物理因素对微生物的影响

对微生物影响较大的物理因素，包括温度、辐射、干燥、滤过等。
　　一、 温度
　　不同温度对微生物生命活动呈现不同的作用。适当的温度有利于微生物的生长发育，但温度过高或过低都会影响微生物的新陈代谢，使其

生长发育受到抑制，甚至死亡。
　　（一）低温大多数微生物对低温具有很强的抵抗力，如伤寒沙门氏菌置于液氮-195.8 ℃中其活力不受破坏，许多细菌可在-20 ℃或-70～

-50 ℃下存活；细菌芽孢和霉菌孢子可在-195.8 ℃下存活多年。温度越低病毒存活的时间也越长。由于微生物处于最低生长温度以下时，其

代谢活动降低到最低水平，生长繁殖停止，并可长时间保持活力，所以，常在低温下保存细菌。但也有个别细菌如脑膜炎奈瑟菌对低温特别敏

感，在冰箱内保存比在室温下保存死亡更快。
　　冷冻真空干燥（冻干）法是保存菌种、毒种、疫苗、补体、血清等的良好方法，可保存微生物及生物制剂数月至数年而不丧失其活力。冷

冻保存细菌时，温度必须迅速降低。若温度缓慢降低接近冰点时，细胞浆内的水分容易形成冰晶，可破坏细胞浆的胶体状态并机械地损伤胞浆

膜和细胞壁，造成细胞内物质外逸；同时，菌细胞外的冰晶可使菌体内水分外渗，引起电解质的浓缩与蛋白质变性。而迅速冷冻时，细胞浆内

的水分结成均匀的玻璃样状态，损害作用不大，并在迅速融化时，此种菌体内的玻璃样水分，也不形成冰晶。因此，为了避免细菌在冷冻时的

死亡，可于菌液内加入质量分数为10%左右的甘油、蔗糖或脱脂乳，或质量分数为5%的二甲基亚砜作为保护剂。长期冷冻保存细菌和真菌仍是

不适宜的，最终必将导致死亡。尤其是反复冷冻与融化，对任何微生物都具有很大的破坏力，因此保存菌种时应尽力避免。
　　（二）高温
　　高温对微生物具有明显的致死作用，因此常用于消毒和灭菌。用高温处理微生物时，可对菌体蛋白质、核酸、酶系统等产生直接破坏作用

，热力可使蛋白质的氢键破坏使之变性或凝固，使双股DNA分开为单股，受热而活化的核酸酶使单股的DNA断裂，导致菌体死亡。
　　（三）热力灭菌
　　热力灭菌法分干热灭菌和湿热灭菌两类，在同一温度下，后者效力比前者更大。这是因为湿热的穿透力比干热强，而且蒸汽可以释放大量

潜热，使菌体蛋白较易凝固的原故。
　　1．干热灭菌法包括火焰灭菌和热空气灭菌两类。
　　（1）火焰灭菌法 以火焰直接杀死物体中的全部微生物的方法。分为灼烧和焚烧两种，灼烧主要用于耐烧物品，直接在火焰上灼烧，如接

种针（环）、金属器具、试管口等的灭菌；焚烧常用于烧毁的物品，焚烧是直接点燃或在焚烧炉内焚烧，如传染病畜禽及实验感染动物的尸体

、病畜禽的垫料，以及其他污染的废弃物等的灭菌。
　　（2）热空气灭菌法 利用干热灭菌器，以高温的干热空气进行烘烤达到灭菌目的的方法。适用于高温下不损坏、不变质的物品，如各种玻

璃器皿、瓷器、金属器械等的灭菌。由于热空气的穿透力较低，因此干热灭菌需在160 ℃下维持1～2 h，才能达到杀死所有微生物及其芽孢、

孢子的目的。
　　2．湿热灭菌法常用的湿热灭菌方法有如下几种：
　　（1）煮沸灭菌 煮沸10～20 min可杀死所有细菌的繁殖体，芽孢常需煮沸1～2 h才被杀死。若在水中加入质量分数为1%的碳酸钠或质量分

数为2%～5%的石炭酸，可以提高沸点，增强杀菌力，加速芽孢的死亡，灭菌的效果更好。多用于外科手术器械、注射器及针头的灭菌。
　　（2）巴氏消毒法 以较低温度杀灭液态食品中的病原菌或特定微生物，而又不致严重损害其营养成分和风味的消毒方法。此法由巴斯德首

创，主要用于葡萄酒、啤酒、果酒及牛乳等食品的消毒。具体方法可分为3类，第1类为低温维持巴氏消毒法，即在63～65 ℃下保持30 min；

第2类为高温瞬时巴氏消毒法，即在71～72 ℃下保持15 s，然后迅速冷却到10 ℃左右；第3类为超高温巴氏消毒法，即在132 ℃下保持1～2 s

，经过此法消毒的鲜乳，在常温下保存期可长达半年。
　　（3）流通蒸汽灭菌法 是利用蒸汽在蒸笼或流通蒸汽灭菌器内进行灭菌的方法。100 ℃的蒸汽维持30 min，足以杀死细菌的繁殖体，但不

能杀灭芽孢和霉菌孢子。故常将第1次灭菌后的物品置温箱中过夜，待芽孢萌发出芽，第2 d和第3 d以同样方法各进行一次灭菌和保温过夜，

以达到完全灭菌的目的，此法也称间歇灭菌法。常用于一些不耐高温的培养基，如鸡蛋培养基、血清培养基、糖培养基的灭菌。根据灭菌对象

不同，使用温度、加热时间和连续次数还可适当增减。
　　（4）高压蒸汽灭菌法 即用高压蒸汽灭菌器进行灭菌的方法。是应用最广泛的、最有效的灭菌方法。在一个大气压下，蒸汽的温度只能达

到100 ℃，当在一个密闭的金属容器内，继续加热，由于蒸汽不断产生而加压，随压力的增高其沸点温度也升至100 ℃以上，以此提高灭菌的

效果。高压蒸汽灭菌器就是根据这一原理设计的。通常在103.42 kPa压力下，121.3 ℃温度维持15～20 min，即可杀死包括细菌芽孢在内的所

有微生物，达到完全灭菌的目的。凡耐高温、不怕潮湿的物品，如各种培养基、溶液、玻璃器皿、金属器械、敷料、橡皮手套、工作服和小实

验动物尸体等均可用这种方法灭菌。所需温度与时间视灭菌材料的性质和要求决定。
　　二、干燥
　　微生物在干燥的环境中会失去大量水分，从而使新陈代谢发生障碍，甚至引起死亡。不同种类的微生物对干燥的抵抗力差别很大。如巴氏

杆菌、嗜血杆菌、鼻疽杆菌在干燥的环境中仅能存活几天，而结核分支杆菌能耐受干燥90 d；细菌的芽孢对干燥有强大的抵抗力，如炭疽杆菌

和破伤风梭菌的芽孢在干燥条件下可存活几年甚至数十年以上；霉菌的孢子对干燥也有强大的抵抗力。
由于微生物不能在干燥环境中生长繁殖，因此常用干燥法来保存食品、饲料、谷类、皮张、药材等。而利用高浓度的盐溶液或糖溶液保存食品

，是由于高浓度的溶液吸取菌体内的水分，造成微生物细胞的生理性干燥而达到抑菌的目的。
　　三、射线（辐射）
　　辐射包括电磁波辐射和粒子辐射。辐射是能量通过空间传递的一种物理现象。能量可借波动或粒子高速运行而传播，辐射除可被一些产色

素细菌利用作为能源外，对多数细菌有损害作用。辐射对细菌的影响，随其性质、强度、波长、作用的距离、时间而不同，但必须被细菌吸收

，才能影响细菌的代谢。辐射对微生物的灭活作用可分为电离辐射和非电离辐射两种。
　　非电离辐射包括可见光、日光、紫外线。可见光是指在红外线和紫外线之间的肉眼可见的光线，其波长400～800 nm。可见光线对微生物

一般无多大影响，但长时间作用也能妨碍微生物的新陈代谢与繁殖，故培养细菌和保存菌种，均应置于阴暗之处。直射日光有强烈的杀菌作用

，是天然的杀菌因素。许多微生物在直射日光的照射下，半小时到数小时即可死亡。芽孢对日光照射的抵抗力比繁殖体大得多，往往需经20 h

才能死亡。日光的杀菌效力受环境、温度以及微生物本身的抵抗力等因素影响。在实际生活中，日光对被污染的土壤、牧场、畜舍、用具等的

消毒以及江河的自净作用均具有重要的意义。紫外线中波长200～300 nm部分具有杀菌作用，其中以265～266 nm段的杀菌力最强，这正与DNA

的吸收光谱范围相一致，故可损伤细菌DNA构型，干扰其复制，导致细菌死亡或突变。实验室通常使用的紫外线杀菌灯，其波长为253.7 nm，

杀菌力强而且稳定。紫外线的穿透力不强，所以只能用于物体表面的消毒，常用于微生物实验室、无菌室、手术室、种蛋室等的空气消毒，或

用于不能用高温或化学药品消毒物品的表面消毒。此外，紫外线照射也是一种有效的诱变方法，常用于菌株、毒株的选育。紫外线对人体皮肤

和眼睛角膜有刺激损伤作用，故不要在紫外线灯照射下工作。
　　电离辐射包括放射性同位素的射线（即α，β，γ射线）和X射线以及高能质子、中子等，它们能将被照射物质原子核周围的电子击出，

引起电离，导致产生致死微生物的效应。在实际工作中主要是X和γ射线等，常用于药品、毛皮、食品、生物制品、一次性使用的塑料注射器

等方面的消毒。X和γ射线对机体有害，应注意防护。
　　四、滤过
　　滤过除菌是通过机械阻留作用将液体或空气中的细菌等微生物除去的方法。但滤过除菌常不能除去病毒、霉形体以及细菌L型等小颗粒。
　　糖培养液、各种特殊的培养基、血清、毒素、抗毒素、抗生素、维生素、氨基酸等不能加热灭菌的液体常用滤器过滤除菌，还可用于病毒

的分离培养。目前常用滤器为可更换滤膜的滤器或一次性滤器，滤膜孔经常用450nm及220nm两种。利用空气过滤器可进行超净工作台、无菌隔

离器、无菌操作室、实验动物室以及疫苗、药品、食品等生产中洁净厂房的空气过滤除菌。