溫度、光線、幹燥、超聲波、過濾等因素均可影響細菌的新陳代謝及其化學組成,故常選用一些物理方法達到消毒和滅菌的目的。
(一)溫度
各種細菌都需在最適生長溫度的範圍內生長。當外界溫度明顯高於最適生長溫度,細菌被殺死;如果在低於細菌的最低生長溫度時,細菌代謝活動受抑製,則出現抑菌作用。
1.高溫:細菌蛋白質、核酸、細胞壁和細胞膜及酶類因熱力作用發生變性或凝固,活性消失,代謝發生障礙導致細菌死亡。大多數無芽胞細菌55℃~60℃加熱30~60min即被殺死;加熱100℃立即死亡,有芽胞的破傷風芽胞梭菌需煮沸3h才被殺死。熱力滅菌分濕熱和幹熱兩種。在同一溫度下,前者的效力大於後者醫學教.育網搜集整理。
(1)濕熱:常用的方法有
1)巴氏消毒法:方法有兩種:一是61.1℃~62.8℃30min;另一是71.7℃l5~30s,目前主要用於牛乳消毒。
2)煮沸法:煮沸100℃(1個大氣壓狀態下)。5min中可殺死細菌繁殖體,如於水中加入2%碳酸鈉,則可提高其沸點至105℃,既殺死芽胞,又防止金屬器皿生鏽。
3)流通蒸氣滅菌法:常用阿諾(Arnold)流通蒸氣滅菌器或蒸籠。利用一個大氣壓下100℃水蒸氣進行消毒。經10~30min細菌繁殖體被殺死,但對芽胞的作用不大醫學教.育網搜集整理。
4)間歇滅菌法:采用間歇加熱方式達到滅菌目的。方法是將待滅菌物品置於Arnold滅菌器內,經l00℃加熱15~30min,每日一次,連續3次。每次滅菌後,取出再置37℃孵箱過夜,使殘存的芽胞發育成繁殖體,次日再通過流通蒸氣加熱使之被殺死。這樣可達到殺死芽胞又使不耐100℃的物質保存下來。
5)加壓蒸汽滅菌法:利用密閉的耐高壓的高壓蒸汽滅菌器,在蒸汽不外溢的條件下,使鍋內壓力增高,蒸汽的溫度也隨之增高,大大加強其殺菌效力。通常在103.4kPa的壓力下達121.3℃,維持15~20min可殺滅所有細菌芽胞和繁殖體。本法適用於耐高溫、耐濕物品的滅菌,如普通培養基、生理鹽水、手術敷料等。
(2)幹熱
1)燒灼:是常用的幹熱滅菌法。微生物實驗室使用的接種環、接種針、瓶口和試管口常在火焰上燒灼滅菌。
2)幹烤:在密閉幹烤箱內加溫至160℃~170℃維持2h是對一般玻璃器皿、注射器、瓷器的滅菌方法,適用於高溫下不變質、不損壞、不蒸發的物品醫學教.育網搜集整理。
2.低溫:一般細菌耐低溫,在低溫條件下,細菌代謝活動降低不再繁殖,能較長時間維持生命,故常用於保存菌種。為避免解凍時對細菌的損傷,可在低溫狀態下真空抽幹,去盡水分,此法稱冷凍真空幹燥法,可保存細菌數年至數十年,是目前保存菌種的最好方法。
(二)光線和射線
隨光線和射線的波長、強度、作用距離、持續時間而影響它們對細菌的作用。
1.日光和紫外線:發揮殺菌作用的日光主要是紫外線,波長265~266nm時殺菌作用最強。這是由於紫外線使DNA分子形成胸腺嘧啶雙聚體,幹擾DNA正常複製,導致細菌死亡。此外紫外線可使分子氧變成臭氧,後者具有殺菌能力。殺菌波長的紫外線對人體皮膚、眼角膜等均有損傷作用,使用時應注意防護。
人工紫外線用低壓水銀蒸氣燈產生,照射的能量以單位時間內每平方厘米的微瓦數(μw)計算。一支15W的紫外燈在1m內傳遞38μw.s/cm2射線。無芽胞菌一般的致死量為1800~6500μw.s/cm2,殺死芽胞則需該劑量的10倍。
2.電離輻射:微生物體中的水受電離照射後產生的自由基及自由基離子破壞微生物核酸、酶和蛋白質致微生物死亡,適用於不耐熱物品的滅菌。如X線、γ射線、高速電子等。
(三)超聲與超聲波
不被人耳感受的高於20千周/秒的聲波稱超聲波。殺菌機製是超聲波通過液體時發生的空腔化作用破壞了原生質的膠體狀態,導致細菌死亡。一般用於細胞的粉碎以提取細胞組分和抗原製備醫學教.育網搜集整理。
(四)濾過除菌
濾過是以物理阻留方法將液體或空氣中的微生物除去。所用的器具為濾器。濾器中的微孔隻允許液體或氣體中小於濾孔孔徑的物質通過。濾器中的複層網狀微孔結構通過毛細管阻留、篩孔阻留和靜電吸附綜合作用達到除菌效能。
濾器的種類很多,目前常用的有薄膜濾器。用於除菌的濾膜孔徑為0.22μm.另外以石棉板為濾板的金屬濾器稱Seitz濾器(蔡氏濾器),按其濾孔大小分成三種:K型濾孔最大,澄清用;EK-S濾孔最小,可阻止大病毒通過;EK濾孔居中,用以去除一般細菌。全由玻璃製成的玻璃濾器分成G1~G6六種。G5、G6兩型能阻止細菌通過。
(五)幹燥
許多細菌的繁殖體在空氣中幹燥時可以死亡。幹燥引起細菌脫水、蛋白質變性和鹽類濃縮,因而妨礙細菌的代謝、生長、繁殖而引起細菌死亡。各種細菌對幹燥的抵抗力不同,肺炎鏈球菌、腦膜炎奈瑟菌較小;鏈球菌、葡萄球菌與結核杆菌等較大;芽孢抵抗力最大。含於飛沫或痰液中的細菌,因受有機物的保護,可以抵抗幹燥,此與呼吸道感染的傳布有關。食物經曬幹、烘幹、風幹等幹燥後,水分減少,不適於細菌等繁殖,因而可延長食物的保存時間,起到防腐作用。
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