Способы термической стерилизации. Методы уничтожения (стерилизации) микробов Автоклав и стерилизация перегретым паром под давлением

Прокаливание на огне. Это надежный метод стерилизации, но он имеет ограниченное применение из-за порчи предметов. Таким спосо­бом стерилизуются бактериологические петли.

Стерилизация сухим жаром. Проводится в печи Пастера (сухожа------

ровый шкаф) при температуре 160-170°С в течение 1-го часа. Этим способом стерилизуют лабораторную стеклянную посуду, пипетки, за­вернутые в бумагу, пробирки, закрытые ватными пробками. При тем­пературе выше 170°С начинается обугливание бумаги, ваты, марли.

Стерилизация паром под давлением (автоклавирование). Наиболее универсальный метод стерилизации. Проводится в автоклаве - водо-паровом стерилизаторе. Принцип действия автоклава основан на за­висимости температуры кипения воды от давления.

Автоклав представляет собой двустенный металлический котел с герметически закрывающейся крышкой. На дно автоклава наливают воду, в рабочую камеру помещают стерилизуемые предметы, закрыва­ют крышку, сначала не завинчивая ее герметически. Включают наг­ревание и доводят воду до кипения. Образующийся при этом пар вы­тесняет из рабочей камеры воздух, который выходит наружу через от­крытый выпускной кран. Когда весь воздух будет вытеснен, и из крана пойдет непрерывной струей пар, кран закрывают, крышку закрывают герметически. Доводят пар до нужного давления под контролем мано­метра. Температура пара зависит от давления: при нормальном ат­мосферном давлении стрелка манометра стоит на 0 атм. - температура пара 100°С, при 0,5 атм. - 112°С, при 1 атм. -121°С, при 1,5 атм. - 127°С, при 2 атм. - 134°С. По окончании стерилизации автоклав отключают, ждут, пока давление не снизится, выпускают постепенно пар и откры­вают крышку. Обычно при давлении 1 атм. в течение 20-40 минут сте­рилизуют простые питательные среды и растворы, не содержащие бел­ков и углеводов, перевязочный материал, белье. Стерилизуемые мате­риалы должны быть проницаемы для пара. При стерилизации матери­алов в больших объемах (хирургические материалы) время увеличива­ют до 2 часов. При давлении 2 атм. производят обеззараживание па­тологического материала и отработанных культур микробов.

Питательные среды, содержащие сахара, нельзя стерилизовать при 1 атм., так как они карамелизуются, поэтому их подвергают дробной стерилизации текучим паром, или автоклавированнию при 0,5 атм.

Для контроля режима стерилизации применяются биологический и физический методы. Биологичесжй метод основан на том, что од­новременно со стерилизуемым материалом помещают споры Bacillus stearothermophilus, которые погибают при 121°С за 15 минут. После проведения стерилизации споры не должны дать рост на питательной среде. Физический метод основан на применении веществ, имеющих определенную точку плавления, например, серу (119°С), бензойную кислоту (120°С). Запаянные трубки, содержащие вещество в смеси с сухим красителем (фуксин) помещают в автоклав вместе со стерилизу­емым материалом. Если температура в автоклаве достаточна, веще­ство расплавится и окрасится в цвет красителя.

Стерилизация текучим паром_проводится в аппарате Коха или в автоклаве при незавинченной крышке и открытом выпускном кране. Воду в аппарате нагревают до 100°С. Образующийся пар проходит через заложенный материал и стерилизует его. Однократная обработка при 100°С не убивает споры. Поэтому применяют дробный метод сте­рилизации - 3 дня подряд по 30 минут, в промежутках оставляя на сут­ки при комнатной температуре. Прогревание при 100°С вызывает теп­ловую активацию спор, вследствие чего они прорастают до следующе­го дня в вегетативные формы и погибают при втором и третьем про­гревании. Вследствие этого стерилизация текучим паром могут под­вергаться только питательные среды, т.к. для прорастания спор необ­ходимо наличие питательных веществ.

Термостат – прибор для поддержания постоянства температуры - применяют для выращивания культур микроорганизмов. Он представляет собой шкаф (рисунок 1), в котором поддерживается в течение длительного времени определенная температура. Оптимальная температура для размножения многих микроорганизмов 37 ºС. Термостаты бывают суховоздушными и водяными.

Сушильный шкаф (печь Пастера) используют для стерилизации сухим жаром посуды, инвентаря и сухих материалов, например крахмала, мела (рисунок 2). Стерилизуемый материал предварительно заворачивают в бумагу и помещают в шкаф так, чтобы он не касался стенок. Стерилизацию проводят при температуре 160 ºС в течение двух часов. Поднимать температуру выше 180 ºС не рекомендуется: ватные пробки и бумага начинают разрушаться (буреют, становятся ломкими). Простерилизованный материал вынимают после отключения и охлаждения шкафа, лучше, когда температура в шкафу сравняется с комнатной.

Прибор для счета колоний (рисунок 3) - полуавтоматический счетчик, снабженный электропером с пружинным устройством, предназначенный для счета колоний бактерий в чашках Петри. Чашку
Петри с колониями бактерий устанавливают вверх дном на растровое стекло. Легкий нажим электропера на участке дна чашки Петри, соответствующем положению колонии, оставляет на стекле метку. При этом держатель поднимается вверх, цепь замыкается, и показания счетчика увеличиваются на единицу. Отсчет количества колоний бактерий производится путем вычисления разности показаний импульсного счетчика до начала отсчета и после его окончания.

Автоклав (рисунок 4) – толстостенный аппарат, предназначенный для стерилизации посуды и питательных сред паром под давлением. Это герметичный котел с двойными металлическими стенками и крышкой. Пространство между стенками (водопаровая камера) заполняется водой. Внутренняя часть (стерилизационная камера) снабжена манометром, предохранительными клапанами и краном для спуска воды и пара. Для создания герметичности автоклав плотно закрывается крышкой с резиновой прокладкой. Применяют для стерилизации питательных сред под давлением от 0,5 до 1,0 МПа в течение 20…30 минут.

1 – корпус; 2 – термометр; 1 – крышка; 2 – корпус;

3 – дверца; 4 – потенциометр; 3 – редуктор; 4 – блок управления;

5 – тумблер; 6 – лампа; 5 – маркировка; 6 – термометр

7 – вентиляционные отверстия

Рисунок 1 – Термостат Рисунок 2 - Сушильный шкаф

1 – столик для чашки Петри; 2 – перо с пружинным устройством;

3 – показатель счетчика; 4 – тумблер для включения импульсного счетчика; 5 – тумблер для включения лампы освещения счетчика

Рисунок 3 - Прибор для счёта колоний микроорганизмов

Стерилизацию сухим жаром осуществляют в сухожаровых шкафах (печь Пастера). Сухим жаром стерилизуют лабораторную посуду. Ее неплотно загружают в печь, чтобы был равномерный прогрев материала. Дверь шкафа плотно закрывают, включают электронагревательный прибор и доводят температуру до 160-165 0 С и стерилизуют 1 час. По окончании стерилизации выключают обогрев, но дверцу шкафа не от­крывают, пока печь не остынет (иначе холодный воздух вызовет образование трещин на посуде). Режим стерилизации: 160°С - 60 мин, 180°С - 15 мин, 200° С - 5 мин. Жидкости, питательные среды, предметы из резины и синтетических мате­риалов нельзя стерилизовать сухим жаром.

Стерилизации паром под давлением подвергают перевязочный материал, операционное белье, хирургические инструменты, питательные среды, лаборатор­ную посуду, инфицированный материал, инъекционные растворы. Материал помещают в емкости (биксы). На дно бикса помещают прокладки из ткани, впиты­вающие влагу после стерилизации. Стерильность материала сохраняется 3 суток. Инфицированный материал в чашках и пробирках стерилизуют в металлических бачках с крышкой.

Стерилизацию паром под давлением производят в автоклаве. При однократ­ной обработке погибают как вегетативные, так и споровые формы бактерий. Паром под давлением стерилизуют питательные среды, кроме сред, содержащих нативные белки, жидкости, приборы, имеющие резиновые части. Простые среды (МПА, МПБ) стерилизуют 20 мин при 120°С (1 атм). Среды, содержащие нативные белки и углеводы, при этой температуре нельзя стерилизовать, т. к. это легко изменяющиеся от нагревания вещества. Среды с углеводами стерилизуют дробно при 100 0 С или в автоклаве при 112 0 С (5 атм.) 10-15 мин. Различные жидкости, приборы, имеющие резиновые шланги, пробки, бактериальные свечи и фильтры стерилизуют при 120 0 С (1 атм.) в течение 20 мин.

Инфицированный материал (в пробирках, чашках) помещают в специальные металлические ведра или баки с отверстиями для проникновения пара и стерилизуют при 126 0 С (1,5 атм.) в течение 1 часа. Также стерилизуют инструменты после работы со споровыми бактериями.

Существует 2 режима стерилизации:

1. Текучим паром в автоклаве или в аппарате Коха при не завинченной крышке и открытом выпускном клапане, когда антибактериальное действие пара проявляется в отношении вегетативных форм. Так стерилизуют среды с витаминами и углеводами, мочевиной, молоком, картофелем и желатином. Для полного обеспложивания применяют дробную стерилизацию (при 100 0 С) 20-30 мин 3 дня подряд. Это убивает и споры.
2. Стерилизация паром под давлением – наиболее эффективный метод обеспложивания. Перевязочный материал, белье стерилизуют при 1 атм. 15-20 мин, инфицированный материал при 1,5-2 атм в течение 20-25 мин.

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).

Таблица 1. Режим стерилизации

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.

1. Фламбирование (от лат. flamma - пламя и фр. flamb é - гореть)- стерилизация путем прокаливания в пламени мелких металлических или стеклянных предметов. Таким способом стерилизуют бактериологические петли, металлические пинцеты, стеклянные шпатели и трубочки, предметные стекла и др. Температура пламени около 1000ºС. При прокаливании сгорают все микроорганизмы (вегетативные и споровые формы). Это быстрый и надежный способ стерилизации.

2. Кипячение . Является одним из самых простых способов стерилизации. Проводится в стерилизаторе - металлической прямоугольной коробке с крышкой и сеткой на дне для укладывания стерилизуемых предметов. Наливают в него воду и нагревают до кипения (нагрев электрический или на огне). Кипячение может длиться от 15-30 мин до 2 ч при температуре около 100 ºС. Стерилизуют мелкие металлические или стеклянные предметы - шприцы, иглы, стеклянные трубки и др. При этом погибают вегетативные формы микроорганизмов и часть спор. Практикуют также ошпаривание кипятком стерилизуемого материала.

3. Стерилизация сухим жаром. Производится горячим воздухом в печи Пастера или сушильном шкафу. Печь Пастера представляет собой шкаф с двойными стенками, покрытый снаружи асбестом для теплоизоляции. Внутри шкафа устроены металлические полки с отверстиями, на которые помещают стерилизуемый материал. Нагрев электрический. Стерилизация проводится при температуре 160-180 ºС в течение 1-2 ч с момента достижения этих температур (контроли-руется по термометру). Стерилизуют сухим жаром главным образом стеклянную посуду - чашки Петри, пипетки, шпатели (обернутые в бумагу), а также пробирки, колбы. Этот прием надежный - погибают неспоровые и споровые формы микроорганизмов. Обернутый в бумагу и простерилизованный материал можно хранить.

4. Стерилизация текучим паром . Проводится горячим влажным воздухом в аппарате Коха. Аппарат (кипятильник) Коха представляет собой металлический цилиндр, который может быть на ножках и покрыт линолеумом. В аппарат наливают столько воды, чтобы она не доходила до выступа, на который помещают металлический кружок с отверстиями и сверху на него стерилизуемый материал. Аппарат плотно закрывают конической крышкой с отверстием посередине для выхода пара и нагревают на огне. Когда вода закипит, горячий водяной пар с температурой около 100 ºС «потечёт» сильной струей из отверстия крышки. С этого момента отмечают время начала стерилизации. Стерилизация текучим паром продолжается от 45 мин до 1,5 ч в зависимости от объёма стерилизуемого материала. Стерилизуют питательные среды, которые нельзя нагревать выше 100 ºС, например МПЖ (при температуре выше 100 ºС он разжижается и не застывает). Этот способ стерилизации не вполне надежен - полностью погибают лишь вегетативные формы микроорганизмов, а споры сохраняются. Для достижения полной стерилизации сред в аппарате Коха применяют дробную стерилизацию.

5. Стерилизация паром под давлением (автоклавирование). Проводится насыщенным водяным паром в автоклаве. Автоклав бывают разной конструкции. Вертикальный автоклав представляет собой массивный двухстенный котёл, окруженный снаружи металлическим кожухом, с тяжелой откидывающейся крышкой, плотно привинчивающейся к котлу болтами. В нижней части котла имеется воронка и кран, через которые наливается вода в свободное пространство между внутренним котлом и кожухом. На дно котла укладывают стерилизуемый материал, крышку плотно завинчивают, включают электрический нагрев. Когда вода закипает, пар проходит во внутренний котел. Давление в автоклаве поднимается, одновременно повышается температура. Когда манометр покажет, что давление в котле достигло заданной величины, отмечают время начала стерилизации. Давление поддерживается на определенном уровне с помощью предохранительного клапана.

Обычно в лабораторной практике стерилизация под давлением производиться при 1,5-2 атм и температуре около 115-120 ºС в течение

20-30 мин. По истечении времени стерилизации нагрев прекращают, открывают паровой клапан и спускают пар. Стерилизуют паром под давлением питательные среды МПБ, МПА, стеклянную посуду с водой, перевязочный материал, хирургические инструменты и др. Автоклавирование является быстрым и надёжным способом стерилизации, при котором погибают все формы микроорганизмов, даже самые устойчивые споры.

6. Пастеризация. Этот прием частичной стерилизации назван в честь предложившего его французского ученого Л. Пастера. Способ заключается в том, что жидкость, налитую в стерильную посуду, прогревают на водяной бане при температуре 60-90 ºС в течение

10-30 мин. Применяется для жидких сред, которые изменяют свои физико-химические свойства при высоких температурах. Пастеризуют молоко, сливки, вино, пиво, соки и др. При этом сохраняются витамины и вкусовые качества продуктов. Пастеризованные продукты длительному хранению не подлежат, так как при этом способе стерилизации погибают лишь вегетативные формы микроорганизмов, а споры остаются. В лабораторной практике этим способом пользуются главным образом для отделения спорообразующих видов от неспорообразующих.

7. Дробная стерилизация . Основана на обработке стерилизуемого материала в несколько приемов. Дробным может быть кипячение или стерилизация текучим паром в аппарате Коха. Обычно стерилизацию проводят 3 дня по 30 мин ежедневно одним из указанных способов, а в перерывах оставляют среды при комнатной температуре. Это делается для провокации роста спор в вегетативные формы и их уничтожения при последующих обработках, что повышает надёжность этих приемов.

8. Тиндализация. Это разновидность дробной стерилизации (дробная пастеризация). Прием назван в честь предложившего его английского ученого Д. Тиндаля. Проводится в водяной бане при температуре 56-58 ºС в течение 1 ч с 5-7-кратным повторением через 24 ч. В интервалах между прогреваниями материал выдерживается при комнатной температуре. Тиндализации подвергают питательные среды, бедные микроорганизмами, а также содержащие вещества, легко разрушающиеся и денатурирующие при температуре выше 60 ºС (белки, витамины). Это сыворотка крови, яйца и др. В результате тиндализации достигается полное уничтожение микроорганизмов.