Các phương pháp
tiệt trùng
Tiệt trùng môi trường lên men hoặc các thiết bị có thể thực hiện bằng cách
phá hủy tất cả các cơ thể sống hoặc bằng phương thức nhiệt (ẩm hoặc khô),
hoặc các tác nhân hóa học, chiếu xạ (tia cực tím hoặc tia X) và bằng các
phương pháp cơ học (siêu âm hoặc sóng âm thanh). Một hướng khác là loại
các cơ thể sống bằng phương pháp lọc hoặc ly tâm tốc độ cao.
1. Nhiệt
Nhiệt là phương thức được sử dụng rộng rãi nhất để tiệt trùng, có thể sử dụng
cho cả hai loại môi trường đặc và lỏng. Nó có thể được ứng dụng dưới dạng
nhiệt khô hoặc ẩm (hơi nước). Nhiệt ẩm thường hiệu quả hơn nhiệt khô, do
khả năng kháng nhiệt ở bên trong của các tế bào vi khuẩn được tăng lên
mạnh trong trạng thái khô hoàn toàn. Kết quả là tỷ lệ chết của tế bào khô thấp
hơn nhiều so với tế bào ẩm. Sự dẫn nhiệt trong không khí khô cũng có tốc độ
kém hơn trong không khí ẩm. Vì thế, nhiệt khô chỉ được dùng để tiệt trùng
dụng cụ thủy tinh hoặc các vật liệu rắn chịu nhiệt. Bằng cách tăng áp suất lên
bình nuôi cấy, nhiệt độ hơi nước có thể tăng lên một cách ý nghĩa trên cả
điểm sôi của nước. Nồi tiệt trùng áp suất (autoclave) ở phòng thí nghiệm
thường được hoạt động ở áp suất hơi nước khoảng 15 psi tương ứng với
121oC, các bào tử vi khuẩn bị giết nhanh ở 121oC.
2. Hóa chất
Các tác nhân hóa học có thể được dùng để giết vi sinh vật bằng khả năng oxy
hóa hoặc alkyl hóa. Tuy nhiên, chúng không được dùng để tiệt trùng môi
trường bởi vì các hóa chất này có thể ức chế sinh trưởng của các cơ thể lên
men. Các tác nhân hóa học được sử dụng thường xuyên cho việc xử lý để loại
bỏ hoặc làm giảm mức độ nguy hại của các tác nhân gây bệnh. Một số tác
nhân hóa học kháng khuẩn chính là: phenol và các hợp chất phenol (phenol,
cresol, orthophenylphenol), alcohol (ethyl, methyl), các halogen (iodine,
hypochlorite, chloramine), các chất tẩy, thuốc nhuộm, các hợp chất
ammonium bậc bốn, các acid, kiềm và các tác nhân gây vô sinh dạng khí
(ethylene oxide, β-propiolactone, formadehyde).
3. Tia cực tím
Nhiều nguyên liệu tế bào hấp thụ ánh sáng cực tím, dẫn đến gây nguy hiểm
cho gen và sau đó giết chết tế bào. Bước sóng khoảng 256 nm có hiệu quả
diệt khuẩn cao nhất. Tuy nhiên, tia cực tím có rất ít khả năng xuyên qua vật
chất. Vì thế, việc sử dụng chúng bị hạn chế đối với việc làm giảm quần thể vi
sinh vật trong phòng nơi mà điều kiện vô trùng cần thiết được duy trì thường
xuyên, chẳng hạn như các phòng mổ của bệnh viện hoặc các buồng làm việc
sạch trong phòng thí nghiệm.
Tia X gây chết cơ thể vi sinh vật và có khả năng xuyên qua vật chất. Tuy
nhiên, chúng không thực tế như các công cụ tiệt trùng khác do chi phí đắt
cũng như sự lo lắng về an toàn lao động.
4. Sóng siêu âm
Sóng âm thanh hoặc siêu âm có cường độ đủ mạnh cũng có thể phá vỡ và giết
chết tế bào. Kỹ thuật này thường được sử dụng để phá vỡ tế bào nhằm tách
chiết các thành phần của nội bào (protein, enzyme...) hơn là để tiệt trùng.
5. Lọc
Là kỹ thuật được sử dụng hiệu quả nhất trong việc loại bỏ các vi sinh vật
trong không khí hoặc trong các loại khí khác. Trong trường hợp dung dịch
lỏng, nó được dùng cho các sản phẩm hoặc các loại môi trường không bền
nhiệt, dễ dàng bị phá hủy như các huyết thanh người và động vật, các loại
enzyme.
Trong số các kỹ thuật được giới thiệu ở trên, nhiệt ẩm có hiệu quả và kinh tế
nhất cho các yêu cầu tiệt trùng nói chung của hệ lên men. Vì thế, các phần
sau đây chỉ mô tả động học của hiện tượng chết tế bào và các hoạt động tiệt
trùng bằng nhiệt ẩm.