GMP基础知识9-微生物基础知识

微生物的概述

一、微生物的概念及特点：

1. 概念：

是指广泛存在于自然界、体形极小、具有一定形态结构，且能在适宜的环境中生长繁殖的一大类微小生物。

2. 特点：

◆ 体形极小，需借助于显微镜或电子显微镜放大几百或几千倍才能看到；

◆ 分布广泛，存在于土壤、空气、动植物体表，以及与外界相通的腔道肌内或机体内； ◆ 结构简单，多以单细胞、简单的多细胞或细胞群体的形式存在；

◆ 种类繁多，有病毒、细菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体、放射菌、真菌；

◆ 变异性快，受外界环境剧烈变化时，一部分菌体会死亡，一部分菌体因变异会生存下来； ◆ 繁殖快，简单的二分裂进行无性繁殖，一般20～30分钟分裂一次。

二、微生物的分类

按结构的不同分为三类：

（一） 原核细胞型：细菌、放线菌、螺旋体、支原体、衣原体、立克次氏体；

（二） 真核细胞型：真菌；

（三） 非细胞型：病毒（最小的微生物，含有所有生命物质最基本的组成部分 —— 核酸）。 ★ 细菌

按其形态有：球状（球菌），棒状（杆菌），螺旋状（弧菌）。细菌能以极快的速度繁殖“二分裂法”具有产生休眠状态的能力 “假死状态”—孢子。

革兰氏染色反应

阳性菌：细菌经染色可以保留结晶紫，最大来源是人。

阴性菌：细菌染色后，当用脱色剂处理时紫色就会褪去，不能与结晶紫牢固的结合；

阴性菌的最大来源是水。

★ 真菌

两种形态

–单细胞形态：酵母菌

–以长的支链形态存在：丝状体真菌（能产生抗生素的真菌）。

真菌产生的孢子比细菌的芽孢差。

★ 药品制造操作中分离所得的微生物，绝大多数是异养型。

–自养型：具有能从简单的无机化合物合成所有生长和繁殖所需营养物的能力。

–异养型：利用在其它生物代谢中形成的有机物。

★ 细菌生长繁殖的特殊产物

毒素：内毒素，细菌菌体分解后释放的物质。

外毒素，细菌生长繁殖过程中释放的物质。

热源：一种内毒素（0.22μm 滤膜可除去）。

三、药物污染和变质

（一）药品生产中微生物污染的途径

粒子带入：人员说话、体表脱落物、设备厂房散落、物料本身散发、物料包装物的脱落； 水源带入：作为原料或介质，直接或间接导入污染源（工艺用水）；

原辅料、包装材料、容器、垃圾、废物等。

（二）药物被污染后的结果

◆ 有致病菌

◆ 有微生物的代谢物，如热源。

（三）药物受污染后质量变化的表现

◆ 物理变化：外观、颜色、气味、硬度、粘度、澄明度等物理性状的改变，发展下去可发生化学变化。

◆ 化学变化：药物中的某些成份（糖、蛋白质、有机聚合物等）被微生物降解，而致酸败或失效。

（四）受污染药物对人体的危害

◆ 外用药受污染：可引起局部感染，严重者可引起全身感染，如败血症；

◆ 口服药受污染：可引起消化道感染，严重者可引起其它器官的感染，如胆囊炎、腹膜炎； ◆ 注射剂受污染：可引起局部感染，大输液可引起热源反应，严重可危及生命。

（五）防止微生物污染的措施

◆ 加强药品生产过程的卫生管理

◆ 环境卫生

◆ 工艺卫生

◆ 个人卫生

四、微生物的应用

（一）发酵：利用微生物菌体细胞中产生的酶，将有机物转化成细胞（菌体）或其它有机物，从而得到人们所需要的药物，如：抗生素、维生素、氨基酸、甾体激素、酶及酶制剂。

（二）微生物的菌体制剂及酶制剂

◆ 中药菌体有灵芝、冬虫夏草、茯苓、银耳等；

◆ 药用酵母、酵母片；

◆ 活菌制剂：乳酸菌、双歧杆菌等；

◆ 消化酶、胃蛋白酶等。

五、消毒与灭菌

（一）消毒

1. 定义

指对微生物繁殖体的致死作用，但不能杀灭芽孢等全部微生物。

2. 选择消毒剂的原则：

◆ 高效、无腐蚀、无特殊嗅味和颜色，不对设备、物料产生污染；

◆ 在有效浓度时易溶或混溶于水中，与其它消毒剂无配伍禁忌；

◆ 贮存过程中稳定；

◆ 价格便宜。

3. 常用的消毒剂

4. 影响消毒剂活性的因素：

◆ 温度：消毒速度随温度升高而加快；

◆ 浓度：适宜的浓度能提高和保证消毒的效果；

◆ 酸碱度：酸碱度影响不同离子型消毒剂；

◆ 微生物种类和数量：差异性；

◆ 消毒环境：如存在有机物可影响消毒的效果；

◆ 其它物理化学因素：影响消毒剂分配系统与活性。

（二）灭菌

1. 概念：是指杀灭或除去物体中所有微生物的繁殖体和芽孢的作用称为灭菌。

2. 常用灭菌方法

热力灭菌：利用热能使微生物的蛋白质凝固变性而导致细菌死亡。

◆ 干热灭菌：火焰、烧灼、干烤、红外线等。

◆ 常用烘箱 ：用于耐高温的物料、金属、玻璃制品，灭芽孢效果好。

◆ 湿热灭菌：煮沸、流通蒸汽、高压蒸汽等。

◆ 常用高压蒸汽灭菌器：穿透力强，用于耐热及潮湿的物品。

⑴ 干热灭菌

◆ 火焰灭菌：利用火焰高温，使微生物及芽孢在极短的时间内死亡，此法迅速、可靠、简便。 ◆ 干热空气灭菌：用热辐射和灭菌器内空气流动传递热量使微生物及芽孢死亡。

135～145℃，3～5小时；160～170℃，2～4小时；180～200℃，0.5～1小时； 250℃，0.5小时或200以上45min(热原) 遭破坏。

主要是通过提高了温度使细胞成分产生非特异性氧化而被破坏的细胞固有的水分起了重要 的作用。

⑵ 湿热灭菌

◆ 热压灭菌（高压灭菌）：利用超过一个大气压的饱和蒸汽的高性能穿透力以杀灭微生物，是最可靠的方法之一；

◆ 需完全排出高压灭菌器内的冷空气；

◆ 注意被灭菌物品能否耐高温高压；

◆ 定期检查灭菌箱内的温度、压力。

115℃，67KPa ，30mim ；121℃，97KPa ，20mim ；126℃，139KPa ，15mim

◆ 流通蒸汽灭菌：在常压下用100℃的流通蒸汽杀灭细菌 30～60min 。

◆ 煮沸灭菌：加热至沸而杀灭细菌30～60min 。

◆ 低温间歇灭菌法：适用于必须热压灭菌但又不耐高温的药品。

⑶ 辐射灭菌

◆ 以放射性同位素Co 放射的ã射线灭菌，射线可使有机化合物的分子直接电离，破坏微生物的正常代谢，导致微生物体内的大分子化的分解。

⑷ 紫外线灭菌：用波长200～300nm （253.7nm 处杀菌力最强）的紫外线进行灭菌，微生物细胞中的核酸能吸收紫外线，紫外线干扰蛋白质的合成，导致微生物死亡。

紫外灭菌灯平均寿命为2000小时，设计为0.4W/m以上，被灭菌物品离光源不超过1.5米， 260

一般灭菌30min ～1h 。

⑸ 环氧乙烷灭菌：利用其强氧化性，对微生物繁殖体、芽孢有强的灭菌作用。

⑹ 臭氧灭菌：臭氧在常温下不稳定，很快自行分解成氧气（O 2）及氧原子（O ），氧原子对微生物具有的氧化作用。

⑺ 过滤灭菌：利用细菌不能通过滤膜除去活的、死亡的微生物。常用微孔滤膜、滤棒等，一般选用孔径为0.45、0.22μm 。

常用加压或减压过滤；

适用于不耐热药液的除菌。

⑻ 灭菌方法的选择

与产品本身的性质有关；

任何危害产品安全和有效性的灭菌方法不能使用。

⑼ 消毒与灭菌的比较

共同点：消毒与灭菌都用以杀灭微生物以控制其污染或防止污染。

不同点：

消毒是不完全杀灭微生物，而灭菌是完全杀灭微生物；

消毒常用化学物质，而灭菌方法用物理、化学方法；

检查效果：消毒效果以消毒剂的性质与效价来判定，而灭菌是用无菌检查方法来判定。

六、灭菌与验证

灭菌的验证

★ 生物指示剂的选择

– 首先是选择具有能抵抗灭菌工艺的生物指示剂；

– 其次要考虑各种变量对灭菌生物指示剂的耐受力的影响；

– 再次，要建立指示剂在灭菌过程中破坏的定量性质；

– 最后，对特定工艺要测定所需灭菌物质实现无菌的可能性；

– 灭菌方法的验证是包括对证明该方法的可靠性和可预见性的一系列研究。

★ 生物指示剂的特征

◆ 对灭菌方法固有的耐受性；

◆ 对设定条件下的灭菌方法具有稳定的和重复的耐受性；

◆ 灭菌方法处理后的有效回收率；

◆ 非致病性；

◆ 通常存在于待灭菌产品中的细菌特征。

★ 灭菌验证相关概念

◆ D值

–减少细菌总数90%所需的时间。

◆ F值

–在121℃时，杀灭悬浮液中所有孢子所需要的时间。

◆ F0值

–在任何一个给定温度时，所需的相当于在121℃的灭菌效应的时间。 –例如孢子数是10，121℃的D 值是2分钟，则F 0是12。

◆ Z值

–D 值改变余数10时所需要的摄氏度数。

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