间短,对物品损坏较轻微,与常规热力消毒相比,有其独特之优点。
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