A mikrobiológiai inkubátor kulcsfontosságú a mikrobiális tenyésztés folyamatában. Az, hogy mennyisége, minősége, teljesítménye, pontossága és egyéb szempontjai megfelelnek-e a kultúra követelményeinek, attól függ, hogy a laboratórium megfelelően tud-e működni. Különböző szabályozások viszonylag magas követelményeket támasztanak a mikrobiális tenyészet hőmérsékletére vonatkozóan, általános pontossággal ±1 ℃, és néhány esetben még magasabb, ±0,5 ℃ pontossággal. Ugyanakkor a mikrobiális tenyésztés során könnyen előfordulhat szennyeződés, ami megköveteli a felhasználóktól, hogy vásárláskor teljes mértékben megértsék az inkubátor minőségét, teljesítményét, pontosságát és egyéb szempontjait, hogy a legmegfelelőbbet válasszák.
1
Mikrobiológiai kultúra inkubátorok felépítése és típusai
A mikrobiológiai tenyésztő inkubátorokat széles körben használják olyan kutatási területeken, mint a gyógyszermikrobiológia, élelmiszer-mikrobiológia, mezőgazdasági mikrobiológia, orvosi mikrobiológia, és ezeken a területeken a laboratóriumok egyik leggyakrabban használt műszerévé váltak. Az inkubátor elve az, hogy szimulálja a mikroorganizmusok növekedési környezetét egy élő szervezetben az inkubátorkamrában, és egy eszközt biztosít mikroorganizmusok tenyésztésére a természetes élőhelyükön kívül.
Mikrobiológiai kultúra inkubátorok felépítése
A legtöbb modern mikrobiológiai tenyésztő inkubátor kiváló minőségű acéllemezekből készül, és függőleges dobozszerkezettel rendelkezik. A belső ajtó általában edzett üvegből készül, és az inkubátor belsejében rozsdamentes acél válaszfalak vannak elhelyezve a tenyészetminták tárolására. A válaszfalak mozgathatóak, magasságuk állítható. A munkakamra és az üvegajtó között szilikongumi tömítés található, az inkubátor belsejében pedig hideg-meleg légcsatornák vannak a zökkenőmentes gázkeringés és az egyenletes hőmérsékleteloszlás érdekében. Az inkubátor független hőmérséklet-korlátozó riasztórendszerrel van felszerelve, amely automatikusan megszakítja a működést, ha a hőmérséklet meghaladja a beállított határértéket. A gombatenyésztő inkubátorok általában hűtőrendszerből, fűtőrendszerből, ultraibolya fertőtlenítő rendszerből, tenyészkamrából, légnedvesítőből, vezérlőkörből és kezelőpanelből állnak. Hőmérséklet- és páratartalom-érzékelőket használnak a stabil környezet fenntartására az inkubátorban.
Mikrobiológiai kultúra inkubátorok osztályozása
A mikrobiológiai tenyésztő inkubátorok a fűtési módszer szerint vízköpenyes vagy légköpenyes kategóriába sorolhatók. A vízköpenyes inkubátorok felmelegítik a belső kamrát az inkubátort körülvevő folyadékréteg melegítésével. Ez a fűtési módszer lassabb, de hosszabb ideig képes állandó hőmérsékletet fenntartani az inkubátor belsejében. A légköpennyel ellátott inkubátorok a belső kamrát az inkubátort körülvevő légköpeny-rétegben lévő fűtőelem segítségével melegítik fel.
A mikrobiológiai inkubátorok a hőmérséklet-szabályozási módszer szerint számítógépes intelligens vezérlésre (programozható) és automatikus állandó hőmérséklet-szabályozásra (mechanikus) sorolhatók. A számítógépes intelligens vezérlés az inkubátorok fő hőmérséklet-szabályozási módszere. A legtöbb számítógépes intelligens vezérlőrendszer mikroszámítógépes PID-szabályozókat használ vezérlőegységként, hőelemként pedig hőmérséklet-érzékelőket. A beállított és mért értékek digitálisan jelennek meg, teljes vezérlőrendszert alkotva.
Az automatikus, állandó hőmérséklet-beállító hőmérséklet-szabályozó készülékek gyakran 'fémszalag' típust használnak, amely nagyobb hőtágulási együtthatójú fémszalagot használ spirál alakú kialakításhoz. A fémszalag egyik vége az inkubátor belső falára van rögzítve, a másik vége pedig egy mozgatható érintkezési ponttal van ellátva. Normál hőmérsékleten a két érintkezési pont zárva van. A tápfeszültség bekapcsolása után az inkubátor belsejében a hőmérséklet megemelkedik, aminek következtében a rögzített fémszalag hő hatására kitágul, görbülete megváltozik, és az érintkezési pont másik vége eltávolodik, levágja az áramkört és leállítja a fűtést. Amikor a hőmérséklet egy bizonyos szintre csökken, a spirális fémszalag visszanyeri eredeti alakját, a két érintkezési pont érintkezik, és az áramkör bekapcsol, újraindul a fűtés. Ily módon az áramkör be- és kikapcsolható, hogy állandó hőmérsékletet tartson fenn az inkubátorban.
A tenyésztési környezet szerint a mikrobiológiai tenyésztő inkubátorok standard inkubátorok, szén-dioxid inkubátorok, hipoxiás inkubátorok és anaerob inkubátorok csoportjába sorolhatók.
A célszervezet szerint a mikrobiológiai tenyésztő inkubátorok a gombakultúra-keltetők, az állandó hőmérsékletű inkubátorok, az állandó hőmérsékletű és páratartalmú inkubátorok, valamint a fénytenyésztő inkubátorok csoportjába sorolhatók.
Hőmérséklet-automatizálási szintje szerint a mikrobiológiai tenyésztő inkubátorok a teljesen automatikus hőmérséklet-gyűjtő inkubátorok, a félautomata hőmérséklet-gyűjtő inkubátorok és a kézi hőmérséklet-gyűjtő inkubátorok csoportjába sorolhatók.
2
Kontaminációs tényezők a biológiai kultúrában
Szél sebesség és szélirány
Általában a mikrobiológiai tenyésztő inkubátorok légcsatornákkal és keringtető rendszerekkel vannak felszerelve a kamrában. A megfelelő szélsebesség és szélirány előnyös az inkubátor hőmérsékletének egyenletességéhez és a mikroorganizmusok normális szaporodásához. Ha azonban a szél túl nagy, az a táptalaj kiszáradását okozhatja, és pontatlan eredményekhez vezethet. Ezenkívül a gyógyszerkönyvi követelményeknek megfelelően a tenyészedényeket az inkubáció során fel kell fordítani. Többszöri vak tenyészedény-validálást követően azt találtuk, hogy azonos szélsebesség mellett, ha az inkubátorban a légáramlás iránya ellentétes a tenyészedény fedelének irányával, a levegőben lévő por és egyéb szennyeződések könnyen szennyezhetik a mikrobatenyészeteket. Ezért a legjobb, ha az inkubátorban a légáramlás iránya összhangban van a tenyészedény fedelének irányával működés közben.
A kultúredény légmentessége vagy tömítettsége
A kultúredények lapos, kör alakú fenékből és fedőből állnak, főként műanyagból és üvegből készülnek. A mikrobiológiai laboratóriumokban használt tenyészedények általában 90 mm átmérőjűek és fedővel vannak lezárva. A lapos edény alja és fedele között van egy bizonyos hely, és a kettő nem teljesen légmentes. Ez a kialakítás megfelel az aerob mikroorganizmusok oxigénigényének, de növeli a szennyeződés lehetőségét is.
Különösen a különböző gyártók kultúredényeinek alja és burkolata között van eltérő rés az eltérő formázási folyamatok és paraméterek miatt. Kísérleti igazolással azonos tenyésztési körülmények között a nagyobb résekkel rendelkező tenyészedények nagyobb valószínűséggel és mértékkel szennyeződnek, mint a kisebb résekkel rendelkező edények. Ezenkívül a lapos edény alja és fedele közötti résméret különbsége is inkonzisztenciát okozhat a tenyészedényben lévő táptalajból kipárolgó nedvesség szintjében, ami inkonzisztens tenyésztési eredményekhez vezethet.
Páratartalom a kultúra inkubátor belsejében
A nedvesség a mikroorganizmusok túlélésének és szaporodásának egyik fő feltétele. A mikrobiális sejtek 70-85% vizet tartalmaznak, és nedves környezetben kell élniük. A páratartalom a mikrobiális növekedésre gyakorolt hatása a mikrobasejteken belüli vízaktivitásra (AW) gyakorolt hatáson keresztül érvényesül, ezáltal befolyásolja az anyagcserét és a növekedést. A mikrobiális növekedés optimális AW-vel rendelkezik, és amikor az AW csökken, a mikrobiális növekedés lelassul, és egy bizonyos szinten megáll. A minimális AW a mikrobiális fejlődés során változik, és a különböző gombák és mikroorganizmusok növekedéséhez és szaporodásához szükséges optimális páratartalom nemzetségtől függően kis mértékben változik.
Általánosságban elmondható, hogy a baktériumok a legérzékenyebbek, őket követi az élesztő és a penész. Ez azt jelenti, hogy a baktériumok szaporodásához szükséges AW magasabb, mint az élesztőké, és az élesztő növekedéséhez szükséges AW magasabb, mint a penészhez. Általában a baktériumok nem tudnak növekedni, ha AW<0,90, a legtöbb élesztő gátolt, ha AW<0,87, és a legtöbb penész nem tud növekedni, ha AW <0,80. A páratartalom csökkentése csökkenti az AW-t és lelassítja a mikroorganizmusok növekedési ütemét.
Túl magas vagy alacsony páratartalom a tenyésztő inkubátorban a páratartalom egyensúlyhiányát okozhatja a táptalaj és az inkubátor között. Például, ha az inkubátorban túl magas a páratartalom, vízcseppek képződhetnek a tenyészedényen, amelyek a táptalajba csöpöghetnek, és elősegíthetik a baktériumok szaporodását, befolyásolva a kísérleti eredményeket. Ha az inkubátorban túl alacsony a páratartalom, nedvességveszteség léphet fel a táptalajból, ami befolyásolja a baktériumok szaporodását a táptalajon. Ezért a megfelelő hőmérséklet és páratartalom előnyös a baktériumok, penészgombák és élesztőgombák szaporodásához.
A kultúra inkubátorában a nedvesség forrásai a következők:
1) a táptalaj nedvességvesztése;
2) a páratartalom szabályozása a tenyésztő inkubátor kézi vagy automatikus vezérlőrendszerével;
3) az a környezet, ahol a kultúrinkubátort elhelyezik, ami általában tiszta, száraz és jól szellőző természetes környezet.
A kultúranyag kiömlése
A tenyésztőanyag kiömlése a biológiailag veszélyes anyagokat tartalmazó folyékony vagy szilárd anyagoknak a csomagolóanyagról való véletlen leválasztására utal. Amint egy biológiai veszély kiömlött a tenyésztési inkubátorba, és a mikroorganizmusok növekednek és szaporodnak, az inkubátort azonnal meg kell tisztítani. Hatékony fertőtlenítőszerrel kell fertőtleníteni az inkubátor belső falait és minden olyan anyagot, amely a kiömlött anyaggal érintkezik, vagy nagy nyomáson kell sterilizálni.
Ha a penészgombát vagy más kórokozó baktériumokat tartalmazó tenyészet kiömlését nem kezelik azonnal, és ezt követően más mikroorganizmusok tenyésztésére használják fel, a maradék penészgomba vagy kórokozó baktériumok szennyezhetik az inkubátort, ami keresztszennyeződéshez vezethet, és befolyásolja a kísérleti eredmények pontosságát. Ezért a napi kísérletek során lehetőleg kerülni kell a tenyészanyag kiömlését. Ha kiömlik, az inkubátort azonnal ki kell tisztítani és fertőtleníteni kell egy szakképzett személynek.
Ha a kiömlött anyag törött üveget tartalmaz, azt nem szabad kézzel eltávolítani vagy eldobni. Ehelyett kemény kartonpapírral és csipesszel kell kezelni, tartós hulladéktárolóba helyezni, a műszer és a berendezés felületeit kétszer 3 percig 75%-os etanollal áttörölni. Végül a tisztítóeszközöket fertőtleníteni kell.
Környezetszennyezés
A tenyésztő inkubátort tiszta, száraz és jól szellőző természetes környezetbe kell helyezni. Ha a környezet levegőtisztasága rossz, könnyen elszaporodhatnak a baktériumok, gombák és vírusok, ami a Petri-csésze alja és fedele közötti résen keresztül szennyezi a táptalajt, és befolyásolja a tenyésztési eredmények pontosságát.
3
Biokémiai inkubátorok kiválasztása és kezelése
A biokémiai inkubátor kiválasztásakor az első követelmény az, hogy pontosan szabályozza a hőmérsékletet és a páratartalmat. Másodszor, képesnek kell lennie arra, hogy hatékonyan megakadályozza a mikrobiális szennyeződést az inkubátoron belül, és ideális esetben képesnek kell lennie a szennyeződések rendszeres megszüntetésére. A biokémiai inkubátoroknak számos fajtája létezik, amelyek kiválasztásakor a gyakorlati igények és a laboratóriumi körülmények alapján fontos figyelembe venni a következő tényezőket.
Biokémiai inkubátorok fűtési módszere
A vízköpenyes fűtés előnye, hogy áramszünet esetén a rendszer hosszabb ideig képes megőrizni az inkubátoron belüli hőmérséklet pontosságát és stabilitását. Az állandó hőmérséklet fenntartási ideje 3-4-szerese a légköpenyes rendszerének. Ez előnyös olyan instabil környezetben végzett kísérleteknél, amelyek hosszú ideig stabil körülményeket igényelnek. A vízköpenyes fűtéshez víz hozzáadása, ürítése és tisztítása szükséges, valamint a víztartály működését rendszeresen ellenőrizni kell. A légköpenyes fűtés azzal az előnnyel jár, hogy gyorsan felmelegszik és gyorsabban visszanyeri a hőmérsékletet, mint a vízköpenyes inkubátor, ami előnyös a rövid távú tenyésztés és az inkubátorajtó gyakori nyitása és zárása szempontjából.
Hőmérséklet-szabályozó rendszer és a biokémiai inkubátorok egységessége
A pontos és megbízható hőmérséklet-szabályozó rendszer az inkubátor elengedhetetlen része. Három független hőmérséklet-szabályozási funkcióval kell rendelkeznie az inkubátoron belül a hőmérséklet-szabályozáshoz, a túlmelegedés riasztásához és a környezeti hőmérséklet-felügyelethez. A hőmérséklet-szabályozó rendszer paraméterei közé tartozik a hőmérséklet-ingadozás, a hőmérséklet felbontás és a hőmérséklet egyenletessége. Az inkubátor hőmérsékletének egyenletessége összefügg az inkubátoron belüli légáramlással, ezért olyan inkubátort kell választani, amely ventilátorral és légcsatornákkal van felszerelve a burkolaton belül.
Biokémiai inkubátorok hőmérséklet-tartományának szabályozása
A kívánt kísérleti hőmérséklet alapján válasszon megfelelő hőmérséklet-tartományú terméket. A biokémiai inkubátor hőmérséklet-szabályozási tartománya lehet: szobahőmérséklet 5 ℃ és 60 ℃ között, 0 ℃ és 60 ℃ között, 4 ℃ és 60 ℃ között vagy 5 ℃ és 50 ℃ között. Az állandó hőmérsékletű inkubátorok két típusra oszthatók: az egyik alacsony hőmérsékletű inkubátorral rendelkezik, amely 0 ℃ és 35 ℃ közötti hőmérsékletet tart fenn, valamint hűtőrendszert és fűtési rendszert tartalmaz, ami drágábbá teszi. Általában az ilyen típusú inkubátorok hőmérséklete 0 ℃ és 50 ℃ közötti állandóra van beállítva.
A másik típus a szobahőmérsékletű inkubátor, amely szobahőmérséklet feletti hőmérsékletet tart fenn. Az ilyen típusú inkubátorok hőmérséklete általában állandó szobahőmérséklet és 65 ℃ között van. Az alacsony hőmérsékletű inkubátor kiválasztása viszonylag egyszerű, mivel úgy kell kiválasztani, hogy a kívánt tenyésztési hőmérsékletet a környezeti hőmérséklet alatt érjük el.
Biokémiai inkubátorok relatív páratartalmának szabályozása
A páratartalom szempontjából nagy párolgási felülettel rendelkező inkubátort válasszunk, mivel a nagyobb párolgási terület megkönnyíti a relatív páratartalom telítettségét, és rövidebb a páratartalom helyreállítási ideje az ajtó kinyitása és zárása után.
Biokémiai inkubátorok fertőtlenítő és sterilizáló rendszere
Az inkubátor fertőtlenítő és sterilizáló rendszere általában a következő módszerekkel rendelkezik: UV-sterilizálás, magas hőmérsékletű sterilizálás és az inkubátor belsejében lévő levegő HEPA-szűrős sterilizálása. Az UV-sterilizálási képesség fordítottan arányos az UV-lámpa és a céltárgy közötti távolság négyzetével, és minél távolabb van, annál rosszabb a sterilizációs képesség. Ezért az UV-sterilizálásnak megvannak a korlátai, és előfordulhat, hogy nem éri el az alapos sterilizálást. A magas hőmérsékletű sterilizálás két típusra oszlik: száraz hővel és nedves hővel történő sterilizálásra. A nedves hővel történő sterilizálásnak nagyobb a sterilizálási hatékonysága, mint a száraz hővel történő sterilizálásnak, mivel a gőznek erős áthatolóereje van, és könnyen előidézheti a fehérjék denaturációját vagy koagulációját. A HEPA szűrők képesek kiszűrni az inkubátor belsejében lévő levegőt, 0,3 μm-nél nagyobb részecskék esetén 99,97%-os szűrési hatékonysággal.
Biokémiai inkubátorok kapacitása
Ha az inkubátor kapacitása túl kicsi, akkor lehet, hogy nem lesz elég, ha pedig túl nagy, akkor túl sok helyet foglalhat el. A biokémiai inkubátorok kapacitása az 50 l-nél kisebb űrtartalmú, kis tenyészetekkel rendelkező laboratóriumok számára alkalmas kis inkubátoroktól a 400 liter feletti, nagy laboratóriumok számára alkalmas nagy inkubátorokig terjed. Az általánosan használt inkubátorkapacitás e két tartomány között van, és a kapacitást a gyakorlati igények alapján kell kiválasztani. Szintén fontos helyet foglalni a jövőbeli igények kielégítése érdekében.
Biokémiai inkubátorok anyaga
A mikrobiológiai inkubátorok belső kamrájához általában kétféle anyag kapható a piacon: vas (horganyzott anyag) és rozsdamentes acél. A vaskamrák könnyebbek és kényelmesebbek a szállításhoz, míg a rozsdamentes acél tartósabb. Jelenleg a belső kamra legnépszerűbb anyaga a 304-es rozsdamentes acél, amely korrózióállóbb és tartósabb, mint a hagyományos hidegen hengerelt acéllemezek. Ha a belső kamra lekerekített sarokszerkezetű, könnyen tisztítható, és nem hagy holt sarkokat.
Ártényező mikrobiológiai inkubátor vásárlásakor
A magasabb konfigurációjú inkubátorok, mint a jelszavas védelem, a magas hőmérsékletű automatikus beállító és riasztó berendezések, az automatikus kalibrációs rendszerek, az LCD kijelző rendszerek/adatkimeneti rendszerek stb., kényelmesebbek és jó teljesítményűek, de átfogó funkcióik miatt drágábbak. Ezért fontos, hogy olyan inkubátort válasszon, amely megfelel a költségvetésének és a fő termesztési igényeknek, hogy a legjobb ár-érték arányt érje el.
4
Mikrobiológiai inkubátorok használata, monitorozása és karbantartása
Az inkubátor szállítása, javítása és karbantartása során a maximális dőlésszögnek 45 foknál kisebbnek kell lennie. Az inkubátort hűvös, száraz, jól szellőző helyen kell elhelyezni, hőforrásoktól és közvetlen napfénytől távol. Az inkubátor külső burkolatát megbízhatóan földelni kell, és stabilan kell elhelyezni a vibrációból eredő zaj elkerülése érdekében. Az inkubátor és a fal közötti távolság legyen 10 cm-nél nagyobb, az inkubátor oldalán legyen 5 cm-es rés, és az inkubátor felett legalább 30 cm szabad hely legyen a hűtőrendszer jó hőelvezetése érdekében.
A berendezés használata előtt gondosan ellenőrizze, hogy a tápfeszültség megfelel-e a készülék követelményeinek. Ha az inkubátor háromágú csatlakozót használ, az aljzatot megfelelően földelni kell, hogy megbízható kapcsolatot biztosítson az inkubátor testvezetéke és a tápegység földelővezetéke között. Az inkubátorban lévő tenyészetet nem szabad túl szorosan elhelyezni az egyenletes hőmérsékleteloszlás biztosítása érdekében. A fémrács egyes rétegeire helyezett tárgyak nem lehetnek túl nehezek, hogy elkerüljék a fémrács meghajlását vagy eltörését, és a kultúra károsodását.
Ne helyezzen túl meleg vagy túl hideg tárgyakat az inkubátorba. Tárgyak felvételekor vagy elhelyezésekor zárja be az inkubátor ajtaját az állandó hőmérséklet fenntartása érdekében. Ne kapcsolja be vagy kapcsolja ki az inkubátort gyakran rövid időn belül, hogy elkerülje a kompresszor folyamatos beindulását. Amikor az inkubátor működik, kerülje az ajtó gyakori kinyitását, hogy fenntartsa a hőmérséklet stabilitását, és megakadályozza a por és szennyeződés bejutását. Ha a készüléket nem használja, kapcsolja ki a főkapcsolót és a készülék hátulján található tápkapcsolót, és húzza ki a tápkábelt a hosszú távú tároláshoz. Amikor az inkubátor hűl, az inkubátor belső és külső hőmérséklete közötti különbség nem haladhatja meg a 25 ℃-ot.
Folyamatos működés közben minden nap figyelje meg, hogy az inkubátor megfelelően működik-e, és végezzen éves teljesítményellenőrzést a műszeren. Az inkubátor tisztítása és fertőtlenítése után helyezzen be több üres tenyésztőedényt, néhányat lefedve, néhányat fedetlenül, hogy tesztelje, hogy a fedél befolyásolja-e a vizsgálati eredményeket, és mennyi szennyeződés van a fedetlen edényekben.
Az inkubátor tisztítása során a fertőtlenítéshez alkohollal átitatott gézzel törölje le az inkubátor belső falát, majd törölje le az alkoholt száraz ruhával. Ha penészkeltetőről van szó, használjon fertőtlenítőszert, amely eltávolítja a penészt, vagy végezzen rendszeres UV-sterilizálást a penészszennyeződés csökkentése érdekében. Ne használjon savas/lúgos vagy egyéb maró hatású oldatokat a külső felület letörlésére. Az inkubátor monitorozása során, ha rendellenes fűtést vagy hűtést, hirtelen leállást vagy egyéb rendellenességet észlelnek, azonnal el kell végezni a javítást, és meg kell őrizni a karbantartási feljegyzéseket.
