微生物培养基质控与图解——培养基的高压灭菌及效果验证

第三节  培养基的高压灭菌及效果验证

 

    消毒灭菌在医学实践上有着重要意义。它可切断传播途径、控制感染扩散造成的危害；也可杀灭物品或器皿上的细菌，防止医院感染；在医学微生物检验的领域中，消毒灭菌是保正感染的病原学检验不受外来微生物污染的前提。

    （一）术语

    消毒( disinfection)、火菌(sterilization)、抑菌(bacteriostasis)、防腐（antisepsis）和无菌( asepsis)是常用术语。下面就术语概念加以叙述。

    (1)灭菌。是用适当的物理或化学手段将物品中活的微生物杀灭或除去的方法。本法适用于制剂、原料、辅料及医疗器械等物品的灭菌。（如外科器械、注射器、基础培养基灭菌等。）

    (2)消毒。是破坏物体上活的病原微生物的方法，但不包括细菌芽胞和非病原微生物。如用酒精溶液浸泡体温计、新洁尔灭液擦拭检查台等。用于消毒的化学物品称消毒剂( dis-infectant)。一般而言，消毒对象是指物体而不是机体。

    (3)防腐。直接使用防腐剂(antiseptics)破坏或抑制活的病原微牛物的方法。如外科手术前碘液擦洗皮肤、双氧水清创伤口或杀菌肥皂清冼双手等。

    (4)无菌。防止感染病原体进入灭菌组织或物品的操作技术称无菌操作。无菌即为不存在活的微生物。

    用于消毒灭菌的物理方法有热力、电离辐射、超声波、过滤等。这里介绍热力消毒灭菌法。高热破坏微生物蛋白质、核酸、细胞壁和细胞膜，从而导致微生物死亡。受高热作用后，蛋白质分子运动加快，肽链连接键断裂，蛋白变性凝固；细胞膜功能受损使胞内物质漏出，细菌内外环境平衡失调。

    不同种类微生物对热的耐受力不同，多数无芽胞细菌经55-60℃作用30-60分钟后死亡，100℃时迅速死亡。有芽胞细菌则对高温有强的抵抗力，如肉毒芽胞梭菌煮沸需3—5小时才死亡。

    热力灭菌分干热灭菌法和湿热灭菌法两大类，相同温度下后者较前告效力大，其原因

是：①湿热环境中菌体蛋白易凝固；②湿热穿透力比干热大；③湿热蒸气变为液态时可释放潜热，迅速提高被灭菌物体的温度。

    1．干热（dry heat）灭菌法

(1)焚烧。直接点燃或在焚烧炉内进行，仅适用于废弃物品或动物尸体。

(2)烧灼。直接以火焰灭菌，适用于微生物学实验室接种环、针和试管口等灭菌。

    (3)干烤。在干烤箱内进行，加热至150-180℃ 2-4小时达到灭菌效果，适用于高温下不变质、不被破坏和不蒸发的物品，如玻璃器皿、瓷器，不能用于塑料、棉、纸制品。

    2．湿热( moist heat)消毒灭菌法

    (1)巴氏消毒法。巴氏消毒法(pasteurization)是用较低温度杀灭液体中的病原微生物或特定微生物而保持物品中所需的不耐热成分的方法。此法由巴斯德创立，用于酒类消毒而得名。目前用于牛乳消毒。方法有两种：一种为71.6℃加热15秒，另一种为63-66℃加热30分钟。大多采用第一种方法。

    (2)煮沸法。在1个大气压下，水煮沸后温度达100℃，煮沸5分钟后可杀死一般细菌繁殖体。如于水中加入2%碳酸钠，可将其沸点提高至105℃，既可促进芽胞的杀灭，又可防止金属器皿生锈。

    (3)流通蒸气消毒法。又称常压蒸气消毒法，常用附诺(Amold)流通蒸气灭菌器，利用1个大气压下100℃水蒸气进行消毒，10-30分钟后细菌繁殖体被杀死，但对芽孢作用不大。

    (4)间歇灭菌法（fractional sterilization）。采用间歇方式达到灭菌目的。将灭菌物品置于阿诺流通蒸气灭菌器内，100℃加热15-30分钟，每日1次，连续3次。每次灭菌后取出物品置37℃孵育箱过夜，致残存的芽胞发育成繁殖体，次日再通过流通蒸气灭菌器加热而被杀灭。如此反复，既可杀灭芽胞，又可使不耐高温的物质免受影响。若某些物质不耐100摄氏度，则可将温度下降至75-80℃，每次加热时间延长到30-60分钟，常用血清凝固器对吕氏血清培养基和L-J培养基的灭菌属此方法。

    (5)高压蒸气火菌法。利用密闭的耐高压蒸气灭菌器(autoclave)，在蒸气不外溢的条件下，使锅内压力增高，随之蒸气温度也增高。通常在103.4kPa压力下蒸气温度达到121.3℃，维持15-20分钟，可杀灭所有的繁殖体和芽胞。本法适用于耐高温、耐湿物品的灭菌，如普通培养基、生理盐水、手术敷料等。

    （二）下向主要介绍高压蒸气灭菌器灭菌效果的验证方法

    高压蒸气灭菌器使物品灭菌后达到无菌要求，这是药品实验中的基本保证。高压灭菌器灭菌效果是否合格足实验成败的最基础最关键的首要步骤。除少数培养基只需加热溶解，不需高压灭菌外，大部分培养基均需121℃高压灭菌15-30分钟。尤其是对无菌试验培养基灭菌不彻底，直接关系到对药品的无菌试验结果。因此必须认真对高压灭菌器进行灭菌效果的验证。为此我们提供了进行灭菌效果验证的一个简易可行的方法。

    1．试验材料

(1)嗜热脂肪芽胞杆菌纸片。嗜热脂肪芽胞杆菌(Bacillus  stearothermophilus)

ATCC7053是本法常用的生物指示菌，含芽胞量5-lO⁵ CFU/片。

    (2) 121℃压力蒸气灭菌化学指示卡。

    (3)溴甲酚紫胨水培养基116℃高压灭菌20分钟后备用。

    (4)O—150℃留点温度计。

    2．方法与结果

    将嗜热脂肪芽胞杆菌纸片（以下简称菌片）用无菌镊子放人密封试管中。化学指示卡和留点温度计放入敞口试管中。以上两种试管各准备5-10份。分别放置在高压灭菌器蒸气口处、底部排气口处及底部出水口处或上下左右中间5处。如灭菌器为二层，则需放10处。

    留点温度计标化合格后方可用于验证试验。检测前，需将温度计的水银柱甩至40℃以下。每次监测后留点温度计的温差应存l℃之间，则说明灭菌器内的温度分布是均匀的。

    灭菌后的菌片应在严格无菌操作条件下放入灭菌后的溴甲酚紫胨水培养基内56-60℃培养24-48小时，观察颜色变化。如培养基变为黄色，说明菌片中的嗜热脂肪芽胞杆菌尚未完全灭活，细菌仍可在培养基中生长，分解葡萄糖产酸变为黄色。如培养基颜色不变化仍为紫色，则说明芽胞已灭活。同时要用未经灭菌的纸片放入培养基内作为阳性对照，不加纸片的空白培养基作为阴性对照。

    化学指示卡上的指示色块，在高压蒸气灭菌时，由淡黄色变为黑色。随着颜色变化的深浅，并与对照色相比，可判断灭菌效果是否达到要求。化学指示卡应在干燥处保存。遇潮会变色，影响灭菌效果的观测。

    高压蒸气灭菌必须使蒸气顺利进入灭菌器内，与灭菌物品接触，并将原有的冷空气排出方可达到灭菌的效果。要进行空载热分布和满载热穿透力验证(满载时不超过总体积的2/3)。二种验证各重复三次，共做六次。

    5个点六次试验表明温度均在121℃，化学指示卡变黑；程度与对照色一致；培养基均未改变颜色，说明高压蒸气灭菌效果合格。

    高压灭菌器属于强检仪器，但强检只是对仪器物理参数的考核。所以做过强检的灭菌器还必须进行灭菌效果的验证。一些单位常常忽略了这个重要的问题。国内市售的手提灭菌器，往往仪器指针达到所需的温度，但灭菌物品的实际温度却未达到要求。导致灭菌物品不彻底，影响实验结果。培养基灭菌不彻底，影响培养基的使用及结果判断。因此高压蒸气灭菌器无菌效果的验证是一个必须引起重视的问题。

（三）灭菌时的注意事项

    使用高压蒸气灭菌器时，首先应注意在开放蒸气的同时，排除灭菌器内的冷空气。必须将器内冷空气全部排除后，才可关闭排气孔。假如灭菌器内仍存留有部分空气时，刚压力表上虽已达到了某一压力值，但器内之温度仍未达到相应之度数。存留的空气越多，刚二者相差也越大。差也越大，器内温度不足，灭菌则不彻底。

表蒸汽压力与温度的关系

 

 

表 高压蒸汽灭菌器中温度与冷空气排出量的关系