6. Основные методы стерилизации. Примеры дезинфекантов высокого уровня  и стерлянтов.

Методы стерилизации

Уничтожение микроорганизмов-один из необходимых элементов ми кробиологической работы и основа консервирования пищевых продук тов; поэтому стоит остановиться на нем подробнее. Освобождение ка кого-либо материала от живых микроорганизмов или их покоящихся форм называют обеспложиванием или стерилизацией. От стерилизации следует отличатьчастичное обеспложивание (пастеризацию), а также кон сервирование. Если стерильная среда или микробная культура загряз няется случайно попавшими в нее микроорганизмами, то говорят о кон таминации, или загрязнении. Такие понятия, как дезинфекция (уничтоже ние всех патогенных микроорганизмов), асептика и антисептика, а также инфекция,употребляются главным образом в гигиене, а не в микробио логии.

Микроорганизмы проявляют разную чувствительность к средствам, применяемым для их уничтожения. Существуют видовые различия в чувствительности, а также различия, зависящие от влажности и рН среды, от возраста вегетативных клеток или спор и т.д. Эффективность различных агентов, применяемых для уничтожения микроорганизмов, характеризуют величиной D₁₀ (время, необходимое для того, чтобы в определенной популяции при определенных условиях среды вызвать гибель 90% клеток (см. табл. 6.5j.

Полная или частичная стерилизация осуществляется с помощью влажного жара, сухого жара, фильтрации, облучения или различных хи мических средств.

Влажный жар. Вегетативные клетки большинства бактерий и грибов гибнут через 5-10 мин уже при температуре около 60°С, споры дрож жей   и   мицелиальных   грибов-лишь   при   температурах   выше   80°С,

а споры бактерий - выше 120°С (15 мин). Время воздействия влажным жаром, необходимое для уничтожения спор некоторых видов бактерий, отличающихся чрезвычайной термоустойчивостью, можно вывести из данных, приведенных в табл. 6.5. При этом следует учитывать, что окончательный результат стерилизации зависит также от степени за грязнения обрабатываемого материала, т.е., например, от числа термо резистентных спор: чем их больше, тем длительнее должен быть нагрев. Для достижения температур выше точки кипения воды пользуются автоклавом. Температура насыщенного пара зависит от давления (рис. 6.12). При доступе воздуха определенному давлению соответствует значительно более низкая температура. Поскольку гибель микроорга низмов под действием влажного жара зависит от температуры, а не от давления, необходимо закрывать автоклав лишь после того, как воздух будет из него вытеснен водяным паром. Воздух удаляется вместе с вы ходящим паром или в результате отсасывания. При автоклавировании следует измерять температуру, а не давление, хотя по соображениям простоты и безопасности обычно все еще измеряют давление. Продол­жительность стерилизации, естественно, зависит от объема (теплоемко сти) сосудов, в которых ее проводят (табл. 6.6).

Нередко удается достичь того же эффекта дробной стерилизацией в текучем паре при 100°С (тиндализация). Жидкость стерилизуется в этом случае при 100°С три дня подряд по 30 мин ежедневно; в проме жутках между нагреваниями ее хранят в термостате, для того чтобы споры проросли, а затем вегетативные клетки были уничтожены при следующем нагревании.

Для многих целей довольствуются частичной стерилизацией, т.е. уничтожением вегетативных форм микроорганизмов. Такого эффекта обычно достигают путем пастеризации- выдерживания в течение 5-10 мин при 75 или 80°С. Пастеризацией частично стерилизуют, в частности, молоко; однако, чтобы не испортить его вкуса, время воз действия в этом случае сокращают. Применяют два метода пастериза ции молока: кратковременное нагревание (20 с при 71,5-74°С) и сильное нагревание (2-5 с при 85-87°С). Стерилизации молока добиваются в ре зультате сверхсильного нагревания. При этом в молоко вводят пере гретый водяной пар, доводя температуру смеси до 135-150°С. Молоко подвергается действию этой температуры в течение 1 -2 с. Затем, пропу ская молоко через форсунку, понижают давление и одновременно охлаждают молоко; при этом из него удаляется вода, введенная в виде пара.

Способы консервирования ягод и косточковых плодов тоже следует рассматривать как частичную стерилизацию. При обычном нагревании консервных банок в течение 20 мин при 80°С гибнут только вегета тивные клетки и споры многих грибов, в то время как споры бактерий остаются жизнеспособными. Прорастанию бактериальных спор препят ствуют низкие значения рН, обусловленные присутствием кислот во фруктовом соке. На пастеризованной клубнике часто появляется так на зываемый «клубничный гриб» Byssochlamys nivea. Его аскоспоры выдер­живают 86°С; при этой температуре D_l0 составляет 14 мин.

Сухой жар. При стерилизации сухим жаром бактериальные споры переносят более высокие температуры и притом дольше, чем при стери лизации влажным жаром. Поэтому жаростойкую стеклянную посуду, порошки, масла и т. п. стерилизуют в течение 2 ч при 160°С в сухом сте­рилизаторе. В случае стерилизации материалов с высокой теплоем костью или термоизоляционными свойствами следует учитывать время

прогрева. В любом случае рекомендуется контролировать температуру с помощью индикаторов или проверять полноту стерилизации (для это го в аппарат помещают также пробу почвы, содержащей споры, кото рую потом высевают). В тех случаях, когда это позволяет стерили­зуемый материал, в настоящее время применяют 30-минутный нагрев при 180°С. Как показывает опыт, при этом погибают все споры. Стери лизация жаром основана на коагуляции клеточных белков.

Фильтрация. Растворы, содержащие термолабильные вещества, удоб нее всего стерилизовать фильтрованием. Неглазурованные фарфоровые цилиндры (свечи Шамберлана) применялись уже в лаборатории Пасте-ра. В лабораториях и для стерилизации питьевой воды используют фильтры Беркефельда (из прессованного кизельгура). Часто употре бляют также асбестовые пластинки (в фильтрах Зейца), стеклянные фильтры и мембранные фильтры. Некоторые из них выпускаются с раз личной величиной пор, что позволяет даже разделять организмы разной величины и формы.

Облучение. Для полной или частичной стерилизации применяют уль трафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи. В лабораторных условиях наибольшее значение имеют ультрафиолетовые лучи. В спектре УФ-ламп преобладает излучение в области 260 нм, поглощаемое главным образом нуклеиновыми кислотами и при достаточно длительном воз­действии вызывающее гибель всех бактерий (см. разд. 15.2.2 и рис. 15.5). УФ-облучение используется для частичной стерилизации помещений; при этом бактерии погибают очень быстро, а споры грибов, гораздо менее чувствительные к ультрафиолету,-значительно медленнее. Иони зирующее излучение применяют для стерилизации пищевых продуктов и других компактных материалов.

Химические средства. При стерилизации пищевых продуктов, лекар ственных препаратов и разного рода приборов, а также в лабораторной практике оправдало себя применение окиси этилена, которая убивает и вегетативные клетки, и споры, но действует только в том случае, если подвергаемые стерилизации материалы содержат некоторое количество (5-15%) воды. Окись этилена применяют в виде газовой смеси (с N₂ или С0₂), в которой ее доля составляет от 2 до 50%.

Для сохранения термолабильных веществ, содержащихся в пита тельных средах, в практику была введена стерилизация р-пропиолакто-ном. Он значительно активнее окиси этилена, но обладает, видимо, до вольно сильным канцерогенным действием и вызывает ряд других побочных физиологических эффектов. Его добавляют в количестве 0,2% в готовые питательные среды, которые затем инкубируют 2 ч при 37°С. Если оставить среду на ночь, пропиолактон  полностью  разложится.

Углеводы при этом не затрагиваются. Напитки стерилизуют также диэ-тилпирокарбонатом (0,003-0,02%).

Для стерилизации семян, используемых при выращивании сте рильных растений, пригодны такие обычные антимикробные средства, как бромная вода (1%), сулема (HgCl₂; 1%-ный раствор в спирте), AgN0₃ (0,05%), гипохлорит кальция [1% Са(СЮ)₂], успулун и др., ко торыми воздействуют в течение 5-30 мин. Перед этим семена следует обработать мылом или другим поверхностно-активным веществом, чтобы обеспечить полное смачивание поверхности.