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微波滅菌——迮薇薇，湯蓉蓉，趙丹迮薇薇趙丹湯蓉蓉
一、概念滅菌：是指用物理或化學(xué)方法將所有治病和非致病的微生物、芽孢全部殺死的操作。微波(microwave,MW)是一種波長(zhǎng)在1~0.001m、頻率介于300MHz和300GHz之間的一種超高頻電磁波。其波長(zhǎng)很短、頻率很高的電磁波，它具有：會(huì)產(chǎn)生顯著的反射和直線傳播、電場(chǎng)的振蕩周期極短、穿透能力強(qiáng)、與物質(zhì)相互作用會(huì)產(chǎn)生特定效應(yīng)等特點(diǎn)。
一、概念微波滅菌法：是采用微波照射產(chǎn)生的熱能殺滅微生物和芽孢的方法。該法適合液體和固體物料的滅菌，且對(duì)固體物料具有干燥作用。
二、微波滅菌原理微波是一種高頻電磁波，對(duì)加熱的物料具有熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)。微生物在強(qiáng)電磁波下，其代謝及遺傳過程遭到阻斷，細(xì)胞膜及遺傳物質(zhì)造到破壞，從而被殺滅。其特點(diǎn)是在物料流過系統(tǒng)中特殊設(shè)計(jì)的微波處理器時(shí)，受到高強(qiáng)度微波作用而進(jìn)行殺菌。
熱效應(yīng)滅菌：微波加熱時(shí),細(xì)菌體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸成分等分子極性集團(tuán),在微波場(chǎng)下高速旋轉(zhuǎn)、振動(dòng),一方面加熱使細(xì)菌蛋白質(zhì)凝固而死亡,另一方面也可以使蛋白質(zhì)、核酸變性而死亡。它主要基于介質(zhì)在高頻率電磁場(chǎng)中被加熱的原理。一定強(qiáng)度的微波可讓微生物中的水分子形成電偶極性并隨電場(chǎng)改變而高速轉(zhuǎn)動(dòng),導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)破裂,細(xì)胞分子間氫健松弛破壞,同時(shí)吸收微波能升溫。由于它們是凝聚態(tài)物質(zhì),分子間的作用力加劇了微波能向熱能的轉(zhuǎn)化,從而使體內(nèi)蛋白質(zhì)同時(shí)受到無極性熱運(yùn)動(dòng)和極性轉(zhuǎn)動(dòng)兩方面的作用,使其空間結(jié)構(gòu)變化或破壞,細(xì)胞中的蛋白質(zhì)凝固而造成微生物的死亡,因而達(dá)到滅菌的目的。
非熱效應(yīng)滅菌：微波能的非熱效應(yīng)在滅菌中起到了常規(guī)物理滅菌所沒有的特殊作用,也是造成細(xì)菌死亡的原因之一。
三、微波滅菌優(yōu)點(diǎn)：時(shí)間短、速度快。低溫滅菌保持藥品有效成份。均勻徹底。節(jié)約能源。便于控制,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝先進(jìn)。改善勞動(dòng)條件、節(jié)省占地面積。
時(shí)間短，速度快。介質(zhì)由極性分子和非極性分子組成,在電磁場(chǎng)作用下,這些極性分子從原來的隨機(jī)分布狀態(tài)轉(zhuǎn)向依照電場(chǎng)的極性排列取向。而在高頻電磁場(chǎng)作用下,這些取向按交變電磁的頻率不斷變化,這一過程造成分子的運(yùn)動(dòng)和相互摩擦從而產(chǎn)生熱量。此時(shí)交變電場(chǎng)的場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能,使介質(zhì)溫度不斷升高,故微波加熱是介質(zhì)材料自身?yè)p耗電場(chǎng)能量而發(fā)熱。所以微波加熱處理時(shí)間大大縮短,在一定功率密度強(qiáng)度下,一般只要數(shù)十秒、幾分鐘即能達(dá)到滿意效果。
低溫滅菌保持藥品有效成份：微波有熱效應(yīng)的快速升溫和非熱效應(yīng)的雙重殺菌作用,相比常規(guī)熱力干燥、殺菌在比較低的溫度和較短的時(shí)間就能獲得所需的干燥、殺菌效果。一般殺菌溫度在65~70、75~80或103~121,時(shí)間在3~8min,且能保留藥品的有效成分。
均勻徹底：微波具有穿透性能,表面和內(nèi)部同時(shí)作用,能保證內(nèi)、外部溫度一同達(dá)到要求值，所以干燥、殺菌均勻、徹底。
節(jié)約能源：微波電能轉(zhuǎn)換效率高,一般在70%以上。微波是直接對(duì)藥品進(jìn)行作用處理,加熱箱體本身不被加熱,因而不存在額外的熱能損耗,所以節(jié)能省電,一般可節(jié)電30%~50%。
便于控制,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)：微波干燥、殺菌處理設(shè)備操作簡(jiǎn)單,便于控制,沒有熱慣性,能根據(jù)不同藥品工藝規(guī)范要求進(jìn)行處理,減少生產(chǎn)操作人員,降低生產(chǎn)成本。
設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝先進(jìn)：與常規(guī)殺菌相比,微波設(shè)備不需要鍋爐、管道系統(tǒng)、煤場(chǎng)和運(yùn)輸車輛等,只要具備水、電基本條件即可,對(duì)廠房無特殊要求,投資少、見效快。
改善勞動(dòng)條件、節(jié)省占地面積：微波設(shè)備無高溫、無耐熱、本身不發(fā)熱、無熱輻射,可大大改善勞動(dòng)條件,而且設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省廠房面積。
四、微波滅菌效果及應(yīng)用：1.微波滅菌在食品業(yè)中的應(yīng)用：在20世紀(jì)末期,國(guó)外學(xué)者已對(duì)微波滅菌在食品消毒中應(yīng)用有所研究。研究表明用微波滅菌脫脂奶可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的超高溫滅菌。傳統(tǒng)的超高溫滅菌,雖然可以存放時(shí)間很長(zhǎng),但是其使牛奶質(zhì)量大打折扣。用微波爐滅菌不僅可以延長(zhǎng)牛奶的保質(zhì)期,而且色澤、口味好,營(yíng)養(yǎng)成分損失較少,故微波滅菌是脫脂牛奶超高溫滅菌的極好替代方法。另外,對(duì)一些食品超市和快餐店制作或銷售漢堡包的細(xì)菌污染狀況進(jìn)行檢測(cè),國(guó)內(nèi)外各種資料顯示:微波滅菌可以應(yīng)用于食品業(yè)進(jìn)行消毒滅菌。
2.微波滅菌在臨床中的應(yīng)用近年來,微波滅菌開始在臨床工作中加以應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)操作中,將被菌株污染的手術(shù)刀、手術(shù)剪、鋼板、螺釘、鋼針等器械輻射時(shí)間在3~5min即可完全殺滅大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及乙肝病毒。微波爐可以對(duì)手術(shù)中急需的金屬類器械實(shí)現(xiàn)滅菌。另外,由于細(xì)菌污染導(dǎo)致同種異體骨移植所需的同種異體骨的潛在性短缺,外國(guó)學(xué)者將受污染的股骨頭同種異體骨在家用微波爐內(nèi)微波輻射2min后,可以有效殺滅污染菌。用微波滅菌的骨移植價(jià)格低廉、容易使用、快捷而且能有效地處理污染骨。
3.微波滅菌在組織培養(yǎng)中的應(yīng)用傳統(tǒng)的組織培養(yǎng)器皿需應(yīng)用高壓蒸汽滅菌進(jìn)行滅菌,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,不便于應(yīng)用。我國(guó)學(xué)者研究表明,微波滅菌可以代替高壓蒸汽滅菌用于組織培養(yǎng)器皿的消毒滅菌。用微波滅菌代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓力蒸汽滅菌,具有滅菌時(shí)間短、操作簡(jiǎn)便及對(duì)營(yíng)養(yǎng)破壞作用小等特點(diǎn)。此外,我國(guó)學(xué)者研究了影響微波滅菌的因素和效果,及用液體培養(yǎng)基代替固體培養(yǎng)基培養(yǎng)脫毒馬鈴薯菌的方法和效果,實(shí)驗(yàn)證實(shí)在組織培養(yǎng)中,用家用微波爐可代替高壓蒸汽滅菌。微波滅菌可應(yīng)用于組織培養(yǎng),是一種方便快捷省時(shí)的滅菌方法。
4.微波滅菌在制藥業(yè)中的應(yīng)用藥品最忌諱污染,而且被細(xì)菌污染的藥品還不能應(yīng)用高壓蒸汽滅菌,以防高溫破壞藥物有效成份,進(jìn)而使藥物失效。我國(guó)學(xué)者研究表明,微波滅菌常用于處理中藥材及各種中西藥成品、保健品及生物制品的快速滅菌處理,在滅菌同時(shí)無任何殘留物于藥品中,而且不會(huì)破壞藥物有效成份。所以微波滅菌將會(huì)成為一種對(duì)藥品無污染的滅菌新工藝。
5.微波滅菌在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用直接入藥的藥材，由于生長(zhǎng)在細(xì)菌繁殖的環(huán)境，因此在洗藥、常規(guī)干燥時(shí)，難以將生物與微生物或卵、螨等清除或殺滅。因而，此種藥材即使經(jīng)常規(guī)干燥粉碎過篩后，也難以符合中國(guó)藥典所規(guī)定的雜菌指標(biāo)要求，必須對(duì)其進(jìn)行滅菌處理。微波用于中藥滅菌也取得良好的效果，曾用三種微波發(fā)生裝置：2450MHZ隧道式微波加熱器；2450MHZ直波導(dǎo)微波機(jī)；2450MHZ組合波導(dǎo)微波機(jī)，分別對(duì)丸藥樣品進(jìn)行滅菌，含菌量菌數(shù)比未處理的樣品降低74-99%。
五、微波滅菌的展望雖然大量的研究報(bào)道顯示,微波滅菌是安全、可靠、高效的一種滅菌方法,但是微波滅菌的原理目前仍然不太明確。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電子顯微鏡技術(shù)的廣泛應(yīng)用,將為研究微波滅菌的機(jī)理奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),以便更好的研究微波滅菌的機(jī)理。另外微波滅菌的影響因素亦有待進(jìn)一步確切的討論研究。總之,微波滅菌會(huì)有一個(gè)美好的前景。
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