基于 16S rRNA 测序的制药生产环境微生物菌种分布特征研究
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56 Chinese Journal of Pharmaceuticals 2025,
中国医药工业杂志 1077
基于 16S rRNA 测序的制药生产环境微生物菌种分布特征研究
姚 瑛，宣 泽，王 霞，张光华，江志杰 *
(北京市药品检验研究院，国家药品监督管理局仿制药研究与评价重点实验室，中药成分分析与生物评价北京市重点实验室，
北京 102206)
摘要 ：药品生产环境微生物污染控制是保障药品质量安全的关键。该研究利用 16S rRNA 测序技术，分析来源于制药企业空
调系统 (42 株 )、设备表面 (11 株 )、人员工作服 (25 株 ) 和水系统 (20 株)的共98 株微生物样本的群落分布特征。结果显示，
不同来源的微生物群落结构差异显著 ：空调系统以放线菌纲、芽孢杆菌纲和 γ- 变形菌纲为主 ；人员和设备样本中芽孢杆菌
纲和放线菌纲占优 ；水系统以 α-、β- 和γ- 变形菌纲为主，且与其他环境无交叉分布。跨环境同源菌株分析结果显示，空调、
设备和人员环境中存在共有菌株，提示空气流动、人员接触及设备表面是此类菌株的潜在传播途径。建议制药企业建立环
境菌种库，结合动态监测结果和系统进化分析，以实现环境微生物风险的精准防控。
关键词 ：环境微生物学 ；污染控制 ；
16S rRNA 测序 ；系统发育树 ；微生物溯源
中图分类号 ：R95 ；TQ460.8+2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1001-8255(2025)08-1077-09
引用：姚 瑛, 宣 泽, 王 霞, 等．基于 16S rRNA 测序的制药生产环境微生物菌种分布特征研究 [J]．中国医药工业杂志 ,
2025, 56(8): 1077-1085．DOI ：10.16522/j.cnki.cjph.2025.08.015
Research on Distribution Characteristics of Microbial Strains in Pharmaceutical
Production Environment Based on 16S rRNA Sequencing
YAO Ying, XUAN Ze, WANG Xia, ZHANG Guanghua, JIANG Zhijie*
(Beijing Key Lab. of Analysis of Traditional Chinese Medicine Components and Biological Evaluation, National Medical Products Administration
Key Lab. of Generic Drug Research and Evaluation, Beijing Institute for Drug Control, Beijing 102206)
ABSTRACT: Microbial contamination control in pharmaceutical production environments is crucial for ensuring drug
quality. This study utilized 16S rRNA sequencing to comprehensively analyze the distribution characteristics of 98 microbial
isolates collected from air conditioning systems(42 isolates), equipment surfaces(11 isolates), personnel workwear(25
isolates), and water systems(20 isolates). Results showed that microbial community structures varied significantly
across sources. Air conditioning systems were dominated by Actinomycetes, Bacilli, and Gammaproteobacteria; Bacilli
and Actinomycetes predominated in personnel workwear and equipment samples; water systems exhibited a distinct
prevalence of α-, β-, and γ-Proteobacteria with no cross-distribution to other environments. Cross-environmental analysis
revealed shared strains among air conditioning systems, equipment, and personnel, suggesting airows, human contact, and
equipment surfaces as potential transmission routes. It is recommended that pharmaceutical enterprises should establish
environmental strain banks, integrating dynamic monitoring results and phylogenetic analyses to achieve precise microbial
risk management.
Key Words: environmental microbiology; contamination control; 16S rRNA sequencing; phylogenetic tree; microbial
traceability
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· · 中国医药工业杂志
1078
药品生产环境的微生物污染控制是保障药品质
量安全的核心环节。2012 年至 2023 年的美国 FDA
年度报告显示，微生物污染导致的药品召回事件占
所有质量缺陷事件的 37％，其中环境控制失效为主
要诱因 [1]。传统监测方法的溯源能力不足，难以满
足《药品生产质量管理规范 (2010 年修订 )》对“基
于风险的全过程控制”的要求。近年来，分子生物
学技术 16S rRNA 测序为环境微生物监测及溯源提
供了新途径，结合系统发育分析，能揭示复杂环境
菌群结构并追溯微生物传播路径 [2—4]。
微生物群落结构与环境特征密切相关，不同来
源的微生物分布可能反映其生态适应性和潜在健康
风险 [3]。现有研究多聚焦于单一环境类型 ( 如洁净
室空气或水系统 )，缺乏对制药企业多源微生物交互
作用的系统研究，尤其对人员 -设备 -空调系统 -水
系统的交叉污染机制认知不足 [4]。本研究通过整合
4类关键环境介质的污染微生物种群数据，系统分析
了空气 -物体表面 -水系统 -人员流动的微生物分布
关联性，为揭示多源环境交叉污染机制提供了新视
角，弥补了现有研究仅针对单一环境类型的局限性。
1 仪器与材料
T100 型PCR 扩增仪 (美国 BIO-RAD 公司 )；LRH-250
型生化培养箱 (上海一恒科学仪器有限公司 )。
胰酪大豆胨琼脂培养基 (tryptic soy agar medium，TSA，
美国 BD 公司，批号 1201798)；TIANgel Midi Purication 离
心柱型 PCR 产物回收试剂盒 (批号 X1028)和快速 DNA 提
取检测试剂盒 (批号 Y1203) 均购于天根生化科技 (北京 )
有限公司。
2 方法与结果
2.1 样本采集
研究分离的 98 株微生物样本来源于某体外诊断
试剂生产企业每周从空调系统、人员工作服、设备
表面和水系统监测中获得的微生物样本。其中，源
于空调系统、人员工作服、设备表面和水系统的微
生物分别为 42、25、11 和20 株。环境微生物样本
采集包括浮游菌、沉降菌、表面微生物、水系统微
生物。浮游菌、沉降菌、表面微生物、水系统微生
物分别依据《医药工业洁净室 (区)浮游菌的测试
方法：GB/T16293—2010》
[5]、《医药工业洁净室 (区)
沉降菌的测试方法 ：GB/T 16294—2010》[6]、《洁净
室施工及验收规范 ：GB 50591-2010》[7]、ChP 2020
年版纯化水项下的要求进行检查。
2.2 DNA 提取及 16S rRNA 扩增测序
按照快速DNA 提取试剂盒说明书
提取DNA。扩增引物序列
[8]为27F(5'-
AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3')；1492R(5'-
TACGGYTACCTTGTTACGACTT-3')( 由赛默飞世尔
科技公司合成 )。
PCR 程序：预变性 94 ℃，
3 min；扩增变性 94 ℃，
30 s，退火 56 ℃，30 s，延伸 72 ℃，1 min(共35
个循环 ) ；延伸 72 ℃，5 min ；
4 ℃保存备用。
委托北京三博远志生物科技有限公司对所得
PCR 产物采用 1.0％的琼脂糖凝胶电泳进行分析，并
采用 PCR 产物回收试剂盒回收目的片段后进行测序。
2.3 菌种鉴定
将测序结果与美国国家生物技术信息中心
(National Center for Biotechnology Information，
NCBI)16S RefSeq 数据库进行比对，设置置信度阈
值≥ 0.9，注释纲、目、科、属水平分类信息。本研
究共分析了 98 株环境样本，鉴定出 63 个物种，隶
属于 35 个属、24 个科、13 个目和 6个纲 (表1)。
如图 1所示，各来源样本在纲水平上的菌群组成呈
现明显的差异。空调系统样本中菌种以放线菌纲 (13，
30.95％)、芽孢杆菌纲(
11，26.19％)和γ-变形菌
纲(11，26.19％ ) 为主 ；人员样本中菌种以芽孢杆
菌纲 (13，
52.00％ )、放线菌纲 (12，
48.00％ ) 为主；
设备样本中菌种以芽孢杆菌纲 (5，45.45％ ) 和放线
菌纲 (4，36.36％ ) 为主 ；水样本中菌种以 α-变形
菌纲 (7，35.00％ )、β-变形菌纲 (6，30.00％)和
γ-变形菌纲 (6，30.00％ ) 为主。
2.4 菌株发育树分析
使用Mega 11.0.13 软件，采用 MUSCLE 算法
收稿日期 ：2025-03-25
作者简介 ：姚 瑛，副主任药师，从事药品、保健食品及洁净环境
检测工作。
通信作者 ：
江志杰，主任药师，硕士研究生，专业方向 ：药品微生
物检验、质量研究及洁净环境检测。
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表1 不同来源样本的微生物分类学分布统计
Tab.1 Taxonomic Distribution Statistics of Microbial Samples
样品来源纲 目 科 属 菌种数
空调
(A)
放线菌纲
Actinomycetes
微球菌目
Micrococcales
微球菌科
Micrococcaceae
微球菌属
Micrococcus 5
考克氏菌属
Kocuria 2
节杆菌属
Arthrobacter 1
假节杆菌属
Pseudarthrobacter 1
纤维素单胞菌科
Cellulomonadaceae
放线菌属
Actinotalea 1
微杆菌科
Microbacteriaceae
微杆菌属
Microbacterium 1
分枝杆菌目
Mycobacteriales
棒状杆菌科
Corynebacteriac
棒状杆菌属
Corynebacterium 2
芽孢杆菌纲
Bacilli
芽孢杆菌目
Bacillales
葡萄球菌科
Staphylococcaceae
葡萄球菌属
Staphylococcus 7
咸海鲜芽孢杆菌属
Jeotgalicoccus 1
芽孢杆菌科
Bacillaceae
近芽孢杆菌属
Peribacillus 1
芽孢杆菌属
Bacillus 1
动性球菌科
Planococcaceae
芽孢八叠球菌属
Sporosarcina 1
γ- 变形菌纲
Gammaproteobacteria
假单胞菌目
Pseudomonadales
莫拉菌科
Moraxellaceae
莫拉菌属
Moraxella 4
不动杆菌属
Acinetobacter 2
假单胞菌科
Pseudomonadaceae
假单胞菌属
Pseudomonas 5
α- 变形菌纲
Alphaproteobacteria
鞘脂单胞菌目
Sphingomonadales
鞘脂单胞菌科
Sphingomonadaceae
鞘氨醇单胞菌属
Sphingomonas 2
柄杆菌目
Caulobacterales
柄杆菌科
Caulobacteraceae
短波单胞菌属
Brevundimonas 1
红螺菌目
Rhodospirillales
醋杆菌科
Acetobacteraceae
玫瑰单胞菌属
Roseomonas 1
β- 变形菌纲
Betaproteobacteria
伯克氏菌目
Burkholderiales
草酸杆菌科
Oxalobacteraceae
马塞菌属
Massilia 3
人员
(H)
芽孢杆菌纲
Bacilli
芽孢杆菌目
Bacillales
芽孢杆菌科
Bacillaceae
芽孢杆菌属
Bacillus 5
近芽孢杆菌属
Peribacillus 1
胞囊杆菌属
Cytobacillus 1
普里斯特菌属
Priestia1
葡萄球菌科
Staphylococcaceae
葡萄球菌属
Staphylococcus4
类芽孢杆菌科
Paenibacillaceae
类芽孢杆菌属
Paenibacillus 1
放线菌纲
Actinomycetes
微球菌目
Micrococcales
微球菌科
Micrococcaceae
微球菌属
Micrococcus 6
考克氏菌属
Kocuria 1
皮杆菌科
Dermabacteraceae
短杆菌属
Brachybacterium
2
分枝杆菌目
Mycobacteriales
棒状杆菌科
Corynebacteriaceae
棒状杆菌属
Corynebacterium 3
摘要：
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作者：大傻蛋
分类：实用文档
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时间：2026-06-29
