9 Maatregelen om microbiële groei te beheersen (met figuur)

Enkele van de Belangrijke maatregelen om microbiële groei te beheersen zijn: 1. Reiniging 2. Lage temperatuur 3. Hoge temperatuur 4. Filtersterilisatie 5. Stralingssterilisatie 6. Verwijderen van vocht 7. Modified Atmosphere Packaging 8. Verlaging van pH 9. Gebruik van chemicaliën .

1. Reiniging:

Reinigen omvat vegen, vegen, wassen en borstelen van een materiaal, waardoor de meeste microben die erop aanwezig zijn worden verwijderd.

Bijvoorbeeld, het vegen van de vloer, het afvegen van de tafel na een maaltijd, het wassen van vloer of doeken, tandenpoetsen zijn stappen die gericht zijn op het ontsmetten van het materiaal, waardoor de microbiële groei wordt beheerst.

2. Lage temperatuur:

Lage temperaturen vertragen de groei van een grote groep microben en controleren daardoor de microbiële groei.

Blootstelling aan lage temperaturen kan op twee manieren worden gedaan:

(i) Chillen:

Het is een proces waarbij de temperatuur van een materiaal tot ongeveer 0 ° C wordt verlaagd, maar niet eronder. De lage temperatuur vertraagt ​​de groei van een grote groep microben en controleert daardoor de microbiële groei in het materiaal. Vissen worden bijvoorbeeld gekoeld, meestal door ijsvorming, waardoor de groei van de bedervende microben wordt vertraagd en daardoor gedurende een paar dagen wordt bewaard.

(ii) Bevriezing:

Het is een proces waarbij de temperatuur van een materiaal onder 0 ° C wordt verlaagd. De lage temperatuur vertraagt ​​de groei van een grote groep microben en controleert daardoor de microbiële groei in het materiaal. Microbiële groei wordt volledig gestopt onder -10 ° C. Vis en vlees worden bijvoorbeeld bevroren meestal onder de -20 ° C, wat de groei van de bedervende microben volledig stopt en daardoor maandenlang samenhoudt.

3. Hoge temperatuur:

Naarmate de temperatuur boven de maximale temperatuur voor de groei van microben stijgt, treden letale effecten op. Aldus vernietigt zeer hoge temperatuur microben en reguleert daardoor microbiële groei.

Blootstelling aan hoge temperaturen kan op de volgende manieren worden gedaan:

(i) Zonlicht:

De hoge temperatuur van zonlicht doodt veel microben. Het water van vijvers en tanks krijgt meestal ernstige microbiële besmetting, maar zonlicht doodt een groot aantal microben en vermindert daardoor de vervuiling aanzienlijk. De UV-straling van zonlicht doodt ook veel microben.

(ii) Droge hitte:

Droge hitte doodt microben door oxidatie van celcomponenten, terwijl vochtige hitte doodt door coagulatie of denaturatie van cellulaire eiwitten van de microbiële cellen. Droge hitte wordt op de volgende manieren toegepast.

(a) heteluchtoven:

Alle glasswares en materialen zoals poeders, was en olie, die niet in contact mogen komen met vocht, worden gedurende 3 uur gesteriliseerd in een heteluchtoven op 180 ° C. Indicatororganisme voor steriliteitstest van een oven is Clostridium tetani, dat groeit in Robertson gekookt vlees of thioglycolaat agarmedium.

(b) Verbranding:

Het is een proces van sterilisatie door een materiaal tot as te verbranden. Lussen en naalden worden op een bunsenbrander tot roodgloeiend verbrand. Geïnfecteerde materialen en karkassen van proefdieren worden verbrand voordat ze worden weggegooid.

(c) Flaming:

Het is een proces van sterilisatie van materialen zoals scalpel, schaar en glasstrooier, die eerst in geest worden ondergedompeld en dan gewoon over de vlam lopen, waardoor de geest in brand kan vliegen en kan verbranden. Ze mogen niet roodgloeiend worden.

(iii) Vochtige warmte:

Vochtige hitte doodt microben door coagulatie van hun eiwitten. Vochtige warmte is effectiever dan droge warmte doordat het minder tijd nodig heeft, vooral onder hoge druk, wanneer de temperatuur hoger is dan 100 ° C.

Het wordt op de volgende manieren toegepast:

(een) pasteurisatie:

Pasteurisatie is een proces van warmtebehandeling tot 100 ° C met behulp van vochtige warmte, die bepaalde soorten microben in een bepaald materiaal doodt, maar niet alle microben die daarin aanwezig zijn doodt. Melk, sappen, room en bepaalde alcoholische dranken worden bewaard door pasteurisatie.

Het doodt bepaalde pathogene microben evenals enkele bederfmicroben, waardoor de houdbaarheid van bederfelijke vloeistoffen aanzienlijk wordt verlengd. Pasteurisatie van melk gebeurt op twee manieren, namelijk. flash pasteurisatie (71 ° C gedurende 15 seconden) en bulkpasteurisatie (63-66 ° C gedurende 30 minuten).

(b) Kookpunt:

Het is een proces van het verwarmen van materialen in kokend water bij 100 ° C gedurende ongeveer 30 minuten. Spuiten en naalden voor gebruik in het ziekenhuis worden voor gebruik in water gekookt. Koken met voedsel is ook een kookproces.

(c) Tyndalisation:

Het is een proces van gefractioneerde hitte-sterilisatie met behulp van vochtige warmte, uitgevoerd gedurende drie dagen, om een ​​materiaal volledig te steriliseren. Sommige microbiologische media die hitte-labiele suikers bevatten, die worden vernietigd door autoclaveren, worden gesteriliseerd door tyndalisation.

Het te steriliseren materiaal wordt gedurende drie opeenvolgende dagen dagelijks gedurende 20 minuten met stoom op 100 ° C verwarmd. De warmtebehandeling op de eerste dag doodt de vegetatieve vormen van bacteriën. Tijdens de eerste dag incubatie ontkiemen de sporen, die de warmtebehandeling overleven.

De tweede dag warmtebehandeling doodt deze gekiemde bacteriën. De tweede dag incubatie laat eventuele resterende sporen ontkiemen. De warmtebehandeling op de derde dag doodt deze gekiemde bacteriën, waardoor het materiaal volledig wordt gesteriliseerd.

(d) autoclaveren:

Het is een proces van hittesterilisatie, waarbij het te steriliseren materiaal 15 minuten wordt verhit op 121 ° C door superverzadigde stoom (stoom met een temperatuur hoger dan 100 ° C) in een autoclaaf. Een autoclaaf is een afgesloten apparaat dat stoom genereert en onderhoudt onder druk.

Onder normale atmosferische druk is de maximale temperatuur die kan worden bereikt in een open waterbad 100 ° C. Wanneer water wordt verwarmd in een gesloten kamer zoals een autoclaaf, wordt stoom geproduceerd en neemt de stoomdruk in de kamer toe, omdat stoom niet uit de kamer kan ontsnappen.

De hoge druk verhoogt het kookpunt van water in de kamer en de temperatuur die ver boven het kookpunt van water (> 100 ° C) ligt, kan in de kamer worden bereikt. Autoclaveren gebeurt voor volledige sterilisatie van materialen zoals microbiologische media en verdunningsmiddelen, door vochtige hitte.

Soms worden glasswares ook gesteriliseerd door autoclaveren nadat ze zijn afgedekt met handgeschept papier. Autoclaveren doodt volledig de sporen evenals de vegetatieve vormen, waardoor volledige steriliteit in het materiaal wordt gegarandeerd.

Autoclaven zijn van twee typen, verticaal en horizontaal. De indicator voor hittesterilisatie in de autoclaaf is Bacillus stearothermophilus, de meest hittebestendige bacterie. Steriliteit kan ook worden verzekerd door het gebruik van een kleuroplossing genaamd Brownies tube (verandert van rood naar groen, wanneer 15 minuten verwarmd op 121 ° C) of Johnson-tape (verandert van half lichtgroen + half wit naar half zwart + half wit, wanneer gedurende 15 minuten op 121 ° C verwarmd).

4. Filtersterilisatie:

Filtersterilisatie is een proces waarbij een vloeistof of gas door een filter met zeer kleine poriën wordt gevoerd, waardoor micro-organismen niet kunnen passeren, maar de vloeistof of het gas kunnen laten. De vloeistof of het gas dat uit het filter komt, is vrij van microben en daarom steriel. Hier wordt de sterilisatie bereikt door decontaminatie. Filtersterilisatie wordt uitgevoerd voor het steriliseren van warmtegevoelige vloeistoffen of gassen.

De vier hoofdtypen filters die worden gebruikt, zijn als volgt:

(i) Mechanische microfilters (dieptefilters):

Deze filters hebben geen uniforme poriegrootte. Voorbeelden zijn asbestkussen in Seitz-filter, diatomeeënaarde in Brokefield-filter, porselein in Chamberland-Pasteur-filter en gesinterde glazen schijven in andere filters. Ze worden ook dieptefilters genoemd, omdat ze deeltjes vangen in de kronkelige paden die door de diepte van de structuur worden gecreëerd.

Omdat ze nogal poreus zijn, worden dieptefilters vaak gebruikt als voorfilters om grotere deeltjes uit een oplossing te verwijderen, zodat verstopping niet optreedt in het uiteindelijke filtersterilisatieproces. Ze worden ook gebruikt voor de filtersterilisatie van lucht in industriële processen.

(ii) Membraanfilters:

Het meest gebruikelijke type filters voor sterilisatie op het gebied van microbiologie zijn de membraanfilters. Ze hebben een uniforme poriegrootte. Ze zijn samengesteld uit polymeren met hoge treksterkte, zoals celluloseacetaat, cellulosenitraat of polysulfon, zodanig vervaardigd dat ze een groot aantal microporiën bevatten.

De grootte van de poriën kan nauwkeurig worden geregeld tijdens de fabricage van de filters door het polymerisatieproces te regelen. Ongeveer 80-85% van het filteroppervlak wordt ingenomen door de poriën, wat zorgt voor een relatief hoog vloeistofdebiet. Om de stroomsnelheid verder te verbeteren, wordt een vacuümpomp gebruikt.

In het algemeen wordt het membraanfiltratiesamenstel gescheiden van het membraanfilter door hitte gesteriliseerd en wordt het samenstel aseptisch geassembleerd op het moment van filtratie. (Figuur 2.19). Het indicatororganisme van filtratie-sterilisatie is Cerratia marcescens (0, 75μ).

(iii) Nucleation Track Filters (Nucleopore Filters):

Deze filters worden vervaardigd door zeer dunne polycarbonaatfilms (10p dik) te behandelen met nucleaire straling en vervolgens de films te etsen met een chemische stof. De straling veroorzaakt plaatselijke schade in de film en de etsstof vergroot deze beschadigde locaties in poriën.

De grootte van de poriën kan nauwkeurig worden geregeld door de sterkte van de etsoplossing en de etstijd. Deze filters worden vaak gebruikt bij scanning elektronenmicroscopie van micro-organismen.

(iv) High Efficiency Particulate Air (HEPA) filters:

De HEPA-filters met laminaire luchtstroom worden gebruikt om schone lucht in een behuizing, zoals een cel of kamer, te brengen, om een ​​stofvrije gesteriliseerde kamer te produceren. Aseptische overdracht van microben en gesteriliseerde materialen vindt plaats in het microbiologisch laboratorium in dergelijke laminaire stromingskamers, die vooraf zijn gesteriliseerd door een UV-lamp.

5. Stralingssterilisatie:

Energie die door de ruimte wordt doorgegeven in verschillende vormen, wordt in het algemeen straling genoemd. Het belangrijkste hiervan is de 'elektromagnetische straling', die microgolven, ultraviolette (UV) straling, lichtstralen, gammastralen, röntgenstralen en elektronen omvat.

Hoewel alle vormen van elektromagnetische straling de potentie hebben om microbiële groei te beheersen, werkt elk type straling via een specifiek mechanisme zoals hieronder weergegeven:

(i) Microgolfstraling:

Het antimicrobiële effect is ten minste het gevolg van de thermische (verwarming) effecten.

(ii) UV-straling:

Straling met een golflengte tussen 220 en 300 nm wordt UV-straling genoemd. Het heeft voldoende energie om breuken in het DNA te veroorzaken, wat leidt tot de dood van de blootgestelde micro-organismen. Het veroorzaakt ook mutatie door vorming van pyrimidine (in het bijzonder thymine) dimeren in nucleïnezuren. Deze mutatie is dodelijk, wanneer het gen (fragment van DNA dat verantwoordelijk is voor een bepaald personage) voor een vitale functie stopt met werken.

Dit bijna-zichtbare licht is nuttig voor het desinfecteren van oppervlakken, lucht en andere materialen zoals water dat het UV-licht niet absorbeert. Het wordt gebruikt om de laminaire stromingskamer te desinfecteren. Omdat het een laag penetratievermogen heeft, kan het geen vaste, ondoorzichtige, lichtabsorberende oppervlakken binnendringen. Het nut ervan is daarom beperkt tot de desinfectie van blootgestelde oppervlakken.

(iii) Ioniserende straling:

Onder de elektromagnetische stralingen, die welke voldoende hoge energie (meer dan 10 eV) hebben om celcomponenten te ioniseren, zodat de cellen niet langer kritische functies kunnen uitvoeren en bijgevolg de cellen beschadigen, worden 'ioniserende stralingen' genoemd.

De verschillende soorten ioniserende stralingen omvatten de volgende:

(een) a-stralen, p-stralen en y-stralen: ze worden geproduceerd door desintegratie van kernen van radioactieve elementen zoals ⁶⁰ Co, ⁹⁰ Sr en ¹²⁷ Cs.

(B) Röntgenstralen en hoge snelheids elektronenstralen: ze worden geproduceerd door krachtige elektrische versnellers.

Ioniserende stralingen worden geproduceerd door de vorming van geladen subatomaire deeltjes (elektronen, protonen, neutronen) uit atomen of moleculen. Deze stralingen ioniseren het blootgestelde materiaal aan elektronen (e ^- ), hydroxylradicalen (OH *) en hydrideradicalen (H *). Elk van deze deeltjes kan biopolymeren zoals DNA en eiwitten afbreken en veranderen.

De ionisatie en daaropvolgende afbraak van DNA en eiwitten leiden tot de dood van de bestraalde cellen. Omdat y-stralen een hoge penetratiekracht hebben, kan het penetreren in vaste, ondoorzichtige, lichtabsorberende oppervlakken en de meeste materialen steriliseren.

Momenteel wordt het gebruikt voor sterilisatie in de voedingsmiddelenindustrie (voor het steriliseren van gemalen vlees en verse vleesproducten zoals hamburgers en kippen) en voor sterilisatie van specerijen, laboratoriumbenodigdheden en medische benodigdheden zoals chirurgische artikelen, geneesmiddelen en weefseltransplantaten. De hoge penetratiecapaciteit van y-stralen maakt het bruikbaar bij het steriliseren van grote hoeveelheden materialen.

Omdat het ook schadelijk is voor menselijke cellen, zijn hoge voorzorgsmaatregelen nodig bij het gebruik ervan. Aan de andere kant hebben hogesnelheidselektronenstralen minder penetratiecapaciteit en zijn bijgevolg minder gevaarlijk. Ze worden gebruikt om kleinere individueel verpakte artikelen te steriliseren.

6. Verwijdering van vocht:

Alle microben hebben vocht nodig voor hun groei en activiteit. Daarom vertraagt ​​de verwijdering van vocht dat in een materiaal aanwezig is de groei van de microben die daarin aanwezig zijn.

Het kan op de volgende manieren worden gedaan:

(i) Drogen:

Het omvat drogen in de zon en kunstmatige droging in mechanische drogers.

(ii) Uitdroging:

Het betekent drogen onder gecontroleerde omstandigheden.

(iii) Zouten:

Bij het zouten verwijdert zout vocht door osmose.

(iv) Vriesdrogen of lyofilisatie:

Het betekent drogen bij lage temperatuur.

(v) Versneld vriesdrogen:

Het vriest zeer snel droog.

Al deze methoden worden toegepast bij het conserveren van vis en vele andere materialen. Gelyofiliseerde bacteriën worden naar verschillende laboratoria in afgesloten ampullen gestuurd.

7. Gemodificeerde atmosfeer verpakking:

Gemodificeerde atmosfeerverpakking (MAP) wordt gebruikt om de houdbaarheid van verse vis, vlees, fruit en groenten tijdens gekoelde opslag te verlengen. Ze zijn verpakt in luchtdichte containers, waarbinnen de atmosfeer bij voorkeur wordt aangepast door vereiste gassen in de vereiste hoeveelheid in te spoelen.

De drie belangrijkste gassen die in de handel worden gebruikt, zijn CO ₂, N ₂ en O ₂ . De verlenging van de houdbaarheid in MAP is het resultaat van de antimicrobiële activiteit van deze gassen. CO ₂ heeft een bacteriostatisch effect, N ₂ remt de groei van aerobe micro-organismen en O ₂ remt de groei van strikt anaerobe micro-organismen.

8. Verlaging van de pH:

Lage pH vertraagt ​​de groei van een grote groep microben en controleert daardoor de microbiële groei in het materiaal, dat ze herbergt. De lage pH van wrongel, marinades en augurken vertraagt ​​bijvoorbeeld de groei van bederfmicroben en bewaart ze daardoor maandenlang samen.

9. Gebruik van chemicaliën:

De chemicaliën die de groei van micro-organismen doden of remmen, worden 'antimicrobiële chemicaliën' genoemd. Dergelijke stoffen kunnen synthetische chemicaliën of natuurlijke producten zijn. Die chemicaliën, die bacteriën, schimmels of virussen doden, worden bacteriocide, fungicide of viricide chemicaliën genoemd, terwijl die, die niet doden, maar alleen hun groei remmen, bacteriostatische, fungistatische of viristatische chemicaliën worden genoemd.

De effectiviteit van een chemische stof bij het remmen van de groei van een soort van bacteriën wordt bepaald door een factor die minimale remmende concentratie (MIC) wordt genoemd. MIC wordt gedefinieerd als de minimale hoeveelheid van een antimicrobiële chemische stof die nodig is om de groei van een test-micro-organisme te remmen.

De effectiviteit van een chemische stof tegen een bepaald organisme wordt ook bepaald door het meten van de remmingszone in de agar-diffusietechniek.

Antimicrobiële chemicaliën zijn van de volgende categorieën:

(i) Ontsmettingsmiddelen (kiemdodende middelen):

Dit zijn antimicrobiële chemicaliën die worden gebruikt om de microben te doden die alleen aanwezig zijn op levenloze objecten (tabel 2.2).

(ii) Antiseptica:

Dit zijn antimicrobiële chemicaliën die worden gebruikt om de microben te doden die alleen aanwezig zijn op het lichaamsoppervlak van het levende organisme, die worden blootgesteld aan externe infecties. Ze zijn voldoende niet-toxisch om op levende weefsels te worden aangebracht (tabel 2.2).

(iii) Sterilanten:

Dit zijn antimicrobiële chemicaliën die, onder gepaste omstandigheden, alle microbiële levens kunnen doden en daadwerkelijk kunnen worden gebruikt voor het steriliseren van levenloze objecten en oppervlakken (tabel 2.2).

(iv) Conserveringsmiddelen:

Dit zijn antimicrobiële chemicaliën die worden gebruikt voor de verwerking van voedingsmiddelen, waaronder vis, vlees en plantaardige producten, om microbieel bederf te vertragen of te voorkomen (tabel 2.3).

(v) Chemotherapeutische middelen:

Dit zijn antimicrobiële chemicaliën die intern kunnen worden gebruikt om infectieziekten bij mens en dier te beheersen en die niet toxisch voor hen zijn. Deze worden vaak gebruikt als medicijnen.

Deze zijn van drie typen, namelijk synthetische agenten, antibiotica en bacteriocinen:

(a) Synthetische middelen:

De meeste synthetische agentia worden synthetisch bereid en omvatten 'groeifactoranaloga' zoals sulfamedicijnen (sulfanilamide), isoniazide, flurouracil, bromouracil en 'quinolonen' zoals norfloxacine, nalidixinezuur en ciprofloxacine.

Tabel 2.2: Veelgebruikte antiseptica, ontsmettingsmiddelen en sterilisatiemiddelen:

Ontsmettingsmiddelen en sterilisatiemiddelen:

(b) Antibiotica:

Dit zijn antimicrobiële chemicaliën die worden geproduceerd door bepaalde micro-organismen die andere micro-organismen remmen of doden. Dit zijn natuurlijke producten, niet synthetisch bereid. Een antibioticum dat werkt op gram-positieve en gram-negatieve bacteriën wordt een 'breed-spectrum antibioticum' genoemd. Daarentegen wordt een antibioticum, dat alleen op een enkele groep bacteriën werkt, een 'smalspectrum-antibioticum' genoemd.

Antibiotica zijn van de volgende soorten:

1. β-Lactam-antibiotica:

Deze antibiotica hebben een β-lactamring. Allemaal zijn krachtige remmers van celwandsynthese.

Ze omvatten het volgende:

(ik) Penicillines: Penicilline G (Benzylpenicilline veroorzaakt door de schimmel Penicillium notatum), Methicilline, Oxacilline, Ampicilline, Carbenicilline

(Ii) Cephalosporines: Ceftriaxon

(Iii) cefamycines

2. Aminoglycoside-antibiotica:

Ze bevatten aminosuikers gebonden door glycosidebindingen aan andere aminosuikers.

Ze omvatten het volgende:

(ik) streptomycine

(Ii) kanamycine

(Iii) neomycine

3. Microlid Antibiotica:

Ze bevatten grote lactonringen verbonden met suikergroepen.

Ze omvatten het volgende:

(ik) erythromycine

(Ii) oleandomycine

(Iii) spiramycine

(Iv) Tylosin

4. Tetracyclines:

Ze bevatten een ringstructuur van naftaceen.

Ze omvatten het volgende:

(ik) tetracycline

(Ii) 7-chloortetracycline (aureomycine) (CTC)

(Iii) 5-Oxytetracycline (Terramycin) (OTC)

5. Aromatische verbindingen:

Ze bevatten een aromatische ringstructuur.

Ze omvatten het volgende:

(ik) chlooramfenicol

(Ii) novobiocine

(c) Bacteriocinen:

Het zijn antimicrobiële chemicaliën die worden geproduceerd door bacteriën die nauw verwante soorten bacteriën doden of zelfs verschillende stammen van dezelfde soort.

Ze omvatten het volgende:

colicine:

Het wordt geproduceerd door de bacteriën, Escherichia coli.

subtilisine:

Het wordt geproduceerd door de bacteriën, Bacillus subtilis.

Nisin A:

Het wordt geproduceerd door de melkzuurbacteriën (LAB), Lactobacillus acidophilus.

Tabel 2.3: Conserveringsmiddelen die worden gebruikt bij de verwerking van levensmiddelen:

(a) Ammonia

(b) Chloor

(c) Beelddioxide

(d) Zuren: mierenzuur, azijnzuur, propionzuur, benzoëzuur en sorbinezuur

(e) zouten van zuren: natriumformiaat, kaliumformiaat, calciumformiaat, natriumacetaat, kaliumacetaat, calciumacetaat, natriumdiacetaat, natriumpropionaat, natriumbenzoaat, kaliumsorbaat, natriumsorbaat

(f) Sulfieten: natriumsulfiet, kaliumsulfiet, natriumbisulfiet, kaliumbisulfiet, natriummetabisulfiet, kaliummetabisulfiet

(g) Nitraten: natriumnitraat, kaliumnitraat

(h) Nitrieten: natriumnitriet, kaliumnitriet

(i) Hexamethyleentetramine

(j) Esters van parahydroxybenzoëzuur

(k) Waterstofperoxide

(I) Fosfaatperoxide: natriumpyrofosfaatperoxide, kaliumpyrofosfaatperoxide, dinatriumwaterstoffosfaatperoxide, dikaliumwaterstoffosfaatperoxide

(m) 5-aminohexahydropyrimidines

(n) Tart-butylhydropoxide