滅菌方法的設計
時間：2016-01-23 19:16:59
摘要：
培養(yǎng)基是供微生物生長、繁殖、代謝的混合養(yǎng)料。由于微生物具有不同的營養(yǎng)類型，對營養(yǎng)物質(zhì)的要求也各不相同，加之實驗和研究的目的不同，所以培養(yǎng)基的種類很多，使用的原料也各有差異，但從營養(yǎng)角度分析，培養(yǎng)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(yǎng)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?jù)不同的需求，采用不同的方法，如培養(yǎng)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(yī)學中微生物的殺滅叫滅菌；滅菌的結(jié)果是無菌，也就是說指定樣品經(jīng)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(yī)學實踐中，常采用物理、化學及生物的方法，清除環(huán)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(xiàn)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(guī)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(wèi)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(yī)院內(nèi)的病房、病人使用過的用具、布類的衛(wèi)生處理等。
一、物理消毒滅菌法
物理消毒滅菌法是醫(yī)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)熱力滅菌法
熱滅菌法 利用高溫使微生物細胞內(nèi)的一切蛋白質(zhì)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(zhì)和核酸，使蛋白質(zhì)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(huán)、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(xù)90分鐘，此法適用于玻璃、金屬和木質(zhì)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(huán)、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(jīng)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.濕熱消毒滅菌法
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(nèi)全部殺死。但對某些易被高壓破壞的物質(zhì)，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(chuàng)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(xiàn)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(yǎng)，使芽胞發(fā)育成繁殖體，次日再蒸一次，如此連續(xù)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(yǎng)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。使用高壓蒸氣滅菌器，利用加熱產(chǎn)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(nèi)溫度可達121.3℃，維持15～30min，可殺滅包括芽胞在內(nèi)的所有微生物。此法常用于一般培養(yǎng)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(jīng)濟的方法，將病人的被褥、衣服、書報等在日光下曝曬數(shù)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(jié)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(chǎn)生較強的致死效應。其機制在于產(chǎn)生游離基，破壞DNA。此法常用于大量一次性醫(yī)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(yǎng)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(fā)生空化作用，而破壞了細菌細胞質(zhì)的膠體狀體，使其胞膜、胞質(zhì)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(zhì)，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(nèi)服。主要用于皮膚粘膜的傷口、器械、排泄物和周圍環(huán)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(chuàng)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(chuàng)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 | |
| 氯 | 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(nèi)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(chuàng)傷沖洗、金屬器械、塑料、橡皮類消毒 | |
| 染料 | 龍膽紫 | 2%～4% | 淺表創(chuàng)傷消毒 |
| 酸堿類 | 醋酸 | 500mml/100m 3 | 加等量水蒸發(fā) 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(zhì)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(tǒng) 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(jié)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(huán)境等多種因素影響。
1.消毒劑的性質(zhì)、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(nèi)。
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 細菌常混合在血清、膿、痰、排泄物中，這些物質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(zhì)的合成，如氯霉素、四環(huán)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(tài)結(jié)構(gòu)和嚴格的寄生性，需在活的易感細胞內(nèi)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(zhì)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(huán)境賦予菌種的抵抗力。滅菌是獲得純培養(yǎng)的必要條件，也是食品工業(yè)和醫(yī)藥領域中必需的技術。
參考資料：
- 俞俊棠 生物工藝學--滅菌
- 邱樹毅 生物工藝學
