Способы стерилизации питательных сред микробиология

Стерилизация питательных сред

Стерилизацией или обеспложиванием (sterilis- бесплодный)называют полное уничтожение вегетативных клеток микроорганизмов и их спор в каком – либо материале (питательной среде, посуде, приборе, инструменте, перевязочном материале и т.д.). Выбор способа стерилизации зависит от свойств стерилизуемого объекта.

Автоклавирование. Питательные среды стерилизуют главным образом в автоклавах насыщенным паром под давлением 0,05-0,2 МПа. Температура насыщенного пара при различных давлениях показана ниже:

Показатели манометра, МПа

Температура насыщенного пара, ºC

Показания манометра, МПа

Температура насыщенного пара, ºC

Автоклав работает при высоких давлениях и температурах и к его обслуживанию допускаются только специально подготовленных лиц. При работе с автоклавом строго соблюдают правила, указанные в прилагаемой к аппарату инструкции. Подготовку автоклава к работе и процесс стерилизации осуществляют следующим образом. Тщательно проверяют исправность аппарата. В водопаровую камеру через воронку заливают дистиллированную воду до тех пор, пока ее уровень не дойдет до верхней метки водомерного стекла. После этого кран перекрывают. Питательные среды в пробирках или колбах, закрытых ватными пробками с бумажными колпачками, завернутую в бумагу посуду и другой стерилизуемый материал помещают на решетчатую подставку и накрывают бумагой. Автоклав закрывают крышкой, равномерно завинчивают зажимы, не допуская перекосов и не плотностей. Открывают спускной кран пароотводной трубы, включают автоклав в электрическую сеть и начинают прогрев. Образующийся пар должен вытеснить из автоклава весь воздух, так как температура чистого насыщенного пара выше температуры смеси пара с воздухом. После полного удаления воздуха и влажного пара непрерывную струю свистящего сухого пара выпускают еще 10-15 мин и перекрывают спускной кран. Пар выпускают через резиновый шланг, надетый на пароотводную трубку и опущенный в сосуд с водой. За повышением рабочего давления в автоклаве следят по манометру. Время стерилизации отсчитывают с момента установления необходимого давления.

Излишний пар, образующийся в результате нагрева, выпускается предохранительным клапаном, как только стрелка манометра переходит черту требуемого давления. По истечении времени стерилизации автоклав выключают из электрической сети, нагревание прекращают и ждут момента, когда давление по манометру упадет до нуля. Только после этого можно открыть спускной кран, осторожно выпустить из автоклава остаток пара, затем отвинтить и откинуть крышку. Если спускной кран открыть раньше, чем стрелка займет нулевое положение, может произойти бурное вскипание жидких сред и смачивание ватных пробок. Резкое снижение давления может привести к выталкиванию пробок и даже выплескиванию жидкости из сосудов. Нельзя преждевременно отвинчивать и открывать крышку, так как вырывающиеся струи пара могут вызвать ожоги обслуживающего персонала и окружающих. Автоклаву дают несколько остыть и вынимают простерилизованный материал. Оставлять автоклав закрытым до полного охлаждения не рекомендуется, так как пар конденсируется и влага пропитывает ватные пробки. В нерабочем состоянии автоклав держат открытым и свободным от воды. Для проверки стерильности питательные среды помещают на 2-3 сут в термостат при 30ºC, и если обнаруживают рост микроорганизмов, среды готовят заново.

Для контроля соответствия показаний манометра температуре, внутри автоклава пользуются веществами, имеющими определенную точку плавления. Например, бензонафтол плавится при 110 ºC, антипирин – при 113 ºC, резорцин и сера – при 119 ºC, бензойная кислота – при 120 ºC. В стеклянную ампулу или пипетку Пастера длиной 5-6 см, запаянную с одного конца, насыпают одно из указанных веществ, и прибавляют несколько кристаллов сухого анилинового красителя (фуксина, сафранина или метиленового синего). Трубочку запаивают и помещают в автоклав между стерилизуемыми предметами. Если температура соответствует давлению, контрольное вещество расплавится и окрасится в цвет взятого красителя.

Температура и продолжительность автоклавирования определяются составом питательных сред и их рН. Субстраты, легко разрушающиеся при нагревании до 120 ºC, стерилизуют при 0,05 МПа. При кислой реакции некоторые вещества, входящие в состав питательной среды, в процессе автоклавирования гидролизуются. Во избежание этих явлений, растворы некоторых компонентов (сахара, многоатомные спирты, витамины, аминокислоты) стерилизуют отдельно при значениях рН, обеспечивающих их устойчивость, и добавляют после стерилизации. Такой способ обеспложивания называется раздельной стерилизацией.

Стерилизация текучим паром (дробная стерилизация). Данный способ применяют для стерилизации питательных сред, изменяющих свой состав и свойства под действием температур выше 100 ºC. Сущность дробной стерилизации состоит в том, что нагревание среды (или ее компонентов) проводят при 100 ºC три раза по 30 мин трое суток подряд. Кратковременное прогревание среды кипячением уничтожает в основном термолабильные вегетативные клетки микроорганизмов. Поэтому между нагреваниями питательные среды выдерживают при комнатной температуре (или в термостате при 30 ºC) и дают возможность прорасти оставшимся жизнеспособным спорам. Образовавшиеся из термоустойчивых спор вегетативные клетки погибают при повторном кипячении. Продолжительность нагревания может быть увеличена до 45-60 мин, что зависит от объема жидкости.

Дробную стерилизацию питательных сред проводят в аппарате Коха или в автоклаве с закрытой, но не завинченной крышкой. Так как нагревание ведут в парах кипящей воды, способ называют стерилизацией текучим паром. Дробной стерилизации подвергают среды, в состав которых входят сахара, многоатомные спирты, желатин.

Стерилизация путем прерывистого нагревабыла предложена английским физиком Джоном Тиндалем и получила названиетиндализации. Среды необратимо изменяющиеся при кипячении, осторожно прогревают при более низкой температуре: при 60-80 ºC в течение 5 сут подряд по 30-60 мин или при 56-58 ºC на протяжении 6-7 сут, в первые сутки – 2 ч, в последующие – по 1 ч. Температурную обработку сред ведут на водяной бане или в ультратермостате, где температура автоматически поддерживается на определенном уровне с помощью специального устройства. В промежутках между нагревами среды выдерживают в обычном термостате при 30 ºC.

Пастеризация. Пастеризация, или неполная стерилизация, предложена Луи Пастером. Она предназначена для уничтожения в основном аспорогенных микроорганизмов однократным прогреванием при температуре 60-75 ºC и выдержке 15-30 мин или при 80 ºC в течение 10-15 мин. Пастеризации подвергаются продукты и среды, которые при воздействии боле высоких температур претерпевают глубокие изменения, теряют качество и питательную ценность. Пастеризацию широко применяют в пищевой промышленности.

Стерилизация фильтрованием. Стерилизацию жидких питательных сред, не выдерживающих даже незначительного нагревания, производят фильтрованием через специальные мелкопористые бактериальные фильтры. На бактериальных фильтрах задерживаются механические взвешенные примеси, в том числе и клетки микроорганизмов. Исключение составляют вирусы и фаги. Фильтрованию подвергают среды с белками, антибиотиками, витаминами, летучими веществами, а также культуральные жидкости с целью освобождения от клеток и сохранения всех продуктов метаболизма в неизменном виде. Фильтры изготавливают из положительно заряженных материалов.

Источник

Способы стерилизации питательных сред микробиология

Известно много способов стерилизации, которые разделяют на две основные группы: термическую и холодную стерилизацию.

а) Термическая стерилизация. Наиболее широко используются:
— стерилизация насыщенным паром под давлением (автоклавирование);
— стерилизация текучим паром;
— тиндализация.

Стерилизация насыщенным паром под давлением (автоклавирование) и ее контроль. Большинство сред стерилизуют автоклавированием, но при различных режимах в зависимости от их состава. Это один из наиболее эффективных методов, основанных на прогревании субстрата насыщенным паром в автоклавах — аппаратах, работающих под давлением выше атмосферного, так как с повышением давления пара повышается и его температура.

Совместное действие высокой температуры и пара обеспечивает надежность стерилизации. Среды, предназначенные для стерилизации в автоклаве, разливают в посуду не более чем на 1/2 емкости и закрывают ватно-марлевыми и резиновыми пробками, которые завальцовывают.

Наиболее часто используемый режим стерилизации +121 °С в течение 15 мин (тиогликолевая среда, МПА, МПБ, бульон Хоттингера, агар Хоттингера и др.). Питательные среды, в составе которых имеются термолабильные вещества, стерилизуют при более низких температурах и давлении. Так, например, режим 112°С в течение 20 мин используется для сред, содержащих углеводы (среды Гисса), витамины, молоко, желатин, режим 110°С в течение 30 мин — для среды Тароцци (содержит углеводы и мясной фарш), режим 100 °С в течение 15 мин — для среды с мочевиной.

При выборе режима стерилизации необходимо учитывать не только состав среды, но и ее pH. При значительных отклонениях pH от нейтрального уровня полимерные компоненты среды могут подвергаться гидролизу. Так, например, в среде с pH ниже 6,0, содержащей желатин, происходит нентонизация последнего, и среда не затвердевает даже при охлаждении, а при pH ниже 5,0 гидролизуется агар, утрачивая свойство образовывать плотный гель.

При стерилизации среды, имеющей щелочную реакцию, карамелизуются углеводы, выпадают в осадок соли некоторых металлов.

Чтобы избежать подобных явлений, желательно стерилизовать среды при нейтральном значении pH, а после автоклавирования подкислить или подщелочить их стерильными растворами кислот или щелочей соответственно.

Для коммерческих питательных сред режим стерилизации указывается в инструкциях по их применению.

Стерилизация текучим паром применяется для сред, содержащих вещества, разлагающиеся при температуре выше 100 °С (аммиачные соли, молоко, желатин, картофель, некоторые углеводы). Стерилизацию проводят в автоклаве при открытом спускном кране и незавинченной крышке или в аппарате Коха по 15-30 мин в течение 3 дней подряд. При первом сеансе погибают вегетативные формы микроорганизмов, но споры сохраняются и прорастают в вегетативные особи в процессе хранения среды при комнатной температуре в промежутках между сеансами. Последующие сеансы достаточно надежно обеспечивают стерильность среды.

Тиндализация применяется для стерилизации питательных сред, имеющих в своем составе легко разрушающиеся при высокой температуре компоненты (сыворотки, витамины).

Прогревание стерилизуемой среды производят на водяной бане, снабженной терморегулятором, по 1 ч при температуре 60-65 °С в течение 5 дней или при 70-80 °С в течение 3 дней. В промежутках между прогреваниями среды выдерживают при температуре 25-27 °С для прорастания спор в вегетативные формы, которые погибают при последующих прогреваниях.

Эффективность тиндализации, как и стерилизации текучим паром, зависит от того, прорастут ли споры. Поэтому она не достигает цели, если споры находятся в среде, непригодной для роста или содержащей ингибиторы роста, либо среда в промежутках между нагревами инкубируется при температуре, неблагоприятной для прорастания спор.

После стерилизации среды охлаждают до 45-50 °С и разливают, соблюдая правила асептики, в стерильные чашки, обычно по 15-20 мл, что соответствует высоте слоя 0,25-0,30 см. Чем толще слой, тем менее контрастно выглядят колонии. При тонком же слое ухудшается рост микроорганизмов в связи с поступлением меньшего количества питательных веществ. Среда должна быть равномерно распределена по дну чашки, не содержать пузырьков воздуха. Необходимым условием получения изолированных колоний является отсутствие конденсата на поверхности питательной среды.

Для этого перед посевом среду необходимо подсушить, поместив открытые чашки со средой в термостат и выдержав при температуре 37 °С в течение 40-60 мин.

б) Холодная стерилизация. Основными способами холодной стерилизации являются различные типы фильтрования и облучения. Такой стерилизации подвергаются растворы веществ, которые при нагревании разрушаются или существенно изменяют свои свойства, например, многие витамины, антибиотики, ферменты,, сыворотки и др.

в) Стерилизация фильтрованием. Для стерилизации фильтрованием используют фильтры, изготовляемые из материалов с различными физико-химическими свойствами, разной пропускной и адсорбционной способностью (мембранные, асбестовые, стеклянные, фарфоровые). Этот способ применяют для аминокислот, в частности триптофана, глутамина и аспарагина, которые являются высоко лабильными, и но этой причине их нельзя нагревать, в связи с чем стерилизацию проводят путем ультрафильтрования.

г) Стерилизация облучением. В целях стерилизации используют УФ-облучение с длиной волны 254 нм, однако его применение ограничено из-за малой проникающей способности. От УФ-лучей микроорганизмы могут быть защищены органическими веществами, пылью, стеклом или другим покрытием, а гибель микробных клеток вызывает только непосредственное и продолжительное воздействие. В силу этого УФ-облучению с целью стерилизации подвергают биологические жидкости, разлитые тонким слоем, например кровь, плазму, вакцины.

Гамма-лучи, обладающие высокой проникающей способностью, могут быть использованы для стерилизации жидких и плотных питательных сред, различных биологических жидкостей и растворов. Однако в связи со специфическими требованиями по технике безопасности при работе с источниками этих излучений, а также с высокой стоимостью они используются в практике работы только крупных предприятий.

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 20.05.2019

Источник

Методы стерилизации питательных сред и посуды, микробиология

Методы стерилизации питательных сред и посуды, микробиология / Methods of sterilization of nutrient media and dishes, microbiology

Стерилизация является одним из важнейших и необходимых приемов в микробиологической практике. Слово «стерилизация» в переводе с латинского означает обеспложивание. В практической работе под стерилизацией понимают методы, применяемые для уничтожения всех форм жизни как на поверхности, так и внутри стерилизуемых объектов. Различают термическую и холодную стерилизацию. Способы термической стерилизации: прокаливание в пламени и обжигание, сухожаровая стерилизация (горячим воздухом), стерилизация насыщенным паром под давлением (автоклавирование), дробная стерилизация (тиндализация), кипячение. Методы холодной стерилизации: стерилизация фильтрованием, газообразными средствами, ультрафиолетовыми лучами и другими видами излучений.

Физико-химические свойства материала и стерилизация / Physical and chemical properties of the material and sterilization

Возможность и целесообразность применения того или иного способа определяется в первую очередь физико-химическими свойствами материала, подлежащего стерилизации, а иногда и целью исследования.

Стерилизация питательных сред насыщенным паром под давлением (автоклавирование) Совместное действие высокой температуры и давления пара обеспечивает особую эффективность данного способа (табл. 1).

Температура насыщенного пара при разных давлениях Давление Температура, нормальное, атм кПа °С 1,0 101,32 100 1,5 151,98 111 2,0 202,65 121 2,5 251,20 128 3,0 299,75 134 При этом погибают и вегетативные клетки, и споры микроорганизмов. Установлено, что споры большинства микроорганизмов не выдержи6 вают и 5-минутную экспозицию в насыщенном паре при 121 °С.

Стерилизацию текучим паром под давлением осуществляют в автоклавах. Автоклав представляет собой металлический двустенный резервуар, способный выдерживать высокое давление, в который помещают стерилизуемый материал на специальную подставку. Предметы следует размещать не слишком плотно, так как пар должен проходить между ними, иначе они не нагреваются до нужной температуры и могут остаться нестерильными. По окончании времени стерилизации автоклав открывают, когда давление в нем сравняется с атмосферным. Преждевременное открывание крана автоклава недопустимо, так как перегретые среды при резком снижении давления сразу же бурно закипают, смачивают и даже иногда выталкивают ватные пробки, что нарушает впоследствии стерильность материала. К работе с автоклавом допускаются только подготовленные лица! Подготовка сред к стерилизации.

При автоклавировании 3 — 5 % жидкости теряются в результате испарения, поэтому рекомендуется в приготавливаемые среды добавлять сверх объема примерно 5% дистиллированной воды. Тогда после стерилизации среда (раствор) будет иметь требуемую концентрацию. Среды обычно стерилизуют в пробирках, колбах, бутылях.

Емкости заполняют средой не более чем на половину их высоты, чтобы предотвратить смачивание пробок. Сосуды со средами закрывают ватными пробками с бумажными колпачками. Стеклянные, резиновые, корковые и другие пробки завертывают в двойной слой оберточной бумаги и стерилизуют привязанными к склянке, закрытой ватной пробкой. Выбор режима автоклавирования. В микробиологической практике стерилизацию в автоклавах осуществляют при температуре в пределах 111-138 °С, т.е. от 0,5 до 2,5 атм. Температура ниже 111 °С не может считаться надежной; а выше 138 0С, как правило, не является необходимой, к тому же, чем выше давление пара, тем сложнее условия эксплуатации автоклава. Микробиологи чаще всего стерилизуют среды при 0,5 и 1 атм. Температура и длительность автоклавирования питательных сред определяются, прежде всего, их составом, термоустойчивостью или термолабильностью компонентов.

Стерилизация легко разрушающиеся субстраты при 0,5 атм в течение 15-30 мин / Sterilization of easily degraded substrates at 0.5 atm for 15-30 minutes

Мясопептонные среды можно стерилизовать при 1,0 атм 20 мин. С трудом поддаются стерилизации в автоклаве различные порошки (например тальк) и вязкие жидкости (глицерин, вазелиновое масло), поэтому их лучше стерилизовать в сушильных шкафах при 160 °С в течение 2 или 1 ч при 170 °С. В этом случае слой масла или порошка в сосуде не должен превышать 1,5 см. После автоклавирования среды для проверки стерильности выдерживают 2 — 3 сут в термостате при 30 0С. Если в средах обнаруживается рост микроорганизмов, их готовят заново.

Дробная стерилизация (тиндализация) и пастеризация Тиндализация, дробная стерилизация, была предложена в 1877 г. Тиндалем. Она применяется для сред, портящихся под действием температур выше 100 °С. Тиндализацию осуществляют текучим паром а автоклаве с незавинченной крышкой или в аппарате Коха. Среды прогревают несколько раз по 10 — 15 мин. Между прогреваниями среды ставят в термостат при температуре 3 0 0 С н а 8 — 1 2 ч для прорастания жизнеспособных спор. Среды, не выдерживающие нагревания при 100 °С, прогревают более осторожно при 60 — 80 °С через каждые 8 — 1 2 ч 4 — 5 дней подряд. Однократный прогрев материала при температуре ниже 100 0С известен под названием пастеризация. Этот метод, предложенный Пастером, предназначен для уничтожения только бесспоровых форм микроорганизмов. Следовательно, в подавляющем большинстве случаев он не обеспечивает стерильности.

Пастеризацию проводят при 60-80 0С 10 — 30 мин. Этот процесс используют в пищевой промышленности для обработки молока, фруктовых соков, вина, пива и др.

Стерилизация фильтрованием Фильтрованием стерилизуют синтетические среды строго определенного состава, которые содержат легкоразрушающиеся или летучие компоненты — витамины, аминокислоты (цистеин и цистин), белки, углеводы, антибиотики и др. Фильтрование жидкостей осуществляют через мелкопористые материалы, легко адсорбирующие клетки микроорганизмов: асбест, целлюлозу, фарфор, каолин и др.

Стерилизующими фильтрами теоретически считают такие, размер пор которых не превышает 0,20 мкм. Наиболее широкое распространение в микробиологической практике получили мембранные фильтры, которые в зависимости от величины пор применяют для фильтрования и стерилизации. Для стерилизации используют отечественные фильтры фирм «Владипор», «Владисарт» с диаметром пор 0,20 мкм. Плотные диски, изготовленные из смеси асбеста с целлюлозой, называются фильтрами Зейтца. В зависимости от диаметра пор они обозначаются разными индексами.

Стерилизующими являются СФ-3 и СФ-4. Мембранные фильтры стерилизуют автоклавированием при 1 атм 15 мин или длительным кипячением. Стерилизация стеклянной посуды. Основным способом стерилизации стеклянной посуды является обработка ее сухим горячим воздухом при температуре не выше 180 ° в течение 1 — 3 ч (табл. 2). При этом погибают и вегетативные клетки, и споры микроорганизмов. Стерилизацию осуществляют в специальных суховоздушных (сухожаровых) стерилизаторах и сушильных шкафах, приспособленных для стерилизации и обеспечивающих автоматическое поддержание необходимой температуры.

Таблица 2 Время, необходимое для стерилизации стеклянной посуды сухим жаром Температура, °С Время, мин 140 180 150 150 160 120 170 60 Посуда перед стерилизацией должна быть тщательно вымыта и завернута в бумагу для сохранения стерильности после прогревания. После этого еѐ загружают в стерилизатор (или в сушильный шкаф) не слишком плотно, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха и равномерный надежный прогрев стерилизуемого материала. По окончании стерилизации шкаф не открывают до тех пор, пока температура в нем не упадет до 80 °С, так как при резком охлаждении иногда нарушается стерильность материала, а сильно нагретое стекло может растрескаться. Стерилизация инструментов и приборов.

Стерилизация прокаливанием в пламени перед использованием, металлические инструменты / Flame sterilization before use, metal tools

На пламени кратковременно обжигают предметные и покровные стекла, стеклянные шпатели и палочки, фарфоровые ступки и пестики, горлышки колб, пробирок, бутылок, а также ватные пробки при посевах культур и разливе сред. В пламени погибают и вегетативные клетки, и споры микроорганизмов. Шприцы лучше всего стерилизовать сухим жаром при 160 0С либо в собранном, либо в разобранном виде. В первом случае длительность стерилизации 75, во втором — 60 мин. Собранные шприцы вместе с иглой стерилизуют в пробирке, закрытой ватной пробкой, разобранные заворачивают в бумагу или ткань.

Можно стерилизовать шприцы и в автоклаве при 1 атм в течение 15-20 мин. Автоклавируют их только в разобранном виде, иначе они повреждаются.

Стерилизация газообразными веществами / Sterilization with gaseous substances

Лабораторную аппаратуру, имеющую зеркальное, оптическое и радиоэлектронное оборудование, а также изделия из термолабильных пластмасс, например центрифужные пробирки, стерилизуют газовым методом. Для газовой стерилизации применяются только те соединения, которые обладают спороцидными свойствами. Это оксид этилена, метилбромид, оксид пропилена, формальдегид, глютаральдегид, бета-пропиолактон, озон и др. Газовую стерилизацию проводят в специальных герметически закрывающихся аппаратах.

Стерилизуемые объекты, помещаемые в камеру, упаковывают как при стерилизации в автоклаве или сушильном шкафу. При проведении газовой стерилизации строго соблюдают правила работы с ядовитыми газообразными веществами. Стерилизация облучением Для стерилизации помещений, оборудования, некоторых медицинских принадлежностей, пищевых продуктов используют различные виды излучений: инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновские лучи, а-, Р- и у-лучи радиоактивных элементов. Чаще других в микробиологической практике используют ультрафиолетовое облучение. Мощность ультрафиолета измеряется в бактах. Доза УФ-излучения, губительная для различных видов микроорганизмов (кроме спор), составляет 5 мкб/см2

Источник