Een microbiële cultuurincubator is cruciaal in het proces van microbiële cultuur. Of de kwantiteit, kwaliteit, prestatie, nauwkeurigheid en andere aspecten ervan voldoen aan de eisen van de cultuur, hangt af van de vraag of het laboratorium normaal kan functioneren. Diverse regelgeving stelt relatief hoge eisen aan de temperatuur van de microbiële cultuur, met een algemene nauwkeurigheid van ±1℃, en sommige zelfs hoger, namelijk ±0,5℃. Tegelijkertijd kan besmetting gemakkelijk optreden tijdens de microbiële kweek, wat vereist dat gebruikers bij aankoop de kwaliteit, prestaties, nauwkeurigheid en andere aspecten van de incubator volledig begrijpen om de meest geschikte te kunnen kiezen.
1
Structuur en soorten microbiologische cultuurincubators
Microbiologische cultuurincubators worden veel gebruikt in onderzoeksgebieden zoals farmaceutische microbiologie, voedselmicrobiologie, landbouwmicrobiologie en medische microbiologie, en zijn een van de meest gebruikte instrumenten geworden in laboratoria in deze gebieden. Het principe van de incubator is het simuleren van de groeiomgeving van micro-organismen in een levend organisme in de incubatorkamer, en het verschaffen van een apparaat voor het kweken van micro-organismen buiten hun natuurlijke habitat.
Structuur van microbiologische cultuurincubatoren
De meeste moderne microbiologische kweekincubatoren zijn gemaakt van hoogwaardige stalen platen en hebben een verticale doosstructuur. De binnendeur is meestal gemaakt van gehard glas en er zijn roestvrijstalen scheidingswanden in de incubator geplaatst om de kweekmonsters vast te houden. De scheidingswanden zijn verplaatsbaar en in hoogte verstelbaar. Er zit een siliconenrubberen afdichting tussen de werkkamer en de glazen deur, en er zijn warme en koude luchtkanalen in de broedmachine voor een soepele gascirculatie en een gelijkmatige temperatuurverdeling. De broedmachine is uitgerust met een onafhankelijk temperatuurbegrenzend alarmsysteem, dat de werking automatisch onderbreekt wanneer de temperatuur de ingestelde limiet overschrijdt. Schimmelcultuurincubators bestaan over het algemeen uit een koelsysteem, een verwarmingssysteem, een ultraviolet-desinfectiesysteem, een kweekkamer, een luchtbevochtiger, een regelcircuit en een bedieningspaneel. Temperatuur- en vochtigheidssensoren worden gebruikt om een stabiele omgeving in de broedmachine te handhaven.
Classificatie van microbiologische cultuurincubatoren
Microbiologische kweekincubatoren kunnen op basis van de verwarmingsmethode worden geclassificeerd als voorzien van een watermantel of een luchtmantel. Incubators met een watermantel verwarmen de interne kamer door de vloeistoflaag rondom de incubator te verwarmen. Deze verwarmingsmethode is langzamer, maar kan gedurende langere tijd een constante temperatuur in de broedmachine handhaven. Incubators met luchtmantel verwarmen de interne kamer door gebruik te maken van een verwarmingselement in de luchtmantellaag die de incubator omringt.
Microbiologische kweekincubators kunnen volgens de temperatuurcontrolemethode worden geclassificeerd als computerintelligente besturing (programmeerbaar) en automatische constante temperatuuraanpassing (mechanisch). Computerintelligente besturing is de reguliere temperatuurcontrolemethode voor broedmachines. De meeste intelligente computerbesturingssystemen gebruiken microcomputer-PID-controllers als regeleenheid, met temperatuursensoren als thermische elementen. De ingestelde en gemeten waarden worden digitaal weergegeven en vormen zo een compleet controlesysteem.
Automatische temperatuurregelingsapparaten met constante temperatuurregeling maken vaak gebruik van het type 'metalen strip', waarbij een metalen strip met een grotere thermische uitzettingscoëfficiënt wordt gebruikt om een spiraalvorm te maken. Het ene uiteinde van de metalen strip is bevestigd aan de binnenwand van de broedmachine en het andere uiteinde is voorzien van een beweegbaar contactpunt. Bij normale temperatuur zijn de twee contactpunten gesloten. Nadat de stroom is ingeschakeld, stijgt de temperatuur in de broedmachine, waardoor de vaste metalen strip door de hitte uitzet, de kromming verandert en het andere uiteinde van het contactpunt weg beweegt, waardoor het circuit wordt onderbroken en de verwarming stopt. Wanneer de temperatuur tot een bepaald niveau daalt, keert de spiraalvormige metalen strip terug naar zijn oorspronkelijke vorm, komen de twee contactpunten in contact en wordt het circuit ingeschakeld, waardoor de verwarming opnieuw wordt gestart. Op deze manier wordt het circuit in- en uitgeschakeld om een constante temperatuur in de broedmachine te handhaven.
Afhankelijk van de kweekomgeving kunnen microbiologische kweekincubators worden geclassificeerd als standaardincubators, kooldioxide-incubators, hypoxische incubators en anaerobe incubators
Afhankelijk van het doelorganisme kunnen microbiologische kweekincubatoren worden geclassificeerd als schimmelcultuurincubators, incubators met constante temperatuur, incubators met constante temperatuur en vochtigheid, en incubators voor lichte kweek.
Afhankelijk van het niveau van temperatuurautomatisering kunnen microbiologische kweekincubators worden geclassificeerd als volautomatische incubators voor temperatuuracquisitie, halfautomatische incubators voor temperatuuracquisitie en incubators voor handmatige temperatuuracquisitie.
2
Verontreinigingsfactoren in biologische cultuur
Windsnelheid en windrichting
Over het algemeen zijn microbiologische kweekincubatoren uitgerust met luchtkanalen en circulatiesystemen in de kamer. Een juiste windsnelheid en windrichting zijn gunstig voor de uniformiteit van de temperatuur van de broedmachine en voor de normale groei van micro-organismen. Wanneer de windsnelheid echter te hoog is, kan het kweekmedium uitdrogen en tot onnauwkeurige resultaten leiden. Bovendien moeten de kweekschalen, volgens de vereisten van de farmacopee, tijdens de incubatie worden omgekeerd. Na meerdere validaties van blanco kweekschotels is gebleken dat, bij dezelfde windsnelheid, als de richting van de luchtstroom in de incubator tegengesteld is aan de richting van het deksel van de kweekschotel, stof en andere verontreinigingen in de lucht de microbiële culturen gemakkelijk kunnen vervuilen. Daarom is het het beste dat de richting van de luchtstroom in de broedmachine tijdens bedrijf overeenkomt met de richting van het kweekschaaldeksel.
Luchtdichtheid of strakheid van de kweekschaal
Cultuurschalen bestaan uit een platte ronde bodem en een deksel, en zijn voornamelijk gemaakt van plastic en glas. De kweekschalen die in microbiologische laboratoria worden gebruikt, hebben doorgaans een diameter van 90 mm en zijn afgesloten met een deksel. Er zit een bepaalde ruimte tussen de bodem en het deksel van de platte schaal, en die twee zijn niet helemaal luchtdicht. Dit ontwerp kan voldoen aan de zuurstofbehoefte van aerobe micro-organismen, maar vergroot ook de kans op besmetting.
Vooral kweekschalen van verschillende fabrikanten hebben verschillende openingen tussen de bodem en het deksel als gevolg van verschillende gietprocessen en parameters. Door experimentele verificatie hebben kweekschalen met grotere openingen, onder dezelfde kweekomstandigheden, een hogere kans op en mate van besmetting vergeleken met die met kleinere openingen. Bovendien kan het verschil in spleetgrootte tussen de bodem en het deksel van de platte schaal ook inconsistenties veroorzaken in de mate van vochtverdamping uit het kweekmedium in de kweekschaal, wat leidt tot inconsistente kweekresultaten.
Vochtigheid in de cultuurincubator
Vocht is een van de belangrijkste voorwaarden voor de overleving en reproductie van micro-organismen. Microbiële cellen bevatten 70% tot 85% water en moeten in een vochtige omgeving leven. Het effect van vochtigheid op de microbiële groei vindt plaats via het effect ervan op de wateractiviteit (AW) in microbiële cellen, waardoor het metabolisme en de groei worden beïnvloed. Microbiële groei heeft een optimale AW, en wanneer AW afneemt, vertraagt de microbiële groei en stopt op een bepaald niveau. De minimale AW tijdens microbiële ontwikkeling varieert, en de optimale vochtigheid voor de groei en voortplanting van verschillende schimmels en micro-organismen varieert enigszins, afhankelijk van het geslacht.
Over het algemeen zijn bacteriën het meest gevoelig, gevolgd door gist en schimmels. Dit betekent dat de AW die nodig is voor bacteriegroei hoger is dan die nodig is voor gist, en dat de AW die nodig is voor gistgroei hoger is dan die nodig is voor schimmels. Over het algemeen kunnen bacteriën niet groeien als AW<0,90, de meeste gisten worden geremd als AW<0,87 en de meeste schimmels kunnen niet groeien als AW<0,80. Het verlagen van de luchtvochtigheid zal de AW verlagen en de groeisnelheid van micro-organismen vertragen.
Een te hoge of lage luchtvochtigheid in de kweekincubator kan een onevenwicht in de vochtigheid tussen het kweekmedium en de incubator veroorzaken. Als de luchtvochtigheid in de broedmachine bijvoorbeeld te hoog is, kunnen zich waterdruppels op de kweekschaal vormen, in het kweekmedium druppelen en de groei van bacteriën bevorderen, wat de experimentele resultaten beïnvloedt. Als de luchtvochtigheid in de broedmachine te laag is, kan er vochtverlies uit het kweekmedium optreden, waardoor de groei van bacteriën op het kweekmedium wordt beïnvloed. Daarom zijn de juiste temperatuur en vochtigheid gunstig voor de groei van bacteriën, schimmels en gisten.
De bronnen van vocht in de kweekincubator zijn:
1) het verlies van vocht uit het kweekmedium;
2) de regeling van de vochtigheid door het handmatige of automatische controlesysteem van de kweekincubator;
3) de omgeving waarin de kweekincubator wordt geplaatst, wat meestal een schone, droge en goed geventileerde natuurlijke omgeving is.
Morsen van het kweekmateriaal
Met het morsen van kweekmateriaal wordt bedoeld het per ongeluk scheiden van vloeibare of vaste stoffen die biologisch gevaarlijke stoffen bevatten, van het verpakkingsmateriaal. Zodra er een biologisch gevaar in de kweekincubator terechtkomt en micro-organismen groeien en zich voortplanten, moet de incubator onmiddellijk worden schoongemaakt. Voor het desinfecteren van de binnenwanden van de couveuse en alle materialen die in contact komen met het gemorste materiaal moeten effectieve desinfectiemiddelen worden gebruikt, of deze moeten onder hoge druk worden gesteriliseerd.
Als een gemorste cultuur met schimmels of andere pathogene bacteriën niet onmiddellijk wordt aangepakt en vervolgens wordt gebruikt om andere micro-organismen te kweken, kunnen de resterende schimmels of pathogene bacteriën de incubator besmetten, wat tot kruisbesmetting leidt en de nauwkeurigheid van de experimentele resultaten aantast. Daarom moet het morsen van kweekmateriaal bij dagelijkse experimenten zoveel mogelijk worden vermeden. Als er lekkage optreedt, moet de broedmachine onmiddellijk worden gereinigd en gedesinfecteerd door een gekwalificeerd persoon.
Als het gemorste materiaal gebroken glas bevat, mag dit niet direct met de hand worden verwijderd of weggegooid. In plaats daarvan moet het worden behandeld met hard karton en een pincet, in een duurzame afvalcontainer worden geplaatst, en de oppervlakken van het instrument en de apparatuur moeten tweemaal gedurende 3 minuten worden afgeveegd met 75% ethanol. Ten slotte moeten schoonmaakmiddelen worden gedesinfecteerd.
Milieuverontreiniging
De kweekincubator moet in een schone, droge en goed geventileerde natuurlijke omgeving worden geplaatst. Als de luchtzuiverheid in de omgeving slecht is, is het gemakkelijk om bacteriën, schimmels en virussen te kweken, waardoor het kweekmedium wordt besmet via de opening tussen de bodem en het deksel van de petrischaal, wat de nauwkeurigheid van de kweekresultaten beïnvloedt.
3
Selectie en beheer van biochemische incubators
Bij het selecteren van een biochemische incubator is de eerste vereiste dat deze een nauwkeurige controle moet hebben over de temperatuur en vochtigheid. Ten tweede zou het in staat moeten zijn microbiële besmetting binnen de broedmachine effectief te voorkomen, en idealiter in staat zijn om de besmetting regelmatig te elimineren. Er zijn veel soorten biochemische incubators, en bij het selecteren ervan is het belangrijk om de volgende factoren in overweging te nemen, gebaseerd op praktische behoeften en laboratoriumomstandigheden.
Verwarmingsmethode van biochemische incubators
Het voordeel van watermantelverwarming is dat bij stroomuitval het systeem de nauwkeurigheid en stabiliteit van de temperatuur in de broedmachine voor langere tijd kan handhaven. De tijd dat het een constante temperatuur handhaaft, is 3-4 keer zo lang als die van een luchtmantelsysteem. Dit is gunstig voor experimenten in een onstabiele omgeving die gedurende een lange periode stabiele omstandigheden vereisen. Voor het verwarmen van de watermantel moet water worden toegevoegd, geleegd en gereinigd, en de werking van de watertank moet regelmatig worden gecontroleerd. Verwarming met een luchtmantel heeft het voordeel dat deze snel opwarmt en de temperatuur sneller herstelt dan een watermantelincubator, wat gunstig is voor de kortetermijncultuur en het veelvuldig openen en sluiten van de deur van de broedmachine.
Temperatuurcontrolesysteem en uniformiteit van biochemische incubators
Een nauwkeurig en betrouwbaar temperatuurcontrolesysteem is een essentieel onderdeel van een broedmachine. Het moet drie onafhankelijke temperatuurcontrolefuncties binnen de broedmachine hebben voor temperatuurcontrole, alarmcontrole over te hoge temperatuur en monitoring van de omgevingstemperatuur. De parameters van het temperatuurregelsysteem omvatten temperatuurschommelingen, temperatuurresolutie en temperatuuruniformiteit. De uniformiteit van de temperatuur van de broedmachine houdt verband met de luchtstroomcirculatie in de broedmachine, en er moet een broedmachine worden gekozen die is uitgerust met een ventilator en luchtkanalen in de ruimte.
Temperatuurbereikcontrole van biochemische incubators
Selecteer een product met een geschikt temperatuurbereik op basis van de gewenste experimentele temperatuur. Het temperatuurregelbereik van een biochemische incubator kan zijn: kamertemperatuur 5℃ tot 60℃, 0℃ tot 60℃, 4℃ tot 60℃ of 5℃ tot 50℃. Incubators met constante temperatuur zijn onderverdeeld in twee typen: één met een incubator op lage temperatuur, die een temperatuur tussen 0 ℃ en 35 ℃ handhaaft, en een koelsysteem en verwarmingssysteem bevat, waardoor deze duurder wordt. Over het algemeen is de temperatuur van dit type broedmachine constant ingesteld tussen 0℃ en 50℃.
Het andere type is een incubator op kamertemperatuur, die een temperatuur boven kamertemperatuur handhaaft. De temperatuur van dit type broedmachine is over het algemeen constant ingesteld tussen kamertemperatuur en 65℃. De keuze voor een lage temperatuur incubator is relatief eenvoudig, omdat deze zo moet worden gekozen dat de gewenste kweektemperatuur onder de omgevingstemperatuur wordt bereikt.
Relatieve vochtigheidscontrole van biochemische incubators
Kies een broedmachine met een groot verdampingsoppervlak voor vocht, omdat een groter verdampingsoppervlak het gemakkelijker maakt om de relatieve vochtigheidsverzadiging te bereiken en de hersteltijd voor vocht na het openen en sluiten van de deur korter is.
Desinfectie- en sterilisatiesysteem van biochemische incubators
Het desinfectie- en sterilisatiesysteem van een couveuse kent over het algemeen de volgende methoden: UV-sterilisatie, sterilisatie bij hoge temperatuur en HEPA-filtersterilisatie van de lucht in de couveuse. Het UV-sterilisatievermogen is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tussen de UV-lamp en het doel, en hoe verder weg, hoe slechter het sterilisatievermogen. Daarom heeft UV-sterilisatie zijn beperkingen en bereikt het mogelijk geen grondige sterilisatie. Sterilisatie bij hoge temperaturen is onderverdeeld in twee typen: sterilisatie met droge hitte en sterilisatie met vochtige hitte. Sterilisatie met vochtige hitte heeft een hogere sterilisatie-efficiëntie dan sterilisatie met droge hitte, omdat stoom een sterk penetratievermogen heeft en het gemakkelijk is om denaturatie of coagulatie van eiwitten te veroorzaken. HEPA-filters kunnen de lucht in de broedmachine filteren, met een filtratie-efficiëntie van 99,97% voor deeltjes groter dan 0,3 μm.
Capaciteit van biochemische incubators
Als de capaciteit van de broedmachine te klein is, is deze mogelijk niet voldoende, en als deze te groot is, kan deze te veel ruimte in beslag nemen. De capaciteit van biochemische incubators varieert van kleine incubators met een capaciteit van minder dan 50L, geschikt voor laboratoria met kleine culturen, tot grote incubators met een capaciteit van meer dan 400L, geschikt voor grote laboratoria. De gewoonlijk gebruikte capaciteit van de incubator ligt tussen deze twee bereiken, en de capaciteit moet worden geselecteerd op basis van praktische behoeften. Het is ook belangrijk om wat ruimte te reserveren om ervoor te zorgen dat aan toekomstige behoeften kan worden voldaan.
Materiaal van biochemische incubators
Er zijn over het algemeen twee soorten materialen die worden gebruikt voor de binnenkamer van microbiologische incubatoren die op de markt verkrijgbaar zijn: ijzer (gegalvaniseerd materiaal) en roestvrij staal. IJzerkamers zijn lichter en handiger voor transport, terwijl roestvrij staal duurzamer is. Momenteel is het populairste materiaal voor de binnenkamer roestvrij staal 304, dat corrosiebestendiger en duurzamer is dan traditionele koudgewalste staalplaten. Als de binnenkamer een afgeronde hoekstructuur heeft, is deze gemakkelijk schoon te maken en laat er geen dode hoeken achter.
Prijsfactor bij aankoop van een microbiologische incubator
Broedmachines met hogere configuraties zoals wachtwoordbeveiliging, automatische aanpassing en alarminrichtingen voor hoge temperaturen, automatische kalibratiesystemen, LCD-displaysystemen/gegevensuitvoersystemen, enz. zijn handiger in gebruik en presteren goed, maar zijn duurder vanwege hun uitgebreide functies. Daarom is het belangrijk om een broedmachine te kiezen die past bij uw budget en belangrijkste teeltbehoeften om de beste prijs-kwaliteitverhouding te bereiken.
4
Het gebruik, de monitoring en het onderhoud van microbiologische incubatoren
Bij transport, reparatie en onderhoud van de broedmachine mag de maximale hellingshoek minder dan 45 graden zijn. De broedmachine moet in een koele, droge, goed geventileerde ruimte worden geplaatst, uit de buurt van warmtebronnen en direct zonlicht. De buitenschaal van de broedmachine moet betrouwbaar worden geaard en stabiel worden geplaatst om lawaai als gevolg van trillingen te voorkomen. De afstand tussen de broedmachine en de muur moet groter zijn dan 10 cm, er moet een opening van 5 cm zijn aan de zijkant van de broedmachine en er moet minstens 30 cm ruimte boven de broedmachine zijn om een goede warmteafvoer van het koelsysteem te garanderen.
Controleer vóór gebruik van de apparatuur zorgvuldig of de voedingsspanning overeenkomt met de vereisten van het instrument. Als de broedmachine een driepolige stekker gebruikt, moet het stopcontact goed geaard zijn om een betrouwbaar contact tussen de aarddraad van de broedmachine en de aarddraad van de voeding te garanderen. De cultuur in de incubator mag niet te strak worden geplaatst om een uniforme temperatuurverdeling te garanderen. Voorwerpen die op elke laag van het metalen rooster worden geplaatst, mogen niet te zwaar zijn om te voorkomen dat het metalen rooster buigt of breekt en de cultuur beschadigt.
Plaats geen voorwerpen die te warm of te koud zijn in de broedmachine. Sluit bij het nemen of plaatsen van voorwerpen de deur van de broedmachine om een constante temperatuur te behouden. Schakel de broedmachine niet vaak in korte tijd in of uit om te voorkomen dat de compressor voortdurend opstart. Als de broedmachine in werking is, vermijd dan om de deur vaak te openen om de temperatuur stabiel te houden en te voorkomen dat stof en vuil binnendringen. Wanneer het apparaat niet in gebruik is, schakelt u de hoofdschakelaar en de aan/uit-schakelaar aan de achterkant van het apparaat uit en haalt u de stekker uit het stopcontact voor langdurige opslag. Wanneer de broedmachine aan het afkoelen is, mag het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenkant van de broedmachine niet groter zijn dan 25℃.
Controleer tijdens continu gebruik elke dag of de incubator normaal functioneert en voer jaarlijks een prestatievalidatie op het instrument uit. Na het reinigen en desinfecteren van de broedmachine plaatst u een aantal blanco kweekschalen erin, sommige afgedekt en sommige onbedekt, om te testen of de afdekking de testresultaten beïnvloedt en hoeveel besmetting er in de onbedekte schalen zit.
Wanneer u de broedmachine reinigt, veegt u de binnenwand van de broedmachine schoon met gaas gedrenkt in alcohol voor desinfectie en veegt u de alcohol vervolgens af met een droge doek. Als het een schimmelincubator is, gebruik dan een ontsmettingsmiddel dat schimmel kan elimineren of voer regelmatig UV-sterilisatie uit om schimmelbesmetting te verminderen. Gebruik geen zure/alkalische of andere bijtende oplossingen om het buitenoppervlak af te vegen. Als er tijdens het monitoren van de broedmachine abnormale verwarming of koeling, plotselinge uitschakeling of andere afwijkingen worden geconstateerd, moet de reparatie onmiddellijk worden uitgevoerd en moeten de onderhoudsgegevens worden bijgehouden.
