Un incubator de cultură microbiană este crucial în procesul de cultură microbiană. Dacă cantitatea, calitatea, performanța, acuratețea și alte aspecte ale acesteia îndeplinesc cerințele culturii este legat de faptul că laboratorul poate funcționa normal. Diverse reglementări au cerințe relativ ridicate pentru temperatura culturii microbiene, cu o precizie generală de ±1℃, iar unele chiar mai mari la ±0,5℃. În același timp, contaminarea este ușor să apară în timpul culturii microbiene, ceea ce impune utilizatorilor să înțeleagă pe deplin calitatea, performanța, acuratețea și alte aspecte ale incubatorului atunci când cumpără, pentru a-l alege pe cel mai potrivit.
1
Structura și tipurile de incubatoare de cultură microbiologică
Incubatoarele de cultură microbiologică sunt utilizate pe scară largă în domenii de cercetare precum microbiologia farmaceutică, microbiologia alimentară, microbiologia agricolă, microbiologia medicală și au devenit unul dintre instrumentele utilizate în mod obișnuit în laboratoarele din aceste domenii. Principiul incubatorului este de a simula mediul de creștere al microorganismelor din interiorul unui organism viu din camera incubatorului și de a oferi un dispozitiv pentru cultivarea microorganismelor în afara habitatului lor natural.
Structura incubatoarelor de cultură microbiologică
Majoritatea incubatoarelor moderne de cultură microbiologică sunt realizate din plăci de oțel de înaltă calitate și au o structură verticală cu cutie. Ușa interioară este în general realizată din sticlă călită, iar pereții despărțitori din oțel inoxidabil sunt plasate în interiorul incubatorului pentru a păstra probele de cultură. Peretele despărțitoare sunt mobile și pot fi reglate pe înălțime. Există o etanșare din cauciuc siliconic între camera de lucru și ușa de sticlă, iar în interiorul incubatorului există canale de aer cald și rece pentru o circulație lină a gazului și o distribuție uniformă a temperaturii. Incubatorul este echipat cu un sistem de alarmă independent de limitare a temperaturii, care va întrerupe automat funcționarea atunci când temperatura depășește limita setată. Incubatoarele de cultură fungică constau în general din sistem de refrigerare, sistem de încălzire, sistem de dezinfecție cu ultraviolete, cameră de cultură, umidificator de aer, circuit de control și panou de operare. Senzorii de temperatură și umiditate sunt utilizați pentru a menține un mediu stabil în interiorul incubatorului.
Clasificarea incubatoarelor de cultură microbiologică
Incubatoarele de cultură microbiologică pot fi clasificate în funcție de metoda de încălzire în manta de apă sau manta de aer. Incubatoarele cu manta de apa incalzesc camera interioara prin incalzirea stratului de lichid din jurul incubatorului. Această metodă de încălzire este mai lentă, dar poate menține o temperatură constantă în interiorul incubatorului pentru o perioadă mai lungă de timp. Incubatoarele cu manta de aer incalzesc camera interioara folosind un element de incalzire in stratul de manta de aer care inconjoara incubatorul.
Incubatoarele de cultură microbiologică pot fi clasificate în funcție de metoda de control al temperaturii ca control inteligent computerizat (programabil) și reglare automată constantă a temperaturii (mecanic). Controlul inteligent al computerului este metoda principală de control al temperaturii pentru incubatoare. Majoritatea sistemelor de control inteligente de calculator folosesc controlere PID de microcomputer ca unitate de control, cu senzori de temperatură ca elemente termice. Valorile setate și măsurate sunt afișate digital, formând un sistem de control complet.
Dispozitivele de control al temperaturii cu reglare automată a temperaturii constante folosesc adesea un tip de „bandă metalică”, care utilizează o bandă metalică cu un coeficient de dilatare termică mai mare pentru a face o formă spirală. Un capăt al benzii metalice este fixat pe peretele interior al incubatorului, iar celălalt capăt este prevăzut cu un punct de contact mobil. La temperatura normală, cele două puncte de contact sunt închise. După ce alimentarea este pornită, temperatura din interiorul incubatorului crește, determinând extinderea benzii metalice fixe din cauza căldurii, schimbându-și curbura și determinând îndepărtarea celuilalt capăt al punctului de contact, întrerupând circuitul și oprind încălzirea. Când temperatura scade la un anumit nivel, banda metalică spiralată revine la forma inițială, cele două puncte de contact intră în contact, iar circuitul este pornit, pornind din nou încălzirea. În acest fel, circuitul este pornit și oprit pentru a menține o temperatură constantă în interiorul incubatorului.
În funcție de mediul de cultură, incubatoarele de cultură microbiologică pot fi clasificate ca incubatoare standard, incubatoare cu dioxid de carbon, incubatoare hipoxice și incubatoare anaerobe.
În conformitate cu organismul țintă, incubatoarele de cultură microbiologică pot fi clasificate ca incubatoare de cultură fungică, incubatoare cu temperatură constantă, incubatoare cu temperatură și umiditate constantă și incubatoare pentru cultură ușoară.
În funcție de nivelul de automatizare a temperaturii, incubatoarele de cultură microbiologică pot fi clasificate ca incubatoare de achiziție de temperatură complet automate, incubatoare de achiziție semiautomate de temperatură și incubatoare de achiziție manuală a temperaturii.
2
Factori de contaminare în cultura biologică
Viteza vântului și direcția vântului
În general, incubatoarele de cultură microbiologică sunt echipate cu canale de aer și sisteme de circulație în interiorul camerei. Viteza și direcția vântului corespunzătoare sunt benefice pentru uniformitatea temperaturii incubatorului și pentru creșterea normală a microorganismelor. Cu toate acestea, atunci când viteza vântului este prea mare, poate cauza uscarea mediului de cultură și poate duce la rezultate inexacte. În plus, conform cerințelor farmacopeei, vasele de cultură ar trebui să fie inversate în timpul incubației. După mai multe validări ale vaselor de cultură goale, s-a constatat că, cu aceeași viteză a vântului, dacă direcția fluxului de aer în incubator este opusă direcției capacului vasului de cultură, praful și alți contaminanți din aer pot polua cu ușurință culturile microbiene. Prin urmare, cel mai bine este ca direcția fluxului de aer din incubator să fie în concordanță cu direcția capacului vasului de cultură în timpul funcționării.
Etanșeitatea sau etanșeitatea vasului de cultură
Vasele de cultură sunt compuse dintr-un fund circular plat și un capac și sunt realizate în principal din plastic și sticlă. Vasele de cultură folosite în laboratoarele de microbiologie au de obicei un diametru de 90 mm și sunt sigilate cu un capac. Există un anumit spațiu între fundul și capacul vasului plat, iar cele două nu sunt complet etanșe. Acest design poate îndeplini cerințele de oxigen ale microorganismelor aerobe, dar crește și posibilitatea contaminării.
În special, vasele de cultură de la diferiți producători au spații diferite între fund și capac datorită proceselor și parametrilor diferiți de turnare. Prin verificare experimentală, în aceleași condiții de cultură, vasele de cultură cu goluri mai mari au o probabilitate și un grad de contaminare mai mare comparativ cu cele cu goluri mai mici. În plus, diferența de mărime a spațiului dintre fundul și capacul vasului plat poate provoca, de asemenea, inconsecvențe în nivelul de evaporare a umidității din mediul de cultură din recipientul de cultură, conducând la rezultate de cultură inconsecvente.
Umiditatea din interiorul incubatorului de cultură
Umiditatea este una dintre principalele condiții pentru supraviețuirea și reproducerea microorganismelor. Celulele microbiene conțin 70% până la 85% apă și trebuie să trăiască într-un mediu umed. Efectul umidității asupra creșterii microbiene este prin efectul său asupra activității apei (AW) din interiorul celulelor microbiene, afectând astfel metabolismul și creșterea. Creșterea microbiană are un AW optim, iar când AW scade, creșterea microbiană încetinește și se oprește la un anumit nivel. AW minimă în timpul dezvoltării microbiene variază, iar umiditatea optimă pentru creșterea și reproducerea diferitelor ciuperci și microorganisme variază ușor în funcție de gen.
În general, bacteriile sunt cele mai sensibile, urmate de drojdie și mucegai. Aceasta înseamnă că AW necesar pentru creșterea bacteriilor este mai mare decât cel necesar pentru drojdie, iar AW necesar pentru creșterea drojdiei este mai mare decât cel necesar pentru mucegai. În general, bacteriile nu pot crește când AW<0,90, majoritatea drojdiei este inhibată când AW<0,87 și majoritatea mucegaiului nu se poate dezvolta când AW<0,80. Reducerea umidității va scădea AW și va încetini rata de creștere a microorganismelor.
Umiditatea excesivă ridicată sau scăzută în incubatorul de cultură poate provoca un dezechilibru al umidității între mediul de cultură și incubator. De exemplu, dacă umiditatea din incubator este prea mare, se pot forma picături de apă pe vasul de cultură, se pot picura în mediul de cultură și favorizează creșterea bacteriilor, afectând rezultatele experimentale. Dacă umiditatea din incubator este prea scăzută, poate apărea o pierdere de umiditate din mediul de cultură, afectând creșterea bacteriilor pe mediul de cultură. Prin urmare, temperatura și umiditatea adecvate sunt benefice pentru creșterea bacteriilor, mucegaiului și drojdiei.
Sursele de umiditate din interiorul incubatorului de cultură sunt:
1) pierderea de umiditate din mediul de cultură;
2) reglarea umidității prin sistemul de control manual sau automat al incubatorului de cultură;
3) mediul în care este amplasat incubatorul de cultură, care este de obicei un mediu natural curat, uscat și bine ventilat.
Deversarea materialului de cultură
Deversarea materialului de cultură se referă la separarea accidentală a substanțelor lichide sau solide care conțin materiale biologic periculoase din materialul de ambalare. Odată ce un pericol biologic se scurge în incubatorul de cultură și microorganismele cresc și se reproduc, incubatorul trebuie curățat imediat. Pentru a dezinfecta pereții interiori ai incubatorului și toate materialele care intră în contact cu materialul vărsat, trebuie folosiți dezinfectanți eficienți sau trebuie sterilizați la presiune ridicată.
Dacă o deversare a unei culturi care conține mucegai sau alte bacterii patogene nu este tratată cu promptitudine și este ulterior utilizată pentru a cultiva alte microorganisme, mucegaiul rezidual sau bacteriile patogene pot contamina incubatorul, ducând la contaminare încrucișată și afectând acuratețea rezultatelor experimentale. Prin urmare, vărsarea materialului de cultură trebuie evitată pe cât posibil în experimentele zilnice. Dacă are loc o scurgere, incubatorul trebuie curățat și dezinfectat imediat de o persoană calificată.
Dacă materialul vărsat conține sticlă spartă, nu trebuie îndepărtat sau aruncat direct cu mâna. În schimb, trebuie manipulat cu un carton dur și pense, plasat într-un recipient durabil pentru deșeuri, iar suprafețele instrumentului și echipamentului trebuie șters de două ori cu etanol 75% timp de 3 minute. În cele din urmă, instrumentele de curățare trebuie dezinfectate.
Contaminarea mediului
Incubatorul de cultură trebuie plasat într-un mediu natural curat, uscat și bine ventilat. Dacă curățarea aerului din mediu este slabă, este ușor să reproduciți bacterii, ciuperci și viruși, contaminând mediul de cultură prin golul dintre fundul și capacul plăcii Petri și afectând acuratețea rezultatelor culturii.
3
Selectarea și managementul incubatoarelor biochimice
La selectarea unui incubator biochimic, prima cerință este ca acesta să aibă un control precis asupra temperaturii și umidității. În al doilea rând, ar trebui să fie capabil să prevină eficient contaminarea microbiană în incubator și, în mod ideal, să poată elimina în mod regulat contaminarea. Există multe tipuri de incubatoare biochimice, iar atunci când alegeți unul, este important să luați în considerare următorii factori pe baza nevoilor practice și a condițiilor de laborator.
Metoda de încălzire a incubatoarelor biochimice
Avantajul încălzirii jachetei de apă este că atunci când există o întrerupere de curent, sistemul poate menține acuratețea și stabilitatea temperaturii în incubator pentru o perioadă mai lungă de timp. Timpul în care menține o temperatură constantă este de 3-4 ori mai mare decât cel al unui sistem de jachete de aer. Acest lucru este benefic pentru experimente într-un mediu instabil care necesită condiții stabile pe o perioadă lungă de timp. Încălzirea jachetei de apă necesită adăugarea, golirea și curățarea apei, iar funcționarea rezervorului de apă trebuie monitorizată în mod regulat. Încălzirea cu manta de aer are avantajul de a se încălzi rapid și de a recupera temperatura mai rapid decât un incubator de manta de apă, ceea ce este benefic pentru cultura pe termen scurt și deschiderea și închiderea frecventă a ușii incubatorului.
Sistemul de control al temperaturii și uniformitatea incubatoarelor biochimice
Un sistem de control al temperaturii precis și fiabil este o parte esențială a unui incubator. Ar trebui să aibă trei funcții independente de control al temperaturii în incubator pentru controlul temperaturii, controlul alarmei de supratemperatura și monitorizarea temperaturii mediului. Parametrii sistemului de control al temperaturii includ fluctuația temperaturii, rezoluția temperaturii și uniformitatea temperaturii. Uniformitatea temperaturii incubatorului este legată de circulația fluxului de aer în incubator și ar trebui să fie selectat un incubator echipat cu un ventilator și canale de aer în interiorul incintei.
Controlul intervalului de temperatură al incubatoarelor biochimice
Selectați un produs cu un interval de temperatură adecvat pe baza temperaturii experimentale dorite. Intervalul de control al temperaturii unui incubator biochimic poate fi: temperatura camerei 5℃ la 60℃, 0℃ la 60℃, 4℃ la 60℃ sau 5℃ la 50℃. Incubatoarele cu temperatură constantă sunt împărțite în două tipuri: unul cu un incubator cu temperatură joasă, care menține o temperatură între 0℃ și 35℃ și include un sistem de refrigerare și un sistem de încălzire, ceea ce îl face mai scump. În general, temperatura acestui tip de incubator este setată să fie constantă între 0℃ și 50℃.
Celălalt tip este un incubator la temperatura camerei, care menține o temperatură peste temperatura camerei. Temperatura acestui tip de incubator este în general setată să fie constantă între temperatura camerei și 65℃. Alegerea unui incubator cu temperatură scăzută este relativ simplă, deoarece ar trebui să fie selectat pentru a atinge temperatura dorită a culturii sub temperatura ambiantă.
Controlul umidității relative a incubatoarelor biochimice
Alegeți un incubator cu o zonă de evaporare mare pentru umiditate, deoarece o zonă de evaporare mai mare facilitează atingerea saturației cu umiditatea relativă, iar timpul de recuperare a umidității după deschiderea și închiderea ușii este mai scurt.
Sistemul de dezinfecție și sterilizare a incubatoarelor biochimice
Sistemul de dezinfecție și sterilizare al unui incubator are în general următoarele metode: sterilizare UV, sterilizare la temperatură înaltă și sterilizare cu filtru HEPA a aerului din interiorul incubatorului. Capacitatea de sterilizare UV este invers proporțională cu pătratul distanței dintre lampa UV și țintă și cu cât este mai departe, cu atât capacitatea de sterilizare este mai slabă. Prin urmare, sterilizarea UV are limitările sale și este posibil să nu realizeze o sterilizare completă. Sterilizarea la temperatură înaltă este împărțită în două tipuri: sterilizare la căldură uscată și sterilizare la căldură umedă. Sterilizarea cu căldură umedă are o eficiență de sterilizare mai mare decât sterilizarea cu căldură uscată deoarece aburul are o putere de penetrare puternică și este ușor să provoace denaturarea sau coagularea proteinelor. Filtrele HEPA pot filtra aerul din interiorul incubatorului, cu o eficiență de filtrare de 99,97% pentru particulele mai mari de 0,3μm.
Capacitatea incubatoarelor biochimice
Dacă capacitatea incubatorului este prea mică, este posibil să nu fie suficientă, iar dacă este prea mare, poate ocupa prea mult spațiu. Capacitatea incubatoarelor biochimice variază de la incubatoare mici cu o capacitate mai mică de 50L, potrivite pentru laboratoare cu culturi mici, până la incubatoare mari cu o capacitate de peste 400L, potrivite pentru laboratoarele mari. Capacitatea incubatorului utilizată în mod obișnuit se află între aceste două intervale, iar capacitatea trebuie selectată în funcție de nevoile practice. De asemenea, este important să rezervați un spațiu pentru a vă asigura că nevoile viitoare pot fi satisfăcute.
Materialul incubatoarelor biochimice
Există, în general, două tipuri de materiale utilizate pentru camera interioară a incubatoarelor microbiologice disponibile pe piață: fier (material galvanizat) și oțel inoxidabil. Camerele de fier sunt mai ușoare și mai convenabile pentru transport, în timp ce oțelul inoxidabil este mai durabil. În prezent, cel mai popular material pentru camera interioară este oțelul inoxidabil 304, care este mai rezistent la coroziune și mai durabil decât plăcile tradiționale de oțel laminate la rece. Dacă camera interioară are o structură de colț rotunjită, este ușor de curățat și nu lasă colțuri moarte.
Factorul de preț la achiziționarea unui incubator microbiologic
Incubatoarele cu configurații superioare, cum ar fi protecția cu parolă, dispozitivele de reglare și alarmă automată la temperatură înaltă, sisteme de calibrare automată, sisteme de afișare LCD/sisteme de ieșire a datelor etc. sunt mai comod de utilizat și au performanțe bune, dar sunt mai scumpe datorită funcțiilor lor cuprinzătoare. Prin urmare, este important să alegeți un incubator care se potrivește bugetului și nevoilor principale de cultivare pentru a obține cel mai bun raport calitate-preț.
4
Utilizarea, monitorizarea și întreținerea incubatoarelor microbiologice
La transportul, repararea și întreținerea incubatorului, unghiul maxim de înclinare ar trebui să fie mai mic de 45 de grade. Incubatorul trebuie plasat într-o zonă răcoroasă, uscată, bine ventilată, departe de sursele de căldură și lumina directă a soarelui. Învelișul exterior al incubatorului trebuie să fie împământat în mod fiabil și amplasat în mod constant pentru a preveni zgomotul datorat vibrațiilor. Distanța dintre incubator și perete trebuie să fie mai mare de 10 cm, trebuie să existe un spațiu de 5 cm pe partea laterală a incubatorului și ar trebui să existe cel puțin 30 cm de spațiu deasupra incubatorului pentru a asigura o bună disipare a căldurii a sistemului de refrigerare.
Înainte de a utiliza echipamentul, verificați cu atenție dacă tensiunea de alimentare corespunde cerințelor instrumentului. Dacă incubatorul folosește un ștecher cu trei fire, priza ar trebui să fie legată corespunzător la pământ pentru a asigura un contact sigur între firul de împământare al incubatorului și firul de împământare al sursei de alimentare. Cultura din incubator nu trebuie plasată prea strâns pentru a asigura o distribuție uniformă a temperaturii. Articolele plasate pe fiecare strat al rețelei metalice nu trebuie să fie prea grele pentru a evita îndoirea sau ruperea rețelei metalice și deteriorarea culturii.
Nu așezați articole prea calde sau prea reci în incubator. Când luați sau plasați articole, închideți ușa incubatorului pentru a menține temperatura constantă. Nu porniți sau opriți frecvent incubatorul într-o perioadă scurtă de timp pentru a evita pornirea continuă a compresorului. Când incubatorul funcționează, evitați să deschideți ușa frecvent pentru a menține stabilitatea temperaturii și pentru a preveni pătrunderea prafului și a murdăriei. Când dispozitivul nu este utilizat, opriți întrerupătorul principal de alimentare și comutatorul de alimentare din spatele dispozitivului și deconectați ștecherul de alimentare pentru depozitare pe termen lung. Când incubatorul se răcește, diferența de temperatură dintre interiorul și exteriorul incubatorului nu trebuie să depășească 25℃.
În timpul funcționării continue, observați dacă incubatorul funcționează normal în fiecare zi și efectuați o validare anuală a performanței instrumentului. După curățarea și dezinfectarea incubatorului, așezați mai multe vase de cultură goale în interior, unele acoperite și altele neacoperite, pentru a testa dacă capacul afectează rezultatele testului și cât de multă contaminare există în vasele descoperite.
Când curățați incubatorul, ștergeți peretele interior al incubatorului cu tifon înmuiat în alcool pentru dezinfecție, apoi ștergeți alcoolul cu o cârpă uscată. Dacă este un incubator de mucegai, utilizați un dezinfectant care poate elimina mucegaiul sau efectua o sterilizare UV regulată pentru a reduce contaminarea mucegaiului. Nu utilizați soluții acide/alcaline sau alte soluții corozive pentru a șterge suprafața exterioară. În timpul monitorizării incubatorului, dacă se găsesc încălzire sau răcire anormală, oprire bruscă sau alte anomalii, reparația trebuie efectuată prompt și trebuie păstrate înregistrările de întreținere.
