Un incubateur de culture microbienne est crucial dans le processus de culture microbienne. Que sa quantité, sa qualité, ses performances, sa précision et d'autres aspects répondent aux exigences de la culture dépend de la capacité du laboratoire à fonctionner normalement. Diverses réglementations imposent des exigences relativement élevées en matière de température de culture microbienne, avec une précision générale de ± 1 ℃, et certaines encore plus élevées à ± 0,5 ℃. Dans le même temps, la contamination se produit facilement lors de la culture microbienne, ce qui oblige les utilisateurs à bien comprendre la qualité, les performances, la précision et d'autres aspects de l'incubateur lors de l'achat, afin de choisir celui qui convient le mieux.
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Structure et types d'incubateurs de culture microbiologique
Les incubateurs de culture microbiologique sont largement utilisés dans des domaines de recherche tels que la microbiologie pharmaceutique, la microbiologie alimentaire, la microbiologie agricole, la microbiologie médicale, et sont devenus l'un des instruments couramment utilisés dans les laboratoires de ces domaines. Le principe de l'incubateur est de simuler l'environnement de croissance des micro-organismes à l'intérieur d'un organisme vivant dans la chambre de l'incubateur et de fournir un dispositif permettant de cultiver des micro-organismes en dehors de leur habitat naturel.
Structure des incubateurs de culture microbiologique
La plupart des incubateurs de culture microbiologique modernes sont constitués de plaques d'acier de haute qualité et ont une structure en caisson vertical. La porte intérieure est généralement en verre trempé et des cloisons en acier inoxydable sont placées à l'intérieur de l'incubateur pour contenir les échantillons de culture. Les cloisons sont mobiles et réglables en hauteur. Il y a un joint en caoutchouc de silicone entre la chambre de travail et la porte vitrée, et il y a des conduits d'air chaud et froid à l'intérieur de l'incubateur pour une circulation fluide des gaz et une répartition uniforme de la température. L'incubateur est équipé d'un système d'alarme indépendant de limitation de température, qui interrompra automatiquement le fonctionnement lorsque la température dépasse la limite définie. Les incubateurs de culture fongique comprennent généralement un système de réfrigération, un système de chauffage, un système de désinfection aux ultraviolets, une chambre de culture, un humidificateur d'air, un circuit de commande et un panneau de commande. Des capteurs de température et d'humidité sont utilisés pour maintenir un environnement stable à l'intérieur de l'incubateur.
Classification des incubateurs de culture microbiologique
Les incubateurs de culture microbiologique peuvent être classés selon la méthode de chauffage comme à enveloppe d'eau ou à enveloppe d'air. Les incubateurs à chemise d'eau chauffent la chambre interne en chauffant la couche liquide entourant l'incubateur. Cette méthode de chauffage est plus lente, mais permet de maintenir une température constante à l'intérieur de l'incubateur pendant une période plus longue. Les incubateurs à enveloppe d'air chauffent la chambre interne en utilisant un élément chauffant dans la couche d'enveloppe d'air entourant l'incubateur.
Les incubateurs de culture microbiologique peuvent être classés selon la méthode de contrôle de la température en contrôle intelligent par ordinateur (programmable) et en réglage automatique de la température constante (mécanique). Le contrôle intelligent par ordinateur est la méthode courante de contrôle de la température pour les incubateurs. La plupart des systèmes de contrôle intelligents par ordinateur utilisent des contrôleurs PID à micro-ordinateur comme unité de contrôle, avec des capteurs de température comme éléments thermiques. Les valeurs réglées et mesurées sont affichées numériquement, formant un système de contrôle complet.
Les dispositifs de contrôle automatique de la température à réglage constant de la température utilisent souvent un type « bande métallique », qui utilise une bande métallique avec un coefficient de dilatation thermique plus grand pour créer une forme en spirale. Une extrémité de la bande métallique est fixée sur la paroi interne de l'incubateur et l'autre extrémité est équipée d'un point de contact mobile. A température normale, les deux points de contact sont fermés. Après la mise sous tension, la température à l'intérieur de l'incubateur augmente, provoquant la dilatation de la bande métallique fixe sous l'effet de la chaleur, modifiant sa courbure et provoquant l'éloignement de l'autre extrémité du point de contact, coupant le circuit et arrêtant le chauffage. Lorsque la température descend jusqu'à un certain niveau, la bande métallique en spirale reprend sa forme initiale, les deux points de contact entrent en contact et le circuit est allumé, relançant le chauffage. De cette façon, le circuit est allumé et éteint pour maintenir une température constante à l’intérieur de l’incubateur.
Selon l'environnement de culture, les incubateurs de culture microbiologique peuvent être classés en incubateurs standards, incubateurs à dioxyde de carbone, incubateurs hypoxiques et incubateurs anaérobies.
Selon l'organisme cible, les incubateurs de culture microbiologique peuvent être classés en incubateurs de culture fongique, incubateurs à température constante, incubateurs à température et humidité constantes et incubateurs de culture légère.
Selon le niveau d'automatisation de la température, les incubateurs de culture microbiologique peuvent être classés en incubateurs d'acquisition de température entièrement automatiques, incubateurs d'acquisition de température semi-automatiques et incubateurs d'acquisition de température manuelle.
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Facteurs de contamination dans la culture biologique
Vitesse et direction du vent
Généralement, les incubateurs de cultures microbiologiques sont équipés de conduits d'air et de systèmes de circulation à l'intérieur de l'enceinte. Une vitesse et une direction du vent appropriées sont bénéfiques pour l'uniformité de la température de l'incubateur et pour la croissance normale des micro-organismes. Cependant, lorsque la vitesse du vent est trop élevée, le milieu de culture peut s’assécher et conduire à des résultats inexacts. De plus, conformément aux exigences de la pharmacopée, les boîtes de culture doivent être inversées pendant l'incubation. Après plusieurs validations de boîtes de culture vierges, il a été constaté qu'avec la même vitesse du vent, si la direction du flux d'air dans l'incubateur est opposée à la direction du couvercle de la boîte de culture, la poussière et autres contaminants présents dans l'air peuvent facilement polluer les cultures microbiennes. Par conséquent, il est préférable que la direction du flux d’air dans l’incubateur soit cohérente avec la direction du couvercle de la boîte de culture pendant le fonctionnement.
Hermétique ou étanchéité de la boîte de culture
Les boîtes de culture sont composées d'un fond circulaire plat et d'un couvercle, et sont principalement constituées de plastique et de verre. Les boîtes de culture utilisées dans les laboratoires de microbiologie ont généralement un diamètre de 90 mm et sont fermées par un couvercle. Il y a un certain espace entre le fond et le couvercle du plat, et les deux ne sont pas complètement hermétiques. Cette conception peut répondre aux besoins en oxygène des micro-organismes aérobies mais augmente également le risque de contamination.
En particulier, les boîtes de culture de différents fabricants présentent des écarts différents entre le fond et le couvercle en raison des différents processus et paramètres de moulage. Grâce à une vérification expérimentale, dans les mêmes conditions de culture, les boîtes de culture avec des espaces plus grands ont une probabilité et un degré de contamination plus élevés que celles avec des espaces plus petits. De plus, la différence de taille de l'espace entre le fond et le couvercle de la boîte plate peut également entraîner des incohérences dans le niveau d'évaporation de l'humidité du milieu de culture dans la boîte de culture, conduisant à des résultats de culture incohérents.
Humidité à l'intérieur de l'incubateur de culture
L'humidité est l'une des principales conditions de survie et de reproduction des micro-organismes. Les cellules microbiennes contiennent 70 à 85 % d'eau et doivent vivre dans un environnement humide. L’effet de l’humidité sur la croissance microbienne se fait sentir par son effet sur l’activité de l’eau (AW) à l’intérieur des cellules microbiennes, affectant ainsi le métabolisme et la croissance. La croissance microbienne a une AW optimale et lorsque l'AW diminue, la croissance microbienne ralentit et s'arrête à un certain niveau. L'AW minimum pendant le développement microbien varie et l'humidité optimale pour la croissance et la reproduction de divers champignons et micro-organismes varie légèrement selon le genre.
De manière générale, les bactéries sont les plus sensibles, suivies par les levures et les moisissures. Cela signifie que l’AW requis pour la croissance bactérienne est supérieur à celui requis pour la levure, et que l’AW requis pour la croissance des levures est supérieur à celui requis pour la moisissure. En général, les bactéries ne peuvent pas se développer lorsque l'AW<0,90, la plupart des levures sont inhibées lorsque l'AW<0,87 et la plupart des moisissures ne peuvent pas se développer lorsque l'AW<0,80. La réduction de l’humidité réduira l’AW et ralentira le taux de croissance des micro-organismes.
Une humidité trop élevée ou trop faible dans l'incubateur de culture peut provoquer un déséquilibre d'humidité entre le milieu de culture et l'incubateur. Par exemple, si l’humidité dans l’incubateur est trop élevée, des gouttelettes d’eau peuvent se former sur la boîte de culture, s’égoutter dans le milieu de culture et favoriser la croissance des bactéries, affectant ainsi les résultats expérimentaux. Si l’humidité dans l’incubateur est trop faible, une perte d’humidité du milieu de culture peut se produire, affectant la croissance des bactéries sur le milieu de culture. Par conséquent, une température et une humidité appropriées sont bénéfiques à la croissance des bactéries, des moisissures et des levures.
Les sources d’humidité à l’intérieur de l’incubateur de culture sont :
1) la perte d'humidité du milieu de culture ;
2) la régulation de l'humidité par le système de contrôle manuel ou automatique de l'incubateur de culture ;
3) l'environnement dans lequel est placé l'incubateur de culture, qui est généralement un environnement naturel propre, sec et bien ventilé.
Déversement du matériel de culture
Le déversement de matériel de culture fait référence à la séparation accidentelle de substances liquides ou solides contenant des matières biologiques dangereuses du matériau d'emballage. Dès qu’un danger biologique se déverse dans l’incubateur de culture et que les micro-organismes se développent et se reproduisent, l’incubateur doit être nettoyé immédiatement. Des désinfectants efficaces doivent être utilisés pour désinfecter les parois internes de l'incubateur et tous les matériaux qui entrent en contact avec le matériau déversé, ou ils doivent être stérilisés sous haute pression.
Si un déversement d'une culture contenant des moisissures ou d'autres bactéries pathogènes n'est pas traité rapidement et est ensuite utilisé pour cultiver d'autres micro-organismes, les moisissures ou les bactéries pathogènes résiduelles peuvent contaminer l'incubateur, entraînant une contamination croisée et affectant l'exactitude des résultats expérimentaux. Par conséquent, le déversement de matériel de culture doit être évité autant que possible lors des expériences quotidiennes. En cas de déversement, l'incubateur doit être nettoyé et désinfecté immédiatement par une personne qualifiée.
Si le matériau déversé contient du verre brisé, il ne doit pas être retiré ou jeté directement à la main. Au lieu de cela, il doit être manipulé avec un carton dur et une pince, placé dans un conteneur à déchets durable, et les surfaces des instruments et de l'équipement doivent être essuyées deux fois avec de l'éthanol à 75 % pendant 3 minutes. Enfin, les outils de nettoyage doivent être désinfectés.
Contamination environnementale
L'incubateur de culture doit être placé dans un environnement naturel propre, sec et bien ventilé. Si la pureté de l'air ambiant est mauvaise, il est facile de reproduire des bactéries, des champignons et des virus, contaminant le milieu de culture par l'espace entre le fond et le couvercle de la boîte de Pétri et affectant l'exactitude des résultats de culture.
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Sélection et gestion des incubateurs biochimiques
Lors de la sélection d’un incubateur biochimique, la première exigence est qu’il doit avoir un contrôle précis de la température et de l’humidité. Deuxièmement, il doit être capable de prévenir efficacement la contamination microbienne au sein de l’incubateur et, idéalement, d’éliminer régulièrement la contamination. Il existe de nombreux types d'incubateurs biochimiques et lors de la sélection d'un incubateur, il est important de prendre en compte les facteurs suivants en fonction des besoins pratiques et des conditions de laboratoire.
Méthode de chauffage des incubateurs biochimiques
L’avantage du chauffage de la chemise d’eau est qu’en cas de panne de courant, le système peut maintenir la précision et la stabilité de la température à l’intérieur de l’incubateur pendant une période plus longue. La durée pendant laquelle il maintient une température constante est 3 à 4 fois supérieure à celle d’un système à chemise d’air. Ceci est bénéfique pour les expériences dans un environnement instable qui nécessitent des conditions stables sur une longue période. Le chauffage de la chemise d'eau nécessite que de l'eau soit ajoutée, vidée et nettoyée, et le fonctionnement du réservoir d'eau doit être surveillé régulièrement. Le chauffage à chemise d'air a l'avantage de chauffer et de récupérer la température plus rapidement qu'un incubateur à chemise d'eau, ce qui est bénéfique pour la culture à court terme et les ouvertures et fermetures fréquentes de la porte de l'incubateur.
Système de contrôle de la température et uniformité des incubateurs biochimiques
Un système de contrôle de température précis et fiable est un élément essentiel d’un incubateur. Il doit disposer de trois fonctions indépendantes de contrôle de la température au sein de l’incubateur : le contrôle de la température, le contrôle des alarmes de surchauffe et la surveillance de la température ambiante. Les paramètres du système de contrôle de la température comprennent la fluctuation de la température, la résolution de la température et l'uniformité de la température. L'uniformité de la température de l'incubateur est liée à la circulation du flux d'air à l'intérieur de l'incubateur, et un incubateur équipé d'un ventilateur et de conduits d'air à l'intérieur de l'enceinte doit être sélectionné.
Contrôle de la plage de température des incubateurs biochimiques
Sélectionnez un produit avec une plage de température appropriée en fonction de la température expérimentale souhaitée. La plage de contrôle de température d'un incubateur biochimique peut être : température ambiante de 5 ℃ à 60 ℃, de 0 ℃ à 60 ℃, de 4 ℃ à 60 ℃ ou de 5 ℃ à 50 ℃. Les incubateurs à température constante sont divisés en deux types : l'un avec un incubateur à basse température, qui maintient une température entre 0 ℃ et 35 ℃, et comprend un système de réfrigération et un système de chauffage, ce qui le rend plus coûteux. Généralement, la température de ce type d’incubateur est réglée pour être constante entre 0℃ et 50℃.
L’autre type est un incubateur à température ambiante, qui maintient une température supérieure à la température ambiante. La température de ce type d’incubateur est généralement réglée pour être constante entre la température ambiante et 65℃. Le choix d’un incubateur basse température est relativement simple, car il doit être sélectionné pour atteindre la température de culture souhaitée inférieure à la température ambiante.
Contrôle de l'humidité relative des incubateurs biochimiques
Choisissez un incubateur avec une grande zone d'évaporation pour l'humidité, car une zone d'évaporation plus grande permet d'atteindre plus facilement la saturation en humidité relative et le temps de récupération de l'humidité après l'ouverture et la fermeture de la porte est plus court.
Système de désinfection et de stérilisation des incubateurs biochimiques
Le système de désinfection et de stérilisation d'un incubateur comporte généralement les méthodes suivantes : stérilisation UV, stérilisation à haute température et stérilisation par filtre HEPA de l'air à l'intérieur de l'incubateur. La capacité de stérilisation UV est inversement proportionnelle au carré de la distance entre la lampe UV et la cible, et plus on s'éloigne, plus la capacité de stérilisation est mauvaise. Par conséquent, la stérilisation UV a ses limites et peut ne pas permettre une stérilisation complète. La stérilisation à haute température est divisée en deux types : la stérilisation par chaleur sèche et la stérilisation par chaleur humide. La stérilisation par chaleur humide a une efficacité de stérilisation plus élevée que la stérilisation par chaleur sèche car la vapeur a un fort pouvoir de pénétration et il est facile de provoquer une dénaturation ou une coagulation des protéines. Les filtres HEPA peuvent filtrer l'air à l'intérieur de l'incubateur, avec une efficacité de filtration de 99,97 % pour les particules supérieures à 0,3 μm.
Capacité des incubateurs biochimiques
Si la capacité de l’incubateur est trop petite, elle risque de ne pas suffire, et si elle est trop grande, elle risque de prendre trop de place. La capacité des incubateurs biochimiques va des petits incubateurs d'une capacité inférieure à 50 L, adaptés aux laboratoires avec de petites cultures, aux grands incubateurs d'une capacité supérieure à 400 L, adaptés aux grands laboratoires. La capacité de l'incubateur couramment utilisée se situe entre ces deux plages et doit être sélectionnée en fonction des besoins pratiques. Il est également important de réserver un peu d’espace pour garantir que les besoins futurs pourront être satisfaits.
Matériel des incubateurs biochimiques
Il existe généralement deux types de matériaux utilisés pour la chambre intérieure des incubateurs microbiologiques disponibles sur le marché : le fer (matériau galvanisé) et l'acier inoxydable. Les chambres en fer sont plus légères et plus pratiques à transporter, tandis que l'acier inoxydable est plus durable. Actuellement, le matériau le plus populaire pour la chambre intérieure est l’acier inoxydable 304, qui est plus résistant à la corrosion et plus durable que les plaques d’acier laminées à froid traditionnelles. Si la chambre intérieure a une structure à coins arrondis, elle est facile à nettoyer et ne laisse aucun coin mort.
Facteur de prix lors de l’achat d’un incubateur microbiologique
Les incubateurs avec des configurations plus élevées telles que la protection par mot de passe, les dispositifs de réglage automatique et d'alarme à haute température, les systèmes d'étalonnage automatique, les systèmes d'affichage LCD/systèmes de sortie de données, etc. sont plus pratiques à utiliser et ont de bonnes performances, mais ils sont plus chers en raison de leurs fonctions complètes. Il est donc important de choisir un incubateur adapté à votre budget et à vos principaux besoins de culture pour obtenir le meilleur rapport qualité-prix.
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L'utilisation, la surveillance et l'entretien des incubateurs microbiologiques
Lors du transport, de la réparation et de l'entretien de l'incubateur, l'angle d'inclinaison maximal doit être inférieur à 45 degrés. L'incubateur doit être placé dans un endroit frais, sec et bien ventilé, à l'écart des sources de chaleur et de la lumière directe du soleil. La coque extérieure de l'incubateur doit être mise à la terre de manière fiable et placée de manière stable pour éviter le bruit dû aux vibrations. La distance entre l'incubateur et le mur doit être supérieure à 10 cm, il doit y avoir un espace de 5 cm sur le côté de l'incubateur et il doit y avoir au moins 30 cm d'espace au-dessus de l'incubateur pour assurer une bonne dissipation thermique du système de réfrigération.
Avant d'utiliser l'équipement, vérifiez soigneusement si la tension d'alimentation correspond aux exigences de l'instrument. Si l'incubateur utilise une fiche à trois broches, la prise doit être correctement mise à la terre pour garantir un contact fiable entre le fil de terre de l'incubateur et le fil de terre de l'alimentation électrique. La culture dans l'incubateur ne doit pas être placée trop étroitement pour garantir une répartition uniforme de la température. Les objets placés sur chaque couche de la grille métallique ne doivent pas être trop lourds pour éviter de plier ou de casser la grille métallique et d'endommager la culture.
Ne placez pas d'objets trop chauds ou trop froids dans l'incubateur. Lorsque vous prenez ou placez des objets, fermez la porte de l'incubateur pour maintenir une température constante. N'allumez pas ou n'éteignez pas l'incubateur fréquemment sur une courte période pour éviter un démarrage continu du compresseur. Lorsque l'incubateur fonctionne, évitez d'ouvrir la porte fréquemment pour maintenir la stabilité de la température et empêcher la poussière et la saleté de pénétrer. Lorsque l'appareil n'est pas utilisé, éteignez l'interrupteur d'alimentation principal et l'interrupteur d'alimentation à l'arrière de l'appareil, et débranchez la fiche d'alimentation pour un stockage à long terme. Lorsque l'incubateur refroidit, la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur de l'incubateur ne doit pas dépasser 25 ℃.
Pendant le fonctionnement continu, observez si l'incubateur fonctionne normalement chaque jour et effectuez une validation annuelle des performances de l'instrument. Après avoir nettoyé et désinfecté l'incubateur, placez plusieurs boîtes de culture vierges à l'intérieur, certaines couvertes et d'autres découvertes, pour vérifier si le couvercle affecte les résultats du test et quel est le degré de contamination des boîtes découvertes.
Lors du nettoyage de l'incubateur, essuyez la paroi interne de l'incubateur avec une gaze imbibée d'alcool pour la désinfection, puis essuyez l'alcool avec un chiffon sec. S'il s'agit d'un incubateur de moisissures, utilisez un désinfectant capable d'éliminer les moisissures ou effectuez une stérilisation UV régulière pour réduire la contamination par les moisissures. N'utilisez pas de solutions acides/alcalines ou autres solutions corrosives pour essuyer la surface extérieure. Pendant la surveillance de l'incubateur, si un chauffage ou un refroidissement anormal, un arrêt soudain ou d'autres anomalies sont détectés, la réparation doit être effectuée rapidement et les registres de maintenance doivent être conservés.
