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      滅菌方法的設計

      發布日期:2016-01-23 19:16

      時間:2016-01-23 19:16:59

      摘要:
         培養基是供微生物生長、繁殖、代謝的混合養料。由于微生物具有不同的營養類型,對營養物質的要求也各不相同,加之實驗和研究的目的不同,所以培養基的種類很多,使用的原料也各有差異,但從營養角度分析,培養基中一般含有微生物所必需的碳源、氮源、無機鹽、生長素以及水分等。另外,培養基還應具有適宜的pH值、一定的緩沖能力、一定的氧化還原電位及合適的滲透壓。滅菌常用的方法有化學試劑滅菌、射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌和過濾除菌等??筛鶕煌男枨?,采用不同的方法,如培養基滅菌一般采用濕熱滅菌,空氣則采用過濾除菌。
      關鍵詞:滅菌  方法  技術
         在醫學中微生物的殺滅叫滅菌;滅菌的結果是無菌,也就是說指定樣品經過一系列處理后不含任何微生物。例如手術器械的消毒過程等。微生物的滅菌如果用加熱方法與溫度有關外還和作用時間有關。100度溫度下加熱30分左右時候基本上大部分微生物會被殺滅,但是細菌的芽孢卻例外,能耐高溫。
         在醫學實踐中,常采用物理、化學及生物的方法,清除環境中的微生物,以切斷傳播途徑,保護易感人群,從而控制或消滅傳染病?,F將有關術語介紹如下:
         消毒 (disinfection) 殺滅物體上病原微生物的方法,稱為消毒。用于消毒的化學藥品稱消毒劑。常用濃度下的消毒劑,只對細菌繁殖體有效,對其芽胞則需提高消毒劑濃度和延長作用時間才能殺滅。
         滅菌 (sterilization) 殺滅物體上所有微生物,包括細菌芽胞的方法,稱滅菌。
         無菌 (asepsis) 物體中無活的微生物存在,稱為無菌。防止微生物進入機體或物體的方法,稱為無菌操作或無菌技術。進行微生物學實驗、外科手術、換藥、注射時,均需嚴格遵守無菌操作規定。
         防腐 (antisepsis) 防止或抑制微生物在物體中生長繁殖的方法,稱防腐。用于防腐的化學藥品稱防腐劑。使用同一種化學藥品低濃度時為防腐劑,高濃度則為消毒劑。
      衛生清理 (sanitation) 將微生物污染了的無生命物體表面還原為安全水平的處理過程。例如醫院內的病房、病人使用過的用具、布類的衛生處理等。
      一、物理消毒滅菌
         物理消毒滅菌法是醫學實踐中常用的方法,通常包括熱力、紫外線、輻射、超聲波和濾過除菌等。
      (一)熱力滅菌
          熱滅菌法 利用高溫使微生物細胞內的一切蛋白質變性,酶活性消失,致使細胞死亡。通常有干熱、濕熱和間歇加熱滅菌等法。
         熱力能破壞微生物的蛋白質和核酸,使蛋白質變性凝固,核酸解鏈崩裂,從而導致其死亡。
         1.干熱滅菌法 直接利用火焰將微生物燒死(如燒接種環、載玻片和試管口等)。不能用火焰滅菌的物品則利用熱空氣滅菌,將物品放在烘箱中加熱到160~170℃,持續90分鐘,此法適用于玻璃、金屬和木質的器皿。
         (1)焚燒與燒灼 焚燒僅用于廢棄的被病原微生物污染的物品、垃圾、人及動物尸體等。燒灼用于微生物實驗室的接種環、金屬器械、試管口、瓶口等的滅菌。
         (2)干烤 使用干烤箱滅菌,一般需加熱至160℃~170℃經2h,可達到滅菌的目的。適用于玻璃器皿、瓷器、金屬物品等的滅菌。
         2.濕熱消毒滅菌
         濕熱滅菌 以沸水、蒸氣和蒸氣加壓滅菌。巴氏滅菌法就是濕熱滅菌,此法有兩種方式,①低溫長時間處理:在61.7~62.8℃下處理30分鐘;②高溫短時間處理:在71.6℃或略高溫度下處理15分鐘。在上述諸法中,以蒸氣加壓滅菌效果最好,可用常壓蒸氣滅菌,也可在高壓蒸氣鍋中(一般使用1千克/厘米2)滅菌,其蒸氣溫度可達121℃,能將耐熱的芽孢在30分鐘內全部殺死。但對某些易被高壓破壞的物質,如某些糖或有機含氮化合物,宜在0.6千克/厘米2壓力下(110℃)滅菌15~30分鐘。
         (1)巴氏消毒法 法國學者巴斯德創用而得名。主要以較低溫度殺滅病原菌或特定微生物,而使物品中不耐熱成分不被破壞。此法有兩種:一種方法是加熱61.1℃~62.8℃、30min;另一種方法是加熱71.7℃、15~30s?,F在人們多用后種方法對牛奶進行消毒。
         (2)煮沸法 煮沸100℃、5~10min,可殺死細菌繁殖體。芽胞則需要煮沸1~2h。常用于注射器、食具與飲水的消毒。
         (3)流通蒸氣法 用阿諾(Arnold)蒸鍋或普通蒸籠,加熱100℃、15~30min,可殺滅細菌的繁殖體。若將消毒后的物品放入37℃孵箱培養,使芽胞發育成繁殖體,次日再蒸一次,如此連續三次以上,可達到滅菌效果,這種方法稱為間歇滅菌法。常用于不耐高溫的物品,如糖類、血清和雞蛋培養基等的滅菌。
         (4)高壓蒸氣滅菌法 是一種迅速而有效的滅菌方法。使用高壓蒸氣滅菌,利用加熱產生蒸氣,隨著蒸氣壓力不斷增加,溫度隨之升高,通常壓力在103.4kPa(相當舊制的15磅/吋 2 或1.05kg/cm 2 )時,器內溫度可達121.3℃,維持15~30min,可殺滅包括芽胞在內的所有微生物。此法常用于一般培養基、生理鹽水、手術器械及敷料等耐濕和耐高溫物品的滅菌。
      (二)紫外線與電離輻射
         1.日光與紫外線 日光消毒是最簡單、經濟的方法,將病人的被褥、衣服、書報等在日光下曝曬數小時,可殺死表面的大部分微生物。日光中殺菌的成份主要是紫外線。紫外線200~300nm時,具有殺菌作用,其中以265~266nm波長的紫外線殺菌力最強。紫外線的殺菌原理,主要是細菌DNA吸收紫外線后,一條鏈上相鄰的兩個嘧啶通過共價鍵結合形成二聚體,從而干擾了DNA的正常堿基配對,導致細菌死亡或變異。紫紅外線能透過石英,但不能穿過一般玻璃或薄紙,因此,紫外線只適用于物體表面及空氣的消毒。例如手術室、嬰兒室、傳染病房、無菌制劑室、微生物接種室的空氣消毒。
         2.電離輻射 X射線、γ射線和陰極射線等電離輻射,有較高的能量與穿透力,因而可產生較強的致死效應。其機制在于產生游離基,破壞DNA。此法常用于大量一次性醫用塑料制品的消毒;亦可用于中藥成藥和食品的消毒,而不破壞其化學成分和營養成分。
      (三)超聲波
         超聲波是不被人耳感受的高于 20千周/s的聲波。其殺菌機制主要是它通過水時發生空化作用,而破壞了細菌細胞質的膠體狀體,使其胞膜、胞質分離,胞壁及胞膜破碎致細菌繁殖體死亡。此法主要用于粉碎細胞,以提取細胞組分或制備抗原等。
      (四)微波
         是一種波長為 1mm到1m左右的電磁波,稱微波。它能穿透玻璃、塑料薄膜與陶瓷等物質,但不能穿透金屬表面。目前用于消毒的微波有2,450MHz與915MHz兩種,常用于檢驗室用品、非金屬器械、無菌病室的食品用具及其它用品的消毒。
      (五)濾過除菌
         濾過除菌是用濾菌器阻留過濾液體和氣體的細菌,以達到無菌的目的。濾菌器含有微細小孔,只允許液體或氣體通過,而大于孔徑的細菌等顆粒不能通過。常用濾菌器有蔡氏濾器、玻璃濾器、薄膜濾器及高效顆??諝鉃V器四種。主要用于不耐熱的血清、抗毒素、生物藥品以及空氣等的除菌。
      二、化學消毒法
         許多化學藥物都有抑制或殺滅微生物作用,按作用不同分為化學消毒劑和化學治療劑兩類,用于消毒、防腐和治療疾病。
      (一)常用消毒劑的種類和應用
         具有殺死微生物的化學藥物稱消毒劑。消毒劑對人體有毒性作用,只能外用,不能內服。主要用于皮膚粘膜的傷口、器械、排泄物和周圍環境的消毒。消毒劑在低濃度時也可作防腐用,但防腐劑的關鍵是應要對人體無毒性作用。消毒劑種類濃度與用途見表 13-1。
                             常用消毒劑的種類濃度與用途

      類別 名稱 濃度 用途
      重金屬鹽類 紅汞 2% 皮膚粘膜的小創傷消毒
      非金屬 升汞 0.05%~0.1% 器皿浸泡消毒
      硝酸銀 1% 新生兒滴眼防淋球菌感染
      氧化劑 高錳酸鉀 0.1% 皮膚粘膜消毒
      過氧化氫 3% 皮膚粘膜創口消毒
      過氧乙酸 0.2%~0.5% 塑料、玻璃器材消毒
      碘酒 2.0%~2.5% 皮膚消毒
      0.2ppm~0.5ppm 飲水及游泳池消毒
      漂白粉 10%~20% 地面、廁所與排泄物消毒
      醇類 乙醇 70%~75% 皮膚、體溫表消毒
      酚類 石碳酸 3%~5% 地面、器具表面的消毒
        來蘇 2% 皮膚消毒
      醛類 甲醛 10% 物品表面、空氣消毒
      戊二醛 2% 精密儀器、內窺鏡消毒
      表面活性劑 新潔爾滅 0.05%~0.1% 皮膚粘膜、器械消毒
      杜滅芬 0.05%~0.1% 皮膚創傷沖洗、金屬器械、塑料、橡皮類消毒
      染料 龍膽紫 2%~4% 淺表創傷消毒
      酸堿類 醋酸 500mml/100m 3 加等量水蒸發 空氣消毒
      食醋 2%溶液3~5ml/m 3 熏蒸消毒空氣
        生石灰 加水 1:4或 1:8
       
      配成糊狀排泄物及地面消毒

      (二)常用消毒劑的殺菌機制
         消毒劑殺菌原理一般有以下三方面:
         1.使菌體蛋白質變性或凝固 例如醇類、醛類、酸堿類以及高濃度的重金屬鹽和酚類。
         2.干擾細菌的酶代謝系統 例如低濃度重金屬鹽、氧化劑與細菌胞漿中某些酶的-SH基結合,使酶活性喪失。
         3.損傷細菌細胞膜 例如表面活性劑、脂溶劑、低濃度酚類等。
      (三)影響消毒滅菌效果的因素
         消毒滅菌效果受微生物種類、消毒劑及環境等多種因素影響。
         1.消毒劑的性質、濃度與作用時間 同一種消毒劑的濃度愈高,作用時間愈長,殺菌效果愈好。但乙醇以70%左右的消毒效果最好。其原因是更高濃度的乙醇使菌體表面蛋白迅速脫水凝固,影響乙醇滲入菌體內。
         2.細菌種類 同一消毒劑對不同細菌的殺菌效果不一樣,是因為不同細菌對消毒劑抵抗力不同。細菌的幼齡菌對消毒劑比較敏感。
         3.有機物及其他因素 細菌?;旌显谘?、膿、痰、排泄物中,這些物質中的有機物可阻礙消毒劑與細菌的接觸,并消耗藥品,因而減弱消毒效果。
      消毒劑在消毒滅菌過程中的溫度、濕度、酸堿度、穿透力、表面張力等因素,都對消毒滅菌的效果有一定影響。
      三、生物因素對細菌的影響
         在自然界中,細菌與細菌之間,細菌與動植物之間存在著共生和拮抗的關系。我們可以利用生物之間的拮抗作用,使用某些細菌的代謝產物、植物成分等抑制或殺滅病原性細菌,以防治傳染病。
      (一)抗生素(antibiotie)
         抗生素是由放線菌、真菌或細菌等微生物在代謝過程中產生,并能抑制或殺滅其他微生物的有機化合物。
      抗生素的種類很多,有些已能人工合成,其抗菌機制主要有以下幾種:
         1.抑制細胞壁的合成,如青霉素、頭孢霉素、桿菌肽等。
         2.增加細胞膜的通透性,抑制細胞膜的運輸功能,如制霉菌素、多粘菌素等。
         3.抑制細菌蛋白質的合成,如氯霉素、四環素、慶大霉素、卡那霉素等。
         4.抑制細菌核酸的合成,如新生霉素、爭光霉素等。
         抗生素在臨床上廣泛的應用,在治療傳染病上起到了積極作用,但病原菌的耐藥菌株日益增多。從患者標本中分離細菌作藥物敏感試驗,以選用對致病菌敏感的抗生素治療,是減少耐藥菌株和提高抗生素療效的有效措施之一。
      (二)噬菌體(bacteriophage)
         噬菌體是寄生于細菌的病毒,具有一定的形態結構和嚴格的寄生性,需在活的易感細胞內增殖,并常將細菌裂解。
      (三)中草藥
         臨床實踐和實驗研究都證明有很多中草藥有抑菌、殺菌作用,如黃連、黃柏、黃芩、連翹、金銀花等,其不僅對多種細菌有抗菌作用,而且對某些抗生素耐藥菌株也有抗菌效果。
         
         用理化方法殺死一定物質中的微生物的微生物學基本技術。滅菌的徹底程度受滅菌時間與滅菌劑強度的制約。微生物對滅菌劑的抵抗力取決于原始存在的群體密度、菌種或環境賦予菌種的抵抗力。滅菌是獲得純培養的必要條件,也是食品工業和醫藥領域中必需的技術。
       
      參考資料:
      1. 俞俊棠  生物工藝學--滅菌
      2. 邱樹毅  生物工藝學  
      3.  

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