9 Åtgärder för att kontrollera mikrobiell tillväxt (med figur)

Några av de viktiga åtgärderna för att kontrollera mikrobiell tillväxt är: 1. Rengöring 2. Låg temperatur 3. Hög temperatur 4. Filtreringssterilisering 5. Strålningssterilisering 6. Avlägsnande av fukt 7. Modifierad atmosfärförpackning 8. Sänkning av pH 9. Användning av kemikalier .

1. Rengöring:

Rengöring innebär att sopa, torka, tvätta och borsta ett material som tar bort de flesta mikrober som finns på den.

Exempelvis, genom att sopa golvet, torka av bordet efter en måltid, tvätta golv eller torkar, borsta tänderna är steg som syftar till att dekontaminera materialet och därigenom styra mikrobiell tillväxt.

2. Låg temperatur:

Låg temperatur försvagar tillväxten av en stor grupp mikrober och kontrollerar därigenom mikrobiell tillväxt.

Exponering för låg temperatur kan utföras på två sätt enligt följande:

(i) kylning:

Det är en process att sänka temperaturen på ett material till ca 0 ° C men inte under det. Den låga temperaturen fördröjer tillväxten av en stor grupp mikrober och kontrollerar därmed mikrobiell tillväxt i materialet. Till exempel kyls fisken, vanligen genom isbildning, vilket fördröjer tillväxten av förstörsmikroberna och därigenom bevarar det under några dagar.

(ii) Frysning:

Det är en process att sänka temperaturen på ett material under 0 ° C. Den låga temperaturen fördröjer tillväxten av en stor grupp mikrober och kontrollerar därmed mikrobiell tillväxt i materialet. Mikrobiell tillväxt arresteras helt under -10 ° C. Till exempel fryser fisk och kött vanligtvis under -20 ° C, vilket helt håller på att förstöra tillväxten av förstörsmikroberna och därigenom bevarar det över månader ihop.

3. Hög temperatur:

Eftersom temperaturen stiger utöver den maximala temperaturen för tillväxt av mikrober uppträder dödliga effekter. Sålunda förstör mycket hög temperatur mikrober och kontrollerar därigenom mikrobiell tillväxt.

Exponering för höga temperaturer kan utföras på följande sätt:

(i) Solljus:

Solens höga temperatur dödar många mikrober. Vattnet i dammar och tankar får vanligtvis allvarlig mikrobiell förorening, men solljus dödar ett stort antal mikrober och minskar därigenom föroreningen avsevärt. UV-strålningen från solljus dödar också många mikrober.

(ii) torrvärme:

Torr värme dödar mikrober genom oxidation av cellkomponenter, medan fuktig värme dödar genom koagulation eller denaturering av cellulära proteiner i de mikrobiella cellerna. Torr värme appliceras på följande sätt.

(a) varmluftsugn:

Alla glasvaror och material som pulver, vax och olja, som inte får komma i kontakt med fukt, steriliseras i varmluftsugn vid 180 ° C i 3 timmar. Indikator organism för sterilitetstest av en ugn är Clostridium tetani, som växer i Robertson-kokt kött eller tioglykolatagarmedium.

b) Förbränning:

Det är en process av sterilisering genom att bränna ett material till aska. Slingor och nålar bränns till röd het på bunsenbrännare. Infekterade material och slaktkroppar av laboratoriedjur förbränns innan de kastas.

(c) Flammande:

Det är en process av sterilisering av material som skalpell, sax och glasspridare, som först dyppas i anda och sedan bara springa över flammen vilket gör att andan kan ta eld och bränna bort. De får inte bli röda heta.

(iii) fuktig värme:

Fuktig värme dödar mikrober genom koagulering av deras proteiner. Fuktvärme är effektivare än torrvärme, eftersom det tar mindre tid, särskilt under högt tryck, när temperaturen är över 100 ° C.

Den tillämpas på följande sätt:

(en) pastörisering:

Pasteurisering är en process för värmebehandling upp till 100 ° C med fuktig värme som dödar vissa typer av mikrober i ett givet material, men dödar inte alla mikrober som finns i den. Mjölk, juice, grädde och vissa alkoholhaltiga drycker bevaras genom pastörisering.

Det dödar vissa patogena mikrober liksom vissa förstöringsmikroppar, vilket ökar lagringstiden för lättfördärvliga vätskor avsevärt. Pasteurisering av mjölk görs på två sätt, nämligen. flashpastörisering (71 ° C i 15 sekunder) och bulkpasteurisering (63-66 ° C i 30 minuter).

(b) Kokande:

Det är en process att värma material i kokande vatten vid 100 ° C i ca 30 minuter. Sprutor och nålar för sjukhusanvändning kokas i vatten före användning. Matlagning av mat är också en kokande process.

(c) Tyndalisation:

Det är en process av fraktionerad värmesterilisering med fuktig värme, som utförs över tre dagar, för att sterilisera ett material helt. Vissa mikrobiologiska medier som innehåller värmelabila sockerarter, som förstörs genom autoklavering, steriliseras genom tyndalisering.

Materialet som skall steriliseras upphettas med ånga vid 100 ° C i 20 minuter varje dag under tre på varandra följande dagar. Värmebehandlingen på den första dagen dödar de vegetativa formerna av bakterier. Under den första dagens inkubation sporer sporerna som överlever värmebehandlingen.

Den andra dagen värmebehandlingen dödar dessa groddar bakterier. Den andra dagens inkubation tillåter att eventuella kvarvarande sporer spjuter. Den tredje dagens värmebehandling dödar dessa groddar bakterier, vilket steriliserar materialet fullständigt.

(d) autoklavering:

Det är en process av värmesterilisering, i vilken materialet som skall steriliseras upphettas vid 121 ° C i 15 minuter genom övermättad ånga (ånga med temperatur över 100 ° C) i en autoklav. En autoklav är en förseglad enhet som genererar och upprätthåller ånga under tryck.

Under normalt atmosfärstryck är den maximala temperaturen som kan uppnås i ett öppet vattenbad 100 ° C. När vatten värms upp i en sluten kammare som autoklav, produceras ånga och ångtrycket inuti kammaren ökar, eftersom ånga inte får fly från kammaren.

Högtrycket höjer kokpunkten i vattnet i kammaren och temperaturen mycket över kokpunkten för vatten (> 100 ° C) är uppnådd i kammaren. Autoklavering görs för fullständig sterilisering av material som mikrobiologiska medier och utspädningsmedel, genom fuktig värme.

Ibland steriliseras glasswares genom autoklavering efter att ha täckt dem med hantverkspapper. Autoklavering dödar helt sporerna liksom de vegetativa formerna och därigenom säkerställer fullständig sterilitet i materialet.

Autoklaver är av två typer, vertikala och horisontella. Indikatorn för värmesterilisering i autoklav är Bacillus stearothermophilus, de mest värmebeständiga bakterierna. Sterilitet kan också säkerställas genom att använda en färglösning som kallas Brownies-röret (ändras från rött till grönt, vid uppvärmning vid 121 ° C i 15 minuter) eller Johnson-tejp (ändras från halv ljusgrön + halv vit till halv svart + halv vit när upphettad vid 121 ° C i 15 minuter).

4. Filtreringssterilisering:

Filtreringssterilisering är en process för att passera en vätska eller gas genom ett filter med mycket små porer, vilket inte tillåter mikrober att passera genom men tillåter vätskan eller gasen. Vätskan eller gasen som kommer ut ur filtret är fri från mikrober och är därför steril. Här uppnås steriliseringen genom dekontaminering. Filtreringssterilisering görs för sterilisering av värmekänsliga vätskor eller gaser.

De fyra huvudtyperna av filter som används är följande:

(i) Mekaniska mikrofilter (djupfilter):

Dessa filter har inte enhetlig porstorlek. Exempel är asbestkudde i Seitz filter, kiselgur i Brokefield filter, porslin i Chamberland-Pasteur filter och sintrade glasskivor i andra filter. De kallas också djupfiltre, eftersom de fäller partiklar i de svåra vägarna som skapas i hela strukturen.

Eftersom de är ganska porösa används ofta djupfiltrer som förfilter för att avlägsna större partiklar från en lösning, så att igensättning inte sker i slutfiltreringssteriliseringsprocessen. De används också för filtersterilisering av luft i industriella processer.

(ii) Membranfilter:

Den vanligaste typen av filter för sterilisering inom mikrobiologi är membranfiltret. De har en jämn porstorlek. De är sammansatta av polymerer med hög draghållfasthet, såsom cellulosaacetat, cellulosa nitrat eller polysulfon, tillverkad på ett sådant sätt att de innehåller ett stort antal mikroporer.

Porornas storlek kan regleras exakt under tillverkningen av filtren genom att styra polymerisationsprocessen. Ca 80-85% av filterområdet upptas av porerna, vilket ger en relativt hög vätskeflödeshastighet. För att ytterligare öka flödeshastigheten används vakuumpump.

I allmänhet värmesteriliseras membranfiltreringsenheten separat från membranfiltret och aggregatet monteras aseptiskt vid tidpunkten för filtrering. (Figur 2.19). Indikatororganismen för filtreringssterilisering är Cerratia marcescens (0.75μ).

(iii) Nucleation Track Filters (Nucleopore Filters):

Dessa filter tillverkas genom att behandla mycket tunna polykarbonatfilmer (10 p tjock) med nukleär strålning och sedan etsa filmerna med en kemikalie. Strålningen orsakar lokal skada i filmen och etsningskemikaliet förstorar dessa skadade platser i porer.

Porerna kan justeras exakt av styrkan hos etsningslösningen och etsningstiden. Dessa filter används ofta i mikroskopi av mikroskopi av mikroskopi.

(iv) Filter med hög effektivitet partikelformig luft (HEPA):

HEPA-filtret med laminärt luftflöde används för att leverera ren luft till en inneslutning, t.ex. en bås eller ett rum, för att producera en dammfri steriliserad kammare. Aseptisk överföring av mikrober och steriliserade material görs i mikrobiologilaboratoriet inuti sådana laminära flödeskammare, som försteriliseras av en UV-lampa.

5. Strålningssterilisering:

Energi som sänds genom rymden i olika former kallas generellt strålning. Viktigast bland dem är den elektromagnetiska strålningen, som inkluderar mikrovågor, ultraviolett (UV) strålning, ljusstrålar, gammastrålar, röntgenstrålar och elektroner.

Även om alla former av elektromagnetiska strålningar har potential att kontrollera mikrobiell tillväxt, verkar varje typ av strålning genom en specifik mekanism som ges nedan:

(i) Mikrovågsstrålning:

Dess antimikrobiella effekt beror åtminstone på dess termiska (uppvärmnings) effekter.

(ii) UV-strålning:

Strålning med våglängd mellan 220 och 300 nm kallas UV-strålning. Den har tillräcklig energi för att orsaka pauser i DNA, vilket leder till de utsatta mikroorganismernas död. Det orsakar också mutation genom bildning av pyrimidin (särskilt tymin) dimerer i nukleinsyror. Denna mutation är dödlig när genen (DNA-fragment som är ansvarig för en viss karaktär) för en vital funktion slutar fungera.

Detta nära synliga ljus är användbart för desinfektion av ytor, luft och andra material som vatten som inte absorberar UV-ljuset. Det används för att desinficera laminärflödeskammaren. Eftersom den har låg penetrationskraft, kan den inte tränga in i fasta, ogenomskinliga, ljusabsorberande ytor. Dess användbarhet är därför begränsad till desinfektion av exponerade ytor.

(iii) Joniserande strålningar:

Bland de elektromagnetiska strålningarna är de som har tillräckligt hög energi (mer än 10eV) för att jonisera cellkomponenter, så att cellerna inte längre kan utföra kritiska funktioner och följaktligen skada cellerna "joniserande strålningar".

De olika typerna av joniserande strålningar innefattar följande:

(en) a-strålar, p-strålar och röntgenstrålar: De produceras genom sönderdelning av kärnor av radioaktiva ämnen som ⁶⁰ Co, ⁹⁰ Sr och ¹²⁷ Cs.

(B) Röntgenstrålar och höghastighets elektronstrålar: De tillverkas av kraftfulla elektriska acceleratorer.

Joniserande strålningar produceras genom bildning av laddade subatomiska partiklar (elektroner, protoner, neutroner) från atomer eller molekyler. Dessa strålningar joniserar det exponerade materialet till elektroner (e ^- ), hydroxylradikaler (OH *) och hydridradikaler (H *). Var och en av dessa partiklar kan degradera och ändra biopolymerer som DNA och proteiner.

Joniseringen och efterföljande nedbrytning av DNA och proteiner leder till de bestrålade cellernas död. Eftersom y-ray har hög penetrationskraft kan den penetrera fasta, ogenomträngliga, ljusabsorberande ytor och sterilisera de flesta material.

För närvarande används den för sterilisering i livsmedelsindustrin (för att sterilisera markkött och färska köttprodukter som hamburgare och kyckling) samt för sterilisering av kryddor, engångsbruk och medicinska förnödenheter som kirurgiska produkter, droger och vävnadstransplantat. Y-strålningens höga penetrationskapacitet gör det användbart vid sterilisering av massmaterial av material.

Eftersom det är skadligt för humana celler, behövs också höga försiktighetsåtgärder vid användningen. Å andra sidan har höghastighets elektronstrålar mindre penetrationskapacitet och är följaktligen mindre farliga. De används för att sterilisera mindre individuellt förpackade artiklar.

6. Flytande av fukt:

Alla mikrober behöver fukt för sin tillväxt och aktivitet. Därför försvinner avlägsnande av fukt närvarande i ett material tillväxten av de närvarande mikroberna.

Det kan göras på följande sätt:

(i) Torkning:

Det inkluderar soltorkning och konstgjord torkning i mekaniska torkare.

(ii) Dehydrering:

Det innebär att torka under kontrollerade förhållanden.

(iii) Saltning:

Vid saltning tar salt bort fukt genom osmos.

(iv) Frystorkning eller lyofilisering:

Det innebär att torka under låg temperatur.

(v) Accelererad frystorkning:

Det är frystorkande i mycket snabb takt.

Alla dessa metoder är antagna vid bevarande av fisk och många andra material. Lyofiliserade bakterier skickas till olika laboratorier i förseglade ampuller.

7. Ändrad atmosfärförpackning:

Förpackad modifierad atmosfär (MAP) används för att förlänga hållbarheten hos färsk fisk, kött, frukt och grönsaker under kylförvaring. De är förpackade i lufttäta behållare, inom vilka atmosfären modifieras önskvärt genom inlopp av nödvändiga gaser i erforderlig proportion.

De tre huvudgaser som används kommersiellt är CO2, N2 och O2. Förlängningen av hållbarheten i MAP är resultatet av dessa gasers antimikrobiella aktivitet. CO ₂ har bakteriostatisk effekt, N ₂ hämmar tillväxten av aeroba mikroorganismer och O ₂ hämmar tillväxten av strikt anaeroba mikroorganismer.

8. Sänkning av pH:

Lågt pH försämrar tillväxten av en stor grupp mikrober och kontrollerar därigenom mikrobiell tillväxt i materialet, som hamnar dem. Till exempel försämrar lågt pH av ostmassa, marinader och pickles tillväxten av förstöringsmikrober och därigenom bevarar dem över månader ihop.

9. Användning av kemikalier:

De kemikalier som dödar eller hämmar tillväxten av mikroorganismer kallas "antimikrobiella kemikalier". Sådana ämnen kan vara syntetiska kemikalier eller naturliga produkter. De kemikalier som dödar bakterier, svampar eller virus kallas bakteriocidala, fungicida eller viricidala kemikalier, medan de som inte dödar, men bara hämmar deras tillväxt, kallas bakteriostatiska, fungistatiska eller viristatiska kemikalier respektive.

Effektiviteten hos en kemikalie för att hämma tillväxten av en art av bakterier bestäms av en faktor som kallas minimal hämmande koncentration (MIC). MIC definieras som minsta mängd av en antimikrobiell kemikalie som behövs för att hämma tillväxten av en testmikroorganism.

Effektiviteten av en kemikalie mot en given organism bestämmes också genom att mäta inhiberingszonen i agardiffusionstekniken.

Antimikrobiella kemikalier är av följande kategorier:

(i) Desinfektionsmedel (germicider):

Dessa är antimikrobiella kemikalier som används för att döda mikroberna som är närvarande endast på livliga föremål (tabell 2.2).

(ii) Antiseptika:

Dessa är antimikrobiella kemikalier som används för att döda mikrober närvarande endast på kroppsytan av levande organism, som utsätts för yttre infektion. De är tillräckligt giftfria för levande vävnader (tabell 2.2).

(iii) Sterilanter:

Dessa är antimikrobiella kemikalier, som under lämpliga omständigheter kan döda allt mikrobiellt liv och faktiskt kan användas för att sterilisera livlösa föremål och ytor (tabell 2.2).

(iv) Konserveringsmedel:

Dessa är antimikrobiella kemikalier som används vid bearbetning av livsmedel, inklusive fisk, kött och vegetabiliska produkter för att retardera eller förhindra mikrobiell förstöring (tabell 2.3).

(v) Kemoterapeutiska medel:

Dessa är antimikrobiella kemikalier, som kan användas internt för att bekämpa infektionssjukdomar hos människor och djur och är inte giftiga för dem. Dessa används ofta som läkemedel.

Dessa är av tre typer, nämligen syntetiska medel, antibiotika och bakteriociner:

(a) Syntetiska medel:

De flesta syntetiska agens framställs syntetiskt och innefattar "tillväxtfaktoranaloger" som sulfatläkemedel (sulfanilamid), isoniazid, flurouracil, bromouracil och "kinoloner" som norfloxacin, nalidixsyra och ciprofloxacin.

Tabell 2.2: Allmänt använda antiseptika, desinfektionsmedel och sterilanter:

Desinfektionsmedel och steriliseringsmedel:

(b) Antibiotika:

Dessa är antimikrobiella kemikalier som produceras av vissa mikroorganismer som hämmar eller dödar andra mikroorganismer. Dessa är naturliga produkter, inte framställda syntetiskt. Ett antibiotikum som verkar på både gram-positiva och gramnegativa bakterier kallas ett "bredspektrum antibiotikum". Däremot kallas ett antibiotikum, som endast verkar på en enda grupp bakterier, ett "smalt spektrum antibiotikum".

Antibiotika är av följande typer:

1. p-laktam antibiotika:

Dessa antibiotika har β-laktamring. Alla är potenta inhibitorer av cellväggssyntes.

De inkluderar följande:

(jag) Penicilliner: Penicillin G (bensylpenicillin producerar genom svampen Penicillium notatum), Meticillin, Oxacillin, Ampicillin, Carbenicillin

(Ii) Cefalosporiner: Ceftriaxon

(Iii) cefamyciner

2. Aminoglykosidantibiotika:

De innehåller aminosocker bundna av glykosidbindningar till andra aminosocker.

De inkluderar följande:

(jag) Streptomycin

(Ii) kanamycin

(Iii) neomycin

3. Mikrolidantibiotika:

De innehåller stora laktonringar kopplade till sockergrupper.

De inkluderar följande:

(jag) erytromycin

(Ii) oleandomycin

(Iii) spiramycin

(Iv) tylosin

4. Tetracykliner:

De innehåller en naftacenringstruktur.

De inkluderar följande:

(jag) tetracyklin

(Ii) 7-klortetracyklin (aureomycin) (CTC)

(Iii) 5-oxytetracyklin (terramycin) (OTC)

5. Aromatiska föreningar:

De innehåller aromatisk ringstruktur.

De inkluderar följande:

(jag) kloramfenikol

(Ii) novobiocin

(c) bakterieociner:

De är antimikrobiella kemikalier som produceras av vissa bakterier som dödar närbesläktade bakterier eller till och med olika stammar av samma art.

De inkluderar följande:

kolicin:

Det produceras av bakterierna Escherichia coli.

subtilisin:

Det produceras av bakterierna, Bacillus subtilis.

Nisin A:

Det produceras av mjölksyrabakterierna (LAB), Lactobacillus acidophilus.

Tabell 2.3: Konserveringsmedel som används vid livsmedelsförädling:

(a) ammoniak

(b) klor

(c) Skulpturdioxid

(d) syror: myrsyra, ättiksyra, propionsyra, bensoesyra och sorbinsyra

(e) Syror av syror: Natriumformiat, kaliumformiat, kalciumformiat, natriumacetat, kaliumacetat, kalciumacetat, natriumdiacetat, natriumpropionat, natriumbensoat, kaliumsorbat, natriumsorbat

(f) Sulfiter: Natriumsulfit, kaliumsulfit, natriumbisulfit, kaliumbisulfit, natriummetabisulfit, kaliummetabisulfit

(g) Nitrat: Natriumnitrat, kaliumnitrat

(h) Nitrit: Natriumnitrit, kaliumnitrit

(i) hexametylentetramin

(j) Estrar av parahydroxibensoesyra

(k) Väteperoxid

(I) Fosfatperoxid: Natriumpyrofosfatperoxid, Kaliumpyrofosfatperoxid, Dinatriumvätefosfatperoxid, Kaliumvätefosfatperoxid

(m) 5-aminohexahydropyrimidiner

(n) Tart-butylhydroperoxid