常用的滅菌方法可分為物理的和化學的兩類,即:物理方法如干熱(烘燒和灼燒)、濕熱(常壓或高壓蒸煮)、射線處理(紫外線、超聲波、微波)、過濾、清洗和大量無菌水沖洗等措施;化學方法是使用升汞、甲醛、過氧化氫、高錳酸鉀、來蘇水、漂白粉、次氯酸鈉、抗菌素、酒精化學藥品處理。這些方法和藥劑要根據工作中的不同材料不同目的適當選用。
1、培養基用濕熱滅菌
培養基在制備后的24小時內完成滅菌工序。高壓滅菌的原理是:在密閉的蒸鍋內,其中的蒸汽不能外溢,壓力不斷上升,使水的沸點不斷提高,從而鍋內溫度也隨之增加。在0.1mpa的壓力下,鍋內溫度達121℃。在此蒸汽溫度下,可以很快殺死各種細菌及其高度耐熱的芽孢。
注意完全排除鍋內空氣,使鍋內全部是水蒸氣,滅菌才能徹底。高壓滅菌放氣有幾種不同的做法,但目的都是要排凈空氣,使鍋內均勻升溫,保證滅菌徹底。常用方法是:關閉放氣閥,通電后,待壓力上升到0.05mpa時,打開放氣閥,放出空氣,待壓力表指針歸零后,再關閉放氣閥。
關閥再通電后,壓力表上升達到0.1mpa時,開始計時,維持壓力0.1-0.15mpa,20分鐘。
按容器大小不同,保壓時間有所不同。見表1。該表所列數字是徹底滅菌很保險的數字,如果容器體積較大,但是放置的數量很少,也可以減少時間。
表1. 培養基高壓蒸汽滅菌所必需的最少時間
容器的體積/ml |
在121℃滅菌所需最少時間/min |
20-50 |
15 |
75-150 |
20 |
250-500 |
25 |
1000 |
30 |
2、用于無菌操作的器械采用灼燒滅菌
在無菌操作時,把鑷子、剪刀、解剖刀等浸入95%的酒精中,使用之前取出在酒精燈火焰上灼燒滅菌。冷卻后,立即使用。操作中可采用250或500毫升的廣口瓶,放入95%的酒精,以便插入工具。
3、玻璃器皿及耐熱用具采用干熱滅菌
干熱滅菌是利用烘箱加熱到160-180℃的溫度來殺死微生物。由于在干熱條件下,細菌的營養細胞的抗熱性大為提高,接近芽孢的抗熱水平,通常采用170℃持續90分鐘來滅菌。干熱滅菌的物品要預先洗凈并干燥,工具等要妥為包扎,以免滅菌后取用時重新污染。包扎可用耐高溫的塑料。滅菌時應漸進升溫,達到預定溫度后記錄時間。烘箱內放置的物品的數量不宜過多,以免防礙熱對流和穿透,到指定時間斷電后,待充分冷涼,才能打開烘箱,以免因驟冷而使器皿破裂。干熱滅菌能源消耗太大,浪費時間。
4、不耐熱的物質采用過濾滅菌
一些生長調節劑,如赤霉素、玉米素、脫落酸和某些微生物是不耐熱的,不能用高壓滅菌處理,通常采用過濾滅菌方法。
一些化學成分在高溫高壓下會發生降解而失去效能或降低效能。經高溫滅菌后赤霉素GA3的活性僅及不經高溫滅菌的新鮮溶液的10%。蔗糖經高溫后部分被降解成d-葡萄糖和d-果糖,果糖又可被部分水解,產生抑制培養的植物組織生長的物質。高溫還可使碳水化合物和氨基酸發生反應。維生素具有不同程度的熱穩定性,但如果培養基的ph值高于5.5,則維生素b1會被迅速降解。泛酸鈣、植物組織提取物等要過濾滅菌,不能高溫滅菌,否則會失去作用。
防細菌濾膜的網孔的直徑為0.45微米以下,當溶液通過濾液后,細菌的細胞和真菌的孢子等因大于濾膜直徑而被阻,在需要過濾滅菌的液體量大時,常使用抽濾裝置;液量小時,可用注射器。使用前對其高壓滅菌,將濾膜裝在注射器的靠針管處,將待過濾的液體裝入注射器,推壓注射器活塞桿,溶液壓出濾膜,從針管壓出的溶液就是無菌溶液。
過濾除菌操作步驟:首先將過濾器、接液瓶用紙包好,濾膜可放在培養皿內用紙包好。使用前先經121℃高壓蒸汽滅菌30分鐘;在超凈工作臺上,將濾器裝置裝好,用滅菌無齒鑷子將濾膜安放在隔板上,濾膜粗糙面向上;然后將待除菌的液體注入濾器內,開動真空泵即可過濾除菌。濾液經培養證明無菌生長后可保存備用。
5、空間采用紫外線和熏蒸滅菌
(1)紫外線滅菌在接種室、超凈臺上或接種箱用紫外燈滅菌。紫外線滅菌是利用輻射因子滅菌,細菌吸收紫外線后,蛋白質和核酸發生結構變化,引起細菌的染色體變異,造成死亡。紫外線的波長為200-300nm,其中260nm的殺菌能力最強,但是由于紫外線的穿透能力很弱,所以只適于空氣和物體表面的滅菌,而且要求距照射物以不超過1.2米為宜。
(2)熏蒸滅菌用加熱焚燒、氧化等方法,使化學藥劑變為氣體狀態擴散到空氣中,以殺死空氣和物體表面的微生物。這種方法簡便,只需要把消毒的空間關閉緊密即可。
化學消毒劑的種類很多,它們使微生物的蛋白質變性,或競爭其酶系統,或降低其表面張力,增加菌體細胞漿膜的通透性,使細胞破裂或溶解。一般說來,溫度越高,作用時間越長,殺菌效果越好。另外,由于消毒劑必須溶解于水才能發揮作用,所以要制成水溶狀態,如升汞與高錳酸鉀。還有消毒劑的濃度一般是濃度越大,殺菌能力越強,但石炭酸和酒精例外。
常用熏蒸劑是甲醛,熏蒸時,房間關閉緊密,按5-8ml/m3用量,將甲醛置于廣口容器中,加5g/m3高錳酸鉀氧化揮發。熏蒸時,房間可預先噴濕以加強效果。冰醋酸也可進行加熱熏蒸,但效果不如甲醛。
6、一些物體表面用藥劑噴霧滅菌
物體表面可用一些藥劑涂搽,噴霧滅菌。如桌面、墻面、雙手、植物材料表面等,可用75%的酒精反復涂搽滅菌,1%-2%的來蘇兒溶液以及0.25%-1%的新潔爾滅也可以。
7、植物材料表面用消毒劑滅菌
從外界或室內選取的植物材料,都不同程度地帶有各種微生物。這些污染源一旦帶入培養基,便會造成培養基污染。因此,植物材料必須經嚴格的表面滅菌處理,再經無菌操作手續接種到培養基上,這一過程叫做接種。接種的植物材料叫做外植體(explant)。
啟維益成代理的植物組培抗菌劑(PPM)它是一種廣譜抗微生物劑,可以殺死細菌和真菌細胞,防止真菌孢子的萌發,并在較高濃度下能消除內源性污染的外植體。
首先,將采來的植物材料除去不用的部分,將需要的部分仔細洗干凈,如用適當的刷子等刷洗。把材料切割成適當大小,即滅菌容器能放入為宜。置自來水龍頭下流水沖洗幾分鐘至數小時,沖洗時間視材料清潔程度而宜。易漂浮或細小的材料,可裝入紗布袋內沖洗。流水沖洗在污染嚴重時特別有用。
洗時可加入洗衣粉清洗,然后再用自來水沖洗洗衣粉水。洗衣粉可除去輕度附著在植物表面的污物,除去脂質性的物質,便于滅菌液的直接接觸。當然,最理想的清洗物質是表面活性物質吐溫。
第二步是對材料的表面浸潤滅菌。要在超凈臺或接種箱內完成,準備好消毒的燒杯、玻璃棒、70%酒精、消毒液、無菌水、手表等。用70%酒精浸泡10-30秒。由于酒精具有使植物材料表面被浸濕的作用,加之70%酒精穿透力強,也很易殺傷植物細胞,所以浸潤時間不能過長。有一些特殊的材料,如果實、花蕾、包有苞片、苞葉等的孕穗,多層鱗片的休眠芽等等,以及主要取用內部的材料,則可只用70%酒精處理稍長的時間。處理完的材料在無菌條件下,待酒精蒸發后再剝除外層,取用內部材料。
第三步是用滅菌劑處理。表面滅菌劑的種類較多,可根據情況選取1-2種使用(表2)。
表2. 常用滅菌劑使用濃度及效果比較
滅菌劑名稱 |
使用濃度 |
滅菌時間/min |
滅菌效果 |
酒精 |
70-75% |
0.1-3 |
好 |
氯化汞 |
0.1-0.2% |
2-10 |
很好 |
漂白粉 |
飽和溶液% |
5-30 |
很好 |
次氯酸鈣 |
9-10% |
5-30 |
很好 |
次氯酸鈉 |
2% |
5-30 |
很好 |
過氧化氫 |
10-12% |
5-15 |
好 |
抗菌素 |
4-50mg/L |
30-60 |
較好 |