MİKROORGANİZMALARIN FİZİKSEL VE KİMYASAL YÖNTEMLERLE KONTROLÜ Mikroorganizmaların kontrolünün amacı Gıdaları mikrobiyal bozulmaya karşı korumak Bulaşmış konakçıyı mikroorganizmalardan arındırmak Hastalıkların engellenerek halk sağlığının korunması Sıkça kullanılan terimler Sterilizasyon ortamdaki canlı tüm mikroorganizmaların öldürülmesi Dezenfeksiyon ortamdaki patojen mikroorganizmaların öldürülmesi, inhibe edilmesi veya uzaklaştırılması Dezenfektan dezenfensiyon amacıyla kullanılan maddeler (genellikle kimyasal) genelde cansız materyaller için kullanılır Sanitasyon Mikrobiyal populasyonun sağlık açısından güvenli limitlere azaltılması Antisepsis Canlı dokuların mikroorganizmalarla enfeksiyonunun engellenmesi Antiseptik Dokulara uygulandığında mikroorganizmaların gelişimini engelleyen veya mikroorganizmaları öldüren kimyasal maddelerdir Antimikrobiyal etmenler -sidal etki Mikroorganizmaları öldüren veya gelişimlerini kısıtlayan etmenlerdir -sidal etki: öldürücü etkidir -statik etki: gelişimi engelleyen (inhibe eden) etkidir -germisid Patojenleri ve patojen olmayanların büyük bir kısmını öldüren (vejetatif hücreleri) maddelerdir. Bakterisid (bakterilerin vejetatif formlarını öldüren ) fungisid (fungusları öldüren ) algisid (algleri öldüren ) virisid. 1
-statik etki -mikroorganizmaların gelişimlerini, üremelerini durduran madde veya etkilerdir. bakteriyostatik (bakterilerin üremesini durduran madde veya etki) fungistatik (fungusların üremesini durduran madde veya etki) Antimikrobiyal Etmenlerin Etkinliğine Etki Eden Faktörler Mikroorganizma sayısı Yüksek sayıdaki mikroorganizmayı öldürmek için gereken süre az sayıdaki mikroorganizmayı öldürmek için gereken süreden daha uzundur. Mikroorganizmaların cinsi Mikroorganizmalar kullanılan antimikrobiyal maddeden farklı etkilenirler. Vejetatif hücreler sporlara göre daha kolay öldürülürler. Antimikrobiyal maddenin konsantrasyonu (yoğunluğu) Konsantrasyon arttıkça ölüm oranı daha fazla olur. Temas süresi (duration of exposure) daha uzun temas daha fazla ölü hücre sıcaklık Sıcaklık yükseldikçe antimikrobiyalin etkisi de artar Organik madde varlığı Organik madde antimikrobiyal maddeyi inaktif hale getirir veya organizmayı koruyarak etkiyi azaltır ph Bazik ortama göre asidik ortamda mikroorganizmalar daha düşük sıcaklık ve kısa sürede ölürler Meyve suyu, domates 100 C de yaklaşık 45 dk Fasulye, mısır 115 C de yaklaşık 25dk 2
Mikroorganizmaların fiziksel yöntemlerle kontrolü Sıcaklık (yaş sıcaklık, kuru sıcaklık uygulamaları) Düşük sıcaklık Filtrasyon Radyasyon Sıcaklık Yaş sıcaklık Tüm mikroorganizmalara karşı etkilidir Nükleik asitlerin yapısını bozar, proteinleri denatüre eder, membranların yapısını bozar Kuru hava sterilizasyonu Daha az etkilidir, daha yüksek sıcaklıklara ve daha uzun süreye ihtiyaç gösterir Hücre materyalini okside eder ve proteinleri denatüre eder Otoklavda sterilizasyon: 121 C de 15dk Pastör fırınında sterilizasyon: 180-190 C de yaklaşık 2 s Isısal ölüm etkinliğinin ölçülmesi Termal ölüm süresi thermal death time (TDT) Belirli bir ortamdaki mikroorganizmaları, belirli bir sıcaklıkta, öldürmek için gerekli en kısa süre D değeri decimal reduction time (DRT veya D value) Belirli bir sıcaklıkta belirli bir ortamdaki mikroorganizma veya sporların %90 ını öldürmek için gerekli süre Z değeri D değerini 1/10 oranında azaltmak için gerekli sıcaklık artışı 3
Nemli sıcaklık Basınçlı buhar kullanımı (Otoklav) Bakteri sporlarını öldürebilecek en etkili yöntem Doygun buhar kullanılarak basınç altında kaynama noktası yükseltilerek sıcaklık artışı sağlanır Mikrobiyolojide besiyerlerinin, cam malzemelerin, aletlerin sterilizasyonunda kullanılır (121ºC/15dk). Nemli sıcaklık Pastörizasyon 100ºC nin altındaki sıcaklıklarda uygulanan ısısal işlemlerdir. Materyalin mikrobiyal yükünü azaltmak suretiyle raf ömrünü uzatmayı sağlar Sütün pastörizasyonu Sütün pastörizasyonunda amaç: Flash pastörizasyon (high temperature short-term HTST) 63.3 C de 30dk veya 72 C de 15 sn ısısal işlem sonrasında hızlı soğutma UHT (Ultra High Temperature ) sterilizasyon 140-150 C de 1-3 sn Patojenlerin öldürülmesi (Hedef mikroorganizma Coxiella burnetti) Bozulmaya neden olan mikroorganizmaların çoğunluğunun öldürülerek, sütün raf ömrünün uzatılması 4
Meyve suyunun pastörizasyonunda amaç: Enzimlerin inaktivasyonu Bozulmaya neden olan maya (ve küflerin) öldürülmesi Tindalizasyon 100ºC nin üzerindeki sıcaklıklara duyarlı olan besiyeri ve kimyasal maddelere uygulanabilir. Çözeltiler arka arkaya 3 gün 30 dakika süreyle kaynatılır. Kaynama dışındaki zamanlarda sıvı inkübasyona terk edilir. İnkübasyon sırasında vejetatif hale geçen sporlar bir sonraki kaynatma sırsında ölürler. Kuru sıcaklık Düşük sıcaklık Kuru hava sterilizasyonu Pastör fırını kullanımı (petri kapları, pipetler, 180-190ºC/1.5-2s) Alevden geçirme (öze, pens, bıçak gibi aletlerin alkole batırılıp alevden geçirilmesi) Dondurma (freezing) Mikrobiyal gelişim tamamen durur Bazı mikroorganizmalar oluşan buz kristallerinin hücre membranına verdiği zarara bağlı olarak ölebilir. Soğutma (refrigeration) Mikrobiyal gelişim ve üreme yavaşlar. Psikrofiller üreyebilirler. Filtrasyon (soğuk sterilizasyon) Yüksek sıcaklığa duyarlı sıvıların sterilizasyonu (veya mikrobiyal yükün azaltılması) için kullanılır. Havanın mikrobiyal yükü de azaltılabilir. Genelde yüksek sıcaklığa duyarlı serumlar, enzimler, bazı vitaminler, antibiyotikler gibi maddelerin sterilizasyonunda kullanılır. Belirli gözenek çapına sahip membran filtrelerden geçirilen örneğin içindeki mikroorganizmalar filtrede kalırlar. 0.45 veya 0.2 µm gözenek çapına sahip filtreler kullanılır. 5
Amaç; Membran filtrasyon yöntemi Yüksek sıcaklığa duyarlı sıvıların sterilizasyonu Mikrobiyolojik analiz (filtreden geçirilen belirli miktardaki sıvının içerisindeki mikroorganizmalar filtre kağıdının uygun bir besiyerine yerleştirilmesiyle geliştirilirler) Genelde sıvı örneklerin analizinde kullanışlıdır. nylon membrane with bacterial removal rating of 0.2 μm polycarbonate membrane with 0.4 μm pores Hava filtreleri Yüz maskeleri Yüksek Etkinlik Özellikli Hava (HEPA) filtreleri (High Efficiency Particulate Arrestance) 6
Radyasyon ultraviyole (UV) radyasyon Kullanımı yüzey sterilizasyonu ile sınırlıdır. Cam, kirli yüzeyler, süt gibi materyaller tarafından absorbe edilmez. İyonize radyasyon Materyallerin içine absorbe olabilir. Bakteri sporlarına karşı etkilidir, ancak her zaman virüslere etkili değildir. Antibiyotik, hormon, atılabilir plastik gibi materyaller ve bazı gıdaların pastörizasyonu ve sterilizasyon amacıyla kullanılabilir. Fenoller Laboratuar ve hastane dezenfeksiyonunda yaygın olarak kullanılan dezenfektanlardır. Hücre membranı ve protein denaturasyonu ile hücreye zarar verir. Organik maddelerin varlığında etkilidir, uzun süre dayanıklıdır. Ciltte iritasyonlara neden olur. Alkoller Bakterisidal, fungisidal etki gösterir, sporisidal etki göstermez. Bazı virüsleri inaktif edebilir. Proteinleri denatüre eder, ve membran lipidlerini genelde çözer. Halojenler iyot Cilt antiseptiğidir. Hücre bileşenlerini okside eder. Yüksek konsantrasyonda sporları öldürebilir. Ciltte bozulmalara, boyanmalara, ve alerjilere neden olabilir. İyodoforlar Organik taşıyıcılarla kompleks oluşturan iyot Klor Hücre bileşenlerini okside eder Su kaynaklarının ve yüzme havuzlarının dezenfeksiyonunda önemlidir. Süt ve gıda sanayinde kullanılır. Evlerde de etkili bir dezenfektandır. Bakterilerin vejetatif formları ve funguslar üzerine etkilidir, ancak sporlara etkili değildir. Organik materyaller varlığında karsinojenik bileşikler oluşturabilir Ağır metallar Gümüş, arsenik, çinko, civa, bakır gibi elementlerin iyonlarıdır. Etkilidir, ancak genelde toksiktir. Proteinlerle birleşir ve proteinleri inaktive eder, aynı zamanda proteinleri çökeltir. 7
Kuaterner amonyum bileşikleri Kuaterner amonyum bileşikleri Deterjanlar Hidrofilik ve hidrofobik özellikte organik moleküllerdir. Islatma ajanı ve emülsifiyer olarak etki eder. Katyonik deterjanlar Etkili dezenfektanlardır. Çoğu bakteriyi öldürür, ancak M ycobacterium tuberculosis ve endosporlara etkisizdir. Güvenlidir, kullanımı ucuzdur, fakat sert sular ve sabun varlığında inaktive olur. Aldehitler Steril edici gazlar Yüksek oranda aktif moleküllerdir. sporisidal özellik taşır ve kimyasal sterilant olarak kullanılır. Proteinlerle ve nükleik asitlerle birleşir ve inaktive eder. Isıya duyarlı materyallerin sterilizasyonunda kullanılır. Mikrobisidal ve sporisidal özelliktedir. Proteinlerle birleşir ve proteinleri inaktive eder. 8