En mikrobiell kulturinkubator är avgörande i processen för mikrobiell kultur. Huruvida dess kvantitet, kvalitet, prestanda, noggrannhet och andra aspekter uppfyller kulturens krav är relaterat till om laboratoriet kan fungera normalt. Olika regleringar har relativt höga krav på temperaturen i mikrobiell kultur, med en generell noggrannhet på ±1 ℃, och några ännu högre vid ±0,5 ℃. Samtidigt är kontaminering lätt att inträffa under mikrobiell odling, vilket kräver att användarna till fullo förstår kvaliteten, prestandan, noggrannheten och andra aspekter av inkubatorn vid inköp, för att välja den mest lämpliga.
1
Struktur och typer av mikrobiologiska kulturinkubatorer
Mikrobiologiska kulturinkubatorer används i stor utsträckning inom forskningsområden som farmaceutisk mikrobiologi, livsmedelsmikrobiologi, jordbruksmikrobiologi, medicinsk mikrobiologi och har blivit ett av de vanligaste instrumenten i laboratorier inom dessa områden. Principen för inkubatorn är att simulera tillväxtmiljön för mikroorganismer inuti en levande organism i inkubatorkammaren, och tillhandahålla en anordning för att odla mikroorganismer utanför deras naturliga livsmiljö.
Struktur för mikrobiologiska kulturinkubatorer
De flesta moderna mikrobiologiska kulturinkubatorer är gjorda av högkvalitativa stålplåtar och har en vertikal lådstruktur. Den inre dörren är vanligtvis gjord av härdat glas och skiljeväggar i rostfritt stål placeras inuti inkubatorn för att hålla odlingsproverna. Skiljeväggarna är flyttbara och kan justeras i höjdled. Det finns en silikongummitätning mellan arbetskammaren och glasdörren, och det finns varm- och kallluftskanaler inuti inkubatorn för smidig gascirkulation och jämn temperaturfördelning. Inkubatorn är utrustad med ett oberoende temperaturbegränsande larmsystem, som automatiskt avbryter driften när temperaturen överstiger den inställda gränsen. Svampkulturinkubatorer består i allmänhet av kylsystem, värmesystem, ultraviolett desinfektionssystem, odlingskammare, luftfuktare, styrkrets och manöverpanel. Temperatur- och luftfuktighetssensorer används för att upprätthålla en stabil miljö inuti inkubatorn.
Klassificering av mikrobiologiska kulturinkubatorer
Mikrobiologiska kulturinkubatorer kan klassificeras enligt uppvärmningsmetoden som vattenmantlade eller luftmantlade. Vattenmantlade inkubatorer värmer den inre kammaren genom att värma upp vätskeskiktet som omger inkubatorn. Denna uppvärmningsmetod är långsammare, men kan hålla en konstant temperatur inuti inkubatorn under en längre tid. Luftmantlade inkubatorer värmer den inre kammaren genom att använda ett värmeelement i luftmantelskiktet som omger inkubatorn.
Mikrobiologiska kulturinkubatorer kan klassificeras enligt temperaturkontrollmetoden som datorintelligent styrning (programmerbar) och automatisk konstant temperaturjustering (mekanisk). Dator intelligent styrning är den vanliga temperaturkontrollmetoden för inkubatorer. De flesta datorintelligenta styrsystem använder mikrodator PID-kontroller som styrenhet, med temperatursensorer som termiska element. Inställda och uppmätta värden visas digitalt och bildar ett komplett kontrollsystem.
Automatiska temperaturkontrollanordningar för konstant temperaturjustering använder ofta en 'metallremsa', som använder en metallremsa med en större termisk expansionskoefficient för att skapa en spiralform. Ena änden av metallremsan är fixerad på inkubatorns innervägg och den andra änden är försedd med en rörlig kontaktpunkt. Vid normal temperatur är de två kontaktpunkterna stängda. Efter att strömmen har slagits på stiger temperaturen inuti inkubatorn, vilket gör att den fasta metallremsan expanderar på grund av värme, ändrar dess krökning och gör att den andra änden av kontaktpunkten flyttas bort, vilket bryter kretsen och stoppar uppvärmningen. När temperaturen sjunker till en viss nivå återgår spiralmetallremsan till sin ursprungliga form, de två kontaktpunkterna kommer i kontakt och kretsen slås på och startar uppvärmningen igen. På detta sätt slås kretsen på och av för att hålla en konstant temperatur inne i inkubatorn.
Enligt odlingsmiljön kan mikrobiologiska odlingsinkubatorer klassificeras som standardinkubatorer, koldioxidinkubatorer, hypoxiska inkubatorer och anaeroba inkubatorer
Enligt målorganismen kan mikrobiologiska odlingsinkubatorer klassificeras som svampodlingsinkubatorer, konstanttemperaturinkubatorer, konstant temperatur- och fuktighetsinkubatorer och lättodlingsinkubatorer.
Beroende på graden av temperaturautomatisering kan mikrobiologiska odlingsinkubatorer klassificeras som helautomatiska inkubatorer för temperaturinsamling, halvautomatiska inkubatorer för temperaturinsamling och manuella temperaturinkubatorer.
2
Föroreningsfaktorer i biologisk kultur
Vindhastighet och vindriktning
I allmänhet är mikrobiologiska kulturinkubatorer utrustade med luftkanaler och cirkulationssystem inuti kammaren. Lämplig vindhastighet och vindriktning är fördelaktigt för enhetligheten i inkubatorns temperatur och för normal tillväxt av mikroorganismer. Men när vindhastigheten är för hög kan det få odlingsmediet att torka ut och leda till felaktiga resultat. Dessutom, enligt farmakopéns krav, bör odlingsskålar vändas upp och ned under inkubationen. Efter flera valideringar av tomma odlingsskålar fann man att, med samma vindhastighet, om riktningen på luftflödet i inkubatorn är motsatt riktningen för odlingsskålens lock, kan damm och andra föroreningar i luften lätt förorena de mikrobiella kulturerna. Därför är det bäst att riktningen för luftflödet i inkubatorn överensstämmer med riktningen för odlingsskålens lock under drift.
Lufttäthet eller täthet i kulturfatet
Kulturrätter är sammansatta av en platt cirkulär botten och ett lock, och är huvudsakligen gjorda av plast och glas. Odlingsskålarna som används i mikrobiologiska laboratorier har vanligtvis en diameter på 90 mm och är förseglade med ett lock. Det finns ett visst utrymme mellan botten och locket på det platta fatet, och de två är inte helt lufttäta. Denna design kan möta syrekraven hos aeroba mikroorganismer men ökar också risken för kontaminering.
Speciellt kulturrätter från olika tillverkare har olika luckor mellan botten och locket på grund av olika formningsprocesser och parametrar. Genom experimentell verifiering, under samma odlingsförhållanden, har odlingsskålar med större luckor en högre sannolikhet och grad av kontaminering jämfört med de med mindre luckor. Dessutom kan skillnaden i gapstorlek mellan botten och locket på den platta skålen också orsaka inkonsekvenser i nivån av fuktavdunstning från odlingsmediet i odlingsskålen, vilket leder till inkonsekventa odlingsresultat.
Fuktighet inuti kulturinkubatorn
Fukt är ett av huvudvillkoren för överlevnad och reproduktion av mikroorganismer. Mikrobiella celler innehåller 70 % till 85 % vatten och måste leva i en fuktig miljö. Effekten av fukt på mikrobiell tillväxt är genom dess effekt på vattenaktiviteten (AW) inuti mikrobiella celler, vilket påverkar ämnesomsättningen och tillväxten. Mikrobiell tillväxt har en optimal AW, och när AW minskar saktar mikrobiell tillväxt ner och stannar vid en viss nivå. Minsta AW under mikrobiell utveckling varierar, och den optimala luftfuktigheten för tillväxt och reproduktion av olika svampar och mikroorganismer varierar något beroende på släktet.
Generellt sett är bakterier de mest känsliga, följt av jäst och mögel. Detta betyder att den AW som krävs för bakterietillväxt är högre än den som krävs för jäst, och den AW som krävs för jästtillväxt är högre än den som krävs för mögel. I allmänhet kan bakterier inte växa när AW<0,90, mest jäst hämmas när AW<0,87, och de flesta mögel kan inte växa när AW<0,80. Att minska luftfuktigheten kommer att sänka AW och sakta ner tillväxthastigheten för mikroorganismer.
För hög eller låg luftfuktighet i odlingsinkubatorn kan orsaka obalans i fuktighet mellan odlingsmediet och inkubatorn. Till exempel, om luftfuktigheten i inkubatorn är för hög, kan vattendroppar bildas på odlingsskålen, droppa in i odlingsmediet och främja tillväxten av bakterier, vilket påverkar experimentresultaten. Om luftfuktigheten i inkubatorn är för låg kan fuktförlust från odlingsmediet uppstå, vilket påverkar tillväxten av bakterier på odlingsmediet. Därför är lämplig temperatur och luftfuktighet fördelaktigt för tillväxten av bakterier, mögel och jäst.
Källorna till fukt i kulturinkubatorn är:
1) förlusten av fukt från odlingsmediet;
2) reglering av luftfuktighet genom det manuella eller automatiska styrsystemet för kulturinkubatorn;
3) miljön där kulturinkubatorn är placerad, vilket vanligtvis är en ren, torr och välventilerad naturlig miljö.
Spill av kulturmaterialet
Utsläpp av odlingsmaterialet avser oavsiktlig avskiljning av flytande eller fasta ämnen som innehåller biologiskt farliga material från förpackningsmaterialet. När en biologisk fara spills ut i odlingsinkubatorn och mikroorganismer växer och förökar sig, bör inkubatorn rengöras omedelbart. Effektiva desinfektionsmedel bör användas för att desinficera inkubatorns innerväggar och allt material som kommer i kontakt med det spillda materialet, eller så bör de steriliseras under högt tryck.
Om ett spill av en kultur som innehåller mögel eller andra patogena bakterier inte hanteras omedelbart och sedan används för att odla andra mikroorganismer, kan kvarvarande mögel eller patogena bakterier kontaminera inkubatorn, vilket leder till korskontaminering och påverkar noggrannheten i experimentresultaten. Därför bör spill av odlingsmaterial undvikas så mycket som möjligt vid dagliga experiment. Om spill inträffar ska inkubatorn rengöras och desinficeras omedelbart av en kvalificerad person.
Om det spillda materialet innehåller krossat glas ska det inte avlägsnas eller kasseras direkt för hand. Istället ska den hanteras med en hård kartong och pincett, placerad i en hållbar avfallsbehållare, och instrumentet och utrustningens ytor ska torkas två gånger med 75 % etanol i 3 minuter. Slutligen bör rengöringsverktyg desinficeras.
Miljöförorening
Kulturinkubatorn bör placeras i en ren, torr och välventilerad naturlig miljö. Om luftrenheten i miljön är dålig är det lätt att föda fram bakterier, svampar och virus, vilket förorenar odlingsmediet genom springan mellan petriskålens botten och locket och påverkar odlingsresultatens noggrannhet.
3
Urval och förvaltning av biokemiska inkubatorer
När man väljer en biokemisk inkubator är det första kravet att den måste ha exakt kontroll över temperatur och luftfuktighet. För det andra bör den effektivt kunna förhindra mikrobiell kontaminering i inkubatorn och helst kunna regelbundet eliminera kontaminering. Det finns många typer av biokemiska inkubatorer, och när du väljer en är det viktigt att ta hänsyn till följande faktorer baserat på praktiska behov och laboratorieförhållanden.
Uppvärmningsmetod för biokemiska inkubatorer
Fördelen med vattenmanteluppvärmning är att när det blir strömavbrott kan systemet bibehålla noggrannheten och stabiliteten för temperaturen i inkubatorn under en längre tid. Den tid den håller en konstant temperatur är 3-4 gånger den för ett luftmantssystem. Detta är fördelaktigt för experiment i en instabil miljö som kräver stabila förhållanden under lång tid. Vattenmanteluppvärmning kräver att vatten tillsätts, töms och rengörs, och driften av vattentanken måste övervakas regelbundet. Uppvärmning av luftmantel har fördelen att den värms upp snabbt och återställer temperaturen snabbare än en inkubator med vattenmantel, vilket är fördelaktigt för korttidsodling och frekvent öppning och stängning av inkubatordörren.
Temperaturkontrollsystem och enhetlighet hos biokemiska inkubatorer
Ett exakt och pålitligt temperaturkontrollsystem är en viktig del av en inkubator. Den bör ha tre oberoende temperaturkontrollfunktioner i inkubatorn för temperaturkontroll, övertemperaturlarmkontroll och miljötemperaturövervakning. Temperaturkontrollsystemets parametrar inkluderar temperaturfluktuationer, temperaturupplösning och temperaturlikformighet. Likformigheten i inkubatorns temperatur är relaterad till luftflödets cirkulation i inkubatorn, och en inkubator utrustad med en fläkt och luftkanaler i höljet bör väljas.
Temperaturområdeskontroll av biokemiska inkubatorer
Välj en produkt med ett lämpligt temperaturområde baserat på önskad experimenttemperatur. Temperaturkontrollintervallet för en biokemisk inkubator kan vara: rumstemperatur 5℃ till 60℃, 0℃ till 60℃, 4℃ till 60℃ eller 5℃ till 50℃. Konstanttemperaturinkubatorer är indelade i två typer: en med en lågtemperaturinkubator, som håller en temperatur mellan 0℃ och 35℃, och inkluderar ett kylsystem och ett värmesystem, vilket gör det dyrare. I allmänhet är temperaturen på denna typ av inkubator inställd på att vara konstant mellan 0℃ och 50℃.
Den andra typen är en rumstempererad inkubator, som håller en temperatur över rumstemperatur. Temperaturen på denna typ av inkubator är i allmänhet inställd på att vara konstant mellan rumstemperatur och 65 ℃. Valet av en lågtemperaturinkubator är relativt enkelt, eftersom den bör väljas för att uppnå önskad odlingstemperatur under omgivningstemperaturen.
Relativ fuktighetskontroll av biokemiska inkubatorer
Välj en inkubator med stor avdunstningsyta för fukt, eftersom en större avdunstningsyta gör det lättare att nå relativ fuktmättnad och återhämtningstiden för fukt efter öppning och stängning av dörren är kortare.
Desinfektion och steriliseringssystem för biokemiska inkubatorer
Desinfektions- och steriliseringssystemet i en inkubator har i allmänhet följande metoder: UV-sterilisering, högtemperatursterilisering och HEPA-filtersterilisering av luften inuti inkubatorn. UV-steriliseringsförmågan är omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet mellan UV-lampan och målet, och ju längre bort, desto sämre steriliseringsförmåga. Därför har UV-sterilisering sina begränsningar och kanske inte uppnår grundlig sterilisering. Sterilisering vid hög temperatur är uppdelad i två typer: sterilisering med torr värme och sterilisering med fuktig värme. Sterilisering med fuktig värme har en högre steriliseringseffektivitet än torr värmesterilisering eftersom ånga har en stark penetrationskraft och det är lätt att orsaka denaturering eller koagulering av proteiner. HEPA-filter kan filtrera luften inuti inkubatorn, med en filtreringseffektivitet på 99,97 % för partiklar större än 0,3 μm.
Biokemiska inkubatorers kapacitet
Om kapaciteten på inkubatorn är för liten kanske den inte räcker till, och om den är för stor kan den ta för mycket plats. Kapaciteten hos biokemiska inkubatorer sträcker sig från små inkubatorer med en kapacitet på mindre än 50L, lämpliga för laboratorier med små kulturer, till stora inkubatorer med en kapacitet på över 400L, lämpliga för stora laboratorier. Den vanliga inkubatorkapaciteten ligger mellan dessa två intervall, och kapaciteten bör väljas utifrån praktiska behov. Det är också viktigt att reservera lite utrymme för att säkerställa att framtida behov kan tillgodoses.
Material av biokemiska inkubatorer
Det finns i allmänhet två typer av material som används för den inre kammaren i mikrobiologiska inkubatorer tillgängliga på marknaden: järn (galvaniserat material) och rostfritt stål. Järnkammare är lättare och bekvämare för transport, medan rostfritt stål är mer hållbart. För närvarande är det mest populära materialet för den inre kammaren 304 rostfritt stål, vilket är mer korrosionsbeständigt och hållbart än traditionella kallvalsade stålplåtar. Om den inre kammaren har en rundad hörnstruktur är den lätt att rengöra och lämnar inga döda hörn.
Prisfaktor vid köp av en mikrobiologisk inkubator
Inkubatorer med högre konfigurationer som lösenordsskydd, automatiska högtemperaturjusterings- och larmanordningar, automatiska kalibreringssystem, LCD-displaysystem/datautgångssystem etc. är mer bekväma att använda och har bra prestanda, men de är dyrare på grund av sina omfattande funktioner. Därför är det viktigt att välja en inkubator som passar din budget och huvudodlingsbehov för att uppnå bästa valuta för pengarna.
4
Användning, övervakning och underhåll av mikrobiologiska inkubatorer
Vid transport, reparation och underhåll av inkubatorn bör den maximala lutningsvinkeln vara mindre än 45 grader. Inkubatorn bör placeras på ett svalt, torrt, välventilerat utrymme, borta från värmekällor och direkt solljus. Det yttre skalet på inkubatorn bör vara tillförlitligt jordat och placerat stadigt för att förhindra buller på grund av vibrationer. Avståndet mellan inkubatorn och väggen bör vara större än 10 cm, det bör finnas ett 5 cm mellanrum på sidan av inkubatorn, och det bör finnas minst 30 cm utrymme ovanför inkubatorn för att säkerställa god värmeavledning av kylsystemet.
Innan du använder utrustningen, kontrollera noggrant om nätspänningen överensstämmer med instrumentets krav. Om inkubatorn använder en trestiftskontakt, bör uttaget vara ordentligt jordat för att säkerställa tillförlitlig kontakt mellan inkubatorns jordledning och strömförsörjningsjordledningen. Kulturen i inkubatorn bör inte placeras för tätt för att säkerställa jämn temperaturfördelning. Föremål som placeras på varje lager av metallgaller bör inte vara för tunga för att undvika att böja eller bryta metallgaller och skada kulturen.
Placera inte föremål som är för varma eller för kalla i inkubatorn. När du tar eller placerar föremål, stäng inkubatordörren för att hålla en konstant temperatur. Slå inte på eller av inkubatorn ofta under en kort tidsperiod för att undvika kontinuerlig start av kompressorn. När inkubatorn fungerar, undvik att öppna dörren ofta för att bibehålla temperaturstabilitet och förhindra att damm och smuts kommer in. När enheten inte används, stäng av huvudströmbrytaren och strömbrytaren på baksidan av enheten och dra ur nätkontakten för långtidsförvaring. När inkubatorn svalnar bör temperaturskillnaden mellan inkubatorns insida och utsida inte överstiga 25 ℃.
Under kontinuerlig drift, observera om inkubatorn fungerar normalt varje dag och utför en årlig prestandavalidering på instrumentet. Efter rengöring och desinficering av inkubatorn placerar du flera tomma odlingsskålar inuti, några täckta och några otäckta, för att testa om locket påverkar testresultaten och hur mycket kontaminering det finns i de otäckta skålarna.
När du rengör inkubatorn, torka av inkubatorns innervägg med gasväv indränkt i alkohol för desinfektion, och torka sedan av alkoholen med en torr trasa. Om det är en mögelinkubator, använd ett desinfektionsmedel som kan eliminera mögel eller utför regelbunden UV-sterilisering för att minska mögelkontamination. Använd inte sura/alkaliska eller andra frätande lösningar för att torka av den yttre ytan. Under inkubatorövervakning, om onormal uppvärmning eller kylning, plötslig avstängning eller andra anomalier upptäcks, bör reparation utföras omedelbart och underhållsjournaler bör föras.
