9 misure per controllare la crescita microbica (con figura)

Alcune delle misure importanti per controllare la crescita microbica sono: 1. Pulizia 2. Bassa temperatura 3. Alta temperatura 4. Sterilizzazione del filtro 5. Sterilizzazione con radiazioni 6. Rimozione dell'umidità 7. Confezionamento in atmosfera modificata 8. Abbassamento del pH 9. Uso di prodotti chimici .

1. Pulizia:

La pulizia comprende spazzare, pulire, lavare e spazzolare un materiale, che rimuove la maggior parte dei microbi presenti su di esso.

Per esempio, spazzare il pavimento, pulire il tavolo dopo un pasto, lavare il pavimento oi panni, lavarsi i denti sono passi che mirano a decontaminare il materiale, controllando così la crescita microbica.

2. Bassa temperatura:

La bassa temperatura ritarda la crescita di un ampio gruppo di microbi e quindi controlla la crescita microbica.

L'esposizione a basse temperature può essere eseguita in due modi come segue:

(i) Abbattimento:

È un processo di abbassamento della temperatura di un materiale a circa 0 ° C, ma non al di sotto di esso. La bassa temperatura ritarda la crescita di un ampio gruppo di microbi e quindi controlla la crescita microbica nel materiale. Ad esempio, il pesce viene raffreddato, di solito con la glassa, che ritarda la crescita dei microbi di deterioramento e quindi lo conserva per alcuni giorni.

(ii) Congelamento:

È un processo di abbassamento della temperatura di un materiale inferiore a 0 ° C. La bassa temperatura ritarda la crescita di un ampio gruppo di microbi e quindi controlla la crescita microbica nel materiale. La crescita microbica è completamente arrestata sotto i -10 ° C. Ad esempio, il pesce e la carne sono congelati di solito al di sotto di -20 ° C, che arresta completamente la crescita dei microbi deterioranti e quindi li conserva per mesi insieme.

3. Temperatura elevata:

Quando la temperatura sale oltre la temperatura massima per la crescita dei microbi, si verificano effetti letali. Pertanto, temperature molto elevate distruggono i microbi e quindi controllano la crescita microbica.

L'esposizione alle alte temperature può essere effettuata nei seguenti modi:

(i) Luce solare:

L'alta temperatura della luce solare uccide molti microbi. L'acqua degli stagni e dei serbatoi di solito subisce una grave contaminazione microbica, ma la luce solare uccide un gran numero di microbi e quindi riduce considerevolmente la contaminazione. La radiazione UV della luce solare uccide anche molti microbi.

(ii) Calore secco:

Il calore secco uccide i microbi per ossidazione dei componenti cellulari, mentre il calore umido uccide per coagulazione o denaturazione delle proteine ​​cellulari delle cellule microbiche. Il calore secco viene applicato nei seguenti modi.

(a) Forno ad aria calda:

Tutti i vetri e i materiali come polveri, cera e olio, che non devono entrare in contatto con l'umidità, vengono sterilizzati in forno ad aria calda a 180 ° C per 3 ore. L'organismo indicatore per il test di sterilità di un forno è il Clostridium tetani, che cresce nella carne cotta Robertson o nel terreno dell'agar tioglicolato.

(b) Incenerimento:

È un processo di sterilizzazione bruciando un materiale in cenere. I loop e gli aghi vengono bruciati a fuoco rosso sul bruciatore Bunsen. I materiali infetti e le carcasse degli animali da laboratorio vengono inceneriti prima di essere smaltiti.

(c) Fiammeggiante:

È un processo di sterilizzazione di materiali come il bisturi, le forbici e il diffusore di vetro, che vengono prima immersi nello spirito e poi semplicemente passano sopra la fiamma permettendo allo spirito di prendere fuoco e bruciare. Non sono autorizzati a diventare roventi.

(iii) Calore umido:

Il calore umido uccide i microbi mediante la coagulazione delle loro proteine. Il calore umido è più efficace del calore secco in quanto richiede meno tempo, in particolare ad alta pressione, quando la temperatura supera i 100 ° C.

Viene applicato nei seguenti modi:

(un) Pastorizzazione:

La pastorizzazione è un processo di trattamento termico fino a 100 ° C usando calore umido, che uccide certi tipi di microbi in un dato materiale, ma non uccide tutti i microbi presenti in esso. Latte, succhi, panna e alcune bevande alcoliche vengono conservati mediante pastorizzazione.

Elimina alcuni microbi patogeni e alcuni microbi deterioranti, aumentando notevolmente la durata di conservazione dei liquidi deperibili. Pastorizzazione del latte è fatto in due modi, vale a dire. pastorizzazione flash (71 ° C per 15 secondi) e pastorizzazione di massa (63-66 ° C per 30 minuti).

(b) Bollente:

È un processo di riscaldamento di materiali in acqua bollente a 100 ° C per circa 30 minuti. Siringhe e aghi per uso ospedaliero vengono fatti bollire in acqua prima dell'uso. Anche la cottura del cibo è un processo di bollitura.

(c) Tyndalisation:

È un processo di sterilizzazione a calore frazionato con calore umido, eseguito per tre giorni, in modo da sterilizzare completamente un materiale. Alcuni mezzi microbiologici contenenti zuccheri termolabili, che vengono distrutti in autoclave, sono sterilizzati mediante la tiondalizzazione.

Il materiale da sterilizzare viene riscaldato a vapore a 100 ° C per 20 minuti ogni giorno per tre giorni consecutivi. Il trattamento termico del primo giorno uccide le forme vegetative dei batteri. Durante l'incubazione del primo giorno, le spore, che sopravvivono al trattamento termico, germinano.

Il secondo trattamento termico del giorno uccide questi batteri germinati. L'incubazione del secondo giorno consente alle spore residue di germogliare. Il terzo trattamento termico del giorno uccide questi batteri germinati, sterilizzando così completamente il materiale.

(d) Sterilizzazione in autoclave:

Si tratta di un processo di sterilizzazione a caldo, in cui il materiale da sterilizzare viene riscaldato a 121 ° C per 15 minuti mediante vapore super-saturo (vapore con temperatura superiore a 100 ° C) in un'autoclave. Un'autoclave è un dispositivo sigillato che genera e mantiene il vapore sotto pressione.

Sotto la normale pressione atmosferica, la temperatura massima che può essere raggiunta in un bagno d'acqua aperto è di 100 ° C. Quando l'acqua viene riscaldata in una camera chiusa come l'autoclave, viene prodotto vapore e la pressione del vapore all'interno della camera aumenta, poiché il vapore non può uscire dalla camera.

L'alta pressione aumenta il punto di ebollizione dell'acqua nella camera e la temperatura molto al di sopra del punto di ebollizione dell'acqua (> 100 ° C) è raggiungibile nella camera. La sterilizzazione in autoclave viene eseguita per la completa sterilizzazione di materiali come mezzi microbiologici e diluenti, mediante calore umido.

A volte, i glasswares vengono anche sterilizzati in autoclave dopo averli ricoperti con carta artigianale. L'autoclavaggio uccide completamente le spore e le forme vegetative, assicurando così la completa sterilità del materiale.

Le autoclavi sono di due tipi, verticale e orizzontale. L'indicatore della sterilizzazione a caldo in autoclave è il Bacillus stearothermophilus, il batterio più resistente al calore. La sterilità può anche essere assicurata utilizzando una soluzione di colore chiamata Brownies tube (passa da rosso a verde, quando riscaldata a 121 ° C per 15 minuti) o Johnson tape (cambia da mezza luce verde + metà bianca a metà nera + metà bianca, quando riscaldato a 121 ° C per 15 minuti).

4. Sterilizzazione del filtro:

La sterilizzazione del filtro è un processo di passaggio di un liquido o di un gas attraverso un filtro con pori molto piccoli, che non consentono il passaggio dei microbi, ma consentono il liquido o il gas. Il liquido o il gas che fuoriesce dal filtro è privo di microbi ed è quindi sterile. Qui, la sterilizzazione è ottenuta mediante decontaminazione. La sterilizzazione del filtro viene eseguita per la sterilizzazione di liquidi o gas sensibili al calore.

I quattro principali tipi di filtri utilizzati sono i seguenti:

(i) Micro-filtri meccanici (filtri di profondità):

Questi filtri non hanno una dimensione dei pori uniforme. Esempi sono il tampone di amianto nel filtro Seitz, farina fossile nel filtro Brokefield, porcellana nel filtro Chamberland-Pasteur e dischi in vetro sinterizzato in altri filtri. Sono anche chiamati filtri di profondità, perché intrappolano le particelle nei percorsi tortuosi creati attraverso la profondità della struttura.

Poiché sono piuttosto porosi, i filtri di profondità vengono spesso utilizzati come pre-filtri per rimuovere particelle più grandi da una soluzione, in modo che l'intasamento non si verifichi nel processo di sterilizzazione del filtro finale. Sono anche utilizzati per la sterilizzazione del filtro dell'aria nei processi industriali.

(ii) Filtri a membrana:

Il tipo più comune di filtri per la sterilizzazione nel campo della microbiologia sono i filtri a membrana. Hanno una dimensione dei pori uniforme. Sono composti da polimeri ad alta resistenza alla trazione, come acetato di cellulosa, nitrato di cellulosa o polisulfone, fabbricati in modo tale da contenere un elevato numero di micropori.

La dimensione dei pori può essere controllata con precisione durante la produzione dei filtri controllando il processo di polimerizzazione. Circa l'80-85% dell'area del filtro è occupato dai pori, che fornisce una portata del fluido relativamente alta. Per migliorare ulteriormente la portata, viene utilizzata la pompa del vuoto.

Generalmente, il gruppo di filtrazione a membrana viene sterilizzato a caldo separatamente dal filtro a membrana e il gruppo viene assemblato in modo asettico al momento della filtrazione. (Figura 2.19). L'organismo indicatore della sterilizzazione di filtrazione è Cerratia marcescens (0, 75μ).

(iii) Filtri di tracciamento di nucleazione (filtri Nucleopori):

Questi filtri sono prodotti trattando film di policarbonato molto sottili (spessore 10p) con radiazioni nucleari e quindi incidendo i film con una sostanza chimica. Le radiazioni causano danni localizzati nel film e la sostanza chimica dell'incisione allarga queste aree danneggiate in pori.

La dimensione dei pori può essere controllata con precisione dalla forza della soluzione di incisione e dal tempo di incisione. Questi filtri sono comunemente usati nella microscopia elettronica a scansione di microrganismi.

(iv) Filtri dell'aria ad alta efficienza (HEPA):

I filtri HEPA con flusso laminare di aria vengono utilizzati per fornire aria pulita in un involucro, come un cubicolo o una stanza, in modo da produrre una camera sterilizzata priva di polvere. Il trasferimento asettico di microbi e materiali sterilizzati viene effettuato nel laboratorio di microbiologia all'interno di tali camere a flusso laminare, che è pre-sterilizzato da una lampada UV.

5. Sterilizzazione delle radiazioni:

L'energia trasmessa attraverso lo spazio in una varietà di forme è generalmente chiamata radiazione. La più importante tra queste è la "radiazione elettromagnetica", che include microonde, radiazioni ultraviolette (UV), raggi di luce, raggi gamma, raggi X ed elettroni.

Sebbene tutte le forme di radiazione elettromagnetica abbiano il potenziale per controllare la crescita microbica, ogni tipo di radiazione agisce attraverso un meccanismo specifico come indicato di seguito:

(i) Radiazione a microonde:

Il suo effetto antimicrobico è dovuto, almeno, ai suoi effetti termici (di riscaldamento).

(ii) radiazioni UV:

La radiazione con lunghezza d'onda compresa tra 220 e 300 nm è detta radiazione UV. Ha un'energia sufficiente a causare rotture nel DNA, portando alla morte dei microrganismi esposti. Inoltre provoca la mutazione per formazione di dimeri di pirimidina (in particolare timina) negli acidi nucleici. Questa mutazione è letale, quando il gene (frammento del DNA responsabile di un particolare carattere) per una funzione vitale si ferma per funzionare.

Questa luce quasi visibile è utile per disinfettare superfici, aria e altri materiali come l'acqua che non assorbe la luce UV. È usato per disinfettare la camera di flusso laminare. Poiché ha un basso potere di penetrazione, non può penetrare superfici solide, opache e che assorbono la luce. La sua utilità è quindi limitata alla disinfezione delle superfici esposte.

(iii) Radiazioni ionizzanti:

Tra le radiazioni elettromagnetiche, quelle che hanno energia sufficientemente alta (più di 10eV) per ionizzare i componenti delle cellule, così che le cellule non possono più svolgere funzioni critiche e conseguentemente danneggiare le cellule sono chiamate "radiazioni ionizzanti".

I diversi tipi di radiazioni ionizzanti includono quanto segue:

(un) raggi, raggi p e raggi y: sono prodotti dalla disintegrazione di nuclei di elementi radioattivi come ⁶⁰ Co, ⁹⁰ Sr e ¹²⁷ Cs.

(B) Raggi X e fasci di elettroni ad alta velocità: sono prodotti da potenti acceleratori elettrici.

Le radiazioni ionizzanti sono prodotte dalla formazione di particelle subatomiche cariche (elettroni, protoni, neutroni) da atomi o molecole. Queste radiazioni ionizzano il materiale esposto a elettroni (e ^- ), radicali idrossilici (OH *) e radicali idruri (H *). Ciascuna di queste particelle è in grado di degradare e alterare biopolimeri come il DNA e le proteine.

La ionizzazione e la conseguente degradazione del DNA e delle proteine ​​portano alla morte delle cellule irradiate. Poiché il raggio Y ha un elevato potere di penetrazione, può penetrare su superfici solide, opache, che assorbono la luce e sterilizzare la maggior parte dei materiali.

Attualmente viene utilizzato per la sterilizzazione nelle industrie alimentari (per sterilizzare carne macinata e prodotti a base di carne fresca come hamburger e pollo) nonché per la sterilizzazione di spezie, articoli monouso e forniture mediche come articoli chirurgici, farmaci e innesti di tessuto. L'elevata capacità di penetrazione dei raggi Y lo rende utile nella sterilizzazione di grandi quantità di materiali.

Poiché è dannoso anche per le cellule umane, sono necessarie precauzioni elevate nel suo utilizzo. D'altra parte, i fasci di elettroni ad alta velocità hanno una minore capacità di penetrazione e di conseguenza sono meno pericolosi. Sono usati per sterilizzare piccoli articoli avvolti individualmente.

6. Rimozione dell'umidità:

Tutti i microbi hanno bisogno di umidità per la loro crescita e attività. Pertanto, la rimozione dell'umidità presente in un materiale ritarda la crescita dei microbi presenti in esso.

Può essere fatto nei seguenti modi:

(i) Essicazione:

Include l'essiccazione al sole e l'essiccazione artificiale in essiccatori meccanici.

(ii) disidratazione:

Implica l'essiccazione in condizioni controllate.

(iii) salatura:

Nella salatura, il sale rimuove l'umidità per osmosi.

(iv) Liofilizzazione o Liofilizzazione:

Implica l'essiccazione a basse temperature.

(v) Freeze-drying accelerata:

È un processo di liofilizzazione ad una velocità molto elevata.

Tutti questi metodi sono adottati nella conservazione del pesce e di molti altri materiali. I batteri liofilizzati vengono inviati a diversi laboratori in fiale sigillate.

7. Confezionamento in atmosfera modificata:

L'imballaggio in atmosfera modificata (MAP) viene utilizzato per prolungare la durata di conservazione di pesce fresco, carne, frutta e verdura durante la conservazione a temperatura controllata. Sono confezionati in contenitori ermetici, all'interno dei quali l'atmosfera viene modificata in modo desiderabile mediante il lavaggio dei gas necessari nella proporzione richiesta.

I tre principali gas utilizzati commercialmente sono CO ₂, N ₂ e O ₂ . L'estensione della shelf life in MAP è il risultato dell'attività antimicrobica di questi gas. La CO ₂ ha un effetto batteriostatico, N ₂ inibisce la crescita di microrganismi aerobici e O ₂ inibisce la crescita di microrganismi strettamente anaerobici.

8. Abbassamento del pH:

Il pH basso ritarda la crescita di un ampio gruppo di microbi e quindi controlla la crescita microbica nel materiale che li ospita. Ad esempio, il basso pH della cagliata, delle marinate e dei sottaceti ritarda la crescita dei microbi di deterioramento e li conserva quindi per mesi insieme.

9. Uso di prodotti chimici:

Le sostanze chimiche che uccidono o inibiscono la crescita di microrganismi sono chiamate "sostanze chimiche antimicrobiche". Tali sostanze possono essere prodotti chimici sintetici o prodotti naturali. Quelle sostanze chimiche, che uccidono batteri, funghi o virus, sono chiamate sostanze chimiche batteriocide, fungicide o viricide, mentre quelle che non uccidono, ma inibiscono solo la loro crescita, sono chiamate rispettivamente sostanze batteriostatiche, fungistatiche o viristatiche.

L'efficacia di una sostanza chimica nell'inibire la crescita di una specie di batteri è determinata da un fattore chiamato concentrazione inibitoria minima (MIC). La MIC è definita come la quantità minima di una sostanza chimica antimicrobica necessaria per inibire la crescita di un microrganismo di prova.

L'efficacia di una sostanza chimica nei confronti di un dato organismo è determinata anche misurando la zona di inibizione nella tecnica di diffusione dell'agar.

I prodotti chimici antimicrobici appartengono alle seguenti categorie:

(i) Disinfettanti (germicidi):

Si tratta di sostanze chimiche antimicrobiche utilizzate per uccidere i microbi presenti solo su oggetti inanimati (Tabella 2.2).

(ii) Antisettici:

Si tratta di sostanze chimiche antimicrobiche utilizzate per uccidere i microbi presenti solo sulla superficie corporea dell'organismo vivente, che sono esposti a infezioni esterne. Sono sufficientemente non tossici da applicare ai tessuti viventi (Tabella 2.2).

(iii) Sterilizzanti:

Si tratta di sostanze chimiche antimicrobiche che, in circostanze appropriate, possono uccidere tutta la vita microbica e possono effettivamente essere utilizzate per sterilizzare oggetti e superfici inanimati (Tabella 2.2).

(iv) Conservanti:

Si tratta di sostanze chimiche antimicrobiche utilizzate nella lavorazione di alimenti come pesce, carne e prodotti vegetali per ritardare o prevenire il deterioramento microbico (Tabella 2.3).

(v) agenti chemioterapici:

Si tratta di sostanze chimiche antimicrobiche, che possono essere utilizzate internamente per controllare le malattie infettive nell'uomo e negli animali e non sono tossiche per loro. Questi sono comunemente usati come farmaci.

Questi sono di tre tipi cioè agenti sintetici, antibiotici e batteriocine:

a) Agenti sintetici:

La maggior parte degli agenti sintetici sono preparati sinteticamente e comprendono "analoghi del fattore di crescita" come i sulfamidici (sulfanilamide), l'isoniazide, il fluouracile, il bromouracile e i "chinoloni" come la norfloxacina, l'acido nalidixico e la ciprofloxacina.

Tabella 2.2: antisettici, disinfettanti e sterilizzanti comunemente utilizzati:

Disinfettanti e sterilizzanti:

(b) Antibiotici:

Si tratta di sostanze chimiche antimicrobiche prodotte da alcuni microrganismi che inibiscono o uccidono altri microrganismi. Questi sono prodotti naturali, non preparati sinteticamente. Un antibiotico che agisce su entrambi i batteri gram-positivi e gram-negativi è chiamato "antibiotico ad ampio spettro". Al contrario, un antibiotico, che agisce solo su un singolo gruppo di batteri, è chiamato "antibiotico a spettro ristretto".

Gli antibiotici sono dei seguenti tipi:

1. Antibiotici β-lattamici:

Questi antibiotici possiedono un anello β-lattamico. Tutti loro sono potenti inibitori della sintesi della parete cellulare.

Includono quanto segue:

(io) Penicilline: Penicillina G (Benzilpenicillina produce dal fungo Penicillium notatum), Meticillina, Oxacillina, Ampicillina, Carbenicillina

(Ii) Cefalosporine: Ceftriaxone

(Iii) cefamicine

2. Antibiotici aminoglicosidici:

Contengono gli zuccheri amminici legati da legami glicosidici ad altri amino zuccheri.

Includono quanto segue:

(io) Streptomicina

(Ii) kanamicina

(Iii) neomicina

3. Antibiotici Microlid:

Contengono anelli di lattoni di grandi dimensioni collegati a frazioni di zucchero.

Includono quanto segue:

(io) eritromicina

(Ii) oleandomicina

(Iii) spiramicina

(Iv) Tylosin

4. Tetracicline:

Contengono una struttura ad anelli di naftalene.

Includono quanto segue:

(io) tetraciclina

(Ii) 7-clorotetraciclina (aureomicina) (CTC)

(Iii) 5-ossitetraciclina (Terramicina) (OTC)

5. Composti aromatici:

Contengono strutture ad anello aromatiche.

Includono quanto segue:

(io) cloramfenicolo

(Ii) novobiocina

(c) batteriocine:

Sono sostanze chimiche antimicrobiche prodotte da alcuni batteri che uccidono specie di batteri strettamente correlate o addirittura ceppi diversi della stessa specie.

Includono quanto segue:

Colicin:

È prodotto dai batteri, Escherichia coli.

subtilisina:

È prodotto dai batteri, Bacillus subtilis.

Nisin A:

È prodotto dai batteri dell'acido lattico (LAB), Lactobacillus acidophilus.

Tabella 2.3: Conservanti utilizzati nella trasformazione degli alimenti:

(a) Ammoniaca

(b) cloro

(c) Scultura diossido

(d) Acidi: acido formico, acido acetico, acido propionico, acido benzoico e acido sorbico

e) Sali di acidi: formiato di sodio, formiato di potassio, formiato di calcio, acetato di sodio, acetato di potassio, acetato di calcio, diacetato di sodio, propionato di sodio, benzoato di sodio, sorbato di potassio, sorbato di sodio

(f) Solfiti: solfito di sodio, solfito di potassio, bisolfito di sodio, bisolfito di potassio, metabisolfito di sodio, metabisolfito di potassio

(g) nitrati: nitrato di sodio, nitrato di potassio

(h) nitriti: nitrito di sodio, nitrito di potassio

(i) Esametilene tetramina

(j) Esteri di acido parahydroxy benzoico

(k) Perossido di idrogeno

(I) Perossido di fosfato: perossido di pirofosfato di sodio, perossido di pirofosfato di potassio, perossido di idrogeno fosfato disodico, perossido di fosfato di dipotassio idrogeno

(m) 5-amminohexaidropirimidine

(n) Idroperossido di cromo-butile