Микробиология. Часть 2

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

Е. А. Кузнецова, А. А. Князев

МИКРОБИОЛОГИЯ

Часть 2

Учебное пособие

Казань

Издательство КНИТУ

2019

УДК 579(075)
ББК 28.4я7

К89

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

д-р мед. наук, проф. Л. Н. Залялютдинова

канд. хим. наук Т. Н. Паширова

К89

Кузнецова Е. А.
Микробиология : учебное пособие : в 2 ч. Ч. 2 / Е. А. Кузнецова, 
А. А. Князев; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. –
Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. – 80 с.

ISBN 978-5-7882-2277-6
ISBN 978-5-7882-2279-0 (ч. 2)

Рассмотрены действие физических и химических факторов на микроорганизмы, 
методы стерилизации и дезинфекции. Представлены различные 
группы антисептических и дезинфицирующих средств, рассмотрены механизмы 
их действия на микроорганизмы. Дана характеристика современных 
антибактериальных препаратов. Описаны источники микробиологического 
заражения косметических продуктов и показатели безопасности парфюмерно-
косметической продукции. Для оценки качества усвоения изученного материала 
предложены тестовые задания с ответами.

Предназначено для бакалавров направления подготовки 18.03.01 «Химическая 
технология», профиль «Химическая технология синтетических биологически 
активных веществ, химико-фармацевтических препаратов и косметических 
средств», изучающих дисциплину «Микробиология».

Подготовлено на кафедре технологии косметических средств.

ISBN 978-5-7882-2279-0 (ч. 2)
© Кузнецова Е. А., Князев А. А., 2019

ISBN 978-5-7882-2277-6 (общ.)
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2019

УДК 579(075)
ББК 28.4я7

СОДЕРЖАНИЕ

Введение......................................................................................................5

1. ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ 
НА МИКРООРГАНИЗМЫ.....................................................................6
1.1. Воздействие физических факторов....................................................6
1.2. Воздействие химических факторов ...................................................8
1.3. Стерилизация .......................................................................................9

1.3.1. Термический метод стерилизации.........................................10
1.3.2. Химический метод стерилизации..........................................13
1.3.3. Радиационный метод стерилизации......................................14
1.3.4. Фильтрационный метод стерилизации .................................15

1.4. Дезинфекция и антисептика .............................................................17

2. ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИЕ И АНТИСЕПТИЧЕСКИЕ 
СРЕДСТВА ..............................................................................................18
2.1. Соединения металлов........................................................................20
2.2. Галогеносодержащие соединения....................................................22
2.3. Кислоты и щелочи.............................................................................23
2.4. Спирты и фенолы...............................................................................28
2.5. Альдегиды ..........................................................................................29
2.6. Окислители.........................................................................................30
2.7. Красители ...........................................................................................32
2.8. Поверхностно-активные вещества (детергенты)............................33
2.9. Средства природного происхождения.............................................34

3. АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫЕ ПРЕПАРАТЫ....................................38
3.1. Сульфаниламидные препараты........................................................38
3.2. Производные хинолона (хинолоны и фторхинолоны)...................39
3.3. Антибиотики ......................................................................................40

3.3.1. Пенициллины ..........................................................................43
3.3.2. Цефалоспорины.......................................................................46
3.3.3. Карбапенемы и монобактамы................................................48
3.3.4. Макролиды ..............................................................................49
3.3.5. Тетрациклины..........................................................................51
3.3.6. Левомицетин ...........................................................................51
3.3.7. Аминогликозиды.....................................................................52

3.3.8. Другие антибиотики ...............................................................54
3.3.9. Принципы назначения антибиотиков ...................................55
3.3.10. Осложнения антибиотикотерапии...................................... 57
3.3.11. Методы изучения чувствительности бактерий 
к антибиотикам ......................................................................................59

4. ИСТОЧНИКИ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ЗАРАЖЕНИЯ 
КОСМЕТИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ И ТРЕБОВАНИЯ 
К ПАРФЮМЕРНО-КОСМЕТИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ...................61
4.1. Источники микробиологического загрязнения 
и антимикробная защита косметической продукции ...........................61
4.2. Микробиологический контроль безопасности
парфюмерно-косметической продукции................................................66

Тесты для самоконтроля ..........................................................................69

Список литературы...................................................................................78

ВВЕДЕНИЕ 

Основными целями 2-й части учебного пособия по микробиоло-

гии являются помощь обучающимся в усвоении особенностей влияния
физических и химических факторов на микроорганизмы и ознакомле-
ние их с различными противомикробными средствами.

В результате изучения учебного пособия обучающийся должен 

ознакомиться с принципами и методами стерилизации и дезинфекции, 
овладеть знаниями о механизмах действия дезинфицирующих и анти-
септических средств, принципах назначения антибиотиков и возмож-
ных осложнениях антибиотикотерапии, получить представление о ме-
тодах изучения чувствительности бактерий к антибиотикам для пра-
вильное назначения антибактериальной терапии при инфекциях. 

Рассмотрены источники микробиологического заражения косме-

тических продуктов и требования к парфюмерно-косметической про-
дукции. Микробиологическому контролю подлежат средства для ухода 
за кожей лица и тела, средства декоративной косметики, средства для 
ухода за волосами, парфюмерия и др. Обязательному микробиологическому 
контролю подлежит сырье природного и синтетического происхождения 
и другие компоненты, входящие в состав косметических 
средств (биологически активные вещества, эмульгаторы, консерванты).

Полученные при освоении материала знания позволят соблюдать 
требования микробиологической безопасности и проводить оценку 
микробиологической чистоты косметической продукции, что имеет 
практическое значение для разработчиков косметических средств. 

Данное учебное пособие предназначено для бакалавров направления 
подготовки 18.03.01 «Химическая технология», профиль «Химическая 
технология биологически активных веществ, химико-
фармацевтических препаратов и косметических средств», изучающих 
дисциплину «Микробиология».

1. ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ 

ФАКТОРОВ НА МИКРООРГАНИЗМЫ

1.1. 
Воздействие физических факторов 

Основными физическими факторами, оказывающими влияние 

на микроорганизмы, являются температура, свет, электричество, высушивание, 
различные виды излучения и осмотическое давление.

Воздействие температуры. Различные микроорганизмы растут 

и размножаются при разных температурах. Для каждого вида микро-
организмов определена оптимальная температура развития. В зависи-
мости от пределов этой температуры бактерии подразделяются на три 
группы: психрофилы, мезофилы и термофилы.

Психрофильные микроорганизмы способны расти и размно-

жаться при температуре от 0 до 30–35 0С, а температурный оптимум 
для них составляет 15–20 0С. Психрофилы в основном являются оби-
тателями северных морей, почвы и сточных вод.

Мезофильные микроорганизмы растут и размножаются при тем-

пературе от 10 до 40–45 0С, температурный оптимум для них 30–37 0С. 
Мезофилы – это самая большая группа микроорганизмов. К ним отно-
сятся как патогенные микробы, так и сапрофиты.

Термофилы растут и размножаются при высоких температурах 

(от 35 до 70–75 0С), температурный оптимум составляет 50–60 0С. 
Микроорганизмы этой группы довольно часто встречаются в природе: 
почве, воде, теплых минеральных источниках, пищеварительном трак-
те животных и человека. Экстремально термофильные бактерии спо-
собны существовать при температурах от 40 до 93 0С и выше. Способ-
ность данных бактерий существовать при высоких температурах свя-
зана с особым составом липидных компонентов клеточных мембран, 
устойчивостью белков, ферментов и клеточных структур к воздей-
ствию температур.

При низких температурах клетка переходит в состояние анабио-

за, в котором она может существовать длительное время. Так, эшери-
хии сохраняют жизнеспособность при −190 0С до 4 месяцев, возбуди-
тель листериоза – при −10 0С до 3 лет. Низкие температуры приоста-
навливают гнилостные и бродильные процессы. На этом принципе 
основано сохранение продуктов в холодильниках. 

Высокая температура губительно действует на микробов. Чем 

выше температура, тем меньшее время необходимо для инактивации 

микроорганизмов. В основе бактерицидного действия высоких темпе-
ратур лежит разрушение ферментов за счет денатурации белков и 
нарушения осмотического барьера. 

Разные виды микроорганизмов обладают различной устойчиво-

стью к высоким температурам, значительно отличается устойчивость 
спор и вегетативных клеток. Так, большинство вегетативных форм 
патогенных микроорганизмов гибнут при температуре 80–100 0С в те-
чение одной минуты, а споры возбудителя сибирской язвы выдержи-
вают кипячение более одного часа. 

Воздействие света. Видимый свет может угнетать рост и раз-

множение многих микроорганизмов, в то же время положительно вли-
яет на бактерии, которые используют свет для фотосинтеза. Бактери-
цидное действие солнечного света связано с образованием гидрок-
сильных радикалов, в результате чего разрушаются вещества, входя-
щие в состав клетки, происходит инактивация клеточных ферментов. 

Сапрофиты более устойчивы к воздействию света, чем патоген-

ные микробы. Это объясняется тем, что они чаще подвергаются дей-
ствию прямых солнечных лучей и более адаптированы к ним. Именно 
под воздействием солнечного излучения происходит самоочищение 
воздуха, верхних слоев почвы и воды. 

Ультрафиолетовое излучение. Оказывает бактерицидное дей-

ствие. Механизм действия УФ-излучения заключается в его способно-
сти частично или полностью подавлять репликацию ДНК и повре-
ждать РНК (особенно мРНК). УФ-излучение широко применяют для 
санации воздуха в различных лабораториях, медицинских кабинетах, 
а также в промышленных цехах. Для дезинфекции воздуха использу-
ются специальные лампы. 

Ионизирующее излучение. Бактерицидные свойства ионизиру-

ющего (рентгеновского) излучения значительно ниже, чем бактери-
цидные свойства ультрафиолетового излучения. Гибель бактерий 
наступает только при облучении их большими дозами от 45 000 до 
280 000 рентген. Более того, получены данные, что воздействие не-
больших доз гамма-излучения на микроорганизмы, способны усилить 
их патогенные свойства. 

Механизм действия рентгеновского излучения заключается 

в поражении ядерных структур, в частности нуклеиновых кислот, что 
приводит к гибели микробной клетки или изменению ее генетических 
свойств (мутации). 

Электричество. Электрический ток малой и высокой частоты 

уничтожает микроорганизмы. Особенно сильным бактерицидным дей-
ствием обладают токи ультравысокой частоты. Они приводят в коле-
бание молекулы всех элементов клетки, вследствие чего происходит 
быстрое и равномерное нагревание всей массы клетки независимо от 
температуры окружающей среды. 

Механизм бактерицидного действия ультразвука заключается в 

том, что в цитоплазме микроорганизмов, находящихся в жидкой среде, 
образуется кавитационная полость, которая заполняется парами жид-
кости, в пузырьке возникает давление, что приводит к дезинтеграции 
цитоплазматических структур. Ультразвук используют для стерилиза-
ции пищевых продуктов и дезинфекции предметов. 

Аэроионизация. Аэроионы, несущие положительный или отри-

цательный заряд, возникают в воздухе при искусственной или есте-
ственной ионизации. Наибольшее влияние на бактерии оказывают от-
рицательно заряженные ионы. Положительно заряженные ионы обла-
дают менее выраженным бактерицидным действием, они способны 
задерживать рост и развитие микроорганизмов только в больших кон-
центрациях.  Используют аэроионы для обеззараживания воздуха жи-
лых помещений, цехов предприятий, медицинских учреждений. 

1.2. Воздействие химических факторов

Губительное действие химических веществ на микроорганизмы за-

висит от времени контакта с микробами и концентрации вещества. Бакте-
рицидное действие оказывают химические вещества различных групп: 
кислоты, щелочи, спирты, поверхностно-активные вещества, фенолы и их 
производные, соли тяжелых металлов, окислители, газообразные веще-
ства и др. Механизмы их бактерицидного действия различаются. По ме-
ханизму действия противомикробные средства подразделяются:

− на деполимеризующие пептидогликан клеточной стенки;
− повышающие проницаемость клеточной мембраны;
− блокирующие биохимические реакции;
− вызывающие денатурацию ферментов микробной клетки;
− окисляющие метаболиты и ферменты микроорганизмов;
− растворяющие липопротеиновые структуры;
− повреждающие генетический аппарат или блокирующие его 

функции.

Деструкции под влиянием химических веществ подвергаются 

белки и липиды цитоплазматической мембраны, белковые молекулы 
жгутиков, ферменты и экзотоксины микроорганизмов. Деструкция 
белковых молекул происходит при действии как окислителей, так и 
кислот, щелочей и солей тяжелых металлов.

Бактерицидное действие кислот зависит от их электролитиче-

ской диссоциации, т. е. от концентрации ионов водорода в растворах. 
Чувствительность к кислотам различна у разных микроорганизмов. 
Бактерицидное действие щелочей зависит от степени диссоциации и 
концентрации ОН-ионов. Наибольшей бактерицидной активностью 
обладает KOH, затем NaOH и другие щелочи.

При разведении спирт приобретает бактерицидные свойства, 

наибольшей бактерицидной активностью обладает 70 % спирт. При 
повышении концентрации спирта происходит свертывание белка, ко-
торый выпадает на поверхности бактерий и уменьшает проникновение 
спирта внутрь клетки. Бактерицидное действие спиртов усиливается 
с возрастанием молекулярной массы в ряду: метиловый – этиловый –
пропиловый – бутиловый – амиловый и т. д. Фенолы и их производ-
ные повреждают клеточную стенку, а затем белки бактериальной 
клетки.

Соли тяжелых металлов оказывают коагулирующее действие на 

цитоплазму и ферменты микробной клетки. Окислители окисляют 
различные компоненты цитоплазмы. Формальдегид денатурирует бел-
ки, убивает как вегетативные формы, так и споры.

1.3. Стерилизация

Стерилизация – это обработка различных объектов путем воз-

действия физических и химических факторов, губительно действую-
щих на микроорганизмы. В результате стерилизации погибают все 
микроорганизмы, находившиеся на объекте, как патогенные, так и не-
патогенные, не вызывающие заболевания. Наиболее широко применяется 
термический метод стерилизации – воздействие высоких температур. 
Кроме того, стерилизация осуществляется химическим, радиационным 
и фильтрационным методами.

1.3.1. Термический метод стерилизации

Термическая стерилизация осуществляется кипячением, сухим 

жаром в атмосфере горячего воздуха (сухожаровая), влажным жаром с
помощью пара, прокаливанием предметов в огне.

Наиболее простой способ термической стерилизации – прокаливание 
предметов в огне. Он применяется для стерилизации бактериологических 
петель, металлических и стеклянных предметов. Метод 
используется ограниченно ввиду возможной порчи предметов.

Стерилизация кипячением убивает вегетативные формы микробов 
в течение 30 мин. При этом споры бактерий сохраняются. Для их 
гибели необходимо кипячение в течение нескольких часов. Для уничтожения 
вирусов проводится кипячение в течение 45–60 мин. Кипячением 
в специальных стерилизаторах обрабатывают хирургические 
инструменты, резиновые трубки.

Стерилизация сухим жаром или горячим воздухом проводится в 

сухожаровых шкафах или печах Пастера при температуре 160–170 0С
в течение 1–1,5 ч после достижения необходимой температуры. Такой 
способ стерилизации применяется для обработки лабораторной посу-
ды, инструментов, минеральных масел, вазелина. Жидкости и резину 
сухим жаром стерилизовать нельзя. Перед стерилизацией сухим жа-
ром предметы заворачивают в бумагу или помещают в металлические 
пеналы, чтобы предотвратить последующее загрязнение. Температура 
выше 170 0С вызывает обугливание бумаги, ваты и марли, а при более 
низкой температуре не происходит гибели спор. Поэтому важно под-
держивать температуру 160–170 0С.

Стерилизация насыщенным паром под давлением производится 

в автоклаве (рис. 1, 2) и называется автоклавированием. Это наиболее 
надежный и быстрый метод стерилизации. Автоклав представляет со-
бой двухстенный металлический котел, снаружи покрытый кожухом и 
имеющий герметично закрывающуюся крышку. 

В современных горизонтальных автоклавах под рабочим котлом 

находится бачок с водомерным стеклом и электронагревательными 
элементами, куда наливают воду до определенной метки на водомер-
ном стекле. Вода нагревается, и образующийся при этом пар по специ-
альному патрубку, соединенному с котлом автоклава, поступает в ра-
бочую камеру котла. Пар постепенно вытесняет из рабочей камеры 
воздух, который выходит наружу через специальный выпускной кран. 
После того как воздух будет полностью вытеснен из рабочей камеры 

паром и из выпускного клапана пойдет насыщенный «сухой пар», 
крышку герметично закрывают. Пар доводят до нужного для стерили-
зации давления, которое определяют по имеющемуся на автоклаве ма-
нометру, и проводят стерилизацию в течение 20 мин. По окончании 
стерилизации автоклав отключают, ждут, пока давление не снизится до 
нуля, выпускают постепенно пар и открывают автоклав. Для контроля 
надежности работы автоклава и режима стерилизации применяют фи-
зические, химические методы и бактериологические тест-объекты. 

Рис. 1. Автоклав для стерилизации насыщенным паром

Рис. 2. Промышленный автоклав

В автоклаве обычно стерилизуют при давлении 1–1,5 атм различ-

ные питательные среды, растворы, белье, резину, перевязочный матери-
ал. При давлении 2 атм обеззараживают инфицированный материал и 
отработанные культуры микробов. Стерилизация в автоклаве вазелина, 
масла, песка малоээфективна, так как в них пар проникает плохо или 
совсем не проникает. Некоторые питательные среды, например содержащие 
сахар, нельзя стерилизовать паром под давлением, так как они 
карамелизуются. Такие среды стерилизуют текучим паром.

Стерилизация текучим паром проводится в аппарате Коха 

(рис. 3) или в автоклаве при незавинченной крышке и открытом выпускном 
кране. На дно аппарата Коха наливают воду и нагревают до 
100 0С. Образующийся пар движется вверх через заложенный материал, 
стерилизуя его. Однократное действие паров воды не убивает споры, 
поэтому проводят дробную стерилизацию – 3 дня подряд по 
30 мин. Споры, не погибшие при первом прогревании, к следующему 
дню прорастают в вегетативные формы и погибают при втором и третьем 
прогреваниях. 

Рис. 3. Аппарат Коха

Для веществ, которые разрушаются при температуре 100
0С, 

например жидкостей, содержащих белок, применяется дробная стерилизация – 
тиндализация. При этом стерилизуемое вещество прогревают 
на водяной бане в течение часа при 56–60 0С на протяжении 5–