李麗，孫偉奇，周斌，張素琴

（海軍航空大學(xué)青島校區(qū)，青島 266041）

引言

航材倉儲防霉實驗室創(chuàng)建于二十世紀(jì)八十年代，實驗室主要研究方向包括霉菌生長圖譜研究，霉菌提純鑒別研究，霉菌特征分析研究以及霉菌防治技術(shù)研究等幾個方面的內(nèi)容。經(jīng)過多年的發(fā)展，實驗室已經(jīng)形成了科學(xué)研究、實驗教學(xué)、服務(wù)部隊的合理格局。目前，實驗室承擔(dān)著海軍航空兵部隊沿海一線倉庫、南海島礁駐防倉庫、海外基地倉庫，以及航母器材存儲艙室的霉菌防治任務(wù)，為部隊實戰(zhàn)化訓(xùn)練提供有力支撐。

1 航材倉儲防霉實驗室的升級建設(shè)

1.1 必要性分析

1）海軍航材倉庫特殊地理環(huán)境倉庫霉變現(xiàn)象的迫切需要

霉腐微生物在自然界中分布很廣，土壤、空氣、水和生物體內(nèi)外等到處都有霉菌存在。在倉儲環(huán)境中也生長著大量的霉菌，具有繁殖能力的霉菌孢子也是漂浮在空氣當(dāng)中，一旦落在木質(zhì)、皮革、金屬、棉布等器材上，在合適的溫度濕度條件下，就很容易進(jìn)行滋生繁衍，嚴(yán)重影響器材的性能。同時海軍航材倉庫大部分都處于沿海高溫高濕高鹽的地理環(huán)境，導(dǎo)致倉庫器材上出現(xiàn)比較嚴(yán)重地霉變現(xiàn)象，致使器材的性能發(fā)生了不可逆的改變，給航材倉儲管理工作帶來了巨大的危害，影響了戰(zhàn)訓(xùn)任務(wù)的順利完成，沿海航材倉庫防霉形勢也變得日趨嚴(yán)峻。

2）新時代新任務(wù)倉儲器材保障對霉菌防治提出新要求南海島礁駐防和海外基地倉儲以及艦載機(jī)器材倉儲任務(wù)的擴(kuò)展，對霉菌研究能力也提出了更快、更準(zhǔn)地新要求，而霉腐微生物具有個體小吸收多、代謝旺繁殖快、分布廣種類多和適應(yīng)強(qiáng)易變異等特點，不同的地域器材上生長著不同的倉儲霉菌的種類，必須盡快提升霉菌特性及防治的研究能力，減少霉菌給器材存儲帶來的損失和危害，改造后的實驗室功能將大大增強(qiáng)，基本可以滿足新時期海軍維修器材保障能力建設(shè)的需要。

3）航材倉儲霉菌教學(xué)科研能力提升的迫切需要

目前國內(nèi)外霉菌研究技術(shù)手段日益更新，比如激光共聚焦掃描顯微鏡、液相氣相色譜儀等設(shè)備都是微生物實驗室的必備設(shè)備，而航材倉儲防霉實驗室始建于二十世紀(jì)八十年代末，很多原有的實驗室設(shè)備逐漸老化落后甚至報廢，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能支撐倉儲霉菌科學(xué)研究項目的開展，為了保持先進(jìn)的教學(xué)與科研能力，必須對防霉實驗室進(jìn)行全面地升級改造。

由于海軍航空兵任務(wù)的特殊性，航材倉庫所處的自然環(huán)境、氣候特點為各種霉菌同時寄生蔓延創(chuàng)造了客觀條件，互生關(guān)系、共生關(guān)系、拮抗關(guān)系也先后出現(xiàn)，構(gòu)成了新的倉儲微生物研究體系。由于霉菌的生長不僅需要足夠的營養(yǎng)物質(zhì)、合適的溫度和濕度，同時還需要在有氧的環(huán)境下，而倉儲環(huán)境也為霉菌的繁殖蔓延提供了以上基本的生長條件，造成了倉儲器材非常容易受潮霉變，其霉菌生長代謝的酸性產(chǎn)物更加重了器材的霉變和銹蝕，致使大量航材降級甚至報廢，容易造成器材供應(yīng)上的短缺，嚴(yán)重地可能會貽誤戰(zhàn)機(jī)，必須結(jié)合沿海航材倉庫氣候特點及地域差異因地制宜，有針對性地開展倉儲霉菌的類型識別、結(jié)構(gòu)特征、生長條件、繁衍規(guī)律、綜合防治等的科學(xué)研究工作，因此，航材倉儲防霉實驗室的升級改造建設(shè)工作也就迫在眉睫。

1.2 主要實現(xiàn)功能

1）構(gòu)建高潔凈度的霉菌分析實驗環(huán)境

高潔凈度的實驗環(huán)境是標(biāo)準(zhǔn)的微生物研究基礎(chǔ)平臺，主要包括更衣室、風(fēng)淋室、無菌室、超凈工作臺、恒溫恒濕培養(yǎng)箱、超低溫菌種存儲箱等，最高潔凈度為100級。

2）構(gòu)建高效快速的霉菌提純鑒別研究能力

霉菌提純鑒別可以確定樣本的霉菌種類，是開展霉菌防治研究的第一步。構(gòu)建霉菌提純鑒別研究能力主要包括霉菌過濾分裝系統(tǒng)、霉菌自動接種系統(tǒng)、霉菌鑒定分析系統(tǒng)等的建設(shè)。

3）構(gòu)建精準(zhǔn)完備的霉菌生化特征分析研究能力

霉菌生化特征的研究，是開發(fā)新型霉菌防治方法和藥劑的基礎(chǔ)。構(gòu)建霉菌生化特征分析研究能力主要包括霉菌生長曲線自動快速測繪系統(tǒng)、霉菌毒素檢測分析系統(tǒng)、激光共聚焦掃描顯微鏡等的建設(shè)。

4）構(gòu)建可控條件下防霉藥劑滅菌抑菌效果的檢測能力

可控條件下防霉藥劑滅菌抑菌效果的檢測能力是防霉劑研制的核心能力之一。構(gòu)建可控條件下防霉藥劑滅菌抑菌效果的檢測能力主要包括全自動霉菌菌落計數(shù)器、滅活抑菌測試系統(tǒng)等的建設(shè)。

通過以上基礎(chǔ)建設(shè)和設(shè)備升級建設(shè)，可使航材倉儲防霉實驗室初步具備倉儲霉菌的種類識別、特征研究、防治研究等能力，達(dá)到微生物研究的主流水平。

1.3 總體布局設(shè)計

航材倉儲防霉專業(yè)教室依據(jù)功能開發(fā)將依次完成整體規(guī)劃設(shè)計建設(shè)，本工程項目最終驗收執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)參照GB 50591-2010《潔凈廠房施工及驗收規(guī)范》及現(xiàn)行國家相關(guān)法規(guī)和行業(yè)相關(guān)規(guī)范。其中包括超凈工作臺一個，微生物無菌操作室一間，凈化系統(tǒng)一套（包括第一更衣室、第二更衣室和風(fēng)淋室），微生物常規(guī)操作室一間，通風(fēng)柜一個，抗腐蝕生物實驗臺系列四組，霉菌培養(yǎng)系統(tǒng)一套。

1）應(yīng)急處置間

該房間主要包括緊急沖淋系統(tǒng)一套，設(shè)備可以實現(xiàn)對眼睛和身體的緊急沖洗或沖淋，從而快速消除有害或有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)對人體造成的傷害。

2）微生物無菌操作室

該操作室是系統(tǒng)接種、純化菌種等無菌操作的專用實驗室。凈化系統(tǒng)從外到里分別包括第一更衣室，潔凈度為10萬級；第二更衣室，潔凈度為10萬級；風(fēng)淋室，潔凈度為1萬級；無菌操作室，內(nèi)有超凈工作臺，可以達(dá)到潔凈度100級。實驗室凈化區(qū)域所能達(dá)到的溫濕度與性能參數(shù)分別如表1、表2所示。

表1 實驗室凈化區(qū)域溫濕度參數(shù)

表2 實驗室凈化區(qū)域其它性能參數(shù)

3）微生物常規(guī)操作間

該操作間功能分區(qū)主要包括下列幾個部分：①實驗準(zhǔn)備區(qū)域：可以進(jìn)行配制培養(yǎng)基和樣品處理等，包含試劑柜、實驗臺、電子天平、通風(fēng)櫥等。②菌種保藏與滅菌區(qū)域：用于放置霉菌標(biāo)準(zhǔn)菌種以及培養(yǎng)基的滅菌和各種器具的滅菌，包含液氮超低溫冷凍冰箱、恒溫箱式干燥箱等。③霉菌培養(yǎng)區(qū)域：用于霉菌恒溫恒濕條件下的培養(yǎng)，內(nèi)有培養(yǎng)基自動分裝系統(tǒng)、智能型恒溫恒濕培養(yǎng)箱等。 ④霉菌分析檢測區(qū)域：用于對霉菌進(jìn)行分析和檢測，包含微生物鑒定分析系統(tǒng)、微生物快速檢測系統(tǒng)、霉菌毒素檢測儀等。

2 航材倉儲防霉實驗室的開發(fā)利用

2.1 倉儲環(huán)境中霉菌的微觀形態(tài)

海軍航空兵由于擔(dān)負(fù)任務(wù)的需要，大部分航材倉庫分布在高溫、高濕、高鹽的沿海地區(qū)，霉變現(xiàn)象造成了器材性能的下降和損害。從倉庫發(fā)霉的器材外包裝上，可以肉眼觀察到霉菌的菌體由分枝或者不分枝的菌絲構(gòu)成，許多菌絲交織在一起，就形成了絨毛狀的菌絲體。通過霉菌水制片法可以在顯微鏡下看到倉庫中的霉菌大部分屬于有隔菌絲，菌絲中間有多個橫隔，整個菌絲體由多個細(xì)胞構(gòu)成，兩個橫隔中間的一段就是一個細(xì)胞。為了保持細(xì)胞質(zhì)和養(yǎng)料之間的互相溝通，橫隔中央都留有極細(xì)的小孔，有隔菌絲如圖1所示。

圖1 有隔菌絲

霉菌的菌絲結(jié)構(gòu)屬于中空管狀，直徑通常為2~10 μm。當(dāng)菌絲生長時，每個細(xì)胞也會發(fā)生分裂，細(xì)胞數(shù)目也會隨之增加。圖2呈現(xiàn)的是當(dāng)培養(yǎng)皿中的霉菌菌絲在生長過程中受到干擾時，從主干菌絲上就會產(chǎn)生細(xì)小的菌絲，出現(xiàn)分支狀，生長到一定階段就會進(jìn)入到繁殖狀態(tài)[1]。

圖2 霉菌菌絲的頂端生長

2.2 倉儲環(huán)境中霉菌的菌落特征

在實驗室里通過純培養(yǎng)分離出不同的霉菌，放在霉菌培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段時間，可以觀察到霉菌的細(xì)胞呈絲狀，在固體培養(yǎng)基上就會形成營養(yǎng)菌絲和氣生菌絲，氣生菌絲生長到一定階段就會成為繁殖菌絲。肉眼即可觀察到霉菌的菌落形態(tài)較大，疏松、干燥、不透明，外觀呈現(xiàn)出或緊或松的網(wǎng)狀或絨毛狀。霉菌的菌落與固體培養(yǎng)基連接緊密，不易分離。觀察發(fā)現(xiàn)，其中霉菌菌落正反面的顏色，以及邊緣與中心的顏色經(jīng)常會出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。由于生長于空氣中的氣生菌絲的顏色，通常比分散于固體培養(yǎng)基內(nèi)的營養(yǎng)菌絲的顏色深，從而導(dǎo)致霉菌菌落正反面顏色的差異。另外，霉菌菌落中心產(chǎn)生的氣生菌絲較早，其生理年齡大于菌落邊緣的氣生菌絲，菌絲發(fā)育分化和成熟度較高，因而其顏色較深，形成了菌落中心與邊緣氣生菌絲在顏色與形態(tài)結(jié)構(gòu)上的明顯不同[2]，如圖3、圖4所示。

圖3 黑曲霉菌落

圖4 黃曲霉菌落

2.3 倉儲環(huán)境中霉菌的主要種類[3-5]

1）根霉（Rhizopus）

研究發(fā)現(xiàn)，根霉在航材倉庫中分布較廣，多發(fā)現(xiàn)于木箱、紙箱、鋁塑薄膜外包裝上，是倉庫中常見的霉菌種類之一。它對環(huán)境有極強(qiáng)的適應(yīng)性，生長迅速。初期菌落為白色，呈棉絮狀。中期顏色逐漸加深，呈現(xiàn)灰黑色。成熟后菌絲中密布多個黑色小點，即為孢子囊。

根霉的營養(yǎng)菌絲體在培養(yǎng)基上生長時，能夠產(chǎn)生弧形生長的匍匐菌絲，并快速向四周蔓延。當(dāng)匍匐菌絲接觸到培養(yǎng)基時，就會分化成一叢假根。直立向上的孢子囊柄著生于假根處，生長到一定階段其頂端膨大形成圓形的囊，稱為孢子囊，呈現(xiàn)球形或近球形。囊內(nèi)原生質(zhì)分化成許多孢子，即孢囊孢子。囊軸基部與梗相連處稱為囊托。當(dāng)孢子成熟后，囊壁發(fā)生破裂，釋放出多個球形、卵形或不規(guī)則形的根霉孢子，孢子散落后一旦遇到合適的溫濕度條件，即萌發(fā)生成新的根霉菌絲，見圖5所示。

圖5 根霉的孢子囊

2）毛霉（Mucor）

毛霉在倉庫中分布也較為廣泛，在器材包裝表面常生成白色、灰色或黃褐色的棉絮狀菌落。

與根霉相比，毛霉的菌絲體不會產(chǎn)生假根和匍匐枝，由其菌絲體直接生出孢囊梗，多為單生，菌絲分枝通常較少或不分枝。當(dāng)毛霉菌絲發(fā)育成熟時，菌絲頂端會產(chǎn)生如柱形或圓形、犁頭形的囊軸，在囊軸的四周生成了球形的孢子囊，在囊軸與孢囊梗相連處沒有囊托，見圖6所示。毛霉生長迅速，多見于陰濕低溫處，在倉儲環(huán)境中多生于陰濕的墻壁和地面。

圖6 毛霉的孢子囊

3）曲霉(Aspergillus)

曲霉的菌絲屬于有隔菌絲，幼齡通常無色，后期老熟時才逐漸變?yōu)闇\黃色至褐色。在培養(yǎng)基表面層匍匐生長著營養(yǎng)菌絲，匍匐菌絲通過分化產(chǎn)生出厚壁的分生孢子梗，在分生孢子梗的頂端膨大生成棒形、橢圓形、半球形或球形的頂囊。頂囊繼續(xù)生長發(fā)育到一定階段，其表面則以輻射狀生出一層或兩層的小梗，分別稱為初生小梗和次生小梗。在小梗的頂端分化或溢縮生出一串串分生孢子，見圖7所示。曲霉的分生孢子顏色形狀多樣，隨著生長的不同階段，能分別呈現(xiàn)黃、綠、橙、褐、黑等顏色。其中曲霉的分生孢子梗長度、頂囊形狀、小梗著生方式(單輪或雙輪)以及分生孢子的顏色、大小、形狀等菌落特征，都是曲霉菌種鑒定的重要依據(jù)。曲霉在倉庫中也常見于各種包裝箱外表面上。

圖7 曲霉的分生孢子

4）青霉（Penicillium）

青霉在倉庫中分布也較為廣泛，多見于墻壁、紙箱、木箱等表面，種類較多。青霉菌的營養(yǎng)菌絲體通常為無色或淺色，有的也呈鮮明顏色。青霉的菌絲有橫隔，而分生孢子梗中也有橫隔，表明光滑或粗糙，梗的頂端能夠形成類似掃帚狀的分枝，稱為帚狀枝，通常不會形成膨大的頂囊。在孢子梗的頂端串生出形狀顏色各異的分生孢子，分生孢子形狀多樣，為球形、短柱形或橢圓形等。大部分生長時呈藍(lán)綠色或灰綠色，因其菌落以青色為最多，故而稱為青霉，其中也有極小部分青霉呈灰白色、黃褐色乃至紅色，其中紅色較為罕見。見圖8。

圖8 青霉的分生孢子

3 結(jié)束語

航材倉儲防霉實驗室的科學(xué)規(guī)劃、創(chuàng)新建設(shè)、合理布局、高效管理和安全維護(hù)是順利開展教學(xué)和科研工作的有效保障。軍用航材倉庫存儲著大量精密的儀器，一旦溫濕度適宜，霉菌的孢子就能在多種基質(zhì)上迅速繁殖，霉菌對皮革、橡膠、玻璃、金屬等材料的破壞性極大，能分泌出各種酶類、有機(jī)酸、核酸類等物質(zhì)，降低材料的強(qiáng)度，造成金屬的腐蝕，影響器材的性能[5-7]，因而，研究航材倉庫倉儲霉菌的性能特征，進(jìn)而研究生長繁殖規(guī)律，尋找突破口找到霉菌的防治方法勢在必行。