消毒学概论
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第一节 热力

热力消毒是应用最早、效果最可靠、使用最广泛的消毒和灭菌方法。热可以杀灭一切微生物,包括细菌繁殖体、真菌、原虫、藻类甚至抵抗力更强的细菌芽孢。根据消毒灭菌方式的不同,热力消毒可分为干热消毒灭菌法和湿热消毒灭菌法。

一、干热

干热消毒灭菌法指在干燥环境(如火焰或干热空气)进行消毒或灭菌的技术,常用的消毒灭菌方式有干热空气消毒灭菌法(或干烤消毒灭菌法)和火焰消毒灭菌法。干热空气消毒灭菌法是用高温干热空气直接对物品进行消毒灭菌的技术,火焰消毒灭菌法是指用火焰直接烧灼的消毒灭菌技术,又可分为灼烧和焚烧两种方式。

(一)产生方法

干热空气消毒灭菌一般采用烤箱来实现,主要包括重力对流型烤箱、机械对流型烤箱、金属传导型烤箱和电热真空型烤箱等四大类,常采用普通电阻丝、卤素电热管、红外及远红外线、碘钨灯等热源获得局部高温。火焰消毒灭菌的火焰主要来自可燃物燃烧,也可由消毒物品自身在助燃剂的作用下燃烧产生。

(二)消毒方法

1.焚烧法

焚烧指将污染物品用火焰烧毁,将其变为无害的灰烬,是一种最彻底的消毒灭菌处理方式。焚烧需要在焚烧炉内进行,常用天然气、柴油等助燃剂使燃烧充分。焚化炉一般设一级和二级燃烧室,一级燃烧室的温度约800℃,二级燃烧室温度更高,可达1 100℃。焚烧消毒措施主要用于能够被燃烧的各种非回收废物品和感染性生物尸体的消毒灭菌,是目前医院临床生物性污染废物的主要处理方式,如手术或包扎残余物、生物培养物、动物实验残余物、化学检验残余物及传染性废物等。

2.烧灼法

烧灼是直接用火焰加热物品以达到消毒或灭菌的要求。可通过控制火焰的温度和烧灼时间达到消毒灭菌目标,而不损坏被处理物品,如将刀具等金属物品于火焰上烧灼消毒后用于急救处理,微生物实验室接种环等器材的灭菌。烧灼适用于金属、陶瓷、玻璃等不可燃物的消毒灭菌。火焰消毒灭菌法具有处理迅速、效果可靠、操作简便等优点,适合于耐火焰材料物品或非回收废弃物的消毒与灭菌。

3.干烤法

将待消毒的物品放入特制的烤箱中,依靠热空气对物品加热升温,最终达到消毒或灭菌的目的。干热空气消毒灭菌法适用于在高温下不损坏、不变质、不蒸发物品的消毒或灭菌,如玻璃制品、金属制品、陶瓷制品,以及不允许湿热气体穿透的油脂(如油性软膏、注射用油等)和耐高温的粉末化学药品等,不适合橡胶、塑料及大部分药品的消毒灭菌。常用干热空气灭菌温度为160~180℃,灭菌时间为30~120min。

4.红外线照射法

红外线是一种光波(电磁波),波长0.77~1 000μm,有良好的热效应,特别是在1~1 000μm波段。物体吸收红外线可直接转化为热能,不需要经空气传导,加热速度快。红外线照射消毒和灭菌处理通常在特制的红外烤箱中实施。

(三)注意事项

1.一定要确认待消毒或灭菌的物品是否适宜拟采用的干热消毒灭菌方式,以免产生损坏。

2.待消毒灭菌的物品于干热作用前应洗净,以防附着在表面的污物碳化。

3.玻璃器皿在干烤前应洗净并完全干燥,灭菌时勿与烤箱底、壁直接接触,灭菌后温度降到40℃以下再开箱,以防止炸裂。

4.物品包装不能过大,安放的物品不能超过烤箱高度的2/3,物品间应留有空隙,粉剂和油脂厚度不得超过1.3cm。

5.温度高于170℃时,有机物会碳化。故有机物品灭菌时,温度不可过高。

二、湿热

湿热消毒灭菌方法是指用饱和水蒸气、热水或流通蒸汽进行灭菌的方法。由于蒸汽潜热大,穿透力强,容易使微生物蛋白质变性或凝固,导致微生物的死亡。湿热灭菌效率比干热灭菌法高,效果可靠,能够杀灭各种微生物,适用于一切耐高温高湿物品的消毒灭菌,广泛应用于日常生活、医药、科研和食品生产等领域。湿热消毒灭菌方法包括煮沸消毒法、流通蒸汽法、巴氏消毒法、间歇灭菌法、压力蒸汽灭菌法等,可根据消毒或灭菌的目标和环境方便地选择使用。

1.煮沸消毒法

将物品浸入水中加热煮沸,依靠水的对流传导热力进行消毒。煮沸消毒的杀菌能力比较强,一般水沸腾以后,水温达到100℃,再煮5~15min,即可杀死几乎所有细菌繁殖体、真菌、立克次体、螺旋体、病毒和大部分芽孢。由于水的沸点受气压影响明显,随着海拔高度的增加,大气压力降低,水的沸点也随之下降,即水达到沸腾后水温并不能达到100℃,需要适当延长煮沸时间以达到微生物杀灭效果。

2.流通蒸汽消毒法

流通蒸汽指未加压的蒸汽,温度与水的沸点相同或略高。目前广泛应用于家庭、食堂、餐馆的餐饮具消毒,或食品工厂原料输送管道和大容器的消毒。流通蒸汽具有较强的杀菌作用,与煮沸消毒相比,流通蒸汽虽然与水温一致,但蒸汽可以释放大量的潜热,使消毒物品的温度迅速升高。1g水由0℃加热至100℃,需热量100cal,而1g温度为100℃的沸水再加热变成水蒸汽,则需要热量539cal。大量的热都储藏在水蒸汽中,一旦遇到冷的物品即凝结成水并放出潜热,同时由于水蒸汽体积突然缩小1 000多倍,在局部产生负压,又可使蒸汽不断进入消毒物品深部,加速了蒸汽对有孔物品的穿透,使物品的深部也能达到消毒温度,从而产生更好的消毒效果。

3.巴氏消毒法

即巴斯德消毒法,由路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)建立的一种用较低温度加热消毒的方法,即在62.8~65.6℃下作用30min,或者72℃作用15s以上进行消毒处理。至今,国内外仍广泛应用于牛奶、啤酒、果酒和部分发酵食品等不宜进行高温灭菌的液态风味食品的低温消毒。此法优点是以较低的温度杀灭牛奶等食品中的大肠杆菌、布氏杆菌、沙门氏菌、牛结核杆菌和溶血性链球菌等主要污染微生物,又能尽量保证其中温度敏感性维生素和营养元素不被破坏,也会尽量保持此类食品的自然风味。

4.压力蒸汽灭菌法(autoclaving)

以较高的压力提高蒸汽的温度和穿透力,从而增加杀菌能力和速度,可达到灭菌效果。压力蒸汽灭菌是目前使用最普遍,效果最可靠的一种灭菌方法,适用于耐湿、耐热的器械、器具和物品的灭菌。根据压力蒸汽灭菌器中冷空气排出方法不同,可分为下排汽式压力蒸汽灭菌器、预真空压力蒸汽灭菌器和脉动真空压力蒸汽灭菌器。

(1)下排汽式压力蒸汽灭菌器:

利用重力置换原理,使热蒸汽在灭菌器中从上而下,将冷空气由下排气孔排出,排出的冷空气由饱和高温蒸汽取代,并利用其达到消毒灭菌的效果。下排汽式压力蒸汽灭菌器是最经典、应用最多的压力蒸汽灭菌工具,常见有手提式、立式和卧式三种样式。

(2)预真空压力蒸汽灭菌器:

利用机械抽真空的方法将灭菌器内冷空气彻底抽除,同时能够将待灭菌物品内部的冷空气抽出,灭菌腔内形成负压,高压蒸汽迅速充满灭菌腔,穿透到物品内部进行灭菌。灭菌温度一般≥132℃,灭菌时间一般为4min。灭菌结束后,通过抽真空方式彻底排出蒸汽,使灭菌物品迅速干燥。较一般压力蒸汽灭菌器,预真空压力蒸汽灭菌器具有灭菌速度快,灭菌效果好等优点,而且能够快速干燥灭菌物品,因而得到广泛应用。

(3)脉动真空压力蒸汽灭菌器:

脉动真空压力蒸汽灭菌器本质上就是预真空压力蒸汽灭菌器。为了保证灭菌效果,特别是用于难杀灭微生物污染的物品和热穿透力较低的物品的灭菌时,采用多次抽真空和多次通入高压蒸汽的方式实现彻底灭菌。脉动真空压力蒸汽灭菌器一般实现程序化自动抽真空和通蒸汽,并最终实现自动干燥和降温过程,兼具灭菌效果好,灭菌时间短,自动化程度高等优点。

5.低温蒸汽消毒法

在低于大气压力情况下通入饱和蒸汽,根据蒸汽临界值要求,使温度维持在73~80℃,从而达到对物品进行消毒的目的。

6.间歇灭菌法

即丁达尔灭菌法(Tyndallization),由英国人丁达尔(Tyndall)发明,利用间歇加热的方式,将复苏的细菌芽孢分批杀灭。80~100℃,30~60min,连续灭菌3日,可将污染微生物全部杀灭。即第1天消毒30min,可杀灭繁殖体;在37℃孵育1天后,使细菌芽孢发芽,第2天再消毒30min,将其杀灭;再孵育1天,残留芽孢发芽后,第3天再消毒,将其杀灭。这种方法适用于一些怕高热的含糖、血清、牛奶等培养基的灭菌。