防霉抗菌的基本概念摘要：本文根据生物科学资料介绍细菌和霉菌的一些最基本的构造和特性，对常见霉腐微生物的繁殖条件做了概括叙述，最后对防霉抗菌问题研究的状况做了分析，希望能对我国的防霉抗菌涂料发展有些帮助。

关键词：微生物、细菌、霉菌、繁殖、防霉抗菌涂料、海洋防污涂料。

一、前言人类与细菌的斗争己廷续相当长的历史了。

文明社会的发展史也是人类与细菌的斗争史，人类为了生存的需要，为了不被自然界中突然而来的巨大细菌灾难所毁灭，利用自己的智慧和勤劳一次又一次地战胜过由于细菌所带来的灾祸。

在我们涂料界中，一代又一代涂料专家不顾困难重重，前赴后续，想研制出具有防霉抗菌的涂料。

祈求利国利民、造福人类、净化环境。

但是在涂料中要真正能解决这个问题，还需要走很长的一段路，还要花费大量的人才和物力，还要从基础科学入手。

二、常见霉腐微生物的基本构造和特性这里主要介绍细菌、霉菌这两类引起霉腐变质的微生物，自然界中常常是十分复杂和混合出现各种微生物的，为了将最基本的概念弄清楚，有利于我们涂料配方设计时有很明确的针对性，我们将根据文献和资料来对它们分别进行介绍。

（一）什么是细菌细菌是自然界中分布最广、数量最多、与人类关系最密切的一类微生物。

食品的变质，食物中毒，墨汁发臭，抹布发黏，化妆品产气发胀，某些传染病的发生，铁、铜、铝等金属制品的腐蚀等，主要是细菌活动的结果。

下面对细菌的构造繁殖方式以其菌藻形态分别做介绍：（1）细胞的形态和构造细菌的大小与形态细菌的个体很小，它的大小通常以µｍ表示。

细菌的形态多种多样，常随着菌龄和环境条件的不同而有所改变。

各种细菌在幼龄和生长条件适宜时，表现正常的形态。

根据细菌的外形不同，可将细菌分为球形、杆形和螺旋形三种基本形态，分别被称为球菌，杆菌和螺旋菌。

球菌的直径约为0. 5～2µｍ，杆菌约为(0. 5 ～1) µｍ×(1 ～5) µｍ，弧菌约为(0. 3 ～O.5) µｍ×(1～5) µｍ，螺旋菌约为(0. 3～l) µｍ×(l～50) µｍ。

①球菌这类细菌单个存在时，呈圆球形或扁圆形。

几个球菌联合在一起，其接触面常呈扁平状态。

如尿素小球菌(Micrococcus ureae)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)等。

②杆菌杆状的细菌，多数细菌为杆菌。

杆菌的长短、形态差别很大。

杆菌按其形态有短杆菌、链杆菌、分枝杆菌、棒状杆菌和芽孢杆菌等。

如伤寒沙门菌(Salmonella typhi)、普通变形杆菌(Proteus vulgaris)、痢疾志贺菌(Shigella dysenteriae,)等。

③螺旋菌细胞呈弯曲、螺旋状的细菌。

弯曲不足一圈的称为弧菌，如霍乱弧菌(Vibrio cholerae)、玫瑰色螺菌(Spirillum roseum)等。

（2）细菌的细胞结构细菌的细胞结构可分为一般结构和特殊结构两类。

一般结构，这是任何细菌都具有的共同构造，主要由细胞壁、细胞膜、细胞质和核质体组成。

鞭毛、荚膜和芽孢等，是某些细菌所特有的结构。

下面分别做介绍：①细胞壁包在细胞表面的一层坚韧而具有弹性的结构，厚度一般在lO～80nm，细菌的细胞壁约占菌体干重的10%～25%。

细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖(又称黏质复合物)。

肽聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰胞壁酸(N-乙酰羧乙基氨基葡萄糖)以及短肽聚合而成的多层网状结构大分子化合物。

其中的短肽一般由4～5个氨基酸组成，如L-丙氨酸-D-谷氨酸-L-赖氨酸-D-丙氨酸等，而且短肽中常有D-氨基酸与二氨基庚二酸存在。

不同种类细菌的细胞壁中肽聚糖的结构与组成不完全相同。

肽聚糖是细菌、放线菌所特有的成分，它使细胞壁具有坚韧的特性。

细胞壁上有许多微细的小孔，可容许直径1nm 的可溶性物质通过，对大分子物质有阻拦作用。

②细胞膜细胞膜也称细胞质膜或原生质膜，或简称为质膜，是紧靠在细胞壁内侧，在细胞壁与细胞质之间的一层柔软而富有弹性的半渗透性薄膜。

细胞膜厚度一般为5～8nm，细菌细胞膜约占细胞干重的10 %。

细胞膜主要由蛋白质(60%～70%)和脂质(主要是磷脂，含20% ～30%)组成，此外还有少量的糖类物质、固醇类物质以及核酸等，构成精细的膜结构。

细胞膜的基本结构是在液体的脂质双层中，镶嵌着可移动的球形蛋白质。

脂质双层由两排脂质分子排列构成膜的基本骨架，每个脂质分子是由一个可溶于水的“头部”(亲水部分)和两条脂肪酸链(疏水部分)组成。

在脂质双层中，所有脂质分子的亲水端都朝向膜内外两表面，疏水端则朝向膜中央。

镶嵌在腊质双层内的膜蛋白，称嵌入蛋白质，对膜的通透性起着重要作用。

附着在脂质双层内表面的膜蛋白，称外在蛋白质，含有许多呼吸酶系、三羧酸循环酶系和脱氢酶系。

③细胞质及其内含物细胞质是包于细胞膜内、除核质体之外的一种无色透明的胶状物。

细胞质的主要成分是水、蛋白质、核酸、脂类及少量的糖类和无机盐类。

细菌细胞质中核糖核酸的含量较高，可达固形物的15%～20%。

细胞质是细菌的内在环境，具有生命活动的所有特性，含有各种酶系统，是细菌进行新陈代谢的主要场所，通过细胞质使细菌细胞与周围环境不断进行物质交换。

④核质体细菌属于原核生物，细胞内没有一个结构完整的核，不具有核膜和核仁，因此没有固定的形状，只有一个核质体。

细菌核质体的主要成分是DNA (脱氧核糖核酸)，细菌的核实际上是一个巨大的、连续的、环状双链DNA分子，长达lmm，比细菌本身长1000倍。

⑤鞭毛某些细菌的表面，长着一种从细胞内伸出的纤细而呈波状的丝状物称为鞭毛。

鞭毛着生在接近细胞膜的细胞质中的基粒上，通过细胞膜和细胞壁而伸出体外。

鞭毛的长度常可超过菌体的若干倍，但直径很细，一般为10～2Onm 。

鞭毛的主要成分是蛋白质，只含有少量的多糖，或可能有脂类。

鞭毛蛋白类似于动物肌肉中的肌球蛋白，能收缩。

鞭毛是细菌的运动“器官”。

鞭毛极其纤细易于脱落，细菌在幼龄时期运动活泼，衰老的细胞鞭毛脱落而不运动。

大多数球菌不生鞭毛。

杆菌中有的生鞭毛，有的不生鞭毛。

弧菌与螺旋菌都生有鞭毛。

鞭毛着生的位置、数目与排列是细菌种的特征，有鉴定意义。

⑥荚膜有些细菌在其细胞壁表面覆盖一层疏松、透明的黏液性物质，称为荚膜。

荚膜的厚度一般可达200nm。

荚膜含有大量的水分，约占90 %以上。

其化学成分随菌种的不同而不同，通常是多糖，少数革兰阳性菌的荚膜是单一的多肽。

荚膜的形成与环境条件密切相关。

如炭疽杆菌只是在被它所感染的动物体内才形成荚膜；而肠膜状明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)只有在含糖量高、含氮量低的培养基中，才会产生大量的荚膜物质。

⑦芽孢某些细菌生长到一定阶段，细胞内会形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的对不良环境条件具有较强抗性的休眠体，称为芽孢。

由于细菌芽孢的形成都在细胞内，故又称内生孢子。

由于每一个细菌只产生一个芽孢，所以芽抱不是细菌的繁殖方式。

（2）.细菌的繁殖方式细菌一般进行无性繁殖，主要以裂殖的方式，由1个细胞分裂为2个大小基本相等的子细胞。

细菌细胞分裂可分为核与细胞质分裂、模隔壁形成和子细胞分离等过程。

首先核分裂，同时在细胞赤道附近的细胞质膜从外向中心作环状推进，然后闭合而形成一个垂直于细胞长轴的细胞质隔膜，使细胞质分开，其次形成横隔壁。

细胞壁向内生长，把细胞质隔膜分成两层，每一层分别形成子细胞的细胞质膜。

随后横隔壁也分成两层，这样每一个子细胞就各具一完整的细胞壁，最后是子细胞的分离。

除无性繁殖外，细菌存在着有性结合（繁殖）。

但细菌有性结合频率较低，主要以裂殖方式进行无性繁殖。

3. 细菌的菌落形态细菌的形态很小，肉眼看不见单个细菌细胞。

但是，当单个或少数细菌(或其他微生物的细胞、孢子)接种到固体培养基后，如果条件适宜，它们就会迅速生长繁殖。

由于大量子细胞不能像在液体培养基中那样自由弥散，势必会以母细胞为中心形成一个较大的子细胞群体。

这种由单个细菌细胞（或少数细菌细胞），在固体培养基的表面（有时在内部）繁殖出来的、肉眼可见的子细胞群体，称为菌落。

不同种的细菌所形成的菌落形态不同。

同一种细菌常因培养基成分、培养时间等不同，菌落形态也有变化。

但是，各种细菌在一定的培养条件下形成的菌落具有一定的特征。

菌落的特征，对菌种的识别和鉴定有一定意义。

菌落形态包括菌落的大小、形状（圆形、假根状、不规则状等）、隆起形态（如扩散、台状、低凸、凸面、乳头状等）、边缘（如边缘整齐、波状、裂叶状、圆锯齿状等）、表面状态（如光滑、皱褶、颗粒状、龟裂状、同心环状等）、表面光泽（如闪光、不闪光、金属色泽等）、质地（油脂状、膜状、黏、脆等）、颜色以及透明程度（如不透明、半透明等）等项。

（二）什么叫霉菌霉菌在自然界分布辗广，大量存在于土壤中，比其他微生物更能耐受较酸的环境，空气中也含有大量霉菌孢子。

人们可以轻易地用肉眼看到这些生长在阴暗潮湿处，呈绒毛状、絮状或丝状的“霉”。

霉菌是引起各种工业原料、农副产品、仪器设备、衣物、器材、工具和食品等发霉变质的主要微生物。

1. 霉菌的形态和构造霉菌的菌体由菌丝构成，菌丝可无限止伸长和产生分枝，分枝的菌丝相互交织在一起形成菌丝体。

霉菌的菌丝有两类：一类菌丝中无隔膜，整个菌丝体可看作是一个多核的单细胞，如低等种类的根霉、毛霉、犁头霉等霉菌的菌丝均无隔膜；另一类菌丝体有横隔膜，每一段就是一个细胞，整个菌丝体是由多细胞构成，多数霉菌都属这一类。

霉菌的菌丝细胞都由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核和其他内含物组成。

菌丝的宽度一般为2～lOµm，比细菌或放线菌宽几倍至几十倍。

细胞壁的厚度为100～250nm，成分各有差异，大部分霉菌的细胞壁由几丁质组成(占干重的2%～26%)。

2. 霉菌的繁殖方式(1)无性孢子繁殖无性孢子主要有孢子囊孢子、分生孢子、节孢子、厚垣孢子等。

①孢子囊孢子是一种内生孢子，为毛霉、根霉、犁头霉等一些低等霉菌无性繁殖产生。

②分生孢子在菌丝顶端或分生孢子梗上，以类似于出芽的方式形成单个或成簇的孢子，称为分生孢子。

分生孢子是青霉、曲霉、木霉等大多数霉菌所具有的一种外生孢子，其形状、大小、结构以及着生的情况多种多样。

③节孢子亦称粉孢子，为白地霉等少数种类所产生的一种外生孢子。

由菌丝中间形成许多隔膜，顺次断裂成许多竹节状的短圆柱形的无性孢子。

④厚垣孢子又称厚壁孢子，很多霉菌可形成这类孢子。

它们形成的方式类似于细菌的芽孢。

这种厚垣孢子对外界环境有较强的抵抗力。

⑤芽孢子由菌丝细胞如同发芽一般产生的小突起，经过细胞壁紧缩形成的一种耐受体，形似球状，如某些毛霉或根霉在液体培养基中形成，被称为酵母型细胞的，亦属芽孢芋子。

(2)有性孢子繁殖有性孢子主要有卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子等。