當前，新型冠狀病毒仍在持續，對產業及企業造成了一定程度的影響，也牽動著各行各業人們的心。在此形勢下，中國半導體照明網、極智頭條，在國家半導體照明工程研發及產業聯盟、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟指導下，開啟疫情期間知識分享，幫助企業解答疑惑。助力我們LED照明企業和產業共克時艱！
本期，我們邀請到北京市理化分析測試中心生物技術部生物技術研發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等少數幾種成分組成的“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和細胞質之間不存在明顯核膜，其遺傳物質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稱為細菌。
真核細胞型微生物是指具有真正細胞核（即核質和細胞質之間存在明顯核膜）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構，亦無產生能量的酶系統，只能在活細胞內生長繁殖。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，數量巨大，體積小面積大，吸收多轉化快等特點。
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。
吸收多轉化快：微生物通常具有極其高效的生物化學轉化能力。據研究，乳糖菌在1個小時之內能夠分解其自身重量1000-10000倍的乳糖，產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的微生物在免疫功能低下的情況下，定居部位改變或失調等特定情況下引起感染的微生物。
根據功能，腸道菌群分為三類：有益菌、有害菌和中性菌。機體健康與腸道內益生菌群結構息息相關。腸道菌群中不同種類之間，菌群與宿主之間，菌群、宿主與環境之間始終處于動態平衡狀態，宿主表現為不致病。研究指出，體魄強健的人腸道內有益菌的比例達到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現，2020年1月12日被世界衛生組織命名。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。并通過結構分析表明2019-nCoV可能能夠與人類血管緊張素轉換酶2受體(ACE2)結合從而入侵人體。
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，而失調會造成條件致病菌的轉換，會對人體造成比較大的損傷。紫外線可以干預菌群，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（254-260nm）有一個非常強的紫外光吸收，在該波長UV光誘發基因突變主要是通過引起DNA中光化學變化。
醫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鍵，多數誘導的是鄰近的胸腺嘧啶-形成胸腺嘧啶二聚體（thymine dimers）即TT。少數形成CC、CT和TC二聚體。這些異常配對在DNA鏈中產生膨脹（凸出部分），破壞A和相反鏈T的堿基配對。兩個堿基平面被環丁基所扭轉，引起雙螺旋構型的局部變化，同時氫鍵減弱。
TT阻礙DNA雙鏈的分開和下一步的復制。TT的DNA模板進行DNA復制，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，這個過程反反復復發生，產生空耗過程。大量的ATP被分解，而DNA復制毫無進展，但蛋白質仍在不斷合成，而DNA不能復制，細胞也不能分裂，最后導致細胞死亡。
紫外線殺菌的優點有很多，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、內部不能殺菌；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，細菌數量隨照射時間而成指數減少。
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平臺
最后，感謝國家半導體照明工程研發及產業聯盟提供了好的平臺，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，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。如果企業有檢測需求，可以擴項或申請。
（文字根據直播內容編輯整理，略有刪減）
問答環節
1.能否詳細介紹一下蛋白質吸收峰280nm的情況，如果只破壞蛋白質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，用高光譜技術可行嗎？
安云鶴：目前微生物的精確鑒定，使用的還是質譜技術。微生物的精準鑒定最終還是需要基于內部物質，如果高光譜可以實現這一目的，應該也可以應用。
5.對循環系統的空氣殺菌，在管道內一次殺不死，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域應用比較多，主要是為了防止熱源造成食品營養或口味的變化。
管道殺菌領域，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。
