Методи стерилізації
Майже всі фактори фізичної дії на мікроорганізми можуть бути використані з метою стерилізації. Під стерилізацією розуміють знешкодження, звільнення матеріалів, розчинів, поживних середовищ від вегетативних і форм мікроорганізмів. Стерильність - поняття абсолютне, воно означає повну відсутність мікроорганізмів як на поверхні, так і всередині стерильного об'єкта. У практиці широко використовують кілька способів стерилізації: термічна (під дію високих температур) та холодна (за допомогою ультразвуку, випромінювання, фільтрації). Загибель клітин бактерій, грибів, дріжджів та вірусних частинок при стерилізації високою температурою відбувається або в результаті згоряння клітин, або внаслідок коагуляції білкових структур мікроорганізмів. Розрізняють такі способи теплової стерилізації: Прожарювання - це найстаріший і найнадійніший спосіб стерилізації. У полум'ї пальника прожарюють бактеріологічні петлі, препарувальні голки, кінчики пінцетів та ножиць, предметне скло. При цьому бактерії, гриби та їх суперечки згоряють. Кип'ячення - для стерилізації металевих інструментів, скляних виробів, гумових трубок, пробок використовують киплячу воду. При 100°С (температура окропу) вегетативні форми мікроорганізмів і більшість вірусів гинуть швидко, протягом декількох хвилин. Спори (бацили сибірки, ботулізму) витримують кип'ятіння протягом декількох годин, віруси гепатиту В - близько години. Стерилізацію здійснюють у спеціальних металевих судинах - стерилізаторах, які можуть бути забезпечені електронагріванням. Існує велика кількість типів стерилізаторів, що відрізняються за обсягом та пристроєм. Стерилізація сухим жаром - Для скляного посуду найчастіше використовують стерилізаціюсухим жаром. Її проводять у спеціальних сухоповітряних (сухожаркових) шафах, що мають датчики – регулятори температури. Режими стерилізації включають температуру та час. Найчастіше використовують такі режими стерилізації сухим жаром:
| Температура, °С | Час, хв |
| 140 | 180 |
| 150 | 150 |
| 160 | 120 |
| 170 | 60 |
За таких режимів гинуть як вегетативні форми, і суперечки мікроорганізмів. Автоклавування - стерилізація насиченою парою під тиском. Проводиться за температури вище точки кипіння води. Це найбільш надійний та поширений спосіб стерилізації. Особлива ефективність цього способу досягається при спільній дії пари та високої температури. Поживні середовища для мікроорганізмів стерилізують при 4 атм і 121 °С 20-30 хв або при 0,5 атм і 112 °С - 20 хв. консервування) стерилізують зазвичай при 1 aтм 30 хв.С. грунту можлива тільки при 2 aтм і 134 °С протягом 2ч.Стерилізацію парою під тиском здійснюють у спеціальних герметично закриваються апаратах з товстими стінками – автоклавами. Автоклав складається зі стерилізаційної камери, з краном для виходу повітря, манометром для вимірювання тиску пари, запобіжним клапаном для виходу пари при підвищенні тиску вище необхідного, термометра для вимірювання температури всередині камери. Є паровий котел із нагрівачем води. При кип'ятінні води пара надходить у камеру автоклаву. Автоклав герметично закривають кришкою або дверима із щільною гумовою прокладкою. Автоклавування проводить спеціально підготовлений спеціаліст, так як робота зобслуговування апарату, що працює під тиском, вимагає підготовки та суворого дотримання правил техніки безпеки. Режим автоклавування виражають в одиницях надлишкового тиску та тривалості часу. Надлишковий тиск в 1 атм встановлюється при досягненні температури в камері 121 °C, 1,5 атм - 125 °C, 2,0 атм - 134 °C. За таких режимів автоклавування вегетативні форми мікроорганізмів гинуть протягом кількох хвилин, а суперечки протягом 20-30 хв. Режим стерилізації вибирають залежно від властивостей матеріалу, що стерилізується. Так, живильні середовища стерилізують 20-30 хв при 1 атм, перев'язувальний матеріал та гумові вироби від 1 до 2 годин при 1,0-1,5 атм. Для контролю режиму стерилізації використовують речовини із певною температурою плавлення. Їх змішують з метиленової синьою, поміщають у ампули або невеликі флакони і розкладають в автоклаві перед початком автоклавування. До таких контролюючих речовин відносяться бензаурин, температура плавлення 115 ° C відповідає - 0,5 атм; бензойна кислота, температура плавлення 121 °C, відповідає - 1,0 атм; сечовина, температура плавлення 132 ° C, відповідає - 2,0 атм; глюкоза, температура плавлення 146 ° С; тіомочевина, температура плавлення 180 °C. Ці речовини розплавляються при досягненні посудини відповідної температури і забарвлюються в колір доданого барвника.
1 - вирва, через яку автоклав заправляють водою; 2 - запобіжний клапан; 3 – манометр; 4-кришка автоклава; 5 – водопарова камера; 6 – кран для випуску повітря; 7- отвір, через яке пара надходить у стерилізаційну камеру; 8-стерилізаційна камера; 9 - підставка для розміщення матеріалів, що стерилізуються.
Стерилізації текучим паромпіддаються ті розчини та живильні середовища, якіруйнуються під час стерилізації під тиском. Таку стерилізацію проводять також в автоклавах при надмірному нульовому тиску та температурі 100°C. Застосовують «дрібну стерилізацію» - три- чи чотириразову обробку з інтервалом в 1 добу, під час якого не встигли загинути суперечки бактерій проростають у вегетативні форми та гинуть від дії пари та температур.Пастеризаціяпередбачає знищення у матеріалі лише вегетативних форм мікроорганізмів і застосовується у харчовій промисловості. При цьому використовують короткочасне нагрівання до 90-92 ° С протягом 2-5 с або більш тривале - протягом 5-10 хв нагрівання до 70-75 °С. Оброблені в такий спосіб матеріали вважаються пастеризованими, але з стерильними, оскільки містять суперечки. При цьому гинуть неспороносні бактерії, суперечки бактерій витримують П. тому не відбувається повної стерилізації. Метод запропонований Л. Пастером (звідси назв.). Для П. молока використовують різні режими. Моментальна, або високотемпературна П.- нагрівання до 85-90 ° С без витримки; викликає майже повну коагуляцію сироваткових білків, отже, ступеня осаджується фосфат кальцію, знижується здатність молока до згортання під дією сичужного ферменту. Застосовується при виробленні з молока олії та молочних консервів. Короткочасна П.- нагрівання до 72-76 ° С з витримкою при цій температурі 20-25 хв; відбувається часткова коагуляція імунних глобулінів та сироваткових білків, частково випадає в осад фосфат кальцію, руйнується частина вітамінів та ферментів, знижується кислотність молока. Застосовується при виробленні цільномолочних продуктів та сирів. Тривала або низькотемпературна П.- нагрівання до 62-65 °С з витримкою протягом 30 хв; зміни хімічного складу молока незначні, осаджується частина альбуміну тафосфату кальцію. Застосовується зазвичай для П. молока, що використовується у цільному вигляді. Для моментальної і короткочасної П. використовують пастеризатори молока, для тривалої - ванни, що мають резервуар для молока з водяною сорочкою, в яку підведена пара. Молоко від хворих тварин знезаражують нагріванням до 70 ° С з витримкою протягом 30 хв або до 90 ° С без витримки. Молоко тварин, хворих на сибірку і деякими ін. хворобами, знищують під наглядом. Контролем П. молока служить фосфатазна іпероксидазна проба. Якщо після П. у молоці виявляється фосфатаза, нагрівання було недостатнім або до пастеризованого молока підмішано сире. Відразу після П. молоко охолоджують. Фрукти, овочі чи продукти з них пастеризують розфасованими у герметично закритих банках чи пляшках. При цьому в продуктах знищуються мікроорганізми, головним чином цвілеві гриби та дріжджі. Овочеві та фруктові маринади пастеризують при температурі 85 °С, фруктові компоти – при 85-95 °С, плодово-ягідні соки – при 85 °С, виноградний сік – при 73-85 °С.
П. здійснюють у пастеризаторах. Поширені відцентрові, трубчасті та пластинчасті пастеризатори (для молока, вершків, фруктових і овочевих соків, напоїв), в яких забезпечується швидке короткочасне нагрівання до порівняно високих температур (до 100 °С) продукту, що безперервно протікає тонким шаром між поверхнями, що гріють. Після П. продукт розливають в герметично укупорувану тару. Для П. продуктів, заздалегідь розфасованих у тару (пляшки, консервні банки) є пастеризатори, у яких продукти нагріваються парою за постійного обертання. Перспективними є пастеризатори з високочастотними джерелами нагрівання продуктів у тарі.
Спеціалісти з Національного університету Мексики (Universidad Nacional Autonoma de Mexico)розробили новий метод знезараження харчових продуктів, який пророкують на заміну пастеризації. Поки що це лише перші досліди, але після удосконалення технології її можна буде застосовувати для знезараження молочних продуктів, дитячого харчування, соків, без торкання їхнього вихідного смаку, що відбувається за нинішніх методів стерилізації. Метод заснований на створенні рідини ударних хвиль, при проходженні яких тиск в окремих точках підвищується до тисячі атмосфер. При цьому відбувається явище кавітації — крихітні бульбашки, що народжуються у рідині, просто розривають бактерії. Доповнюють кавітацію інтенсивні спалахи видимого та ультрафіолетового світла. Досліди показали, що такий комплексний вплив дійсно працює як стерилізуючий фактор, але правда різні бактерії мають різну стійкість до цих "ударів", і тому для практичного застосування методу його ще необхідно вдосконалити.Тиндалізація,спосіб дробової пастеризації запропонований Дж. Тіндалем.Полягає в дробовій обробці рідин і харчових продуктів у плинній парі при 100 ° С або при три-чотирикратному нагріванні їх до 100- 120 °З проміжками в 24ч. За цей час суперечки бактерій, що вижили при 100 ° С, проростають, і вегетативні клітини бактерій, що вийшли з них, гинуть при подальшому нагріванні. Т. застосовують для стерилізації лікарських препаратів, а також для так званого гарячого консервування харчових продуктів у спеціальних апаратах із терморегуляторами.