當(dāng)前，新型冠狀病毒仍在持續(xù)，對產(chǎn)業(yè)及企業(yè)造成了一定程度的影響，也牽動著各行各業(yè)人們的心。在此形勢下，中國半導(dǎo)體照明網(wǎng)、極智頭條，在國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟指導(dǎo)下，開啟疫情期間知識分享，幫助企業(yè)解答疑惑。助力我們LED照明企業(yè)和產(chǎn)業(yè)共克時艱！
本期，我們邀請到北京市理化分析測試中心生物技術(shù)部生物技術(shù)研發(fā)室主任安云鶴帶來了“紫外照射滅活微生物的原理與效果評價”的精彩主題分享，以下為主要內(nèi)容：
一、 微生物簡介
1.微生物定義及分類
微生物是個體難以用肉眼觀察的一切微小生物。微生物包括細菌、病毒、真菌和少數(shù)藻類等。（但有些微生物是肉眼可以看見的，像屬于真菌的蘑菇、靈芝等。）病毒是一類由核酸和蛋白質(zhì)等少數(shù)幾種成分組成的“非細胞生物”，但是它的生存必須依賴于活細胞。
原核細胞型微生物是指核質(zhì)和細胞質(zhì)之間不存在明顯核膜，其遺傳物質(zhì)由單一核酸組成的一類微生物。包括古菌（即古細菌）、真細菌、放線菌、藍細菌、粘細菌、立克次氏體、支原體、衣原體和螺旋體。
廣義上說，屬于原核細胞型微生物統(tǒng)稱為細菌。
真核細胞型微生物是指具有真正細胞核（即核質(zhì)和細胞質(zhì)之間存在明顯核膜）的細胞型微生物。包括真菌、真核藻類和原生動物。
非細胞型微生物是沒有典型的細胞結(jié)構(gòu)，亦無產(chǎn)生能量的酶系統(tǒng)，只能在活細胞內(nèi)生長繁殖。包括病毒和噬菌體。
2.微生物特點
微生物具有分布廣泛，作用多樣，生長速度快，數(shù)量巨大，體積小面積大，吸收多轉(zhuǎn)化快等特點。
體積小面積大：一個體積恒定的物體，被切割的越小，其相對表面積越大。微生物體積很小，如一個典型的球菌，其體積約1mm³，可是其表面積卻很大。這個特征也是賦予微生物其他如代謝快等特性的基礎(chǔ)。
吸收多轉(zhuǎn)化快：微生物通常具有極其高效的生物化學(xué)轉(zhuǎn)化能力。據(jù)研究，乳糖菌在1個小時之內(nèi)能夠分解其自身重量1000-10000倍的乳糖，產(chǎn)朊假絲酵母菌的蛋白合成能力是大豆蛋白合成能力的100倍。
條件性致病菌是指正常存在于動物體內(nèi)的微生物在免疫功能低下的情況下，定居部位改變或失調(diào)等特定情況下引起感染的微生物。
根據(jù)功能，腸道菌群分為三類：有益菌、有害菌和中性菌。機體健康與腸道內(nèi)益生菌群結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。腸道菌群中不同種類之間，菌群與宿主之間，菌群、宿主與環(huán)境之間始終處于動態(tài)平衡狀態(tài)，宿主表現(xiàn)為不致病。研究指出，體魄強健的人腸道內(nèi)有益菌的比例達到70%，普通人則是25%，便秘人群減少到15%，而癌癥病人腸道內(nèi)的益生菌的比例只有10%。
2019新型冠狀病毒（2019 novel coronavirus，2019-nCoV），因2019年武漢病毒性肺炎病例而被發(fā)現(xiàn)，2020年1月12日被世界衛(wèi)生組織命名。2019-nCoV與SARS-CoV有很大的不同，被認為是一種新型、感染人類的β冠狀病毒。并通過結(jié)構(gòu)分析表明2019-nCoV可能能夠與人類血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2受體(ACE2)結(jié)合從而入侵人體。
微生物種類龐雜，功能多樣。繁殖能力很強。如果不加以控制將會成為一種主導(dǎo)的物種。不過，菌群非常強也非常脆弱，通過外界的一些途徑可以干預(yù)微生物的組成，比如鼓勵自然分娩，不要濫服抗生素等。
其中，濫服抗生素最直接的一個問題就是會造成腸道菌群失調(diào)，而失調(diào)會造成條件致病菌的轉(zhuǎn)換，會對人體造成比較大的損傷。紫外線可以干預(yù)菌群，在腸道中是通過紫外照射來影響維生素D的合成來影響人類健康的。一般在做微生物實驗的時候會提前用紫外燈進行消毒，紫外線可以滅活一些微生物。
二、紫外線滅活原理
紫外線（ultraviolet light）屬非電離輻射（nonionizing），即它沒有足夠的能量來誘導(dǎo)離子化。但紫外線是一種誘變劑，在足夠高的劑量時，它仍能殺死細胞。
紫外線能夠引起突變，因為DNA中嘌呤和嘧啶堿基在紫外分布區(qū)（254-260nm）有一個非常強的紫外光吸收，在該波長UV光誘發(fā)基因突變主要是通過引起DNA中光化學(xué)變化。
醫(yī)院等很多場所用紫外線作為滅菌劑（sterilizing agent）。
紫外線照射對DNA的效應(yīng)之一是在DNA雙螺旋的相同鏈的相鄰嘧啶分子間或在相反鏈的嘧啶分子間形成異常的化學(xué)鍵，多數(shù)誘導(dǎo)的是鄰近的胸腺嘧啶-形成胸腺嘧啶二聚體（thymine dimers）即TT。少數(shù)形成CC、CT和TC二聚體。這些異常配對在DNA鏈中產(chǎn)生膨脹（凸出部分），破壞A和相反鏈T的堿基配對。兩個堿基平面被環(huán)丁基所扭轉(zhuǎn)，引起雙螺旋構(gòu)型的局部變化，同時氫鍵減弱。
TT阻礙DNA雙鏈的分開和下一步的復(fù)制。TT的DNA模板進行DNA復(fù)制，polⅢ將兩個腺嘌呤核苷酸加進去，但不能形成正確的氫鍵，于是被polⅢ 3’-5’外切酶活性校對而切除，這個過程反反復(fù)復(fù)發(fā)生，產(chǎn)生空耗過程。大量的ATP被分解，而DNA復(fù)制毫無進展，但蛋白質(zhì)仍在不斷合成，而DNA不能復(fù)制，細胞也不能分裂，最后導(dǎo)致細胞死亡。
紫外線殺菌的優(yōu)點有很多，比如紫外殺菌比藥物殺菌效率高；對任何微生物細菌都有殺菌效果；能對空氣、水等流體殺菌。
也有一些缺點，比如殺菌范圍只限于紫外線所能照射的部分，對物體的后側(cè)、內(nèi)部不能殺菌；殺菌線對人、動物的眼睛、皮膚有損害，會使物體變色、退色。由于殺菌線的特點大大優(yōu)于藥物、加熱等殺菌方法，因此有取代這些殺菌方式的趨勢。通過對紫外輻射的殺菌試驗得出，細菌數(shù)量隨照射時間而成指數(shù)減少。
三、紫外線微生物滅活效果評估
1.紫外線燈對微生物滅活效果評價
2.紫外線表面消毒效果評價
3.紫外線室內(nèi)空氣消毒效果評價
4.紫外線水和其他液體消毒效果評價
5.紫外汞燈253.7nm與紫外LED280nm殺菌效果的差異
四、北京理化分析測試中心微生物技術(shù)平臺
最后，感謝國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提供了好的平臺，讓我們有機會跟大家分享，希望通過介紹微生物的一些特點和評估手段，能給大家一些啟發(fā)，也希望和大家能有深度合作。雖然做消化方面的檢測比較少，大部分做的是市場局的食品和藥品檢測項目，但方法都是通用的。如果企業(yè)有檢測需求，可以擴項或申請。
（文字根據(jù)直播內(nèi)容編輯整理，略有刪減）
問答環(huán)節(jié)
1.能否詳細介紹一下蛋白質(zhì)吸收峰280nm的情況，如果只破壞蛋白質(zhì)是否能達到殺菌消毒的效果？
安云鶴：只破壞蛋白，可以達到滅菌效果。
2.對于紫外表面殺菌，滅活率到多少是合格？
安云鶴：不同微生物滅活率要求不一樣，一般要求達到4個對數(shù)值。
3.請問是否可以用其它種類的中性病毒替代冠狀病毒來評估紫外對COVID-19的抑制效果呢，因為大部分單位是不具備直接研究COVID-19的實驗條件。
安云鶴：建議先用標準中規(guī)定的病毒看一下效果。最終還是要以新冠病毒為準。
4.?目前對微生物的識別，用高光譜技術(shù)可行嗎？
安云鶴：目前微生物的精確鑒定，使用的還是質(zhì)譜技術(shù)。微生物的精準鑒定最終還是需要基于內(nèi)部物質(zhì)，如果高光譜可以實現(xiàn)這一目的，應(yīng)該也可以應(yīng)用。
5.對循環(huán)系統(tǒng)的空氣殺菌，在管道內(nèi)一次殺不死，可以多次殺嗎？ 比如照射多次殺死同一個細菌，殺菌可以直接按照輻照劑量累加嗎？
安云鶴：這個可能需要討論一下。這屬于標準之外，但從殺菌效果角度，肯定是可以間斷殺菌的。間斷性殺菌一般在食品領(lǐng)域應(yīng)用比較多，主要是為了防止熱源造成食品營養(yǎng)或口味的變化。
管道殺菌領(lǐng)域，有個問題是為什么要間斷殺菌呢，如果給出了一定的時間，卻不能達到殺菌目的，原因是什么呢？另外，間斷時間需要討論，如果間斷比較長，等于是再次滅菌而不再是間斷性殺菌，所以時間因素也需要考慮。
