(1)加熱滅菌法
利用高溫來殺死微生物(超過最高生長溫度)的方法。加熱滅菌的原理:當高溫作用於微生物時,首先引起細胞內生理生化反應速率加快,機體內對溫度敏感的物質如蛋白質、核酸等,隨著溫度的增高而遭受不可逆的破壞,盡而導致細胞內原生質體的變化、酶結構的破壞,從而使細胞失去了生活機能上的協調,停止了生長發育。隨著高溫的繼續作用,細胞內原生質便發生凝固,酶結構完全破壞,活動消失,生化反應停止,滲透交換等新陳代謝活動消失,細胞死亡。加熱滅菌可分幹熱滅菌和濕熱滅菌兩大類。
1)幹熱滅菌 利用灼燒或幹熱空氣滅菌而沒有飽和水蒸氣參加的滅菌法稱為幹熱滅菌法。由於幹熱滅菌使用方便,方法簡單,故在生產上廣泛應用。如火焰滅菌法:直接利用火焰把微生物燒死,故又稱焚燒滅菌法。采用此法滅菌既徹底又迅速,但只適用於金屬制的接種工具、試管口及汙染物品等的處理。熱空氣滅菌法:即在電熱恒溫幹燥箱中利用幹熱空氣來滅菌。
2)濕熱滅菌 即利用蒸汽進行滅菌的方法。濕熱滅菌又分為高壓、常壓、間歇滅菌和巴氏滅菌4種。
①高壓蒸汽滅菌 由於高壓蒸汽具有較強的穿透力和較常壓高的溫度,能大大縮短滅菌時間,提高工作效率,加之蛋白質在濕熱條件下容易變性,在熱蒸汽條件下,細菌的芽孢在120℃,經20~30分鐘可全部被殺死。如滅菌材料體積較大,不易被穿透時,可將壓力增加到0.152兆帕,延長至1~2小時。在高壓蒸汽滅菌中,滅菌溫度隨蒸汽壓力的增加而升高(圖2-6)。
圖2-6 高壓蒸汽滅菌鍋
在使用高壓滅菌鍋時,要完全排出鍋內的空氣而以飽和蒸汽代之。如果空氣不排除幹凈,則鍋內溫度將低於同樣壓力下由純飽和蒸汽產生的溫度,影響滅菌效果。
此法適用於各種耐熱物品的滅菌,如壹般培養基、生理鹽水等各種溶液、玻璃器皿、工作服等。所采用的蒸汽壓力與時間,應根據待滅菌物品的性質、體積與容器類型等決定。
②常壓蒸汽滅菌 這是采用自然壓力、100℃蒸汽進行滅菌的方法。它設備簡單、成本低,當前使用最廣泛。只要砌壹個爐竈,買1~2只大鍋,上面用磚和水泥砌成,也可用大鐵桶、木桶等,體積大小可自行決定,但不宜過大,以裝800~1500瓶為好。設計常壓竈時應註意的問題:大小根據生產規模來定,竈頂部最好制成拱圓形,這樣冷凝水可沿竈的內壁下流而不會打濕棉塞;竈倉內要有層架結構,以便分層裝入滅菌物;竈上應安裝溫度計,可隨時觀察竈內溫度的變化;因滅菌時間長,鍋內水不夠蒸發,故容量大的竈要安裝加水裝置;竈倉的密閉程度要盡可能高,這樣既提高滅菌效果,又節省燃料。菇農在生產中還常用壹種小型蒸汽發生裝置,引出蒸汽後直接通到下邊用木條塹起、四周用多層塑料布密封的菌袋堆中進行常壓滅菌。這種方法不用建竈,簡便省工(圖2-7)。常壓滅菌壹般水燒開後保持8~10小時,悶壹夜即可。
圖2-7 簡易常壓滅菌法
③常壓間歇蒸汽滅菌法 這是利用常壓蒸汽反復幾次滅菌的方法。具體做法是將待滅菌物品放在鍋內,100℃處理1小時左右,殺死微生物的營養細胞,讓其冷卻至30℃左右,此時芽胞會萌發,再以同樣方法加熱處理,反復3次,可達到滅菌目的。該方法可用於不耐高溫的藥品、營養物、特殊培養基的滅菌。
④低溫巴氏滅菌法 即在60~70℃下,經壹定時間,殺死有害微生物的方法。適應於不耐高溫的物品消毒。有些培養基,在高溫下遭到破壞,用此法既可殺死致病微生物的營養體,又能使培養基的成分不致受到嚴重破壞。食用菌生產中培養料堆積發酵工藝,就是利用這個原理殺死其中的病蟲、雜菌。
(2)過濾除菌法
又分液體過濾和空氣過濾兩種,就是采用機械的方法,設計壹種濾孔比細菌還小的篩子,做成各種過濾器,通過機械過濾,只讓液體培養基或空氣從篩孔流出,各種微生物菌體則留在篩子上,從而達到除菌的目的。這種方法適用於對熱不穩定的體積小的液體培養基(如動物血清、蛋白質、酶、維生素等)及氣體的滅菌。超凈工作臺的工作原理就是將帶菌空氣通過過濾滅菌形成無菌空氣,從風洞中吹出,來造成工作臺範圍的無菌狀態。過濾滅菌的最大優點是不破壞培養基中各種物質的化學成分。常用的過濾器有用矽藻土制的、石棉制的、陶瓷土制的,也有用火棉膠、硝化纖維素濾膜制成的。
(3)輻射滅菌法
利用輻射產生的能量進行殺菌的方法稱輻射滅菌。輻射可分電離輻射和非電離輻射兩種,α-射線、β-射線、γ-射線、X-射線、中子和質子、微波等屬電離輻射,紫外線、臭氧、日光為非電離輻射。
1)紫外線滅菌 紫外線殺菌的原理是利用紫外線的輻射作用。用燈管直接照射細菌使其發生光化學反應,將細菌細胞質誘導形成胸腺嘧啶雙聚體,從而抑制DNA的復制而發生變性、致死。另壹方面,空氣在紫外線照射下產生的臭氧(O3),也具有壹定的殺菌作用。紫外線的有效作用距離為1.2~2.0米。紫外燈壹般懸吊在接種室或培養室的上方,個數依房間大小而定,容1~2個人操作的接種室,安裝壹個30瓦的紫外燈就可以了。在每次接種前,應將所需的器具壹起放入接種室(箱)內,然後打開紫外燈照射。如果接種室體積較大,開燈照射2小時才能達到滅菌效果;如果較小,只需開燈半小時左右既可達到滅菌效果。由於紫外線穿透力弱,即使是普通玻璃也不能濾過,因此,只適於空氣或物體表面的滅菌。紫外線對人體皮膚,尤其是眼睛有殺傷作用,應避免直視,工作時應將紫外燈關閉。紫外線消毒時工作場所如果處在稍暗無光的情況下,能提高殺菌效果。細菌接受致死量紫外線照射後,隨即給予可見光照射,部分細菌有復活的可能。幹細胞比濕細胞對紫外線的抗性強,孢子比其營養細胞對紫外線更具抗性。
2)微波滅菌 由於微生物的細胞中都含有70%~90%的水分,水分子在微波電場中被極化,並隨著電場方向的改變而轉動,在轉動過程中分子之間高速度摩擦產生熱能,這種熱能不同於外部加熱,可在短時間裏使細胞爆破而物體本身的溫度卻只有極微增加,從而達到滅菌效果。用YM7601型微波爐只需60秒鐘就能殺死食品中192萬個大腸桿菌。
3)臭氧發生器消毒 臭氧(O3)具有強烈的氧化作用,能破壞微生物的細胞膜與核酸。O3也是壹種暫態物質,常溫下能自然分解,還原成氧。其滅菌原理實際上和紫外線消毒極相似。