任务6.4环境和人体表面微生物的检验

时间：2022-10-15 百科知识版权反馈

【摘要】：微生物是自然界中分布最广泛的一群生物。自然界中，土壤是微生物生活最适宜的环境，它具有微生物所需要的一切营养物质和微生物进行生长繁殖及生命活动的各种条件。湖泊、池塘、河流等水体中的微生物大部分来自土壤和生活污水。按照微生物生长的最适温度分，有嗜热微生物与嗜冷微生物。大部分嗜冷微生物的最高生长温度不超过20℃，可以在0℃或低于0℃条件下生长。按照微生物生长的最适pH值分，有嗜酸微生物与嗜碱微生

任务6.4　环境和人体表面微生物的检验

微生物是自然界中分布最广泛的一群生物。它所具有的个体微小、代谢营养类型多样、适应能力强等特点使它能广泛分布于土壤、水体、空气、动植物体内外以及工农业产品中，甚至在一些其他生物不能生存的极端环境中，如在万米深的海底、在七八十千米的高空、在冰川几百米的深处都发现有微生物的踪迹。

6.4.1　微生物的分布

1）陆生环境的微生物

自然界中，土壤是微生物生活最适宜的环境，它具有微生物所需要的一切营养物质和微生物进行生长繁殖及生命活动的各种条件。

大多数微生物都需要靠有机质来生活，土壤中的动植物遗体是它们最好的食物。土壤中矿物质含量较高，其中有很多微生物所必需的S、P、K、Fe、Mg、Ca等营养元素，也有微生物所需的一些微量元素；土壤酸碱度接近中性，渗透压为3～6atm，大都不超过微生物的渗透压；氧含量较大气少，但仍达到土壤空气容积的7%～8%，可以保证好氧微生物的需要；温度一年四季变化不大，一般在土壤耕作层中，夏天温度适于微生物的发育，冬天温度不至于过低，在最表层土几毫米下，还可保护微生物免于被阳光直射致死。这些都为微生物生长繁殖提供了有利条件，所以土壤有微生物天然培养基的称号。这里的微生物数量最大，类型最多，是人类利用微生物资源的主要来源。

土壤中微生物以细菌为最多，放线菌、真菌次之，藻类和原生动物则比较少。土壤的类型不同，所含微生物也不同，即使在同一土壤的深度不同的地方，所含有的微生物的种类和数量也是不同的。一般在表层土壤中，微生物的含量最多，特别是细菌、放线菌更是如此。随着土壤深度的增加，数量迅速减少，种类也相应减少甚至消失。

此外，有机物的种类和浓度也是决定微生物各种生理类型分布的一个重要因素。例如油田地区存在以碳氢化合物为碳源的微生物；森林土壤中存在分解纤维素的微生物；含动植物残体较多的土壤含氨化细菌和硝化细菌较多；而酵母菌在含糖量丰富的土壤中数量明显增多。温度、酸碱度等因素也与微生物的分布有关。一般在酸性土壤中霉菌较多，而碱性土壤和含有机质较多的土壤中则放线菌较多，从盐碱土中可分离到嗜盐微生物。

2）水生环境的微生物

江河湖海及下水道中都有很多微生物，甚至温泉中也可找到微生物。水中微生物主要来自土壤、空气、动物排泄物、动植物尸体、工厂和生活污水等。水体中微生物的种类、数量和分布受水体类型、有机物含量、水体温度和深度等多种因素影响。

水蒸汽是无菌的，但其变成雨雪降至地面的时候，就带有了细菌。雨水中细菌的含量多少和取样的时间也有关系：初雨灰尘多，细菌也多；后雨细菌就少，一般是每毫升中含几个细菌。雪的表面积大，接触灰尘机会多，所以每毫升所含菌数较多。

地下水、自流井和泉水因为经过很厚的土层的过滤，含有的营养物质和菌数较少。但是在不同地质层的地下水中所含微生物的种类和数量是不同的。如含有石油岩石的地下水中含有大量的能够分解碳氢化合物的细菌；在泉水中，根据水中所含矿物质盐的不同，生活的微生物种类也不同。

湖泊、池塘、河流等水体中的微生物大部分来自土壤和生活污水。很大程度上，这些水中的微生物种类和数量直接反映了陆地的情况，其中包括很多人的肠道致病菌，如霍乱弧菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌等。一般来说，要排除水体中其他细菌而单独检出病原菌，在培养分离技术上较为复杂，需要较多的人力物力和较长的时间。所以，在水的细菌学检验中，通常以大肠杆菌作为粪便污染的指示微生物。国家饮水标准规定，饮用水中大肠杆菌群数每升中不超过3个，细菌总数每毫升不超过100个。

海水中由于其特殊的盐分、低温、高压、低浓度的有机物质以及植物、动物区系稀少等原因，其微生物的含量比淡水中少。常见的是一些具有活动能力的杆菌及各种弧菌，它们大多是微嗜盐并能耐受高渗透压的。虽然海水中微生物比淡水中少，但是在海底沉积物中，微生物的含量却很高，这里每克沉积物（湿重）中含有高达10⁸个细菌，它们大多是厌氧菌或兼性厌氧菌。

深度不同的水中，细菌分布也不同。不管是在淡水还是海水中，细菌最多的地方不是在水面，而是在距离水面5～20m的水层中；在20～25m以下，菌数随深度的增加而减少；到底部，菌数又有所增加。

3）大气中的微生物

大气层中有较强的紫外线辐射，空气较干燥，温度变化大，缺乏营养和载体，这些都决定了大气层不是微生物的繁殖场所。但是空气中还是含有相当数量的微生物，这些微生物主要来自于土壤飞扬起来的灰尘、水面吹起的小水滴、人或动物体表的干燥脱落物质和呼吸道的排泄物等。这些微生物停留的时间主要取决于风力、气流和雨雪等条件，但最后还是要沉降到土壤和水中，建筑物和动植物上。

空气中的微生物主要是附着在灰尘颗粒以及短暂悬浮于空气中的液滴内随气流在大气中传播。所以，如果空气中的尘埃越多，含微生物就越多，一般在畜舍、公共场所、医院、宿舍、城市街道的空气中的微生物数量最多，而海洋、高山、森林地带和终年积雪的山脉或高纬度地带的空气中的微生物则数量较少。

进入空气中的微生物有的可随气流传播到很高的空中，主要是一些抵抗力较强的细菌和霉菌的孢子囊。而其他的微生物一般很快就会坠落到地面，其间大部分的微生物都会死亡，有的甚至在几秒内死掉，有的则能继续存活几个星期、几个月或更长时间。空气中微生物没有固定的类群，随地区、时间而有较大的变化。在空气中存活时间较长的都是一些抵抗力较强的微生物，主要有芽孢杆菌、霉菌和放线菌的孢子、野生酵母菌、原生动物及微型动物的孢囊等。

4）极端环境下的微生物

在自然界中，存在着一些可在绝大多数生物所不能生长的高温、低温、强酸、强碱、高盐、高压或高辐射等极端环境下生活的微生物，如嗜热菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜盐菌、嗜压菌和耐辐射菌等，它们被称为极端环境微生物。

按照微生物生长的最适温度分，有嗜热微生物与嗜冷微生物。细菌是嗜热微生物中最耐热的，一般最适生长温度在50℃以上；专性嗜热菌的最适生长温度在65～70℃，极端嗜热菌最适温度高于70℃；而超嗜热菌的最适生长温度在80～110℃。大部分嗜冷微生物的最高生长温度不超过20℃，可以在0℃或低于0℃条件下生长。嗜冷微生物的研究主要限于细菌，其主要生长环境有极地、深海、寒冷水体、冷冻土壤、阴冷洞穴、保藏食品的低温环境等。

按照微生物生长的最适pH值分，有嗜酸微生物与嗜碱微生物。生长最适中性条件下不能生长的微生物称为嗜酸微生物。温和的酸性（pH值3～5.5）自然环境较为普遍，如某些湖泊、泥炭土和酸性的沼泽。极端的酸性环境包括各种酸矿湖、地热泉等。从这些环境中分离出独具特点的嗜酸嗜热细菌，如嗜酸热硫化叶菌等。嗜酸微生物的胞内pH值从不超出中性大约2个pH单位，其胞内物质及酶都呈酸性。大多认为它们的细胞壁、细胞膜具有排斥H＋、对于H＋不渗透或把H＋从胞内转移到胞外的作用。一般把最适生长pH值在9以上的微生物称为嗜碱微生物；中性条件下不能生长的称为专性嗜碱微生物；中性条件甚至是酸性条件都能生长的称为耐碱微生物。

5）工农业产品中的微生物

工农业生产的原材料和产品中常含有大量的微生物，而大多数情况下微生物的生命活动总是造成粮食的变质、食品的腐败以及工业材料的劣化等，因此研究工农业生产中的微生物对防止食品、材料腐败变质是十分必要的。粮食和食品由于含有大量的营养物质，是微生物生长繁殖的良好培养基。只要条件适宜，微生物就会大量生长繁殖，将食品中的有机质转变。这不但会降低食品的营养品质、失去食用价值以及工业上的用途，某些微生物还会产生有害的代谢产物，人或动物食用后造成中毒甚至死亡。食品中的微生物包括有真菌（霉菌、酵母和植物病原真菌）、细菌、放线菌、病毒等微生物界的主要类群。

在工业材料与产品中常含有一些微生物能利用的养料，如皮革、纸张、木制品中含有的蛋白质、纤维素等。此外，即使是含营养物质少的材料、制品表面有时也会被有机质或营养物质覆盖形成一层营养膜，导致微生物在其表面生长而被破坏，如金属、玻璃表面会在温度适宜、湿度较大的情况下生长霉菌。这些霉腐微生物和气候、环境、物理、化学因素结合在一起导致了材料、制品的老化、腐蚀、生霉和腐烂。从全世界来看，每年因霉腐微生物引起的工业产品的损失是巨大的。

6.4.2　环境微生物的检验方法

1）公共场所空气中细菌总数检验方法

（1）仪器和设备

高压蒸汽灭菌器、干热灭菌器、恒温培养箱、冰箱、培养皿（直径9cm）、量筒、三角烧瓶、pH计或精密pH试纸等、撞击式空气微生物采样器、无菌的牛肉膏蛋白胨固体平板培养基等。

（2）检验方法

①撞击法。撞击法是采用撞击式空气微生物采样器采样，通过抽气动力作用，使空气通过狭缝或小孔而产生高速气流，使悬浮在空气中的带菌粒子撞击到营养琼脂平板上，经37℃，48h培养后，计算出每立方米空气中所含的细菌菌落数的采样测定方法（图6.32、图6.33）。

图6.32　筛孔撞击式空气微生物采样器

图6.33　筛孔撞击式空气微生物采样器剖面图

选择有代表性的位置设置采样点。将采样器消毒，按仪器使用说明进行采样。样品采完后，将带菌体细胞的营养琼脂平板置37℃恒温箱中培养48h，计数菌落数，并根据采样器的流量和采样时间，换算成每立方米空气中的菌落数，以CFU/m³报告结果。

a.采样前的准备。采样人员事前应做好采样所用仪器设备、采样记录等的准备工作。现场采样应有2人以上检测人员参加。采样人员到达现场后，说明采样的目的，在被监测单位人员的陪同下进行采样。

六级空气微生物采样器的标准采样流量为28.3L/min。采样前校正好流量，现场采样时，可不使用流量计。

流量校正操作步骤：圆盘上孔眼通畅，然后按顺序将采样器装配好，注意装好各级间的密封垫圈，挂上三个弹簧钩子，按顺序：采样器出口→抽气泵进口，连接好采样器、流量计、抽气泵。插上电源启动抽气泵，打开采样器进气口盖子和调节泵上的阀门，直到流量计上的转子稳定在28.3L/min。按住采样器上方的进气口，完全切断气流，此时流量计的转子应落至最低位量，说明密封性良好，标定的流量准确。若流量计仍然活动，说明密封不好，应重新装配好再校正。

b.空气微生物采样器的操作程序。操作人员必须戴口罩，将空气采样器用75%酒精消毒后逐级装入采样用培养基平板。盖上采样进气口盖子，挂上三个弹簧钩子，连接好采样器、流量计、抽气泵，接好电源。检查电源是否通畅，打开进气口盖子，打开电源开关，开始采样。注意流量计上的转子要稳定在28.3L/min位置。采样时间视所采空气污染程度而定，清洁前采样10min，清洁后采样15min。样品运输和贮存：样品最好在4h内送达实验室进行培养。采样完毕，采样人员必须填写现场采样记录，交被检测单位或个人签字。必要时应做好照相或录像记录。

c.使用空气采样器注意事项：

●放入和取出采样平皿时，必须戴上口罩，以防止口鼻细菌污染平皿。用75%酒精棉球擦拭双手，以防止手上细菌污染平皿。

●采样完毕，取出采样平皿，盖上平皿盖，注意顺序和编号，切勿搞错。

●使用过程中应避免筛孔阻塞，绝不可使用硬物处理，以保证孔眼的精确度。

●仪器每次使用必须进行清洁和消毒，采样器可采用高压蒸汽消毒，消毒前取下密封垫圈，以免损坏。现场采样可采用75%酒精进行擦拭消毒。

●每次使用前检查连接用的橡胶管是否有损坏和有裂缝，如有损坏应及时更换。

●采样前进行流量校准，采样时注意流量调节，真空泵使用前仔细阅读说明书。

●.空气采样器取得的数据注意分析和解释。

d.空气微生物采样器具有以下特性：

●采集粒谱范围广，一般在0.2～20um。

●采样效率高，逃逸少。

●微生物存活率高。