السيطرة على الكائنات الحية الدقيقة

العوامل المؤثرة في عملیة السیطرة على المیكروبات :

1-    درجة الحرارة وتركيز أيون الهيدروجين ph

2-    نوع الميكروبات وعددها.

3-    الحالة الفسيولوجية للميكروب

4-    العوامل البيئية المحيطة

5-    تركيز العامل المستخدم

ميكانيكية تأثير العوامل المستخدمة في السيطرة على الميكروبات :

تتفاوت الميكانيكية التي تعمل بها مختلف الكيماويات والعوامل الفيزيائية في تأثيرها في الميكروبات والذي يؤدي في النهاية إلى قتلها أو تثبيط فاعليتها ويمكن إيجاز ميكانيكية تأثير هذه العوامل في:

1-                تغيير نفاذية الغشاء الخلوي

2-                تدمير البروتين والأحماض النووية

الطرق الفيزيائية للسيطرة على الميكروبات

أولا: الحرارة heat)) :

تعتبر الحرارة من أكثر الطرق استعمالا لقتل الميكروبات وبالذات في مجال حفظ الأغذية و تعتبر الحرارة من اكثر طرق التعقيم نظرا لتكلفتها الاقتصادية و سهولة السيطرة عليها و تقتل الحرارة الخلايا الميكروبية عن طريق اتلاف النظام الانزيمي للخلايا و تدميرة

وعند استخدام عمليات التعقيم بالحرارة يجب أن يؤخذ في الاعتبار عدة عوامل منها :

1-    Thermal Death Point (TDP) : و هي عبارة عن اقل درجة حرارة تكفي لقتل جميع الخلايا الميكروبية الموجودة في المادة السائلة لمدة 10 دقائق

2-    Thermal Death Time (TDT) : و هي عبارة عن اقصر فترة زمنية تكفي لقتل 90% من الميكروبات في بيئة سائلة عند درجة حرارة ثابتة

3-    Decimal Reduction Time :  : و هي عبارة الوقت بالدقائق الكافي لقتل ٩٠ % من خلايا البكتيريا عند درجة حرارة ثابتة و يعتبر هذا العامل مهما جدا و بالاخص في عملية التعليب .

و تستخدم الحرارة في عملية التعقيم سواء كانت في صورة جافة  dry heat او في صورة رطبة moist heat  . فالحرارة الجافة تقتل الميكروبات بفعل عامل الأكسدة oxidation  بينما الحرارة الرطبة تقتل الميكروبات بفعل الرطوبة التي تعمل علي تكسير روابط الهيدروجين التي تريط جزيئات الهيدروجين

1-    التعقیم بالحرارة الجافة Dry heat sterilization (استخدام اللهب المباشر):و هي من ايسط صور التعقيم و تستخدم في المختبرات لتعقيم ابر التلقيح حيث تتعرض للهب المباشر لدرجة الاحمرار و بهذا يكون قد قضي علي جميع صور الحياة علي الابرة

استخدام الهواء الجاف الساخن : حيث توضع الأدوات المراد تعقيمها في جهاز يشبه الفرن عند درجة حرارة  170درجة مئوية لمدة ساعتين

2-    التعقیم بالحرارة الرطبة Moist heat sterilization :  الغلي هو أحدى طرق التعقيم بالحرارة الرطبة وللحصول على وسيلة تعقيم آمنة ومضمونة باستعمال الحرارة الرطبة فإنة من الضروري الوصول الي درجة حرارة اعلي من درجة الغليان وذلك باستعمال البخار تحت ضغط داخل جهاز الاوتوكلاف وتستخدم في الحالات التي لا تتأثر فيها المواد المراد تعقيمها بالحرارة أو الرطوبة تحت الضغط ويلاحظ أنه كلما ارتفع الضغط المستعمل زادت درجة الحرارة وكلما زاد الضغط زادت درجة الحرارة و في اجهزة الاوتوكلاف فإن البخار تحت ضغط ١٥ باوند/البوصة المربعة تصل درجة حرارته إلى ١٢١ْ م، وهذه كافية لقتل جميع صور الحياة الميكروبية بما فيها الجراثيم في مدة 15دقيقة أو أكثر بقليل حسب كمية المادة المراد تعقيمها وتستخدم طريقة التعقيم هذه لتعقيم البيئات المغذية

3-    البسترة Pasteurization : هي معاملة المادة الغذائية ( غالباً الحليب والعصائر ) معاملة حرارية تكفي للقضاء على الميكروبات المرضية .

البسترة البطيئة [ وتكون على 63.8 مْ لمدة 30 دقيقة ]

البسترة السريعة [ وتكون على 72 مْ لمدة 15 ثانية ]

ثانیا: الترشیح Filtration :

يعرف الترشيح بأنه مرور أي مادة سائلة أو غازية خلال سطح يحتوي على ثقوب صغيرة جدا لدرجة تكفي لمنع مرور الأحياء الدقيقة خلالها وتستخدم هذه الطريقة لتعقيم المواد الحساسة للحرارة مثل المضادات الحيوية, بعض البيئات المغذية ,الإنزيمات .

ويستخدم في ذلك مرشحات يتراوح قطر ثقوبها بين أقل من ميكرون إلى عدة ميكرونات ومن المرشحات المستخدمة في ذلك : 

1-    مرشح زايتس: وهو يحتوى على أقراص مختلفة القطر والسمك من مادة الأسبستوس ويراعى ضرورة تعقيم الجهاز قبل استعماله وذلك بوضعه كاملا في الاوتوكلاف بعد تغليفه بالورق وسد الفتحة الجانبية للدورق بسدادة من القطن

2-    مرشحات الزجاج المسامي: والمرشح عبارة عن قمع زجاجي مثبت به طبقة من الزجاج المسامي ويوجد من هذه المرشحات خمس درجات تبعا لقطر ثقوبها

3-    المرشحات الغشائية : ومن أمثلتها ما يعرف بمرشح المليبور والذي يتكون من أغشية رقيقة مصنوعة من استرات السيليلوز

4-    مرشح عجينه باريس: وهو مصنوع من عجينه باريس وهي نوع من الجبس يتكون من كبريتات كالسيوم مع كربونات كالسيوم وأكسيد مغنسيوم

5-    مرشح شمبرلاند: وهو مصنوع من نوع معين من الخزف أو الصيني

6-    مرشح بيركفيلد : وهو مصنوع من الطين الدياتومي

ثالثا: التجفیف Dessication :

يعتبر وجود الماء ضروريا لنمو الأحياء الدقيقة وتكاثرها وفي حالة سحب الماء من المادة تنشأ لدينا حالة الجفاف حيث لا تستطيع فيها الأحياء الدقيقة النمو أو التكاثر ولكنها تستطيع أن تعيش كامنة لعدة سنين وعند إعادة الماء بوسيلة أو بأخرى إلى هذه المادة تستعيد الميكروبات نشاطها المتمثل في النمو والتكاثر

رابعا: الضغط الأسموزي Osmotic pressure :

يعتمد استخدام الأملاح والسكريات لحفظ الأطعمة وحمايتها من الفساد الميكروبي على تأثير الضغط الأسموزي ذلك أن زيادة تركيز هذه المواد ( سكريات و املاح ) في الوسط الخارجي يؤدى إلى خلق ظروف بيئة مرتفعة التركيز تؤدي إلى سحب الماء من داخل الخلية الميكروبية وهذه الطريقة تشبه إلى حد كبير طريقه التجفيف ويلاحظ أنه بمجرد سحب الماء من الخلية ينكمش الغشاء البلازمي ويبتعد عن جدار الخلية وتسمى هذه العملية البلزمة ويقف النمو والتكاثر. وتستخدم هذه الطريقة في حفظ الأطعمة ومنع الفساد الميكروبي فيها وذلك باستخدام التمليح في حالة اللحوم والتسكير في حالة الفواكه .

الطرق الكيميائية للسيطرة على الميكروبات

تستخدم الكيماويات في مقاومة الميكروبات على الأنسجة الحية وبعض الأدوات والسطوح و يجب ان تتوفر في المادة الكيمائية المستخدمة كمطهر لمقاومة الميكروبات التالي :

1-    سرعة التأثير

2-    ذات مدى تأثير واسع على الميكروبات

3-    القدرة على التخلل داخل الجسم المعامل

4-    قابليتها للخلط مع الماء لتكوين محلول أو مستحلب ثابت

5-    لا تتأثر بالمواد العضوية التي قد تكون موجودة على المادة المراد معاملتها

6-    لا تتحلل وتفقد فعاليتها عند تعرضها للضوء، أو الحرارة، أو الظروف غير المناسبة

7-    لا تؤثر في المادة المعاملة بالصبغ أو التدمير

8-    ليس لها تأثير ضار على الإنسان أو الحيوان إذا كانت ستستخدم كمطهر للجروح

ومن المواد الكيماوية المستخدمة في التعقيم :

1-  كحول الإيثايل : يستخدم بتركيز 50-70% لتطهير الأيدي.

2-  الفينول : يستخدم بتركيز 2-5% لتعقيم أرضيات الغرف والمعامل وكذلك تعقيم أسطح المناضد التي يجرى عليها عمليات العزل والتنمية للكائنات الحية الدقيقة وأيضا في تعقيم بعض الأدوات والأجهزة .

3-  الكلوركس : والمادة الفعالة فيه هي صوديوم هيبوكلوريت ويستخدم بتركيز10% في التعقيم السطحي للأجزاء النباتية المصابة تمهيدا للعزل منها ويستخدم كذلك في تعقيم أسطح المناضد وغيرها .

الآثار الاقتصادیة للبكتیریا

ليست البكتيريا كلية مسببة للأمراض أو مضرة بالكائنات الحية وإنما للبكتيريا فوائد عديدة فلولا وجود البكتريا على سطح الأرض لانتهت الحياة .

1-    البكتيريا والطعام :  الطعام يمثل بيئة جيدة لنمو البكتيريا وتكاثرها وتسبب حالات من التسمم الغذائي مثل (السلمونيلا , لكلوستريديوم )

2-    البكتيريا والصناعات الغذائية :  تلعب البكتيريا دورًا هاماً في الصناعات الغذائية مثل الألبان / الأجبان / الزبدة / المخللات / إنتاج الحموض العضوية مثل حمض الخليك وإنتاج بروتين الخلية الواحدة الذي يستعمل كغذاء للماشية والدواجن

3-    البكتيريا والصناعة الكميائية : صناعة المضادات الحيوية الحديثة  , صناعة بعض المواد العضوية )الستيرويدات – الفيتامينات (   

4-    البكتيريا والبيئة: تنظيف البيئة ومعالجة المياه العادمة والتخلص من المواد العضوية وغير العضوية من مخلفات المصانع والمنازل بما فيها من عناصر ثقيلة سامة كالرصاص والزئبق ومعالجة المخلفات لإنتاج الطاقة من غاز الميثان ومعالجة التلوث بالبقع النفطية وفي دورات العناصر في الطبيعة كدورة الكربون والكبريت والنيتروجين وكذلك تسهم مع الفطريات في تحليل الأجسام الميتة مما يساعد في خصوبة التربة

5-    البكتيريا والإنسان : تعيش بعض أنواع البكتيريا معيشة تكافلية في أمعاء الإنسان والحيوان فهي تساعد في هضم بعض المواد الدهنية وهضم السليلوز كما تساعد في بناء فيتاميني b,k في أمعائه

6-    البكتيريا والحشرات: تنتج بعض أنواع البكتيريا العضوية بلورات سامة مرافقة للأبواغ الداخلية تستخدم في القضاء على كثير من الحشرات الممرضة التي تتخذ من هذه البكتيريا غذاء لها .

7-    البكتريا والهندسة الوراثية: مثل: إنتاج بعض الهرمونات مثل الأنسولين عن طريق هندسة الجينات .