К числу основных физических факторов, воздействующих на микроорганизмы как в естественной среде обитания, так и в условиях лаборатории, относят температуру, свет, электричество, высушивание, различные виды излучения, осмотическое давление и др.

Температура . О влиянии температуры на микроорганизмы судят по их способностирасти и размножаться в определенных температурных границах. Для каждого вида микроорганизмов определена оптимальная температура развития. В зависимости от пределов этой температуры бактерии разделены на три физиологические группы:

· Психрофильные микроорганизмы (психрофилы) – способны расти и размножаться от 0 0 С до 30…35 0 С, а температурный оптимум составляет 15…20 0 С. Среди представителей этой группы обитатели северных морей, почвы, сточных вод.

· Мезофильные бактерии – способны расти и размножаться при температуре от 10 0 С до 40…45 0 С, температурный оптимум – 30…37 0 С. Наиболее обширная группа микроорганизмов, в нее включают большинство сапрофитов ивсе патогенные микроорганизмы.

· Термофильные бактерии – способны расти и размножаться в температурных границах от 35 0 С до 70…75 0 С, температурный оптимум – 50…60 0 С. Микроорганизмы этой группы довольно часто встречаются в природе: почве, воде, теплых минеральных источниках, пищеварительномтракте животных и человека

· Экстремально-термофильные бактерии – способны существовать при температурах от 40 до 93 0 С и выше. Возможность существования при высоких температурах обусловлена особым составом липидных компонентов клеточных мембран, высокой термостабильностью белков, ферментов и клеточных структур.

Высокие и низкие температуры по-разному влияют на микроорганизмы. При низких температурах клетка переходит в состояние анабиоза, в котором она может существовать длительное время. Так, эшерихии сохраняют жизнеспособность при -190 0 С до 4 месяцев, возбудитель листериоза при -10 0 С до 3 лет. Низкие температуры приостанавливают гнилостные и бродильные процессы. На этом принципе основано сохранение продуктов в холодильниках.

Высокая температура губительно действует на микробы. Чем выше температура, тем меньшее время необходимо для инактивации микроорганизмов. В основе бактерицидного действия высоких температур лежит разрушение ферментов за счет денатурации белков и нарушения осмотического барьера.

Разные виды микроорганизмов обладают различной устойчивостью к высоким температурам, значительно отличается устойчивость спор и вегетативных клеток. Так большинство вегетативных форм патогенных микроорганизмов гибнут при температуре 80…100 0 С в течение 1 минуты, а споры возбудителя сибирской язвы выдерживают кипячение более 1 часа.

Действие видимого излучения (света) .

Видимый (рассеянный свет), имеющий длину волны 300…1000 нм, обладает способность угнетать рост и жизнедеятельность большинства микроорганизмов. В связи с этим культивирование микроорганизмов осуществляют в темноте. Видимый свет положительно влияет только на бактерии, которые используют свет для фотосинтеза.

Прямые солнечные лучи действуют на микроорганизмы более активно, чем рассеянный свет. Бактерицидное действие света связано с образованием гидроксильных радикалов и других высокореактивных веществ, разрушающих вещества, входящие в состав клетки. Например, происходит инактивация ферментов.

Микроорганизмы-сапрофиты более устойчивы к воздействию света, чем патогенные. Это объясняется тем, что они, чаще подвергаясь действию прямых солнечных лучей, более адаптированы к ним. В связи с этим следует отметить большую гигиеническую роль солнечного света. Именно под воздействием солнечного излучения происходит самоочищение воздуха, верхних слоев почвы и воды.

Ультрафиолетовое излучение .

Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 295…200 нм является бактерицидно активным, то есть способным губительно действовать на микроорганизмы. Механизм действия ультрафиолетового излучения заключается в его способности частично или полностью подавлять репликацию ДНК и повреждать рибонуклеиновые кислоты (особенно мРНК).

Ультрафиолетовое излучение широко применяют для санации воздуха в животноводческих помещениях, в лабораториях, в промышленных цехах, микробиологических боксах. Для дезинфекции воздуха промышленность выпускает различные лампы. В животноводческой практике широко применяют установки ИКУФ-1, как источник ультрафиолетового и инфракрасного излучения.

Ионизирующее излучение .

Ионизирующее (рентгеновское) излучение представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,006…10нм. В зависимости от длины волны различают гамма-излучение, бета-излучение и альфа-излучение. Наиболее активным действие на биологические объекты отличается гамма-излучение, но даже его бактерицидные свойства значительно ниже, чем бактерицидные свойства ультрафиолетового излучения. Гибель бактерий наступает только при облучении их большими дозами от 45000 до 280000 рентген. Отдельные виды способны выживать в воде атомных реакторов, где величина радиоактивного облучения достигает 2…3 млн. рентген. Более того, получены данные, что воздействие небольших дозгамма-излучения на патогенные микроорганизмы, способны усилить их вирулентные свойства.

Механизм действия рентгеновского излучения заключается в поражении ядерных структур, в частности нуклеиновых кислот цитоплазмы, что приводит к гибели микробной клетки или изменению ее генетических свойств (мутации).

Электричество .

Электрический ток малой и высокой частоты уничтожает микроорганизмы. Особенно сильным бактерицидным действием обладают токи ультравысокой частоты. Они приводят в колебание молекулы всех элементов клетки, вследствие чего происходит быстрое и равномерное нагревание всей массы клетки не зависимо от температуры окружающей среды. Кроме того, установлено, что длительное воздействие токов высокой частоты приводит к электрофорезу некоторых компонентов питательной среды. Образующиеся при этом соединения инактивируют микробную клетку.

Ультразвук .

Механизм бактерицидного действия ультразвука (волны с частотой 20 000 Гц) заключаетсяв том, что в цитоплазме микроорганизмов, находящихся в жидкой среде, образуется кавитационная полость, которая заполняется парами жидкости, в пузырьке возникает давление, что приводит к дезинтеграции цитоплазматических структур. Ультразвук используют для стерилизации пищевых продуктов и дезинфекции предметов.

Аэроионизация .

Аэроионы, несущие положительный или отрицательный заряд, возникают в воздухе при искусственной или естественной ионизации. Наибольшее влияние на бактерии оказывают отрицательно заряженные ионы, действуя уже в средних концентрациях (5*10 4 в 1 см 3 воздуха). Положительно заряженные ионы обладают менее выраженным бактерицидным действием, они способны задерживать рост и развитие микроорганизмов только в больших концентрациях (10 6 в 1 см 3 воздуха). Сила действия аэроионов зависит от их концентрации, длительности экспозиции и расстояния от источника. Используют аэроионы для обеззараживания воздуха жилых помещений, цехов предприятий, медицинских учреждений.

Почти все факторы физического воздействия на микроорганизмы могут быть использованы с целью стерилизации. Стерилизация – уничтожение патогенных и непатогенных микроорганизмов, их вегетативных и споровых форм в каком-либо объекте. Стерилизации подвергают питательные среды, стеклянную посуду, инструменты, перевязочный материал, халаты. Стерилизации также подвергают воздух и предметы в микробиологических боксах.

Механизм действия различных методов стерилизации не одинаков, но в основе каждого лежит способность нарушать жизненные процессы микробной клетки (денатурация белков, угнетение функции ферментных систем).

Физические методы стерилизации:

1. Прокаливание (фламбирование). Подвергаются металлические предметы (петли, иглы, скальпель, ножницы, шпатель).

2. Стерилизация путем кипячения. Кипячением стерилизуют иглы, шприцы, пинцеты, ножницы, скальпели и другие инструменты, которые раскладывают в стерилизаторах на решетчатые вставки. В стерилизатор наливают дистиллированную воду в количестве, достаточном для полного закрывания инструментов. В воду можно добавлять 2% гидрокарбоната натрия. Кипятят в течение 25 – 30 минут.

3. Стерилизация сухим жаром. Стерилизация осуществляется при помощи сухого нагретого воздуха в сушильном шкафу с двойными стенками (печь Пастера). Снаружи шкаф облицован теплонепроницаемым материалом. Контроль температурного режима осуществляется при помощи температурного датчика. В сушильном шкафу стерилизуют чистую, предварительно высушенную стеклянную посуду, завернутую в пергаментную бумагу. Режимы стерилизации: 155…160 0 –2 часа; 165…170 0 – 1…1,5 часа; 180 0 – 1 час. Время экспозиции отмечают от момента достижения температурой заданного значения.

4. Стерилизация текучим паром. Стерилизацию проводят в аппарате Коха, который представляет собой сосуд с неплотно закрытой крышкой. На дне аппарата имеется решетчатая подставка, до уровня которой наливают воду. На подставку помещают сосуд с решетчатым дном, в котором находятся объекты, подлежащие стерилизации (питательные среды). В процессе кипения воды образуются пары, нагревающие содержимое сосуда. Время стерилизации – 30…40 минут. Однократная стерилизация уничтожает только вегетативные формы бактерий, а споры сохраняют свою жизнеспособность, стерилизацию проводят «дробно» - три дня подряд. Таким способом стерилизуют среды с углеводами, молоко, среды с желатиной, то есть субстраты, которые не выдерживают нагревания более 100 0 С, длительного действия пара или сухого жара.

5. Тиндализация – это дробная стерилизация в водяной бане при 56…58 0 С в течение 5…6 суток: в первый день прогревают в течение 2 часов, в последующие дни – по1 часу. Метод используется для стерилизации материалов, разрушающихся при температуре выше 58…60 0 С – веществ, содержащих белки (сыворотка крови).

6. Пастеризация – это метод не полной стерилизации, используемы с целью сохранения питательной ценности пищевого продукта, которая может снижаться при кипячении. Продукт нагревают при 80 0 С в течение 30 минут, а затем резко охлаждают до 4…8 0 С. Резкое охлаждение препятствует прорастанию спор и последующему размножению бактерий.

7. Стерилизация паром под давлением (автоклавирование). Это самый эффективный метод стерилизации. Принцип стерилизации основан на том, что чистый насыщенный водяной пар при высоком давлении, конденсируясь, повышает температуру внутри автоклава выше температуры кипения. При повышении давления пара соответственно повышается и температура в стерилизационной камере: 50,6 кПа (0,5 атм.) – 110…112 0 С, 101,3 кПа (1 атм.) – 120…121 0 С, 151,9 кПа (1,5 атм.) – 124…126 0 С, 202,6 кПа (2 атм.) – 132…133 0 С.Конструкции и объем стерилизационной камеры автоклавов могут быть различными (горизонтальные и вертикальные), но принцип действия остается таким же. В автоклаве стерилизуют питательные среды, выдерживающие температуру выше 100 0 С, стеклянную посуду, завернутую в бумагу, перевязочный материал, халаты (в биксах). Кроме того, обеззараживают микробные культуры, отработанные питательные среды, посуду. Режимы работы автоклава нуждаются в постоянном контроле. Для этого используют химические и биологические методы.

8. Стерилизация фильтрованием . Осуществляется пропускание материала через бактериологические фильтры. Фильтрация связана с механической задержкой бактерий мелкопористыми фильтрами и с адсорбционной способностью материала из которого изготовлен фильтр. Фильтрации обычно подвергают жидкости не выдерживающие нагревания. Различают фильтры:

· керамические – их изготавливают из каолина или кварцевого песка;

· асбестовые - фильтры Зейтца (пластины из смеси асбеста с целлюлозой);

· мембранные – имеют вид тонких листков белой бумаги, ихготовят из гемицеллюлозы, обработанной соответствующими реактивами, температурой и прессованием. Эти фильтры различают по диаметру и величине пор, имеют наиболее точную калибровку.

Стерильность фильтратов контролируют высевом на питательные среды с термостатированием.

9. Стерилизация ультрафиолетовым излучением. В лаборатории источником ультрафиолетового излучения обычно служат бактерицидные лампы, используемые для обеззараживания воздуха.

Стерилизация ультразвуком. С помощью ультразвука стерилизуют воду, молоко, некоторые продукты, кожевенное сырье. Стерилизующее действие ультразвука связано с разрушением бактериальной клетки под действием кавитационных полостей, возникающих в цитоплазме.

Жизнь микроорганизмов находится в тесной зависимости от условий окружающей среды. Все факторы окружающей среды, оказывающие влияние на микроорганизмы, можно разделить на три группы: физические, химические и биологические, благоприятное или губительное действие которых зависит как от природы самого фактора, так и от свойств микроорганизма.

Физические факторы

Из физических факторов наибольшее влияние на развитие микроорганизмов оказывают температура, высушивание, лучистая энергия, ультразвук.

Температура . Жизнедеятельность каждого микроорганизма ограничена определенными температурными границами. Эту температурную зависимость обычно выражают тремя основными точками: минимум - температура, ниже которой размножение микробных клеток прекращается; оптимум - наилучшая температура для роста и развития микроорганизмов; максимум - температура, выше которой жизнедеятельность клеток ослабляется или прекращается. Оптимальная температура обычно соответствует температурным условиям естественной среды обитания.

Все микроорганизмы по отношению к температуре подразделяются на психрофилы, мезофилы и термофилы.

Психрофилы (от греч. psychros - холодный, phileo - люблю), или холодолюбивые микроорганизмы, растут при относительно низких температурах: минимальная температура - 0° С, оптимальная - 10-20° С, максимальная - 30° С. Эта группа включает микроорганизмы, обитающие в северных морях и океанах, почве, сточных водах. Сюда же относятся светящиеся и железобактерии, а также микробы, вызывающие порчу продуктов на холоду (ниже 0° С).

Мезофилы (от греч. mesos - средний) - наиболее обширная группа, включающая большинство сапрофитов и все патогенные микроорганизмы. Оптимальная температура для них 28-37° С, минимальная - 10° С, максимальная - 45° С.

Термофилы (от греч. termos - тепло, жар), или теплолюбивые микроорганизмы, развиваются при температуре выше 55° С, температурный минимум для них 30° С, оптимум - 50-60° С, а максимум - 70-75° С. Они встречаются в горячих минеральных источниках, поверхностном слое почвы, самонагревающихся субстратах (навозе, сене, зерне), кишечнике человека и животных. Среди термофилов много споровых форм.

Высокие и низкие температуры оказывают различное влияние на микроорганизмы. Одни более чувствительны к высоким температурам. Причем, чем выше температура за пределами максимума, тем быстрее наступает гибель микробных клеток, что обусловлено денатурацией (свертыванием) белков клетки.

Вегетативные формы бактерий мезофилов погибают при температуре 60° С в течение 30-60 мин, а при 80-100° С - через 1-2 мин. Споры бактерий гораздо устойчивее к высоким температурам. Например, споры бацилл сибирской язвы выдерживают кипячение в течение 10-20 мин, а споры клостридий ботулизма - 6 ч. Все микроорганизмы, включая споры, погибают при температуре 165-170° С в течение часа (в сухожаровом шкафу) или при действии пара под давлением 1 атм (в автоклаве) в течение 30 мин.

Действие высоких температур на микроорганизмы положено в основу стерилизации - полного освобождения разнообразных объектов от микроорганизмов и их спор (см. ниже).

К действию низких температур многие микроорганизмы чрезвычайно устойчивы. Сальмонеллы тифа и холерный вибрион длительно выживают во льду. Некоторые микроорганизмы остаются жизнеспособными при температуре жидкого воздуха (-190° С), а споры бактерий выдерживают температуру до -250° С.

Только отдельные виды патогенных бактерий чувствительны к низким температурам (например, бордетеллы коклюша и паракоклюша, нейссерии менингококка и др.). Эти свойства микроорганизмов учитывают в лабораторной диагностике и при транспортировке исследуемого материала - его доставляют в лабораторию защищенным от охлаждения.

Действие низких температур приостанавливает гнилостные и бродильные процессы, Что широко применяется для сохранения пищевых продуктов в холодильных установках, погребах, ледниках. При температуре ниже 0° С микробы впадают в состояние анабиоза - наступает замедление процессов обмена веществ и прекращается размножение. Однако при наличии соответствующих температурных условий и питательной среды жизненные функции микробных клеток восстанавливаются. Это свойство микроорганизмов используется в лабораторной практике для сохранения культур микробов при низких температурах. Губительное действие на микроорганизмы оказывает также быстрая смена высоких и низких температур (замораживание и оттаивание) - это приводит к разрыву клеточных оболочек.

Высушивание . Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов необходима вода. Высушивание приводит к обезвоживанию цитоплазмы, нарушению целостности цитоплазматической мембраны, вследствие чего нарушается питание микробных клеток и наступает их гибель.

Сроки отмирания разных видов микроорганизмов под влиянием высушивания значительно отличаются. Так, например, патогенные нейссерии (менингококки, гонококки), лептоспиры, бледная трепонема и другие погибают при высушивании через несколько минут. Холерный вибрион выдерживает высушивание 2 сут, сальмонеллы тифа - 70 сут, а микобактерии туберкулеза - 90 сут. Но высохшая мокрота больных туберкулезом, в которой возбудители защищены сухим белковым чехлом, остается заразной 10 мес.

Особой устойчивостью к высушиванию, как и к другим воздействиям окружающей среды, обладают споры. Споры бацилл сибирской язвы сохраняют способность к прорастанию в течение 10 лет, а споры плесневых грибов - до 20 лет.

Неблагоприятное действие высушивания на микроорганизмы издавна используется для консервирования овощей, фруктов, мяса, рыбы и лекарственных трав. В то же время, попав в условия повышенной влажности, такие продукты быстро портятся из-за восстановления жизнедеятельности микробов.

Для хранения культур микроорганизмов, вакцин и других биологических препаратов широко применяют метод лиофильной сушки. Сущность метода состоит в том, что предварительно микроорганизмы или препараты подвергают замораживанию, а затем их высушивают в условиях вакуума. При этом микробные клетки переходят в состояние анабиоза и сохраняют свои биологические свойства в течение нескольких месяцев или лет.

Лучистая энергия . В природе микроорганизмы постоянно подвергаются воздействию солнечной радиации. Прямые солнечные лучи вызывают гибель многих микроорганизмов в течение нескольких часов, за исключением фотосинтезирующих бактерий (зеленых и пурпурных серобактерий). Губительное действие солнечного света обусловлено активностью ультрафиолетовых лучей (УФ-лучи). Они инактивируют ферменты клетки и повреждают ДНК. Патогенные бактерии более чувствительны к действию УФ-лучей, чем сапрофиты. Поэтому хранить микробные культуры в лаборатории лучше в темноте. В этом отношении демонстративен опыт Бухнера.

В чашку Петри с тонким слоем агара производят обильный посев какой-либо культуры бактерий. На наружную поверхность засеянной чашки наклеивают вырезанные из черной бумаги буквы, образующие, например, слово "typhus". Чашку, обращенную дном вверх, подвергают облучению прямыми солнечными лучами в течение 1 ч. Затем бумажки снимают, и чашку ставят на сутки в термостат при 37° С. Рост бактерий наблюдается лишь в тех местах агара, которые были защищены от действия УФ-лучей наклеенными буквами. Остальная часть агара остается прозрачной, т. е. рост микроорганизмов отсутствует (рис. 11).

Велико значение солнечного света как естественного фактора оздоровления внешней среды. Он освобождает от патогенных бактерий воздух, воду "естественных водоемов, верхние слои почвы.

Бактерицидное (уничтожающее бактерий) действие УФ-лучей используется для стерилизации воздуха закрытых помещений (операционных, перевязочных, боксов и т. д.), а также воды и молока. Источником этих лучей являются лампы ультрафиолетового излучения, бактерицидные лампы.

Другие виды лучистой энергии - рентгеновские лучи, α-, β-, γ-лучи оказывают губительное действие на микроорганизмы только в больших дозах, порядка 440-280 Дж/кг. Гибель микробов обусловлена разрушением ядерных структур и клеточной ДНК. Малые дозы излучений стимулируют рост микробных клеток. Микроорганизмы значительно устойчивее к радиоактивным излучениям, чем высшие организмы. Известны тионовые бактерии, обитающие в залежах урановых руд. Бактерии обнаруживали в воде атомных реакторов при концентрации ионизирующей радиации 20-30 кДж/кг.

Бактерицидное действие ионизирующего излучения используется для консервирования некоторых пищевых продуктов, стерилизации биологических препаратов (сывороток, вакцин и др.), при этом свойства стерилизуемого материала не изменяются.

В последние годы радиационным методом стерилизуют изделия для одноразового использования - полистироловые пипетки, чашки Петри, лунки для серологических реакций, шприцы, а также шовный материал - кетгут и др.

Ультразвук вызывает значительное поражение микробной клетки. Под действием ультразвука газы, находящиеся в жидкой среде цитоплазмы, активируются, и внутри клетки возникает высокое давление (до 10000. атм). Это приводит к разрыву клеточной оболочки и гибели клетки. Ультразвук используют для стерилизации пищевых продуктов (молока, фруктовых соков), питьевой воды.

Высокое давление . К механическому давлению бактерии и особенно их споры устойчивы. В природе встречаются бактерии, живущие в морях и океанах на глубине 1000-10000 м под давлением от 100 до 900 атм. Некоторые виды бактерий выдерживают давление до 3000-5000 атм, а бактериальные споры - даже 20000 атм.

Химические факторы

Влияние химических веществ на микроорганизмы различно в зависимости от природы химического соединения, его концентрации, продолжительности воздействия на микробные клетки. В зависимости от концентрации химическое вещество может быть источником питания или оказывать угнетающее действие на жизнедеятельность микроорганизмов. Например, 0,5-2% раствор глюкозы стимулирует рост микробов, а 20-40% растворы глюкозы задерживают размножение микробных клеток.

Многие химические соединения, оказывающие губительное действие на микроорганизмы, используются в медицинской практике в качестве дезинфицирующих веществ и антисептиков.

Химические вещества, используемые для дезинфекции, называют дезинфицирующими. Под дезинфекцией понимают мероприятия, направленные на уничтожение патогенных микроорганизмов в различных объектах окружающей среды. К дезинфицирующим веществам относят галлоидные соединения, фенолы и их производные, соли тяжелых металлов, некоторые кислоты, щелочи, спирты и др. Они вызывают гибель микробных клеток, действуя в оптимальных концентрациях, в течение определенного времени. Многие дезинфицирующие вещества оказывают вредное воздействие на ткани макроорганизма.

Антисептиками называют химические вещества, которые могут вызывать гибель микроорганизмов или задерживать их рост и размножение. Их используют с лечебной целью (химиотерапия), а также для обеззараживания ран, кожи, слизистых оболочек человека. Антисептическими свойствами обладают перекись водорода, спиртовые растворы йода, бриллиантового зеленого, растворы перманганата калия и др. Некоторые антисептические вещества (уксусная, сернистая, бензойная кислоты и др.) в дозах, безвредных для человека, применяют для консервирования пищевых продуктов.

По механизму действия химические вещества, обладающие противомикробной активностью, можно подразделить на несколько групп.

1. Поверхностно-активные вещества (жирные кислоты, мыла и прочие детергенты) вызывают снижение поверхностного натяжения, что приводит к нарушению функционирования клеточной стенки и цитоплазматической мембраны микроорганизмов.

2. Фенол, крезол и их производные вызывают коагуляцию микробных белков. Они используются для дезинфекции заразного материала в микробиологической практике и инфекционных больницах.

3. Окислители, взаимодействуя с микробными белками, нарушают деятельность ферментов, вызывают денатурацию белков. Активными окислителями являются хлор, озон, которые используют для обеззараживания питьевой воды. Хлорпроизводные вещества (хлорная известь, хлорамин) широко употребляют в целях дезинфекции. Окисляющими свойствами обладают перекись водорода, перманганат калия, йод и др.

4. Формальдегид применяют в виде 40% раствора (формалин) для дезинфекции. Он убивает вегетативные и споровые формы микроорганизмов. Формалин блокирует аминогруппы белков микробной клетки и вызывает их денатурацию.

5. Соли тяжелых металлов (ртуть, свинец, цинк, золото и др.) коагулируют белки микробной клетки, вызывая этим их гибель. Ряд металлов (серебро, золото, ртуть и др.) оказывают бактерицидное действие на микроорганизмы в ничтожно малых концентрациях. Это свойство получило название олигодинамического действия (от лат. oligos - малый, dinamys - сила). Доказано, что вода, находящаяся в сосудах из серебра, не загнивает, благодаря бактерицидному действию ионов серебра. Для профилактики бленнореи * новорожденных долгое время применяли 1% раствор нитрата серебра. Коллоидные растворы органических соединений серебра (протаргол, колларгол) используют также в виде местных антисептических средств.

* (Бленнорея - воспаление конъюнктивы глаза, вызванное гонококками. )

Сильным антимикробным действием обладают препараты ртути. Издавна для дезинфекции применяли бихлорид ртути, или сулему (в разведении 1:1000). Однако она оказывает токсическое действие на ткани макроорганизма и использование ее ограничено.

6. Красители (бриллиантовый зеленый, риванол и др.) обладают свойством задерживать рост бактерий. Растворы ряда красителей применяют в качестве антисептических средств, а также вводят в состав некоторых питательных сред для угнетения роста сопутствующей микрофлоры.

Губительное действие ряда физических и химических факторов на микроорганизмы составляет основу асептического и антисептического методов, широко используемых в медицинской и санитарной практике.

Асептика - система профилактических мероприятий, препятствующих микробному загрязнению объекта (раны, операционного поля, культур микроорганизмов и т. д.), основанная на физических методах.

Антисептика - комплекс мер, направленных на уничтожение микроорганизмов в ране, целом организме или на объектах внешней среды, с применением различных обеззараживающих химических веществ.

Биологические факторы

В естественных условиях обитания микроорганизмы существуют не изолированно, а находятся в сложных взаимоотношениях, которые сводятся в основном к симбиозу, метабиозу и антагонизму.

Симбиоз - это сожительство организмов различных видов, приносящих им взаимную пользу. При этом совместно они развиваются лучше, чем каждый из них в отдельности.

Симбиотические взаимоотношения существуют между клубеньковыми бактериями и бобовыми растениями, между мицелиальными грибами и сине-зелеными водорослями (лишайниками): Симбиоз молочно-кислых бактерий и спиртовых дрожжей используют для приготовления некоторых молочно-кислых продуктов (кефир, кумыс).

Метабиоз - такой вид взаимоотношений, при котором продукты обмена одного вида микроорганизмов создают необходимые условия для развития других. Например, гнилостные микроорганизмы, расщепляющие белковые вещества, способствуют накоплению в среде аммонийных соединений и создают благоприятные условия для роста и развития нитрифицирующих бактерий. А развитие анаэробов в хорошо аэрируемой почве было бы невозможно без аэробов, поглощающих свободный кислород.

Метабиотические взаимоотношения широко распространены среди почвенных микроорганизмов и лежат в основе круговорота веществ в природе.

Антагонизм - форма взаимоотношений, при которой один микроорганизм угнетает развитие другого или может вызвать его полную гибель. Антагонистические взаимоотношения выработались у микроорганизмов в борьбе за существование. Повсюду, где они обитают, между ними идет непрерывная борьба за источники питания, кислород воздуха, среду обитания. Так, большинство патогенных бактерий, попав с выделениями больных во внешнюю среду (почву, воду), не выдерживают здесь длительной конкуренции с многочисленными сапрофитами и сравнительно быстро погибают.

Антагонизм может быть обусловлен прямым воздействием микроорганизмов друг на друга или действием продуктов их обмена. Например, простейшие пожирают бактерий, а фаги лизируют их. Кишечник новорожденных заселяют молочно-кислые бактерии Bifidobacterium bifidum. Выделяя молочную кислоту, они подавляют рост гнилостных бактерий и этим защищают от кишечных Расстройств еще малоустойчивый организм грудных детей. Некоторые микроорганизмы в процессе жизнедеятельности вырабатывают различные вещества, оказывающие губительное действие на бактерии и другие микробы. К таким веществам относят антибиотики (см. "Антибиотики").

Контрольные вопросы

1. Какие физические факторы оказывают влияние на жизнедеятельность микроорганизмов?

2. Какие вещества относит к дезинфицирующим и как они различаются по механизму воздействия на микроорганизмы?

3. Перечислите, какие взаимоотношения существуют между микроорганизмами?

Стерилизация

Стерилизация - это обеспложивание, т. е. полное освобождение объектов окружающей среды от микроорганизмов и их спор.

Стерилизацию производят различными способами:

1) физическими (воздействие высокой температуры, УФ-лучей, использование бактериальных фильтров);

2) химическими (использование различных дезинфектантов, антисептиков);

3) биологическим (применение антибиотиков).

В лабораторной практике обычно применяют физические способы стерилизации.

Возможность и целесообразность использования того или иного способа стерилизации обусловлена особенностями материала, подлежащего стерилизации, его физическими и химическими свойствами.

Физические способы

Прокаливание в пламени горелки или фламбирование - способ стерилизации, при котором происходит полное обеспложивание объекта, так как погибают и вегетативные клетки, и споры микроорганизмов. Обычно прокаливают бактериологические петли, шпатели, пипетки, предметные и покровные стекла, мелкие инструменты. Не следует стерилизовать прокаливанием ножницы, скальпели, так как под действием огня режущая поверхность становится тупой.

Сухожаровая стерилизация

Стерилизацию сухим жаром или горячим воздухом осуществляют в печах Пастера (сушильных сухожаровых шкафах). Печь Пастера - шкаф с двойными стенками, изготовленный из термостойких материалов - металла и асбеста. Нагревают шкаф с помощью газовых горелок или электронагревательных приборов. Шкафы с электрическим нагревом снабжены регуляторами, обеспечивающими необходимую температуру. Для контроля температуры имеется термометр, вставленный в отверстие верхней стенки шкафа.

Сухим жаром стерилизуют в основном лабораторную Посуду. Подготовленную для стерилизации посуду неплотно загружают в печь, чтобы обеспечить равномерный и надежный прогрев стерилизуемого материала. Дверь шкафа плотно закрывают, включают обогревательный прибор, доводят температуру до 160-165° С и при этой температуре стерилизуют 1 ч. По окончании стерилизации выключают обогрев, но дверцу шкафа не открывают до тех пор, пока печь не остынет; в противном случае холодный воздух, поступающий внутрь шкафа, может вызвать образование трещин на горячей посуде.

Стерилизацию в печи Пастера можно проводить при различном температурном режиме и экспозиции (время стерилизации) (табл. 1).

Жидкости (питательные среды, изотонический раствор хлорида натрия и др.), предметы из резины и синтетических материалов стерилизовать сухим жаром нельзя, так как жидкости вскипают и выливаются, а резина и синтетические материалы плавятся.

Для контроля стерилизации в печи Пастера шелковые нити смачивают в культуре спорообразующих бактерий, подсушивают, помещают в стерильную чашку Петри и ставят в печь Пастера. Стерилизацию проводят при температуре 165° С 1 ч (для контроля часть нитей оставляют при комнатной температуре). Затем простерилизованные и контрольные нити кладут на поверхность агара в чашку Петри или помещают в пробирки с бульоном и инкубируют в термостате при температуре 37° С в течение 2 сут. При правильной работе печи Пастера в пробирках или чашках с питательными средами, куда были помещены простерилизованные нити, роста не будет, так как споры бактерий погибнут, в то время как споры бактерий на нитях, не подвергавшихся стерилизации (контрольные), прорастут и на питательных средах будет отмечен рост.

Для определения температуры внутри печи Пастера можно использовать сахарозу или пищевой сахарный песок, карамелизующиеся при температуре 165-170° С.

Подготовка лабораторной посуды к стерилизации в печи Пастера . Лабораторную посуду (чашки Петри, пипетки градуированные и пастеровские, флаконы, колбы, пробирки) перед стерилизацией необходимо тщательно вымыть, высушить и завернуть в бумагу, иначе после стерилизации она может снова загрязниться бактериями воздуха.

Чашки Петри завертывают в бумагу по одной или несколько штук либо укладывают в специальные металлические пеналы.

В верхние концы пипеток вставляют ватные тампоны, предупреждающие попадание исследуемого материала в рот. Градуированные пипетки заворачивают в длинные полоски бумаги шириной 4-5 см. На бумаге отмечают объем завернутой пипетки. В пеналах градуированные пипетки стерилизуют без дополнительного завертывания в бумагу.

Примечание . Если градуировка на пипетках плохо заметна, ее восстанавливают перед стерилизацией. На пипетку наносят масляную краску и, не дав краске высохнуть, в нее втирают с помощью тряпочки порошок бария сульфата. После этого тряпкой снимают избыток краски, которая остается только в насечках градуировки. Обработанные таким образом пипетки следует сполоснуть.

Острые концы пастеровских пипеток запаивают в пламени горелки и заворачивают в бумагу по 3-5 штук. Заворачивать пастеровские пипетки нужно осторожно, чтобы не обломать запаянные концы капилляров.

Флаконы, колбы, пробирки закрывают ватно-марлевыми пробками. Пробка должна входить в горлышко сосуда на 2 / 3 своей длины, не слишком туго, но и не свободно. Поверх пробок на каждый сосуд (кроме пробирок) надевают бумажный колпачок. Пробирки связывают по 5-50 штук и обертывают поверх бумагой.

Примечание . При высоких температурах бумага, в которую завертывают чашки и пипетки, и вата желтеют и даже могут обугливаться, поэтому каждый новый сорт бумаги, получаемый лабораторией, следует испытывать при принятом температурном режиме.

Контрольные вопросы

1. Что понимают под термином стерилизация?

2. Какими способами проводят стерилизацию?

3. Что стерилизуют прокаливанием на огне?

4. Опишите устройство и режим работы печи Пастера.

5. Что стерилизуют в печи Пастера?

6. Как подготавливают стеклянную посуду к стерилизации?

7. Почему в печи Пастера нельзя стерилизовать питательные среды и предметы из резины?

Задание

Подготовьте к стерилизации чашки Петри, градуированные пипетки, пастеровские пипетки, пробирки, колбы и флаконы.

Стерилизация кипячением

Кипячение - способ стерилизации, гарантирующий обеспложивание при условии отсутствия в стерилизуемом материале спор. Применяют для обработки шприцев инструментов, стеклянной и металлической посуды резиновых трубок и т. п.

Стерилизацию кипячением обычно проводят в стерилизаторе - металлической коробке прямоугольной формы с плотно закрывающейся крышкой. Стерилизуемый материал помещают на имеющуюся в стерилизаторе сетку и заливают водой. Для повышения точки кипения и устранения жесткости воды добавляют 1-2% гидрокарбонат натрия (лучше пользоваться дистиллированной водой). Стерилизатор закрывают крышкой и подогревают Началом стерилизации считают момент закипания воды, время кипячения 15-30 мин. По окончании стерилизации сетку с инструментами извлекают за боковые ручки специальными крючками, а находящиеся в ней инструменты берут стерильным пинцетом или корнцангом, который кипятят вместе с остальными инструментами.

Стерилизацию паром производят двумя способами: 1) паром под давлением; 2) текучим паром.

Стерилизацию паром под давлением производят в автоклаве. Этот способ стерилизации основан на воздействии на стерилизуемые материалы насыщенного водяного пара при давлении выше атмосферного. В результате такой стерилизации при однократной обработке погибают как вегетативные, так и споровые формы микроорганизмов.

Автоклав (рис. 12) - массивный котел, снаружи покрытый металлическим кожухом, герметически закрыт крышкой, которая плотно привинчивается к котлу откидывающимися болтами. В наружный котел вставлен другой, меньшего диаметра, который называют стерилизационной камерой. В эту камеру помещают предметы, подлежащие стерилизации. Между обоими котлами имеется свободное пространство, называемое водопаровой камерой. В эту камеру через воронку, укрепленную снаружи, наливают воду до определенного уровня, отмеченного на специальной водомерной трубке. При кипячении воды в водопаровой камере образуется пар. Стерилизационная камера снабжена выпускным краном с предохранительным клапаном для выхода пара при повышении давления сверх необходимого. Для определения давления, создающегося в стерилизационной камере, служит манометр.

Рис. 12. Схема автоклава. М - манометр; ПК - предохранительный клапан; В - воронка для воды; К 2 - кран для выпуска воды; К 3 - кран для выпуска пара

Нормальное атмосферное давление (760 мм рт. ст.) принимают за нуль. Между показаниями манометра и температурой имеется определенная зависимость (табл. 2).

В настоящее время имеются автоклавы с автоматическим регулированием режима работы. Кроме обычного манометра, они снабжены электроконтактным манометром, который препятствует увеличению давления выше заданной величины и тем самым обеспечивает постоянство нужной температуры в автоклаве.

Паром под давлением стерилизуют различные питательные среды (кроме содержащих нативные белки), жидкости (изотонический раствор хлорида натрия, воду и т. д.); приборы, особенно имеющие резиновые части.

Температура и длительность автоклавирования питательных сред определяется их составом, указанным в рецепте приготовления питательной среды. Например, простые среды (мясопептонный агар, мясопептонный бульон) стерилизуют 20 мин при 120° С (1 атм). Однако при этой температуре нельзя стерилизовать среды, содержащие нативные белки, углеводы и другие легко изменяющиеся от нагревания вещества. Среды с углеводами стерилизуют дробно при 100° С или в автоклаве при 112° С (0,5 атм) 10-15 мин. Различные жидкости, приборы, имеющие резиновые шланги, пробки, бактериальные свечи и фильтры стерилизуют 20 мин при 120° С (1 атм).

Внимание! В автоклавах производят также обезвреживание инфицированного материала. Чашки и пробирки, содержащие культуры микроорганизмов, помещают в специальные металлические ведра или баки с отверстиями в крышке для проникновения пара и стерилизуют в автоклаве при 126° С (1,5 атм) в течение 1 ч. Таким же образом стерилизуют инструменты после работы с бактериями, образующими споры.

К работе с автоклавом допускаются только специально подготовленные лица, которые должны строго и точно выполнять правила, указанные в инструкции, прилагаемой к аппарату.

Техника автоклавирования . 1. Перед работой проверяют исправность всех частей и притертость кранов.

2. Через воронку, укрепленную снаружи котла, до верхней метки водомерного стекла заливают воду (дистиллированную или кипяченую, чтобы не образовалась накипь). Кран под воронкой закрывают.

3. В стерилизационную камеру на специальную сетку помещают стерилизуемый материал. Предметы следует загружать не слишком плотно, так как пар должен свободно проходить между ними, иначе они не нагреваются до нужной температуры и могут остаться нестерильными.

4. Резиновую прокладку на крышке натирают мелом для лучшей герметизации.

5. Крышку закрывают и болтами привинчивают к корпусу автоклава, причем болты закручивают попарно крест-накрест.

6. Открывают до отказа выпускной кран, соединяющий стерилизационную камеру с наружным воздухом, и начинают нагревать автоклав. Нагревание автоклава обычно производят с помощью газа или электричества.

При нагревании автоклава вода закипает, образующийся пар поднимается между стенками котлов и сквозь специальные отверстия, имеющиеся в стенке внутреннего котла (см. рис. 12), попадает в стерилизационную камеру и выходит через открытый выпускной кран. Сначала пар выходит вместе с воздухом, находившимся в автоклаве. Необходимо, чтобы весь воздух был вытеснен из автоклава, так как в противном случае показания манометра не будут соответствовать температуре в автоклаве.

Появление непрерывной сильной струи пара указывает на полное удаление воздуха из автоклава; после этого выпускной кран закрывают и давление, внутри автоклава начинает постепенно повышаться.

7. Началом стерилизации считают момент, когда показания манометра достигают заданной величины. Нагрев регулируют так, чтобы давление в автоклаве в течение определенного времени не изменялось.

8. По истечении времени стерилизации нагрев автоклава прекращают, пар выпускают через выпускной кран. Когда стрелка манометра опускается до нуля, открывают крышку. Чтобы избежать ожогов паром, оставшимся в автоклаве, крышку следует открывать на себя.

Уровень температуры в автоклаве, т. е. правильность показаний манометра, можно проверить. Для этого используют различные вещества, имеющие определенную точку плавления: антипирин (113° С), резорцин и серу (119° С), бензойную кислоту (120° С). Одно из этих веществ смешивают с ничтожно малым количеством красителя (фуксина или метиленового синего) и насыпают в стеклянную трубочку, которую запаивают и помещают в вертикальном положении между стерилизуемым материалом. Если температура достаточна, вещество расплавится и окрасится в цвет соответствующего красителя.

Для проверки эффективности стерилизации в автоклав помещают пробирку с заведомо споровой культурой. После автоклавирования пробирку переносят в термостат на 24-48 ч, отмечают отсутствие или наличие роста. Отсутствие роста свидетельствует о правильной работе прибора.

Стерилизацию текучим паром производят в аппарате Коха. Этот способ применяют в тех случаях, когда стерилизуемый объект изменяется при температуре выше 100° С. Текучим паром стерилизуют питательные среды, содержащие мочевину, углеводы, молоко, картофель, желатин и др.

Аппарат (кипятильник) Коха представляет собой металлический цилиндр, обшитый снаружи (для уменьшения теплоотдачи) войлоком или асбестом. Цилиндр закрывают конической крышкой с отверстием для выхода пара. Внутри цилиндра находится подставка, до уровня которой наливают воду. На подставку ставят ведро с отверстием, в которое помещают стерилизуемый материал. Нагревают аппарат Коха при помощи газа или электричества. Отсчет времени стерилизации ведут с момента энергичного выделения пара у краев крышки и из отверстия для выхода пара. Стерилизуют в течение 30-60 мин. По окончании стерилизации нагрев прекращают. Вынимают из аппарата ведро с материалом и оставляют при комнатной температуре до следующего дня. Прогревание проводят 3 дня подряд при температуре 100° С по 30-60 мин. Такой метод носит название дробной стерилизации. При первом прогревании гибнут вегетативные формы микробов, а споровые сохраняются. За сутки споры успевают прорасти и превратиться в вегетативные формы, которые погибают на второй день стерилизации. Так как возможно, что некоторая часть спор не успела прорасти, материал выдерживают еще 24 ч, а затем проводят третью стерилизацию. Стерилизация текучим паром в аппарате Коха не требует специального контроля, так как показателем правильной работы прибора служит стерильность приготовленных питательных сред. Стерилизовать текучим паром можно также в автоклаве при незавинченной крышке и открытом выпускном кране.

Контрольные вопросы

1. Какие питательные среды стерилизуют паром?

2. Что такое стерилизатор и как он устроен?

3. Почему при стерилизации кипячением следует применять дистиллированную воду?

4. Опишите устройство и режим работы автоклава.

5. Что стерилизуют в автоклаве?

6. Что служит контролем правильной стерилизации при автоклавировании?

7. Что такое стерилизация текучим паром?

8. Опишите устройство аппарата Коха.

9. С какой целью проводят дробную стерилизацию?

Задание

Заполните форму.

Дробную стерилизацию можно проводить также в свертывателе Коха.

Свертыватель Коха используют для свертывания сывороточных и яичных питательных сред, причем одновременно с уплотнением среды происходит ее стерилизация.

Свертыватель Коха представляет собой плоский металлический ящик с двойными стенками, покрытый снаружи теплоизоляционным материалом. В пространство между стенками через специальное отверстие, находящееся в верхней части наружной стенки, наливают воду. Отверстие закрывают пробкой, в которую вставлен термометр. Закрывают аппарат двумя крышками: стеклянной и металлической. Через стеклянную крышку можно наблюдать за процессом свертывания. Пробирки со средами укладывают на дно свертывателя в наклонном положении.

Нагревание свертывателя осуществляют с помощью газа или электричества. Среды стерилизуют однократно при температуре 90° С в течение 1 ч или дробно - 3 дня подряд при 80° С в течение 1 ч.

Тиндализацию * - дробную стерилизацию при низких температурах - применяют для веществ, которые легко разрушаются и денатурируются при температуре 60° С (например, белковые жидкости). Прогревание стерилизуемого материала производят на водяной бане или в специальных приборах с терморегуляторами при температуре 56-58° С в течение часа 5 дней подряд.

* (Способ стерилизации, назван по имени Тиндаля, предложившего его. )

Пастеризация - стерилизация при 65-70° С в течение 1 ч, предложена Пастером для уничтожения бесспоровых форм микробов. Пастеризуют молоко, вино, пиво, плодовые соки и другие продукты. Молоко пастеризуют с целью освобождения от молочно-кислых и патогенных бактерий (бруцеллы, микобактерии туберкулеза, шигеллы, сальмонеллы, стафилококки и др.). При пастеризации пива, плодовых соков, вина погибают микроорганизмы, вызывающие различные виды брожения. Пастеризованные продукты лучше сохранять на холоду.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение и устройство свертывателя Коха?

2. Какие существуют способы стерилизации в свертывателе?

3. Что такое тиндализация?

4. Что такое пастеризация?

Стерилизация ультрафиолетовым облучением

Стерилизацию УФ-лучами производят при помощи специальных установок - бактерицидных ламп. УФ-лучи обладают высокой антимикробной активностью и могут вызвать гибель не только вегетативных клеток, но и спор. УФ-облучение применяют для стерилизации воздуха в больницах, операционных, детских учреждениях и т. д. В микробиологической лаборатории УФ-лучами обрабатывают бокс перед работой.

Контрольные вопросы

1. Какими свойствами обладают ультрафиолетовые лучи?

2. В каких случаях прибегают к стерилизации методом ультрафиолетового излучения?

Механическая стерилизация при помощи бактериальных фильтров

Стерилизацию фильтрованием применяют в тех случаях, когда стерилизуемые предметы изменяются при нагревании. Фильтрование проводят с помощью бактериальных фильтров, изготовленных из различных мелкопористых материалов. Поры фильтров должны быть достаточно мелкими (до 1 мкм), чтобы обеспечить механическую задержку бактерий, поэтому некоторые авторы относят фильтрование к механическим способам стерилизации.

Методом фильтрования стерилизуют питательные среды, содержащие белок, сыворотки, некоторые антибиотики, а также отделяют бактерии от вирусов, фагов и экзотоксинов.

В микробиологической практике используют асбестовые фильтры Зейтца, мембранные фильтры и фильтры (свечи) Шамберлана и Беркефельда.

Фильтры Зейтца представляют собой диски, изготовленные из смеси асбеста с целлюлозой. Толщина их 3-5 мм, диаметр 35-140 мм. Отечественная промышленность изготовляет фильтры двух марок: "Ф" (фильтрующие)- задерживающие взвешенные частицы, но пропускающие бактерии; "СФ" (стерилизующие) - с меньшими порами, задерживающие бактерии, но пропускающие вирусы. Мятые асбестовые пластинки, а также пластинки с надломами и трещинами для работы непригодны.

Мембранные фильтры готовят из нитроцеллюлозы. Они представляют собой диски белого цвета толщиной 0,1 мм и диаметром 35 мм. В зависимости от размера пор их обозначают № 1, 2, 3, 4 и 5 (табл. 3).

Для стерилизации наиболее пригоден фильтр № 1. Кроме перечисленных, выпускают еще так называемый предварительный фильтр, предназначенный для освобождения фильтруемой жидкости от содержащихся в ней крупных частиц.

Фильтры (свечи) Шамберлана и Беркефельда представляют собой полые цилиндры, закрытые с одного конца. Свечи Шамберлана изготовляют из каолина с примесью песка и кварца. Стандартизуют их по размерам пор и обозначают L 1 , L 2 , L 3 ... L 13 . Фильтры (свечи) Беркефельда готовят из инфузорной земли, по величине пор их обозначают V, N, W, что соответствует диаметру пор 3-4, 4-7, 8-12 мк.

Работу с бактериальными фильтрами осуществляют следующим образом. Фильтр должен быть закреплен в специальном держателе, который вставляют в приемник фильтра. Приемником обычно является колба Бунзена. Держатели, в большинстве случаев сделанные из нержавеющей стали, состоят из двух частей: верхней, имеющей форму цилиндра без дна, и нижней - опорной части, заканчивающейся трубкой. Фильтры Зейтца шероховатой поверхностью вверх помещают на металлическую сетку и крепко зажимают винтами между верхней и нижней частью держателя. Смонтированный фильтр укрепляют в резиновой пробке, вставленной в горлышко колбы Бунзена. В отводную трубку колбы, которую присоединяют к вакуумному насосу, вставляют ватный тампон. Подготовленную установку обертывают бумагой и стерилизуют в автоклаве под давлением 1 атм в течение 20-30 мин. Весь прибор в собранном виде называют также фильтром Зейтца (рис. 13).

Непосредственно перед фильтрованием отводной конец колбы Бунзена соединяют резиновой трубкой с масляным или водоструйным насосом. Места соединения различных частей заливают парафином для создания герметичности. В цилиндр аппарата наливают фильтруемую жидкость и включают в действие насос, создающий вакуум в приемнике. В результате образующейся разности давлений фильтруемая жидкость проходит через поры фильтра в приемник, а микробы остаются на поверхности фильтра.

Мембранные фильтры перед употреблением стерилизуют кипячением в дистиллированной воде. Чтобы предупредить скручивание фильтров, их сначала помещают в дистиллированную воду, подогретую до температуры 50-60° С, и кипятят на слабом огне 30 мин, 2-3 раза меняя воду. Держатель и приемник фильтра стерилизуют заранее, прибор монтируют в асептических условиях. Чтобы не порвать мембранный фильтр о металлическую сетку, под него кладут кружки стерильной фильтровальной бумаги. Затем стерильным пинцетом с гладкими кончиками берут мембранный фильтр из стерилизатора и помещают на опорную сетку блестящей поверхностью вниз.

Простерилизованные в автоклаве свечи (Шамберлана) соединяют посредством резиновой трубки с приёмником и опускают в сосуд (чаще цилиндр) с фильтруемой жидкостью. Фильтрация происходит при помощи вакуумного насоса. В приемник поступает стерильный фильтрат, а бактерии задерживаются порами свечи.

Мембранные и асбестовые фильтры рассчитаны на одноразовое использование. Свечи после употребления кипятят в водопроводной воде, затем прокаливают в муфельной печи.

Перед последующим употреблением свечи проверяют на целостность. Свечу опускают в сосуд с водой и пропускают воздух. Если на поверхности свечи выступают пузырьки воздуха, значит в свече образовались трещины и она непригодна.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается метод стерилизации фильтрованием? Что стерилизуют этим методом?

2. Какие бактериальные фильтры Вы знаете? Как монтируют прибор для фильтрования, какие условия необходимо соблюдать?

Химические способы

Этот вид стерилизации применяют ограниченно, и он служит в основном для предупреждения бактериального загрязнения питательных сред и иммунобиологических препаратов (вакцин и сывороток).

К питательным средам чаще всего прибавляют такие вещества, как хлороформ, толуол, эфир. При необходимости освободить среду от этих консервантов ее нагревают на водяной бане при 56° С (консерванты испаряются).

Для консервирования вакцин, сывороток пользуются мертиолатом, борной кислотой, формалином и т. д.

Биологическая стерилизация

Биологическая стерилизация основана на применении антибиотиков. Этот метод используют при культивировании вирусов.

Контрольные вопросы

1. Что такое химическая стерилизация и когда ее используют?

2. Что такое биологическая стерилизация?

Основные способы стерилизации представлены в табл. 4.

1 (Стерилизация неполная: в стерилизуемом материале сохраняются споры. )

2 (Стерилизация неполная: в стерилизуемом материале сохраняются вирусы. )

Дезинфекция

В микробиологической практике применяют различные дезинфицирующие вещества: 3-5% растворы фенола, 5-10% растворы лизола, 1-5% растворы хлорамина, 3-6% растворы перекиси водорода, 1-5% растворы формалина, растворы сулемы в разведении 1:1000 (0,1%), 70° спирт и др.

Дезинфекции подвергают отработанный патологический материал (гной, кал, моча, мокрота, кровь, спинномозговая жидкость) перед сливом его в канализацию. Обеззараживание проводят сухой хлорной известью или 3-5% раствором хлорамина.

Загрязненные патологическим материалом или культурами микроорганизмов пипетки (градуированные и пастеровские), стеклянные шпатели, предметные и покровные стекла опускают на сутки в стеклянные банки с 3% раствором фенола или перекиси водорода.

По окончании работы с заразным материалом лаборант должен обработать дезинфицирующим раствором рабочее место и руки. Поверхность рабочего стола протирают кусочком ваты, смоченным 3% раствором фенола. Руки дезинфицируют 1% раствором хлорамина. Для этого ватный шарик или марлевую салфетку смачивают дезинфицирующим раствором и протирают левую кисть, потом правую, а затем моют руки теплой водой с мылом.

Выбор дезинфицирующего вещества, его концентрация и длительность воздействия (экспозиция) зависят от биологических свойств микроба и от той среды, в которой будет происходить контакт дезинфицирующего вещества с патогенными микроорганизмами. Например, сулема, фенол, спирты непригодны для обеззараживания белковых субстратов (гной, кровь, мокрота), так как под их влиянием происходит свертывание белков, а свернувшийся белок предохраняет микроорганизмы от воздействия дезинфицирующих веществ.

При дезинфекции материала, инфицированного споровыми формами микроорганизмов, применяют 5% раствор хлорамина, 1-2,5% растворы активированного хлорамина, 5-10% растворы формалина и другие вещества.

Дезинфекцию, которую проводят на протяжении всего дня по ходу работы, называют текущей, а по окончании работы - заключительной.

Дезинфицирующие вещества и прописи приготовления из них рабочих растворов . Хлорная известь - белый комковатый порошок с резким запахом хлора, в воде растворяется не полностью. Бактерицидный эффект зависит от содержания активного хлора, количество которого колеблется от 28 до 36%. Хлорная известь, содержащая менее 25% активного хлора, для дезинфекции непригодна.

При неправильном хранении хлорная известь разлагается и теряет часть активного хлора. Разложению способствуют тепло, влага, солнечный свет, поэтому хранить хлорную известь следует в сухом, темном месте, в плотно закрытой таре.

Сухую хлорную известь применяют для обеззараживания выделений человека и животных (из расчета 200 г на 1 л испражнений и 10 г на 1 л мочи).

Приготовление исходного 10% осветленного раствора хлорной извести. Берут 1 кг сухой хлорной извести, помещают в эмалированное ведро и измельчают. Затем заливают холодной водой до объема 10 л, хорошо перемешивают, закрывают крышкой и оставляют на сутки в прохладном месте. После этого образовавшийся 10% осветленный раствор осторожно сливают и отфильтровывают через несколько слоев марли или процеживают через плотную ткань. Хранят в бутылях из темного стекла, закрытых деревянной пробкой, в прохладном месте, не более 10 сут. Рабочие растворы необходимой концентрации готовят из основного раствора непосредственного перед их употреблением. Количество основного раствора, необходимое для приготовления 0,2-10% осветленных растворов хлорной извести, приведено в табл. 5.

Концентрацию осветленных растворов хлорной извести от 0,2 до 10% выбирают в зависимости от характера обеззараживаемого объекта и устойчивости возбудителя.

Хлорамин - кристаллическое вещество белого или желтоватого цвета, содержит 24-28% активного хлора. Хорошо растворяется в воде при комнатной температуре, поэтому растворы его готовят непосредственно перед дезинфекцией. Пользуются 0,2-10% растворами хлорамина. Соотношение между процентной концентрацией раствора и количеством хлорамина в граммах на 1 и 10 л приведено в табл. 6.

Растворяют хлорамин в стеклянной или эмалированной посуде. При хранении растворов хлорамина в посуде из темного стекла с притертой пробкой их активность сохраняется до 15 сут.

Активированный хлорамин. Дезинфицирующие свойства хлорамина усиливаются при добавлении к нему активатора в соотношении 1:1 или 1:2. В качестве активатора используют аммонийные соединения - хлорид, сульфат, нитрат аммония. Применяется активированный хлорамин в концентрации 0,5, 1 и 2,5%. Готовят их непосредственно перед употреблением. Раздельно отвешивают хлорамин и соль аммония. Сначала растворяют в воде хлорамин, а затем прибавляют активатор.

Преимущество активированных растворов хлорамина перед обычными заключается в том, что при добавлении активатора ускоряется выделение активного хлора. Поэтому препарат губительно действует не только на вегетативные формы микроорганизмов, но и на их споры. Активированный хлорамин применяют в более низких концентрациях и при меньшей экспозиции.

Фенол (карболовая кислота) представляет собой бесцветные кристаллы игольчатой формы с резким характерным запахом. Под действием света, воздуха и влаги кристаллы приобретают малиново-красный цвет. Хранят в закрытых банках из темного стекла и в защищенном от света месте.

Фенол растворим в воде, спирте, эфире, жирных маслах. Обладая большой гигроскопичностью, поглощает из окружающей среды влагу и становится жидким. Жидкая карболовая кислота содержит 90% кристаллического фенола и 10% воды.

Применяют 3-5% водные растворы карболовой кислоты, приготовленные из кристаллического фенола и жидкой карболовой кислоты по схеме, приведенной в табл. 7. Активность фенола повышается при растворении его в горячей воде (40-50° С).

Внимание! Кристаллический фенол или жидкая карболовая кислота, попадая на кожу, могут вызвать ее раздражение, а в больших концентрациях - тяжелые ожоги. Поэтому обращаться с карболовой кислотой нужно с большой осторожностью. При изготовлении растворов следует надевать резиновые перчатки или в крайнем случае смазать руки вазелином.

В случае попадания карболовой кислоты на кожу необходимо немедленно смыть ее теплой водой с мылом или 40° этиловым спиртом.

Примечание. Для приготовления дезинфицирующих растворов фенола удобнее и безопаснее использовать жидкую карболовую кислоту.

Контрольные вопросы

1. Какие дезинфицирующие вещества применяют в микробиологической практике?

2. Опишите внешний вид и основные свойства хлорной извести, хлорамина, фенола.

3. Какие растворы дезинфицирующих веществ используют для обеззараживания материала, инфицированного споровыми формами микроорганизмов?

Задание

Приготовьте 2 л 5% рабочего раствора осветленной хлорной извести; 500 мл 3% раствора хлорамина, 300 мл 1% раствора активированного хлорамина.

Внимание! Прежде чем приступить к приготовлению растворов, сделайте расчеты.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Микроорганизмы подвержены постоянному воздействию факторов внешней среды. Неблагоприятные воздействия могут приводить к гибели микроорганизмов, то есть оказывать микробицидный эффект, либо подавлять размножение микробов, оказывая статическое действие. Некоторые воздействия оказывают избирательный эффект на отдельные виды, другие - проявляют широкий спектр активности.

Весь живой органический мир представляет собой единство живых организмов и соответствующих условий внешней среды. Под внешней средой понимается совокупность различных факторов, воздействующих на организм. К числу таких факторов относятся, например, условия питания и дыхания, влияние других организмов и т. д.

1. Условия внешней среды

Условия внешней среды являются ведущими в развитии всего органического мира, ибо всякое живое тело возникло и продолжает строить себя из определенных условий внешней среды.

Активной стороной развития является живой органический мир. Он активно избирает из внешней среды то, что нужно ему для развития, и также активно противодействует влиянию чуждых ему условий. Какие же условия внешней среды следует считать наиболее благоприятными для живого организма? Такими условиями являются те, из которых и при которых впервые возник организм. Иными словами, каждый организм для своего индивидуального развития нуждается в тех же условиях, при которых протекало развитие предшествовавших поколений данного вида.

Изменение условий внешней среды в большей или меньшей степени отражается на живом организме и вызывает с его стороны активное противодействие изменяющему влиянию. В этом проявляется консерватизм живой природы, ее стремление сохранить свои наследственные свойства. Консерватизм наследственности является результатом слаженности физиологических процессов в организме, он обеспечивает устойчивость видов организмов и препятствует их изменению под влиянием условий внешней среды. Тем не менее, несоответствие внешних условий данному организму может привести либо к его отмиранию, либо к изменению его прежних свойств и приобретению новых. В последнем случае возникшие под воздействием внешних факторов изменения в организме позволяют ему приспособиться к создавшимся условиям и таким образом выжить. Эти изменения могут быть незначительными и утрачиваться при устранении вызвавшей их причины. Если изменения глубоки и значительны, а условия внешней среды продолжают поддерживать их, то новые свойства могут устойчиво закрепиться в организме и передаваться по наследству поколениям. Эти новые свойства становятся таким образом наследственными, т. е. присущими организму по природе. Приобретенными под воздействием условий среды свойствами объясняется способность одних микроорганизмов успешно развиваться в местах жаркого климата, других - в полярных широтах, третьих - в соленых озерах и т. д.

Приспособление организмов к изменившимся условиям жизни и передача вновь приобретенных признаков потомству представляют собой закон живой природы. В соответствии с ним происходит развитие всего органического мира. Опираясь на этот закон, человек путем искусственного отбора и направленного воспитания получает животные организмы, растения и микроорганизмы с различными полезными свойствами. Особенно податливы в этом отношении микроорганизмы, так как им свойственны сравнительно легкая приспособляемость к среде обитания и быстрота размножения, позволяющая за короткое время вырастить большое количество поколений.

Изучение закономерностей изменчивости микроорганизмов имеет большое практическое значение, так как с каждым годом расширяется их промышленное использование. Наряду с поисками новых микроорганизмов, находящихся в природе, и улучшением качества уже применяющихся производственных рас микроорганизмов важное значение приобретает выведение новых рас с заранее заданными свойствами.

Мичуринское учение о возможности преобразования природы в нужном для человека направлении открывает широкие перспективы в области выведения ценных рас микроорганизмов. В результате воздействия на микроорганизмы различными факторами внешней среды можно расшатать их наследственные свойства и умелым подбором соответствующих условий получить виды с нужными признаками.

Таким путем получено немало ценных для производственных целей микроорганизмов. Выведены дрожжи, более активно сбраживающие различные сахара; спиртоустойчивые дрожжи, дающие больший выход спирта; дрожжи, ведущие брожение при высоких концентрациях сахара; уксуснокислые бактерии, выдерживающие повышенную концентрацию уксусной кислоты при ее получении с помощью этих бактерий, и т. д.

Методом направленного воспитания получены культуры ряда болезнетворных бактерий, утративших способность вызывать заболевания. Из таких культур ослабленных бактерий приготавливают лечебные препараты (вакцины) против соответствующих заразных болезней (сибирской язвы, бруцеллеза, туляремии и др.). Воздействием различных факторов внешней среды на микроорганизмы можно подавить их жизнедеятельность или вызвать их гибель, что очень важно для сохранения качества продовольственных товаров.

Таким образом, изучение влияния различных факторов внешней среды на микроорганизмы имеет большое значение как с точки зрения промышленного использования микроорганизмов, так и борьбы с вредными представителями микромира.

Условия или факторы внешней среды, оказывающие влияние на жизнедеятельность микробов, подразделяются на физические, химические и биологические.

2. Влияние физических факторов

К числу физических факторов, оказывающих воздействие на микроорганизмы, относятся температура, влажность среды, концентрация растворенных веществ в среде, свет, электромагнитные волны и ультразвук.Температура - это один из важнейших факторов внешней среды. Все микроорганизмы могут развиваться только в определенных пределах температуры. Наиболее благоприятная для микроорганизмов температура называется оптимальной. Она находится между крайними температурными уровнями - температурным минимумом (низшей температурой) и температурным максимумом (высшей температурой), при которых еще возможно развитие микроорганизмов. Так, для большинства сапрофитов температурный оптимум составляет около 30°С, температурный минимум 10°С, максимум 55°С. Следовательно, при охлаждении среды до температуры ниже 10°С или при нагревании ее свыше 55°С развитие сапрофитных микроорганизмов прекращается. Этим объясняется, что сапрофиты вызывают быструю порчу пищевых продуктов в теплое время года или в теплом помещении.

Для других микроорганизмов температурный оптимум может быть значительно ниже или выше. В зависимости от того, в каких пределах находится оптимальная для микробов температура, все они подразделяются на три группы: психрофилы, термофилы и мезофилы.

Психрофилы (хладолюбивые микроорганизмы) хорошо развиваются при сравнительно низких температурах. Для них оптимум составляет около 10°С, минимум от - 10 до 0°С и максимум около 30°С. К психрофилам относятся некоторые гнилостные бактерии и плесени, вызывающие порчу продуктов, хранящихся в холодильниках и ледниках. Психрофильные микроорганизмы живут в почве полярных районов и водах холодных морей.

Термофилы (теплолюбивые микроорганизмы) имеют температурный оптимум примерно в 50°С, минимум около 30°С и максимум в пределах 70-80°С. Такие микроорганизмы обитают в горячих водных источниках, самосогревающихся массах сена, зерна, навоза и т. д.

Мезофилы лучше всего развиваются при температуре около 30°С (оптимум). Температурный минимум для этих микроорганизмов составляет 0-10°С, а максимум доходит до 50°. Мезофилы представляют наиболее распространенную группу микроорганизмов. К этой группе относится большинство бактерий, плесневых грибов и дрожжей. Возбудители многих заболеваний также являются мезофилами.

Микроорганизмы по-разному реагируют на колебания температуры. Некоторые из них очень чувствительны к отклонению температуры от оптимальной (многие бактерии, в том числе болезнетворные), другие же, наоборот, могут хорошо развиваться в широких температурных пределах (многие плесневые грибы и некоторые гнилостные бактерии). Следует заметить, что грибы вообще менее требовательны к условиям среды, чем бактерии. Понижение температуры от точки оптимума на микроорганизмах сказывается значительно слабее, чем повышение ее к максимуму. Падение температуры ниже минимума обычно не приводит микробную клетку к гибели, а замедляет или приостанавливает ее развитие. Клетка переходит в состояние анабиоза, т. е. скрытой жизнедеятельности, наподобие зимней спячки многих животных организмов. После повышения температуры до уровня, близкого к оптимальному, микроорганизмы вновь возвращаются к нормальной жизнедеятельности. Некоторые плесневые грибы и дрожжи сохраняют жизнеспособность после продолжительного воздействия температуры - 190°С. Споры некоторых бактерий выдерживают охлаждение до - 252°С.

Однако далеко не всегда микроорганизмы сохраняют жизнеспособность после воздействия низких температур. Клетка может погибнуть вследствие нарушения нормальной структуры протоплазмы и обмена веществ. Особенно неблагоприятно для микробной клетки многократное замораживание и оттаивание.

Низкие температуры широко применяются в практике хранения продовольственных товаров. Продукты хранят в охлажденном (от 10 до 2°С) и замороженном (от 15 до 30°С) состоянии. Сроки хранения охлажденных продуктов не могут быть продолжительными, так как развитие на них микроорганизмов не прекращается, а только замедляется. Замороженные продукты сохраняются более продолжительное время, поскольку развитие на них микроорганизмов исключено. Однако после оттаивания такие продукты могут быстро испортиться вследствие интенсивного размножения сохранивших жизнеспособность микроорганизмов.

Повышение температуры от точки оптимума оказывает резкое влияние на микроорганизмы. Нагревание свыше температурного максимума приводит к быстрой гибели микробов. Большинство микроорганизмов погибает при температуре 60-70°С через 15-30 минут, а при нагревании до 80-100°С - в течение от нескольких секунд до 3 минут.

Споры бактерий выдерживают нагревание до 100° в течение нескольких часов. Для уничтожения спор прибегают к нагреванию до 120° в течение 20-30 минут. Причиной гибели микроорганизмов при нагревании является, главным образом, свертывание белковых веществ клетки и разрушение ферментов. Губительное действие высоких температур используется при консервировании продуктов путем пастеризации и стерилизации.

Пастеризация представляет собой нагревание продукта при температуре от 63 до 75°С в продолжение 30-10 минут (длительная пастеризация) или от 75 до 93°С в течение нескольких секунд (короткая пастеризация). В результате пастеризации уничтожается большинство вегетативных клеток микробов, а споры остаются живыми. Поэтому пастеризованные продукты надо хранить на холоде, чтобы предотвратить прорастание спор. Пастеризации подвергают молоко, вино, фруктовые, овощные соки и другие продукты.

Стерилизация означает нагревание продукта при температуре 120°С в течение 10-30 минут. Во время стерилизации, которая проводится в специальных автоклавах, погибают все микроорганизмы и их споры. Вследствие этого стерилизованные продукты в герметической таре могут сохраняться годами. Стерилизация применяется при изготовлении мясных, рыбных, молочных, фруктовых и других консервов.

3. Влажность среды

Она играет важную роль в жизнедеятельности микроорганизмов. В клетках микроорганизмов содержится до 85% воды. Все процессы обмена веществ протекают в водной среде, поэтому развитие и размножение микроорганизмов возможно только в среде, содержащей достаточное количество влаги. Уменьшение влажности среды приводит сначала к замедлению размножения микробов, а затем к его полному прекращению.

Развитие бактерий останавливается при влажности среды, равной примерно 25%, а плесеней - около 15%. В высушенном состоянии микроорганизмы могут сохранять жизнеспособность в течение длительного времени. Особенно устойчивы к высушиванию споры, которые сохраняются в высушенном состоянии многие годы. На высушенных средах микроорганизмы не проявляют своей жизнедеятельности. На этом основано консервирование пищевых продуктов методом высушивания. Сушке подвергают плоды, овощи, грибы, молоко, хлеб, мучные кондитерские изделия и т. д. При увлажнении высушенных продуктов они подвергаются быстрой порче вследствие бурного развития на них сохранивших жизнеспособность микроорганизмов. Сушеные продукты обладают способностью воспринимать влагу из окружающего воздуха, поэтому при их хранении надо следить, чтобы относительная влажность воздуха не превышала определенной величины.

Под относительной влажностью воздуха понимается выраженное в процентах отношение фактического количества влаги в воздухе к тому количеству, которое полностью насыщает воздух при данной температуре. Развитие плесневых грибов на сушеных продуктах становится возможным, если относительная влажность воздуха превышает 75-80%.

4. Концентрация растворенных веществ в среде

Жизнедеятельность микроорганизмов протекает в средах, представляющих собой более или менее концентрированные растворы веществ. Одни из микроорганизмов обитают в пресной воде, где концентрация растворенных веществ незначительна и, следовательно, невелико осмотическое давление (обычно десятые доли атмосферы). Другие же микробы, наоборот, живут в условиях высоких концентраций веществ и значительного осмотического давления, достигающего иногда десятков и сотен атмосфер. Большинство микроорганизмов может существовать в средах со сравнительно небольшой концентрацией растворенных веществ и обладает значительной чувствительностью к ее колебаниям.

Повышение концентрации веществ в среде и связанного с ней осмотического давления приводит к плазмолизу клетки, нарушению обмена веществ между нею и средой и затем к гибели клетки. Однако некоторые микроорганизмы способны сохранять жизнеспособность в условиях повышенной концентрации продолжительное время.

Плесневые грибы переносят повышенные концентрации веществ (как и другие неблагоприятные факторы) легче, чем бактерии. На губительном действии высоких концентраций веществ на микроорганизмы основано консервирование пищевых продуктов поваренной солью и сахаром

Содержание в среде поваренной соли до 3% замедляет размножение многих микроорганизмов. Особенно чувствительны к действию поваренной соли гнилостные и молочнокислые бактерии. При содержании в продукте около 10% соли жизнедеятельность этих бактерий подавляется полностью. Малоустойчивы к действию поваренной соли многие возбудители пищевых отравлений, например, паратифозные бактерии и бацилла ботулизма; их развитие приостанавливается при концентрации соли около 9%. Поваренную соль используют для консервирования рыбы, мяса, овощей и других продуктов.

Микроорганизмы погибают также в растворах, содержащих 60-70% сахара. С помощью сахара консервируют ягоды, фрукты, молоко и др. Некоторые микроорганизмы, живущие обычно в условиях невысокого осмотического давления, сравнительно хорошо развиваются и на засоленных или засахаренных продуктах. Встречаются и такие микробы, которые способны развиваться нормально только в условиях высокой концентрации поваренной соли (например, в тузлуке). Такие микробы называются галофилами. Нередко галофилы вызывают порчу соленых продовольственных товаров. Консервирующее действие сахара значительно слабее, чем поваренной соли, поэтому в практике консервирования сахаром продукты подвергают еще нагреванию в герметически закупоренной таре.

5. Свет

Свет необходим для жизни только тем микробам, которые используют световую энергию для обмена веществ. Многим плесневым грибкам также требуется свет, поскольку при его постоянном отсутствии не происходит образования спор, хотя мицелий развивается нормально. Прямой солнечный свет губителен для микроорганизмов, а рассеянный свет подавляет их развитие. органический микроорганизм бактерия ультразвук

Бактерицидное (убивающее бактерии) действие солнечного света обусловлено прежде всего наличием в нем ультрафиолетовых лучей. Эти лучи обладают большой химической и биологической активностью. Они вызывают разложение и синтез некоторых органических соединений, свертывают белки, разрушают ферменты, губительно действуют на клетки микроорганизмов, растений и животных. Созданы специальные устройства для искусственного получения ультрафиолетовых лучей. С помощью этих лучей обеззараживают питьевую воду, воздух лечебных и производственных помещений, холодильных камер и т. д. Недостатком ультрафиолетовых лучей является малая проникающая способность, вследствие чего их можно применять только для облучения поверхности предметов.

6. Электромагнитные волны

Электромагнитные волны имеют различную длину и частоту колебаний. Чем короче электромагнитная волна, тем выше частота ее колебаний. Считается, что электромагнитные волны больших длин (свыше 50 м) на микроорганизмы никакого действия не оказывают. Короткие (от 10 до 50м) и особенно ультракороткие (менее 10 м) электромагнитные волны влияют на микроорганизмы губительно. При прохождении через какую-либо среду эти волны образуют в ней переменные токи высокой (ВЧ) и ультравысокой (УВЧ) частот, которые нагревают эту среду, причем быстро и равномерно во всей ее массе. Вода в стакане под действием таких токов нагревается до кипения за 2-3 секунды. Токами ультравысокой частоты пользуются для стерилизации продуктов при их консервировании. Такой метод консервирования имеет важные преимущества, так как не влияет на качество готового продукта. Действием токов ультравысокой частоты можно пользоваться и для вытапливания жира из тканей.

7. Ультразвук

Звуковые колебания, частота которых составляет более 20000 в секунду, называют ультразвуком. Ультразвуковые колебания человеческое ухо не улавливает. Ультразвуковые волны, распространяясь в среде, несут большую механическую энергию, могут вызвать свертывание белков, ускорить химические реакции и произвести другие действия. Мощные ультразвуковые колебания способны вызвать мгновенное механическое разрушение клеток. К воздействию ультразвуковых волн особенно чувствительны бактерии, споры же их более выносливы.

Эффективность ультразвука зависит от продолжительности его воздействия, химического состава, вязкости и реакции среды, а также от температуры среды.

Природа бактерицидного действия ультразвука до конца еще не раскрыта. В какой мере ультразвук будет использоваться для консервирования продуктов, сказать сейчас трудно. Попытки применить энергию ультразвуковых колебаний для стерилизации молока, соков, питьевой воды пока не дали желаемого технико-экономического эффекта.

8. Влияние химических факторов

Химические факторы среды во многом определяют жизнедеятельность микроорганизмов. Среди химических факторов наибольшее значение имеют реакция среды и ее химический состав.

Реакция среды

Степень кислотности или щелочности среды оказывает сильное воздействие на микроорганизмы. Кислотность и щелочность здесь понимаются как концентрация водородных и гидроксильных ионов. Под влиянием реакции среды могут изменяться активность ферментов, характер обмена веществ клетки с окружающей средой, а также проницаемость клеточной оболочки для различных веществ. Разные микроорганизмы приспособлены к обитанию в средах с различной реакцией. Некоторые из них лучше развиваются в кислой среде, другие - в нейтральной или слабощелочной. Для большинства плесневых грибов и дрожжей наиболее благоприятна слабокислая среда. Бактерии нуждаются в нейтральной или слабощелочной среде. Изменение реакции среды на микроорганизмы действует угнетающе. Повышение кислотности среды может вызвать гибель бактерий, особенно губительна повышенная кислотность для гнилостных бактерий.

Споры бактерий более устойчивы к изменениям реакции среды, чем вегетативные клетки. Некоторые бактерии в процессе жизнедеятельности сами вырабатывают органические кислоты. Такие бактерии (например, молочнокислые) выносливее других, однако и они после накопления в среде определенного количества кислоты постепенно погибают. Встречаются микроорганизмы, способные регулировать реакцию среды, доводя ее до нужного уровня путем выделения веществ, которые подкисляют или подщелачивают среду. К подобным микроорганизмам относятся, например, дрожжи. Для них нормальной является кислая среда, в которой и протекает спиртовое брожение. Однако, если дрожжи попадают в слабощелочную или нейтральную среду, то вместо спирта они образуют уксусную кислоту. После того как среда приобретет благоприятную для дрожжей кислую реакцию, они начинают вырабатывать этиловый спирт. На подавляющем действии реакции среды на гнилостные бактерии основаны такие методы консервирования пищевых продуктов, как квашение и маринование. При квашении (молочных продуктов, овощей) в продукте развиваются молочнокислые бактерии, образующие молочную кислоту, которая подавляет жизнедеятельность гнилостных бактерий.

Для маринования в продукты (овощи, рыбу) добавляют уксусную кислоту, также препятствующую развитию гнилостных бактерий. Однако в теплом помещении квашеные и маринованные продукты в негерметической упаковке продолжительное время храниться не могут, так как в них начнут развиваться плесневые грибки и дрожжи, для которых кислая среда является благоприятной.

9. Х имический состав среды

В жизнедеятельности микроорганизмов химический состав среды играет важную роль, так как среди химических веществ, образующих среду и необходимых микроорганизмам, могут оказаться и ядовитые вещества. Эти вещества, проникнув в клетку, соединяются с элементами протоплазмы, нарушают обмен веществ и губят клетку. Ядовитое действие на микроорганизмы оказывают соли тяжелых металлов (ртути, серебра и др.), ионы тяжелых металлов (серебра, меди, цинка и др.), хлор, йод, перекись водорода, марганцевокислый калий, сернистая кислота и сернистый газ, окись углерода и углекислый газ, спирты, органические кислоты и другие вещества. В практике часть этих веществ используют для борьбы с микроорганизмами. Такие вещества называются антисептиками (противогнилостными). Антисептики обладают различным по силе бактерицидным действием. Эффективность применения антисептиков в значительной мере зависит также от их концентрации и продолжительности действия, температуры и реакции среды.

Микроорганизмы способны привыкать к тому или иному антисептику, если концентрация его в среде от безвредного уровня будет увеличиваться постепенно. Антисептические вещества находят широкое применение в медицине и ветеринарии. С их помощью обеззараживают помещения, оборудование и инструменты. Обеззараживание помещений, оборудования и инструментов с помощью антисептиков называется дезинфекцией, а антисептические вещества, применяющиеся при этом, - дезинфицирующими. В качестве дезинфицирующих веществ применяют карболовую кислоту (фенол), формалин, раствор сулемы, хлорную известь, крезол, сернистый газ и другие. Дезинфекцию жидкими антисептиками проводят путем опрыскивания или протирания, а газообразными - путем окуривания.

В пищевых и торговых предприятиях для дезинфекции используют хлорную известь, которую применяют в виде водного раствора или в измельченном виде. Для обеззараживания (хлорирования) питьевой воды применяют газообразный хлор или хлорную известь. Некоторые антисептические вещества (уротропин, бура, бензойная кислота, сернистый газ) используют для консервирования пищевых продуктов (овощей, плодов, икры и др.). Эти вещества берут в незначительных, безвредных для здоровья человека дозах.

Дым многих древесных пород содержит антисептические вещества (формальдегид, метиловый спирт, кислоты, ацетон, фенол и смолы), на этом основано консервирование мясных и рыбных товаров путем копчения.

10. Влияние биологических факторов

В природе разные представители мира микроорганизмов обитают совместно. Между ними устанавливаются определенные взаимоотношения. В одних случаях эти взаимоотношения идут на пользу друг другу. Такое взаимополезное сожительство называется симбиозом. Симбиоз бывает между разными видами микроорганизмов, между микроорганизмами и растениями, между микроорганизмами и животными. Примером симбиоза между молочнокислыми бактериями и дрожжами является их сожительство в кефире и кумысе: молочнокислые бактерии, выделяя молочную кислоту, создают благоприятную реакцию среды для дрожжей, а дрожжи продуктами своей жизнедеятельности стимулируют развитие молочнокислых бактерий. Симбионтами, т.е. взаимополезно сожительствующими организмами, являются клубеньковые бактерии и бобовые культуры. Бактерии получают от бобовых углеродистые вещества, а сами обеспечивают растения соединениями азота.

Симбиотические взаимоотношения существуют между микроорганизмами и животными, например, между бактериями и насекомыми. Так, бактерии, обитающие в пищеварительных органах молей, разлагают органические материалы, служащие пищей молям, и тем самым способствуют их усвоению.

Среди микроорганизмов широко распространен антагонизм, при котором один вид микробов подавляет развитие других или вызывает их гибель. Явление антагонизма имеет место, например, во взаимоотношениях между молочнокислыми и гнилостными бактериями. Молочнокислые бактерии выделяют молочную кислоту, которая угнетает гнилостные бактерии. Антагонизм между молочнокислыми и гнилостными бактериями используется при изготовлении квашеных овощей, кисломолочных продуктов и др. Нередко микробы выделяют в окружающую среду особые вещества, подавляющие или губительно действующие на другие микроорганизмы. Такие вещества называются антибиотиками (от греческого: анти - против, биос - жизнь). Антибиотики выделяются многими актиномицетами, бактериями и грибами. Вокруг таких микроорганизмов-антагонистов создается на субстрате стерильная зона, свободная от других микроорганизмов, так как последние погибают под действием антибиотиков.

Свойство микроорганизмов выделять антибиотики находит широкое практическое использование в медицине. В настоящее время известно большое количество антибиотиков: пенициллин, стрептомицин, биомицин, террамицин и целый ряд других. Ведутся активные поиски новых антибиотиков. Каждый из антибиотиков обладает избирательным действием, т. е. подавляет жизнедеятельность только определенных микроорганизмов. Пенициллин, например, вырабатываемый грибком из рода пенициллиум, действует губительно на многие болезнетворные бактерии, вызывающие гнойные и воспалительные процессы.

Использование антибиотиков для консервирования пищевых продуктов возможно только после выяснения безвредности таких продуктов для человека. Антибиотики находят применение в качестве стимуляторов роста организмов. Введение в рацион молодняка домашних животных и птиц небольших доз антибиотиков (пенициллина, биомицина) способствует ускорению их роста и снижению смертности. Промышленное производство антибиотиков основано на выращивании микроорганизмов, вырабатывающих нужный антибиотик, в строго определенных условиях и на специальном питательном субстрате. Накопившийся антибиотик извлекают из субстрата, а затем подвергают очистке и соответствующей обработке. Антибиотики вырабатываются также многими растениями. Впервые такие антибиотики были обнаружены советским ученым Б. П. Токиным в 1928-1929 гг. в кашице из луковицы и получили название фитонциды (фитон - по-гречески растение). Во время опыта Токин выявил, что летучие вещества, выделяемые кашицей из луковицы, в небольших порциях могут временно усилить размножение дрожжевых клеток, а в больших дозах неизменно убивают их. В дальнейшем выяснилось, что фитонциды широко распространены в мире растений. Фитонциды содержатся и в дикорастущих и в таких культурных растениях, как лук, томаты, морковь, хрен, петрушка, перец, укроп, горчица, кориандр, чеснок, корица, лавровый лист, кукуруза, свекла, салат, сельдерей и др. Особенной активностью отличаются фитонциды лука, чеснока, хрена, горчицы. Фитонциды многих растений действуют губительно не только на вегетативные клетки микроорганизмов, но и на их споры.

Ведутся исследования по практическому использованию фитонцидов в медицине и для консервирования пищевых продуктов. Вещества антибиотического характера вырабатываются и животными организмами. К таким веществам относятся лизоцим и эритрин. Лизоцим выделяется различными тканями и органами человека и животных. Он содержится в слюне, слезах, в выделениях кожи человека.

Список литературы

1. Жарикова, Г.Г. Микробиология продовольственных товаров. Санитария и гигиена [Текст] : учебник / Г.Г. Жарикова. - М. : Академия, 2005.

2. Мудрецова-Висс, К.А. Микробиология, санитария и гигиена [Текст] : учебник / К.А. Мудрецова-Висс, А.А. Кудряшова, В. П. Дедюхина. - М. : Деловая литература, 2001. - 388 с.

3. Орлов, В. И. Основы микробиологии [Текст] : учебник / В. И. Орлов. - М. : Экономика, 1965.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Характеристика физических факторов, влияющих на развитие микробов: температура, влажность, излучения, ультразвук, давление, фильтрование. Типология и механизм действия противомикробных химических веществ. Препараты, содержащие бактерии и бактериофаги.

реферат , добавлен 29.09.2009


Характер и оценка влияния разнообразных факторов внешней среды на микроорганизмы: физических, химических и микробиологических. Значение микроорганизмов в сыроделии, развитие соответствующих процессов при производстве конечного продукта, этапы созревания.

реферат , добавлен 22.06.2014


Воздействие физических факторов на регуляцию интенсивности метаболических реакций в микробах. Химические вещества, обладающие противомикробным действием и разрушающие структурные элементы микробов. Оптимальная среда обитания для большинства бактерий.

презентация , добавлен 29.05.2015


реферат , добавлен 24.11.2010


Влияние факторов среды на развитие микроорганизмов. Аэробные свободноживущие азотофиксирующие микроорганизмы, их биологические особенности. Азотобактерин (ризофил), получение, применение, действие на растение. Биопрепараты, используемые в растениеводстве.

контрольная работа , добавлен 24.11.2015


Ламарк об изменчивости наследственности. Градация Ламарка на уровне высших систематических единиц - классов. Изменение условий внешней среды как один из факторов изменчивости. Закон "упражнений и неупражнений". Закон наследования приобретенных признаков.

презентация , добавлен 13.11.2013


Фенотипические свойства микроорганизмов. Этапы и механизмы формирования биопленок и распада на поверхности раздела твердой и жидкой фазы, их регуляция. Скорость образование биопленок. Биологическое действие ультрафиолетового излучения на микроорганизмы.

курсовая работа , добавлен 07.09.2012


Приоритетные загрязнители окружающей среды и их влияние на почвенную биоту. Влияние пестицидов на микроорганизмы. Биоиндикация: понятие, методы и особенности. Определение влажности почвы. Учет микроорганизмов на различных средах. Среда Эшби и Гетчинсона.

курсовая работа , добавлен 12.11.2014


Характеристика основных показателей микрофлоры почвы, воды, воздуха, тела человека и растительного сырья. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы. Цели и задачи санитарной микробиологии.

реферат , добавлен 12.06.2011


Характеристика общих представлений об эволюции и основных свойствах живого, которые важны для понимания закономерностей эволюции органического мира на Земле. Обобщение гипотез и теорий происхождения жизни и этапы эволюции биологических форм и видов.

Распределение микроорганизмов на царства в зависимости от структуры их клеточной организации

2.2. Типы клеточной организации микроорганизмов

2.3. Строение прокариотической (бактериальной) клетки

2.4 Строение эукариотической клетки

Вопросы для самопроверки

Литература

3.1. Основные и новые формы бактерий

3.2. Спорообразование бактерий

3.3. Движение бактерий

3.4. Размножение бактерий

3.5. Классификация прокариот

Тема 4 эукариоты (грибы и дрожжи)

4.1. Микроскопические грибы, их особенности

4.2. Размножение грибов

1. Вегетативное размножение

3. Половое размножение

4.3. Классификация грибов. Характеристика наиболее важных представителей различных классов

1. Класс фикомицетов

2. Класс аскомицетов

3. Класс базидиомицетов

4. Класс дейтеромицетов

4.4. Дрожжи. Их формы, размеры. Размножение дрожжей. Принципы классификации дрожжей

Вопросы для самопроверки

Литература

Тема 5 вирусы и фаги

5.1. Отличительные признаки вирусов. Строение, размеры, формы, химический состав вирусов и фагов. Классификация вирусов

5.2. Репродукция вирусов. Развитие вирулентного и умеренного фагов. Понятие о лизогенной культуре

5.3. Распространение и роль вирусов и фагов в природе, в пищевой промышленности.

Тема 6 питание микроорганизмов

6.1. Способы питания микроорганизмов

6.2. Химический состав микробной клетки

6.3. Механизмы поступления питательных веществ в клетку

6.4. Пищевые потребности и типы питания микроорганизмов

Тема 7 конструктивный и энергетический обмен

7.1. Понятие о конструктивном и энергетическом обмене

7.2. Энергетический метаболизм, его сущность. Макроэргические соединения. Типы фосфорилирования.

7.3. Энергетический метаболизм хемоорганогетеротрофов, использу­ющих процессы брожения.

7.4. Энергетический метаболизм хемоорганогетеротрофов, использующих процесс дыхания.

7.5. Энергетический метаболизм хемолитоавтотрофов. Понятие об анаэробном дыхании

Тема 8 культивирование и рост микроорганизмов

8.1. Понятие о чистых и накопительных культурах микроорганизмов

8.2. Способы культивирования микроорганизмов

8.3. Закономерности роста статической и непрерывной культуры

Вопросы для самопроверки

Тема 9 влияние факторов внешней среды на микроорганизмы

9.1. Взаимосвязь между микроорганизмами и средой. Классификация факторов воздействия на микроорганизмы

9.2. Влияние физических факторов на микроорганизмы

9.3. Влияние физико-химических факторов на микроорганизмы

9.4. Влияние химических факторов на микроорганизмы

9.5. Взаимоотношения между микроорганизмами. Влияние антибиотиков на микроорганизмы

9.6. Использование факторов внешней среды для регулирования жизнедеятельности микроорганизмов при хранении пищевых продуктов

Вопросы для самопроверки

Тема 10 генетика микроорганизмов

10.1. Генетика как наука. Понятие о наследственности и изменчивости.

10.2. Генотип и фенотип микроорганизмов

10.3. Формы изменчивости микроорганизмов

10.4. Практическое значение изменчивости микроорганизмов

Тема 11 биохимические процессы вызываемые микроорганизмами

11.1. Спиртовое брожение. Химизм, условия проведения процесса. Возбудители. Практическое использование спиртового брожения

11.2. Молочнокислое брожение: гомо- и гетероферментативное. Химизм процесса. Характеристика молочнокислых бактерий. Практическое значение молочнокислого брожения

11.3. Пропионовокислое брожение. Химизм процесса, возбудители. Практическое использование пропионовокислого брожения

11.4. Маслянокислое брожение. Химизм процесса. Возбудители. Практическое использование и роль в процессах порчи пищевых продуктов

11.5. Уксуснокислое брожение. Химизм процесса. Возбудители. Практическое использование и роль в процессах порчи пищевых продуктов

11.6. Окисление жиров и высших жирных кислот микроорганизмами. Микроорганизмы - возбудители порчи жиров

11.7. Гнилостные процессы. Понятие об аэробном и анаэробном гниении. Возбудители. Роль гнилостных процессов в природе, в пищевой промышленности

11.8. Разложение клетчатки и пектиновых веществ микроорганизмами

Вопросы для самопроверки

Тема 12 Пищевые заболевания

12.1 Характеристика пищевых заболеваний. Отличия пищевых инфекций от пищевых отравлений.

Сравнительная характеристика пищевых заболеваний

12.2. Патогенные и условно – патогенные микроорганизмы. Их основные свойства. Химический состав и свойства микробных токсинов.

12.4 Понятие об иммунитете. Виды иммунитета. Вакцины и сыворотки

12.5. Пищевые отравления: токсикоинфекции и интоксикации. Характеристика возбудителей пищевых отравлений

12.6. Понятие о санитарно – показательных микроорганизмах. Бактерии группы кишечнойя палочки и их значение при санитарной оценке пищевых продуктов.

Вопросы для самопроверки

Литература

Тема 13 распространение микроорганизмов в природе

13.1. Биосфера и распространение микроорганизмов в природе

13.2. Микрофлора почвы. Ее роль в инфицировании пищевых продуктов. Санитарная оценка почвы

13.3. Микрофлора воздуха. Оценка качества воздуха по микробиоло­гическим показателям. Методы очистки и дезинфекции воздуха

13.4. Микрофлора воды. Санитарная оценка воды по микробиологическим показателям. Способы очистки и дезинфекции воды

Литература

Список рекомендуемой литературы

Содержание

9.2. Влияние физических факторов на микроорганизмы

Температура - один из основных факторов, определяющих возможность и интенсивность размножения микроорганизмов.

Микроорганизмы могут расти и проявлять свою жизнедеятельность в определенном температурном диапазоне, и в зависимости от отношения к температуре делятся на психрофилы, мезофилы и термофилы. Температурные диапазоны роста и развития микроорганизмов этих групп приведены в таблице 9.1.

Разделение микроорганизмов на 3 группы весьма условно, так как микроорганизмы могут приспосабливаться к несвойственной им температуре.

Таблица 9.1

Группа микроорганизмов		Т(°С) максим.	Т(°С) оптим.	Отдельные представители
1.Психрофилы (холодолюбивые)				Бактерии, обитающие в холодильниках, морские бактерии
2. Мезофилы				Большинство грибов, дрожжей, бактерий
3.Термофилы (теплолюбвые)				Бактерии, обитающие в горячих источниках. Большинство образуют устойчивые споры

Температурные пределы роста определяются терморезистентностью ферментов и клеточных структур, содержащих белки.

Среди мезофилов встречаются формы с высоким температурным максимумом и низким минимумом. Такие микроорганизмы называют термотолерантными.

Действие высоких температур на микроорганизмы. Повышение температуры выше максимальной может привести к гибели клеток. Гибель микроорганизмов наступает не мгновенно, а во времени. При незначительном повышении температуры выше максимальной микроорганизмы могут испытывать «тепловой шок» и после недлительного пребывания в таком состоянии они могут реактивироваться.

Механизм губительного действия высоких температур связан с денатурацией клеточных белков. На температуру денатурации белков влияет содержание в них воды (чем меньше воды в белке, тем выше температура денатурации). Молодые вегетативные клетки, богатые свободной водой погибают при нагревании быстрее, чем старые, обезвоженные.

Термоустойчивость - способность микроорганизмов выдерживать длительное нагревание при температурах, превышающих температурный максимум их развития.

Гибель микроорганизмов наступает при разных значениях температур и зависит от вида микроорганизма. Так, при нагревании во влажной среде в течение 15 мин при температуре 50-60 °С погибает большинство грибов и дрожжей; при 60-70 °С - вегетативные клетки большинства бактерий, споры грибов и дрожжей уничтожаются при 65-80° С. Наибольшей термоустойчивостью обладают вегетативные клетки термофилов (90-100 °С) и споры бактерий (120 °С).

Высокая термоустойчивость термофилов связана с тем, что, во первых, белки и ферменты их клеток более устойчивы к температуре, во вторых, в них содержится меньше влаги. Кроме того, скорость синтеза различных клеточных структур у термофилов выше скорости их разрушения.

Термоустойчивость спор бактерий связана с малым содержанием в них свободной влаги, многослойнойоболочкой, в состав которой входит кальциевая сольдипиколиновой кислоты.

На губительном действии высоких температур основаны различные методы уничтожения микроорганизмов в пищевых продуктах. Это кипячение, варка, бланширование, обжарка, а также стерилизация и пастеризация. Пастеризация – процесс нагревания до 100˚С при котором происходит уничтожение вегетативных клеток микроорганизмов. Стерилизация - полное уничтожение вегетативных клеток и спор микроорганизмов. Процесс стерилизации ведут при температуре выше 100 °С.

Влияние низких температур на микроорганизмы. К низким температурам микроорганизмы более устойчивы, чем к высоким. Несмотря на то, что размножение и биохимическая активность микроорганизмов при температуре ниже минимальной прекращается, гибели клеток не происходит, т. к. микроорганизмы переходят в состояние анабиоза (скрытой жизни) и остаются жизнеспособными длительное время. При повышении температуры клетки начинают интенсивно размножаться.

Причинами гибели микроорганизмов при действии низких температур являются:

Нарушение обмена веществ;

Повышение осмотического давления среды вследствие вымораживания воды;

В клетках могут образоваться кристаллики льда, разрушающие клеточную стенку.

Низкая температура используется при хранении продуктов в охлажденном состоянии (при температуре от 10 до -2 °С) или в замороженном виде (от -12 до -30 °С).

Лучистая энергия. В природе микроорганизмы постоянно подвергаются воздействию солнечной радиации. Свет необходим для жизнедеятельности фототрофов. Хемотрофы могут расти и в темноте, а при длительном воздействии солнечной радиации эти микроорганизмы могут погибнуть.

Воздействие лучистой энергии подчиняется законам фотохимии: изменения в клетках могут быть вызваны только поглощенными лучами. Следовательно, для эффективности облучения имеетзначение проникающая способность лучей, которая зависит от длины волны и дозы.

Доза облучения свою очередь определяется интенсивностью и временем воздействия. Кроме того, эффект воздействия лучистой энергии зависит от вида микроорганизма, характера облучаемого субстрата, степени обсемененности его микроорганизмами, а также от температуры.

Низкие интенсивности видимого света (350-750 нм) и ультрафиолетовых лучей (150-300 нм), а также низкие дозы ионизирующих излучений либо не влияют на жизнедеятельность микроорганизмов, либо приводят к ускорению их роста и стимуляции метаболических процессов, что связано с поглощением квантов света определенными компонентами или веществами клеток и переходом их в электронно-возбужденное состояние.

Более высокие дозы излучений вызывают торможение отдельных процессов обмена, а действие ультрафиолетовых и рентгеновских лучей может привести к изменению наследственных свойств микроорганизмов мутациям, что широко используется для получения высокопродуктивных штаммов.

Гибель микроорганизмов под действием ультрафиолетовых лучей связана:

С инактивацией клеточных ферментов;

С разрушением нуклеиновых кислот;

С образованием в облучаемой среде перекиси водорода, озона и т.д.

Следует отметить, что наиболее устойчивыми к действию ультрафиолетовых лучей являются споры бактерий, затем споры грибов и дрожжей, далее окрашенные (пигментированные)клетки бактерий.Наименее устойчивы вегетативные клетки бактерий.

Гибель микроорганизмов под действием ионизирующих излучений вызвана:

Радиолизом воды в клетках и субстрате. При этом образуются свободные радикалы, атомарный водород, перекиси, которые, вступая во взаимодействие с другими веществами клетки, вызывают большое количество реакций, не свойственных нормально живущей клетке;

Инактивацией ферментов, разрушением мембранных структур, ядерного аппарата.

Радиоустойчивость различных микроорганизмов колеблется в широких пределах, причем микроорганизмы значительно радиоустойчивей высших организмов (в сотни и тысячи раз). Наиболее устойчивы к действию ионизирующих излучений споры бактерий, затем грибы и дрожжи и далее бактерии.

Губительное действие ультрафиолетовых и рентгеновских γ-лучей используется на практике.

Ультрафиолетовыми лучами дезинфицируют воздух холодильных камер, лечебных и производственных помещений, используют бактерицидные свойства ультрафиолетовых лучей для дезинфекции воды.

Обработка пищевых продуктов низкими дозами гамма-излучений называется радуризацией.

Электромагнитные колебания и ультразвук. Радиоволны. Это электромагнитные волны, характеризующиеся относительно большой длиной – от миллиметров до километров и частотами от 3·10 4 до 3·10 11 герц.

Прохождение коротких и ультрарадиоволн через среду вызывает возникновение в ней переменных токов высокой (ВЧ) и сверхвысокой частоты (СВЧ). В электромагнитном поле электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Гибель микроорганизмов в электромагнитном поле высокой интенсивности наступает в результате теплового эффекта, но полностью механизм действия СВЧ-энергии на микроорганизмы не раскрыт.

В последние годы сверхвысокочастотная электромагнитная обработка пищевых продуктов все более широко применяется в пищевой промышленности (для варки, сушки, выпечки, разогревания, размораживания, пастеризации и стерилизации пищевых продуктов). По сравнению с традиционным способом тепловой обработки время нагревания СВЧ-энергией до одной и той же температуры сокращается во много раз, в связи с чем полнее сохраняются вкусовые и питательные свойства продукта.

Ультразвук. Ультразвуком называют механические колебания с частотами более 20000 колебаний в секунду (20 кГц).

Природа губительного действия ультразвука на микроорганизмы связана:

С кавитационным эффектом. При распространении в жидкости УЗ-волн происходит быстро чередующееся разряжение и сжатие частиц жидкости. При разряжении в среде образуются мельчайшие полые пространства - «пузырьки», заполняющиеся парами окружающей среды и газами. При сжатии, в момент захлопывания кавитационных «пузырьков», возникает мощная гидравлическая ударная волна, вызывающая разрушительное действие;

с электрохимическим действием УЗ-энергии. В водной среде происходит ионизация молекул воды и активация растворенного в ней кислорода. При этом образуются вещества, обладающие большой реакционной способностью, которые обуславливают ряд химических процессов, неблагоприятно действующих на живые организмы.

Благодаря специфическим свойствам ультразвук все более широко применяют вразличныхобластях техники и технологии многихотраслей народного хозяйства. Ведутся исследования по применению УЗ-энергии для стерилизации питьевой воды, пищевых продуктов (молока, фруктовых соков, вин), мойки и стерилизации стеклянной тары.

Вода необходима для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов. Снижение влажности среды приводит к переходу клеток в состояние покоя, а затем и к гибели. Наиболее чувствительны к высушиванию патогенные микроорганизмы (возбудители гонореи, менингита, холеры, брюшного тифа, дизентерии, сифилиса). Более устойчивые бактерии, защищенные слизью мокроты (туберкулезные палочки), а также споры бактерии, цисты простейших, капсуло-, слизеобразующие бактерии.

Высушивание с опровождается обезвоживанием цитоплазмы и денатурацией белков бактерий . В практике высушиванием пользуются для консервирования мяса, рыбы, овощей, фруктов, лекарственных трав.

Высушивание из замороженного состояния в вакууме – лиофилизация . Её используют для сохранения культур микроорганизмов, которые в таком состоянии годами (10-20 лет) не теряют жизнеспособности и не меняют свойств. Микроорганизмы при этом находятся в состоянии анабиоза. Метод лиофилизации используют в производстве живых вакцин против туберкулеза, чумы, туляремии, бруцеллеза, гриппа и других болезней, в производстве пробиотиков (эубиотиков).

Действие лучистой энергии, ультразвука на микроорганизмы.

Различают неионизирующие излучение (ультрафиолетовые и инфракрасные лучи солнечного света) и ионизирующие излучение (гамма – излучение радиоактивных веществ, электроны высоких энергий).

Ионизирующее излучение обладает мощным проникающим и повреждающим клеточный геном действием. Но летальные для микроорганизмов дозы на несколько порядков выше, чем для животных и растений.

Рентгеновские лучи (длины волн менее 10 нм.) вызывают ионизацию макромолекул в живых клетках . Возникающие фотохимические изменения сопровождаются развитием мутаций или гибелью клетки.

Повреждающее действие УФ–излучения в большей мере выражено для микроорганизмов, чем для животных и растений. УФ-лучи в относительно небольших дозах вызывают повреждения ДНК микробных клеток.

Ультрафиолетовые лучи вызывают образование димеров тимина в молекуле ДНК, что подавляет репликацию ДНК, прекращает деление клетки и служит основной причиной её гибели.

Ультразвук (волны с частотой 20000 Гц) обладает бактерицидными свойствами. Механизм его бактерицидного действия состоит в том, что в цитоплазме бактерий образуется кавитационная полость , которая заполняется парами жидкости, возникает давление 10000 атм. Это приводит к образованию высокореактивных гидроксильных радикалов, к дезинтеграции цитоплазматических структур, деполимеризации органелл, денатурации молекул. УФ – лучи, ионизирующее излучение, ультразвук используют для стерилизации различных объектов.

Действие химических факторов на микроорганизмы.

В зависимости от природы вещества, его концентрации, длительности действия оно может оказывать на микроорганизмы различное влияние: быть источником энергии и биосинтетических процессов, оказывать микробоцидное (убивающее) или микробостатическое (тормозящее рост), мутагенное действие или быть безразличным для их жизнедеятельности.

Например, 0,5 – 2 % раствор глюкоза – источник питания для микроорганизмов, а 20-40 % раствор оказывает угнетающее действие на них.

В то же время существуют вещества, химическая природа которых обуславливает их противомикробные свойства. Это:

1. Галогены (препараты Cl, Br, I, их соединения).

2.Перекись водорода, калия перманганат, обладающие, как и галогены, окислительными свойствами.

2. Поверхностно – активные вещества, бактерицидные мыла (сульфонол, амболан, твины).

3. Соли тяжелых металлов (ртути, серебра, меди, свинца, цинка);

4.Фенол, крезол, их производные.

5. Щелочи (аммиак, его соли, бура), известь; кислоты, их соли (борная, салициловая,тетраборат натрия)

6. Красители (бриллиантовый зеленый, метиленовый синий, трипофлавин);

7. Спирты.

8. Альдегиды.

Микроорганизмы требовательны к определенной рН среды. Большинство симбионтов и возбудителей заболеваний человека хорошо растут при слабощелочной, нейтральной или слабокислой реакции. В процессе их жизнедеятельности происходит сдвиг рН, обычно в сторону кислой среды, рост приостанавливается, затем наступает гибель микроорганизмов вследствие повреждающего действия рН на ферменты (их денатурация гидроксильными ионами), нарушения осмотического барьера клеточной мембраны .

Дезинфекция, дезинфицирующие вещества.

Дезинфекция – уничтожение патогенных микроорганизмов в объектах окружающей среды с целью прерывания путей передачи и распространения инфекции. Различают следующие методы дезинфекции:

1. Физические :

а) механические (влажная уборка, стирка, вытряхивание, проветривание);

б) действие температурой: высокой (проглаживание, сухой и влажный горячий воздух, прокаливание, кипячение, сжигание), и низкой (замораживание);

2. Химические – обработка объекта дезинфекантами;

3. Биологические (биологические фильтры, компостирование);

4. Комбинированный (сочетание различных методов)

Химические вещества, используемые для дезинфекции – это дезинфицирующие вещества. К наиболее распространенным дезинфицирующим веществом относятся хлорная известь (0,1 – 10 % раствор), хлорамин (0,5-5% раствор), фенол (3-5 % раствор), лизол (3-5 % р-р,), двутретьосновная соль гипохлората кальция ДТСГК (0,1-10% р-р); 0,1-0,2 % р-р сулемы в другие соединения ртути, 70 % этиловый спирт.

В микробиологической лаборатории дезинфицирующими веществами пользуются для обеспложивания использованной посуды (пипетки, предметы стекла), рабочие места, рук.

Выбор дезинфицирующего вещества, длительность его воздействия определяется особенностями микроорганизма и той средой, в которой он находится (в мокроте).

Механизм действия дезинфицирующих веществ.

Большинство дезинфицирующих веществ относится к группе общепротоплазматических ядов, т.е. ядов, действующих не только на микробы, но и на любые животные и растительные клетки.

Механизм действия всех дезинфицирующих веществ сводится к нарушению физико-химической структуры микробной клетки. Различают следующие группы дезинфектантов:

1. Галогены (гипохлориты Са, Na, йодонат, хлорамины, дибромантин, хлорная известь) – взаимодействуют с гидроксильными группами белков;

2. Спирты (70% этанол) – осаждают белки, вымывают из клеточной стенки липиды (недостаток: споры бактерий, грибов, вирусы устойчивы);

3. Альдегиды (формальдегид – блокирует аминогруппы белков, вызывает их денатурацию, гибель м/о);

4. Соли тяжелых металлов (сулема) – осаждают белки и другие органические соединения, гибель м/о;

5. Кислородсодержащие средства (H 2 O 2 , надкислоты) – денатурация белков, ферментов;

7. ПАВ (сульфонол, велтолен, мыла) – нарушают функцию ЦПМ, обладают высокой антимикробной активностью;

8. Газы (окись этилена) – нарушает структуру белков бактерий, в том числе и спор.

Асептика, антисептика.

Асептика и антисептика широко применяется в медицинской, фармацевтической практике и в работе микробиологических лабораторий.

Асептика - совокупность мероприятий, предупреждающих попадание микроорганизмов из окружающей среды в ткани, полости человеческого организма при лечебных и диагностических манипуляциях, в стерильные лекарственные препараты при их изготовлении, а также в материал для исследования, питательные среды, культуры микроорганизмов при лабораторных исследованиях.

С этой целью в бактериологических лабораториях посевы производят у пламени спиртовки, предварительно прокаленной (затем остуженной) петлей, для посева используют стерильные питательные среды.

Асептика достигается стерилизацией хирургических инструментов и материалов, обработкой рук хирурга перед операцией, воздуха предметов операционной, поверхности кожи в операционном поле.

Т.о., элементы асептики –это:

1) стерилизация инструментов, приборов, материалов;

2) специальная (антисептическая) обработка рук перед асептичной работой;

3) соблюдение определенных правил работы (стерильный халат, маска, перчатки, исключение разговоров и т. п.);

4) осуществление специальных санитарно-противоэпидемических и гигиенических мероприятий (влажная уборка с дезинфицирующими средствами, бактерицидных ламп, боксов)

Асептика неразрывно связанна с антисептикой, которую впервые в хирургическую практику применил Н.И.Пирогов (1865 г) и Д.Листер (1867 г). Различают следующие виды антисептики :

1. Механическая (удаление из раны инфицированных и нежизнеспособных тканей);

2. Физическая (гигроскопические повязки, гипертонические растворы, УФО, лазер)

3. Химическая (применение химических веществ с антимикробным действием: мирамистин, хлоргексидин);

4. Биологическая ( применение антибиотиков, бактериофагов и др.)

Антисептики – это химические вещества, убивающие или подавляющие размножение различных микроорганизмов, находящихся на коже и слизистых оболочках макроорганизма.

В качестве антисептиков используются различные химические соединения антимикробного действия: 70 -градусный этиловый спирт; 5% спиртовой раствор йода; 0,1 % р-р марганцевокислого калия, 1-2 % р-р метиленового синего или бриллиантового зеленого; 0,5-1 % р-р формалина.

Антисептики по химической природе подразделяются на:

1. Фенолы (их производные – гексахлорофен)

2. Галогены (соединения йода)

3. Спирты (этанола 70%-й водный раствор)

4. ПАВ (мыла, детергенты)

5. Соли тяжелых металлов (Ag, Cu, Hg, Zn)

6. Красители (бриллиантовый зеленый)

7. Окислители (H 2 O 2 , O 3 , KMnO 4)

8. Кислоты (борная, салициловая, бензойная)

9. Щелочи (раствор NH 3 – нашатырный спирт)

К антисептикам и дезинфектантам предъявляются определенные требования .

Антисептики и дезинфектанты должны:

1) обладать широким спектром антимикробного действия;

2) оказывать быстрое и продолжительное действие, в т. ч. в средах с высоким содержанием белка;

3) антисептические средства не должны оказывать местного раздражающего и аллергического действия на ткани;

4) дезинфектанты не должны повреждать обрабатываемые предметы;

5) должны быть экономически доступными.