Home / Sức Khỏe / Vi sinh vật, vi khuẩn, vi nấm: cấu tạo & cách khử trùng

Vi sinh vật, vi khuẩn, vi nấm: cấu tạo & cách khử trùng

/

Tìm hiểu đặc tính của hệ vi sinh vật, vi khuẩn, vi nấm và phương pháp khử trùng đảm bảo vệ sinh và sức khỏe cho con người.

Vi sinh vật, vi khuẩn, vi nấm là gì

1. Giới thiệu về vi sinh vật

1.1. Vi sinh vật là gì?

Vi sinh vật là những thực thể sống có kích thước rất nhỏ, mắt thường không nhìn thấy được, chỉ có thể quan sát qua kính hiển vi.

1.2. Những đặc tính cơ bản của vi sinh vật

Vi sinh vật có cấu tạo đơn giản, phần lớn có cấu tạo đơn bào (ví dụ như nấm men, vi khuẩn, vi rút..). Vi sinh vật rất dễ thích nghi với điều kiện bên ngoài thông qua sự trao đổi chất, sự hô hấp và sinh tổng hợp enzyme.

Vi sinh vật có khả năng sinh sản rất nhanh khi gặp điều kiện thuận lợi. Tốc độ sinh sản của chúng vượt xa so với các sinh vật khác. Đặc tính này được sử dụng trong công nghệ sản xuất sinh khối trong y học, thực phẩm và kỹ thuật di truyền để tổng hợp những chất có ích.

Vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp mạnh mẽ các chất có hoạt tính sinh học như vitamin, kháng sinh, enzym, acid amin, lipid, các chất kích thích tăng trưởng…

Vi sinh vật là đối tượng khoa học phong phú do có mặt khắp nơi trên trái đất, chúng tham gia hầu hết các quá trình chuyển hóa trong thiên nhiên.

Vi sinh vật vô cùng phong phú và đa dạng, chúng bao gồm các nhóm vi sinh vật chủ yếu sau:

– Vi khuẩn H.

– Vi nấm gồm nấm men và nấm sợi.

– Một số loại tảo.

– Một số nguyên sinh động vật.

– Một số loại thể khảm.

– Vi rút.

Trong sáu nhóm trên, ba nhóm đầu được quan tâm nhiều trong mỹ phẩm vì nó liên quan nhiều đến tính chất và độ ổn định sản phẩm, nhất là trong giai đoạn lưu trữ và sử dụng.

2. Vi khuẩn là gì

2.1. Hình thái của vi khuẩn

Theo hình thái bề ngoài, vi khuẩn được chia làm 4 loại: cầu khuẩn, phẩy khuẩn, xoắn khuẩn và trực khuẩn.

2.1.1. Cầu khuẩn

Là loại vi khuẩn có dạng hình cầu, đôi khi có dạng như ngọn nến hay hình hạt cà phê. Kích thước vi khuẩn thường trong khoảng 0,5 ÷ 1µm.

Đặc tính chung của cầu khuẩn

– Tế bào hình cầu có thể đứng riêng lẻ hay liên kết với nhau Có nhiều loại còn có thể gây bệnh cho người và gia súc.

– Không có cơ quan di động.

– Không tạo thành bào tử.

– Giống Monococus, riêng rẽ từng tế bào một, đa số thuộc loại hoại sinh, thường sống trong đất, nước và không khí.

– Giống Diplococcus, liên kết nhau từng đôi một, có khả năng gây bệnh.

– Giống Tetracocus, liên kết nhau thành từng nhóm bốn tế bào một, có khả năng gây bệnh cho người và động vật.

– Giống Streptococus, liên kết với nhau thành một chuỗi dài, có một số loại có khả năng gây bệnh.

– Giống Sarcina liên kết với nhau thành khối từ 8 ÷ 16 tế bào, có màu vàng.

– Giống Staphilococcus liên kết với nhau thành đám giống chùm nho, bên cạnh các loại hoại sinh còn có một số loại gây bệnh cho người và động vật.

2.1.2. Trực khuẩn

Là loại vi khuẩn hình que, kích thước thường từ 0,5 ÷ 1 x 1 ÷ 4µm. Thường gặp các loại như sau:

– Bacilus là trực khuẩn gram dương, sinh bào tử, thuộc loài kỵ khí hay hiếm khí.

– Bacterium là trực khuẩn gram ẩm, không sinh bào tử, thường có tiêm mao mọc xung quanh.

– Pseudomonas là trực khuẩn gram âm, không sinh bào tử, có tiêm mao, thường sinh sắc tố.

– Clotridium là trực khuẩn gram dương, sinh bào tử. Một số loại có ích như trực khuẩn cố định đạm, một số có hại như như vi khuẩn uốn ván.

2.1.3. Phẩy khuẩn

Có hình que uốn cong dấu phẩy, điển hình là giống vibrio. Một số có khả năng phân giải cellulose, hoặc có khả năng khử sunfat.

2.1.4. Xoắn khuẩn

Là vi khuẩn có hai vòng xoắn trở lên, là loại gram dương, di động được nhờ nhiều tiêm mao mọc ở đỉnh. Đa số thuộc loại hoại sinh, một số rất ít có khả năng gây bệnh.

2.2. Cấu trúc của tế bào vi khuẩn

Tế bào vi khuẩn bao gồm: lớp vỏ nhầy, thành tế bào, màng nguyên sinh chất, trong cùng là chất nguyên sinh có chứa chất nguyên sinh và chất dự trữ.

2.2.1. Lớp vỏ nhầy

Nhiều vi khuẩn được bao bọc bởi lớp vỏ nhầy, với thành phần chủ yếu là nước (98%), thành phần còn lại là homopolysaccharide, các hợp chất chứa nitơ, không chứa photpho và lưu huỳnh, tác dụng của lớp nhầy là bảo vệ tế bào vi khuẩn và là nguồn thức ăn dự trữ cho tế bào khi môi trường thiếu chất dinh dưỡng.

2.2.2. Thành tế bào

Có cấu tạo gồm các lipoprotein, lipopolysaccharide và glycopeptid. Thành tế bào có chức năng bảo vệ tế bào, duy trì hình thái tế bào và áp suất thẩm thấu của tế bào.

2.2.3. Màng nguyên sinh chất

Nằm phía trong thành tế bào bao bọc toàn khối nguyên sinh chất, màng nguyên sinh chất chiếm khoảng 10 ÷ 15% trọng lượng của tế bào vi khuẩn, cấu tạo bởi lớp protein ở phía ngoài cùng và trong cùng, lớp phospholipid ở giữa.

Màng nguyên sinh chất có nhiệm vụ:

– Duy trì áp suất thẩm thấu của tế bào.

– Đảm bảo việc chủ động tích lũy chất dinh dưỡng trong tế bào và thải các sản phẩm trao đổi chất ra khỏi tế bào.

– Là nơi xảy ra quá trình tổng hợp một số thành phần của tế bào, nhất là các chất của thành tế bào và vỏ nhầy.

– Là nơi chứa một số enzym, sự có mặt của một số riboxom trong quá trình tổng hợp protein cũng được phát hiện ở màng nguyên sinh chất.

2.2.4. Nguyên sinh chất

Chất nguyên sinh của tế bào vi khuẩn là hệ thống keo phức tạp chứa 80 ÷ 90% là nước. Nước trong tế bào nguyên sinh chất của vi khuẩn ở hai trạng thái:

– Nước tự do chiếm phần lớn, có nhiệm vụ hòa tan các chất và tạo dung dịch keo với chất cao phân tử.

– Nước kết tinh chiếm tỷ lệ nhỏ, thường liên kết với cấu trúc của tế bào như lipid, protein.

2.2.5. Nhân tế bào

Là cơ quan lớn nhất, có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi thường, rõ hơn nếu tế bào được nhuộm màu. Nhân là trung tâm điều phối mọi hoạt động của tế bào. Nhân tế bào chiếm khoảng 10% tế bào nhưng nó chứa hầu như toàn bộ DNA của tế bào (95%).

Nhân tế bào gồm:

Màng nhân: Nhân được giới hạn bởi màng nhân do hai lớp màng xếp đồng tâm, rải rác trên nhân có các lỗ thủng xuyên qua hai lớp màng gọi là lỗ của màng nhân. Các lớp màng tạo sự thông thương giữa bên trong nhân với tế bào chất bên ngoài nhân. Màng nhân nối liền với lưới nội chất.

Nhiễm sắc thể: Bên trong nhân có hai cấu trúc quan trọng là hạch nhân và nhiễm sắc thể. Chất nhiễm sắc là các DNA của nhiễm sắc thể ở dạng tháo xoắn, cả hạch nhân và nhiễm sắc thể nằm trong dịch đồng nhất. Nhiễm sắc thể có hình dáng và kích thước đặc trưng chỉ ở kì giữa của sự phân bào, lúc đó màng nhân tan. Nhiễm sắc thể gồm có DNA, các protein histon và các protein không histon của nhiễm sắc thể.

Hạch nhân, có hình bầu dục hay hình cầu, dễ nhuộm màu đậm và chỉ nhìn thấy trong các nhân của tế bào chưa phân chia. Hạch nhân là bộ máy sản xuất các riboxom, nó được tạo nên nhờ các DNA từ nhiều nhiễm sắc thể gộp chung lại. Các cuộn DNA này chứa các gen mã hóa cho RNA của ribosom. Các RNA sau khi được. tổng hợp lập tức gắn với các protein của riboxom tạo ra riboxom. Nhân tế bào biến đổi trong quá trình phân bào.

2.3. Đặc tính dinh dưỡng và sinh sản của vi khuẩn

2.3.1. Dinh dưỡng của vi khuẩn

Vi khuẩn không có diệp lục nên phần lớn là dị dưỡng, một số tự dưỡng. Vi khuẩn dị dưỡng sống nhờ chất hữu cơ có sẵn bằng hình thức ký sinh hay hoại sinh. Vi khuẩn tự dưỡng nhờ quá trình tổng hợp chất hữu cơ nhờ năng lượng của quá trình oxy hóa chất vô cơ.

Dựa vào quá trình thẩm thấu qua màng lọc của tế bào mà những chất dinh dưỡng nhất định từ ngoài sẽ ngấm vào tế bào, và những chất cặn bã được thải ra ngoài.

2.3.2. Sinh sản của vi khuẩn

Vi khuẩn sinh sản theo hình thức tự nhân đôi tế bào với tốc độ sinh sản rất nhanh. Một số loại vi khuẩn có khả năng hình thành bào tử bảo vệ khi gặp điều kiện bất lợi.

Trong hiện tượng bào tử hóa, nhân và một phần chất nguyên sinh bọc lấy nhân biến thành bào tử. Khi vi khuẩn bị dung giải thì bào tử trở co cụm lại, nếu gặp hoàn cảnh thuận lợi thì bào tử phát triển thành vi khuẩn. Bào tử là hình thái có khả năng tồn tại lâu nhất và chịu được nhiều điều kiện khắc nghiệt của môi trường, màng bọc của bào tử khó bắt màu.

2.4. Độc tố của vi khuẩn

Nội độc tố có thành phần hóa học là hỗn hợp glucosid-protidlipid, chịu đựng được nhiệt độ cao (100°C trong một giờ không mất tác dụng). Khi vi khuẩn bị dung giải thì độc tố mới tiết ra.

Ngoại độc tố tiết ra ngoài, độc tính cao dễ tại và dễ lan rộng, gây hại bằng các , tác động vào hệ thống thần kinh hay vào máu.

2.5. Các yếu tố ảnh hưởng lên vi khuẩn

2.5.1. Yếu tố vật lý

– Vận động cơ học, độ ẩm tăng làm tăng lượng vi khuẩn.

– Mỗi loại vi khuẩn chỉ hoạt động ở một vùng pH nhất định.

– Áp suất thẩm thấu ảnh hưởng mạnh lên sự tăng trưởng của vi khuẩn.

Ánh sáng: Tia cực tím có tác dụng diệt vi khuẩn (không sống nhờ tổng hợp diệp lục nên không sử dụng ánh sáng).

Nhiệt độ: Vi khuẩn phát triển không giới hạn trong khoảng nhiệt độ 18 ÷ 40°C. Các bào tử chịu đựng 100°C trong 20 phút đến 2 giờ.

2.5.2. Yếu tố hóa học

Các yếu tố hóa học có ảnh hưởng đến vi khuẩn như có thể kích thích sự phát triển, ức chế hay tiêu diệt vi khuẩn. Đối với hóa chất sát khuẩn, người ta dựa vào chỉ số phenol để phân loại.

Có nhiều loại hợp chất sát khuẩn khác nhau:

– Acid, bazo phân giải thành ion hay làm thay đổi pH môi trường, tạo ra tác dụng sát khuẩn.

– Muối kim loại nặng như Cu, Ag, Hg, Au… khi tan trong nước có tác dụng sát khuẩn do phân giải thành ion, nhưng mất tác dụng khi hòa tan vào dầu.

Hợp chất halogen: fluor, brom, iod, cla. Có tính sát khuẩn rất cao. Pat

Phenol: nếu sử dụng ở nồng độ thích hợp thì có khả năng diệt cả vi khuẩn có bào tử (dung dịch phenol 5% trong 24 giờ có khả năng diệt những vi khuẩn có sức đề kháng cao nhất).

Rượu ethanol sát khuẩn nhẹ.

– Các aldehyde là độc tố đối với các tế bào vi khuẩn – phenol là chất sát khuẩn mạnh nhất trong nhóm, dùng ở trạng thái hơi hay dung dịch.

– Các thuốc nhuộm có tính sát khuẩn thường được dùng để ức chế sự phát triển của tạp khuẩn trong môi trường chọn lọc.

Tuy nhiên, tác dụng sát khuẩn của các chất còn tùy thuộc vào nồng độ, thời gian tiếp xúc, nhiệt độ, thành phần của môi trường, số lượng vi sinh vật và khả năng đề kháng của vi khuẩn.

Khi xét nghiệm một hợp chất diệt khuẩn trong một sản phẩm, cần sử dụng mẫu trắng làm đối chứng do nhiều công thức pha chế có một lượng nhỏ nhiều chất có tính kháng khuẩn như pH, chất tạo hương…. có thể che ảnh hưởng của chất diệt khuẩn. Sự khác biệt trong độ lớn của miền có sự ức chế sẽ cho biết ảnh hưởng của chất diệt khuẩn.

3. Vi nấm

Vi nấm được chia làm hai loại: nấm men và nấm sợi.

3.1. Nấm men

Nấm men có đặc điểm chung như sau:

– Tồn tại ở trạng thái đơn bào.

– Đa số sinh sản bằng cách đâm chồi, cũng có khi phân cắt tế bào.

– Nhiều loại có khả năng lên men đường.

– Thành tế bào có chứa mannan.

– Thích nghi với môi trường có hàm lượng đường cao, có tính acid cao.

– Nấm men phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên, nhất là trong môi trường có chứa đường cao, pH thấp, chẳng hạn như trong hoa quả, rau đưa, mật mía, rỉ đường, mật ong, trong đất ruộng mía, đất vườn cây ăn quả, trong đất có nhiễm dầu mỡ…

3.1.1. Hình thái

Nấm men là nhóm vi sinh vật điển hình cho nhóm nhân thật. Tế bào nấm men lớn gấp 10 lần so với tế bào vi khuẩn. Nấm men có nhiều loại khác nhau: hình cầu, hình trứng, hình oval, hình elip, hình thoi, hình cung nhọn, hình tam giác, hình lưỡi liềm…

Có loài nấm men có khuẩn ty hay khuẩn ty giả. Khuẩn ty giả chưa thành sợi rõ rệt mà chỉ là nhiều tế bào nối với nhau thành sợi dài, có loại có thể tạo thành váng khi nuôi cấy trong môi trường dịch thể.

3.1.2. Cấu trúc của tế bào nấm men

– Thành tế bào: nấm men dày khoảng 25nm, chiếm 25% khối lượng khô của tế bào. Đa số nấm men có thành tế bào có cấu tạo bởi glucan và mannan. Một số nấm men có thành tế bào cấu tạo bởi chitin và mannan. Trong tế bào nấm men còn chứa khoảng 10% protein (tính theo khối lượng khô), trong các protein này có một phần là enzym, ngoài ra trên thành tế bào còn chứa một lượng nhỏ lipit.

– Màng tế bào chất nằm dưới thành tế bào. Màng tế bào chất cấu tạo gồm ba tầng kết cấu khác nhau. Cấu tạo chủ yếu là protein (chiếm khoảng 50% khối lượng khô), phần còn lại là lipit (40%) và một ít polysaccharide. Phần sterol trong màng tế bào chất khi được chiếu tia UV có thể chuyển hóa thành Vitamin D2.

– Nhân của tế bào nấm men được bao bọc bởi một màng nhân như ở các sinh vật có nhân thực khác: màng nhân có cấu trúc hai lớp và có rất nhiều lỗ thủng. 

– Ty thể của nấm men cũng giống với các nấm sợi và các sinh vật có nhân khác. Các tế bào nấm men khi già sẽ xuất hiện không bào. Trong không bào có chứa các enzym thủy phân, polyphosphat, lipit, ion kim loại, các hợp chất trao đổi trung gian. Ngoài tác dụng như một kho dự trữ, không bào còn chứa chức năng điều hòa áp suất thẩm thấu của tế bào.

Trong một số tế bào nấm men, ví dụ loài candida albicans, còn thấy các vi thể. Đó là các thể hình cầu hay hình trứng, đường kính 3µm, chỉ phủ một lớp màng dày khoảng 7nm. Vi thể có vai trò nhất định trong quá trình tổng hợp methanol.

3.1.3. Sinh sản của nấm men

Nấm men có nhiều hình thức sinh sản khác nhau

Sinh sản vô tính

– Nảy chồi ở tất cả các chi của nấm men.

– Phân cắt ở chi schizosaccharomyces. 

– Bằng bào tử ở các chi geotrichum, sporobolomyces, candida albicans…

Sinh sản hữu tính:

Bào tử ở các chi saccharomyces, zygosaccharomyces, nhiều chi nấm men khác thuộc bộ Endomycetales. Bào tử túi được sinh ra trong các túi. Hai tế bào khác giới, đứng gần nhau sẽ mọc ra hai mấu lồi, chúng tiến lại gần nhau và tiếp nối với nhau, chỗ tiếp nối sẽ tạo ra một lỗ thông và qua đó chất nguyên sinh có thể đi qua để tiến hành phối chất, nhân cũng đi qua để tiến hành phổi nhân, sau đó nhân phân thành 2, thành 4 thành 8. Mỗi nhân được bao bọc bởi chất nguyên sinh rồi được tạo màng dày xung quanh và hình thành các bào tử túi.

Vào năm 1983 J. A Barnett, R.W Payne và D. Yarrow xác định được 483 loài nấm men được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các ngành thực phẩm, dược và một số ngành khác. Tuy nhiên bên cạnh đó cũng không ít loại có hại, hoạt động của chúng làm hỏng các sản phẩm thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm. Có khoảng 13 ÷ 14 loại nấm men có hại, đáng chú ý như candida albicans, cryptococcus neoformans, T. capitatum… Trong kiểm tra khả năng lây nhiễm vi nấm trong sản phẩm mỹ phẩm, người ta thường chọn candida albicans để thử đối chiếu.

3.2. Nấm sợi

Nấm sợi còn gọi là nấm mốc, bao gồm tất cả các mốc mọc trên các sản phẩm thực phẩm, được phẩm, trên chiếu, trên quần áo, giầy dép… Chúng phát triển rất nhanh trên các nguồn có chất hữu cơ, nhất là ở các khu vực có khí hậu nóng ẩm, trên nhiều vật liệu vô cơ bám bụi. Ví dụ trên thấu kính ống nhòm, máy ảnh, kính hiển vi, chúng phát triển, sinh acid và làm mờ các vật liệu này.

Rất nhiều loại nấm mốc được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, nông nghiệp, môi trường… Tuy nhiên, cũng có nhiều nấm mốc ký sinh trên người, trên động vật và thực vật, gây bệnh khá nguy hiểm, nhiều loại sinh độc tố gây ung thư và các bệnh khác.

Hình thái: Các nấm mốc đều có chiều ngang tương tự như nấm men, cấu trúc cũng tương tự như nấm men. Bên ngoài có thành tế bào, rồi đến tế bào chất, bên trong là tế bào chất với nhân phân hóa. Màng nhân có cấu tạo hai lớp và trên màng có nhiều lỗ nhỏ. Trong nhân có hạch nhân, bên trong tế bào nấm còn có không bào, ty thể, mạng lưới nội chất, bào nang, thể màng biên (nằm giữa thành tế bào và tế bào chất).

4. Các yếu tố bên ngoài tác động đến vi sinh vật

4.1. Cơ chế vận chuyển chất dinh dưỡng vào trong tế bào vi sinh vật

Vi sinh vật hoàn toàn không có một cơ quan dinh dưỡng riêng biệt như các sinh vật khác. Chất dinh dưỡng được vận chuyển trực tiếp qua thành tế bào qua hai con đường chính:

Đường thẩm thấu bị động: Trên thành tế bào vi sinh vật có những lỗ nhỏ có tác dụng vận chuyển chất dinh dưỡng từ bên ngoài môi trường vào bên trong nhờ áp suất thẩm thấu. Ngược lại, chất thải trong quá trình trao đổi chất cũng được thải qua những lỗ này giống như màng lọc cơ học, màng này có khả năng lọc đối với chất cần thiết nhất định cần thải.

Đường hấp thu chủ động: Khi các thành phần dinh dưỡng không có khả năng xâm nhập vào trong tế bào thì hệ permeaza được hoạt hóa (hệ permeaza là một protid hoạt động) liên kết với chất dinh dưỡng, phức chất liên kết này sẽ đi qua thành tế bào, sau đó protid được tách ra.

4.2. Các yếu tố tác động đến vi sinh vật

Do sự thay đổi của môi trường sống sẽ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Đa số các yếu tổ đó đều có đặc tính tác động chung biểu hiện ở ba điểm hoạt động: tối thiểu, tối thích, tối đa.

– Tác động tối thiểu của môi trường, sinh vật bắt đầu sinh trưởng, mở đầu các quá trình trao đổi chất, có tác dụng kích thích vi sinh vật sinh trưởng.

– Tác động cực đại của môi trường, biểu hiện trao đổi chất trao đổi năng lượng lớn nhất. Với tác động cực đại, các vi sinh vật ngừng sinh trưởng và chết.

– Tác động tối thích của môi trường, biểu hiện trao đổi chất và trao đổi năng lượng thích hợp, ở đó vi sinh vật phát triển mạnh nhất. Các yếu tố chủ yếu bao gồm: vật lý, hóa học…

4.2.1. Yếu tố vật lý

– Nhiệt độ: mỗi sinh vật chỉ có thể phát triển trong một giới hạn nhiệt độ nhất định, ngoài khoảng đó hoạt động của sinh vật bị hạn chế. Tùy theo mức độ chịu nhiệt mà ta có một số khái niệm sau:

+ Nhiệt độ tối ưu, ở đó vi sinh vật phát triển thuận lợi nhất (thường ở nhiệt độ thân nhiệt của người 37°C).

+ Nhiệt độ cực đại chịu đựng được, quá trình phát triển của vi sinh vật chậm và yếu. Quá nhiệt độ đỏ, vi sinh vật bị tiêu diệt (khoảng 40 ÷ 45°C). Ở nhiệt độ cao, thường gây chết vi sinh vật một cách nhanh chóng. Đa số vi sinh vật chết ở nhiệt độ khoảng 60 ÷ 80°C. Vi khuẩn có bào tử có thể tồn tại trong nước sôi vài giờ. Bào tử thường bị diệt bởi hơi nước nóng bão hòa ở 140°C trong 3 giờ. Hơi nước nóng khô có khả năng sát khuẩn cao hơn hơi nước nóng ẩm do có hai tác dụng đồng thời lấy mất nước và hơi nóng. Tương tự, việc lấy mất nước và làm lạnh dần có thể phá hủy tế bào sinh vật.

+ Nhiệt độ cực tiểu chịu đựng được. Dưới nhiệt độ đó, vi sinh vật tự tiêu diệt (khoảng 15 ÷ 20°C). Ở nhiệt độ thấp, thường không gây chết ngay cho vi sinh vật mà nó có tác động lên khả năng chuyển hóa các hợp chất, làm ức chế hoạt động của các enzym, làm thay đổi khả năng trao đổi chất của chúng, từ đó vi sinh vật mất khả năng sinh sản và phát triển, đôi khi bị chết. 

4.2.2. Độ ẩm

Độ ẩm của không khí, vật liệu hay môi trường đều ảnh hưởng đến sự phát triển và sinh sản của vi sinh vật. Đa số vi sinh vật phát triển tốt khi độ ẩm không khí lớn hơn 80% và độ ẩm môi trường lớn hơn 20%. 

Nếu hạ thấp độ ẩm sẽ làm rối loạn quá trình sinh bình thường của vi sinh vật (nguyên sinh chất thay đổi) vì độ ẩm là một trong những yếu tố làm cho vi sinh vật tiếp nhận thức ăn một cách dễ dàng và đảm bảo hoạt động của hệ enzym. 

Để hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, người ta thường sấy khô, phơi khô nguyên liệu, hay để vật liệu bảo quản ở nơi khô ráo cho vi sinh vật ít phá hoại.

4.2.3. Ánh sáng

Đa số vi sinh vật nhanh chóng bị tiêu diệt khi tiếp xúc với ánh sáng, trừ vi sinh vật tự dưỡng quang năng. Các vi sinh vật gây bệnh nhạy cảm ánh sáng hơn so với vi sinh vật gây thối. 

Tác dụng chiếu sáng phụ thuộc vào bước sóng của tia sáng, chủ yếu là các tia sáng có bước sóng 1 từ 200 ÷ 300A và các tia α, β, γ. Bước sóng càng ngắn thì khả năng tác dụng quang hóa càng mạnh, càng làm cho vi sinh vật dễ bị tiêu diệt, do tia sáng sẽ tác động lên tế bào chất, ion hóa tế bào tạo thành ion H và OH.

Chính H+ và OH này sẽ kết hợp với oxy tạo nên H,O, và HO, là những chất độc đối với cơ thể vi sinh vật. Lợi dụng đặc điểm này, người ta thường phơi nắng các dụng cụ cần bảo quản, một mặt làm giảm độ ẩm, một mặt tiêu diệt các vi sinh vật phát triển trên bề mặt.

4.3. Yếu tố hóa học

4.3.1. Nồng độ chất hòa tan

Một số vi khuẩn có thể tồn tại trong môi trường nước cất, tuy nhiên nếu không có nguồn cung cấp nitơ và năng lượng chúng không có khả năng tái sinh sản, mà biển thành bào tử. Một vài muối với hàm lượng nhỏ có thể giúp chúng kéo dài sự sống cũng như sự tồn tại của chúng.

Nồng độ các chất hòa tan, môi trường cung cấp nitơ có ảnh hưởng sâu sắc đối với vi khuẩn không bào tử và hai yếu tố quyết định đến sự phát triển của sinh vật. Các muối natri và kim loại nặng với hàm lượng nhỏ có thể kích thích sự phát triển. Tuy nhiên, với nồng độ cao sẽ gây hiện tượng khô sinh lý (mất nước từ . trong ra ngoài), tế bào vi khuẩn bị co lại làm cho quá trình trao đổi chất bị đình trệ và tế bào chết.

4.3.2. Độ pH

Độ pH của môi trường tác động trực tiếp lên vi sinh vật. Ion hydro làm thay đổi trạng thái điện tích của thành tế bào. Tùy theo nồng độ, chúng làm tăng hay giảm khả năng thẩm thấu của tế bào đối với ion nhất định. 

Mặt khác, chúng cũng làm ức chế một phần enzym có mặt trên thành tế bào. Sự phát triển của vi sinh vật tùy thuộc rất nhiều vào môi trường acid hay kiềm. 

Vi khuẩn phát triển thuận lợi nhất trong môi trường trung tính hay kiềm yếu. Vi nấm (men, mốc) phát triển mạnh trong môi trường acid yếu. Nếu pH trong môi trường vượt quá mức độ bình thường đối với vi sinh vật nào đó thì chúng sẽ bị ức chế.

– Đối với vi khuẩn; pH tối ưu là 6,0 ÷ 8,0

– Đối với nấm: pH tối ưu là 3,0 ÷ 6,0.

4.3.3. Khoáng chất

Nguồn thức ăn sinh tổng hợp các thành phần của tế bào gồm 6 nguyên tố chính: C, H, O, N, S, P. Các chất dinh dưỡng vi sinh vật có thể sử dụng cần phải thẩm thấu qua được thành tế bào.

– Nguồn C chính: polisaccarit, rượu, glycerin

– Nguồn N chính: NO,, NH và đôi khi lấy N, ngoài không khí .

– Nguồn P: muối kali như K2HPO4.

– Nguồn S quan trọng nhất đối với tế bào là cystein, và các acid amin khác dưới dạng -SH.

– Nguồn vitamin rất quan trọng đối với quá trình sinh trưởng kích thích tố sinh trưởng, đặc biệt là họ vitamin B.

– Nguồn oxy rất quan trọng và cần thiết đối với tất cả các sinh vật hiếu khí.

5. Sự khử trùng và phương pháp khử trùng

5.1. Khử trùng là gì

Khử trùng là quá trình tiêu diệt tế bào sinh dưỡng, bào tử… của vi nấm, vi khuẩn và các loài vi sinh vật khác nhằm tránh các tác hại của chúng lên đối tượng nghiên cứu và sản xuất.

Hiện nay, nhiều phương pháp khử trùng khác nhau đang được áp dụng, bao gồm:

– Tác dụng của nhiệt.

– Phương pháp hóa học.

– Ánh sáng bức xạ và tử ngoại.

– Tiến hành đuổi vi sinh vật. Việc lựa chọn phương pháp khử trùng máy móc và dụng cụ, nguyên liệu tùy thuộc vào bản chất vật chất được khử trùng. Ví dụ đối với dụng cụ bằng nhựa, ta chỉ có thể khử trùng bằng ánh sáng và hóa chất không tác động nhựa.

5.2. Các phương pháp khử trùng

5.2.1. Khử trùng bằng nhiệt

– Hơi nhiệt khô: Các bộ phận nhỏ của máy móc, thiết bị có thể được đun nóng vài giây dưới ngọn đèn bunsen. Các dụng cụ, máy móc có kích thước lớn có thể khử trùng bằng cách đun nóng hay cho dòng nhiệt khô có nhiệt độ từ 160 ÷ 180°C đi qua ít nhất là 1 giờ, hay ở 140°C trong 3 giờ.

– Hơi nhiệt ẩm: Hơi nhiệt tiêu diệt vi sinh vật bằng cách làm đông lại các protein của chúng. Hầu hết các loại tế bào sinh dưỡng của vi khuẩn và nấm đều bị tiêu diệt ở 70°C trong 30 phút, hay tất cả bị tiêu diệt ở nước sôi trong 5 phút nhưng các bào tử vẫn còn sống sót.

Quá trình khử trùng các dụng cụ, nước cất và muối hòa tan được tiến hành bằng cách hấp. Với cách này, hơi nước được cung cấp dưới tác dụng của áp suất khoảng 15 1b/inch sôi ở 121°C. 

Dưới tác dụng của nhiệt và áp suất sẽ phá hủy cả bào tử cũng như tế bào sinh dưỡng trong khoảng thời gian là 15 – 20 phút. Quá trình khử trùng được hoàn toàn và đảm bảo hơn với khoảng thời gian dài hơn. Trong quá trình hấp, phải đuổi không khí ra khỏi môi trường khử trùng,

Đối với môi trường chứa gelatin và các chất khác không thích hợp đối với quá trình hấp ở nhiệt độ cao, ta có thể tiến hành hấp hơi nóng ở nhiệt độ 100°C trong khoảng 20 phút, thực hiện liên tiếp trong ba ngày:

– Ngày thứ nhất, phá hủy cơ thể tế bào sinh dưỡng, tuy nhiên các bào tử vẫn còn ng sót.

– Ngày thứ hai, tiêu diệt hoàn toàn, các tế bào sinh dưỡng vẫn còn sống sót. Các bào tử bắt đầu nảy mầm tạo thành các tế bào sinh dưỡng.

– Ngày thứ ba, tiêu diệt hoàn toàn các tế bào cơ thể sinh dưỡng do các bào tử tạo ra.

5.2.2. Khử trùng bằng cách lọc

Phương pháp này được sử dụng cho việc khử trùng các vật liệu không bền nhiệt, hầu hết các thiết bị lọc này đều làm việc ở áp suất chân không. Thiết bị lọc seitz sử dụng tấm đệm lót amiang đặt trên tấm lọc bằng thủy tinh có bề dày 1 ÷ 1,5µm.

Thiết bị lọc candle được sử dụng cho mục đích khử trùng do đó chính các thiết bị lọc này cũng cần phải khử trùng trước khi sử dụng. 

5.2.3. Khử trùng bằng ánh sáng

Tia rơnghen, tia y sử dụng để thanh trùng phòng vô trùng.

5.2.4. Phương pháp hóa học

Nhiều chất hóa học có tác dụng tiêu diệt vi khuẩn, khả năng tác dụng này có ý nghĩa vô cùng to lớn trong sản xuất. Cơ chế tác dụng và mức độ hiệu quả của chúng khác nhau, ít đồng nhất, phụ thuộc bản chất hóa học, điều kiện sử dụng và từng loại vi sinh vật cụ thể.

Ester, alcol, dung dịch kiềm yếu có tác dụng làm tan chất lipid có trong thành phần của tế bào. Muối kim loại nặng, kẽm, acid, formol làm đông tụ protein, làm thay đổi thành phần bào tương của vi sinh vật.

Acid nitric, clo, bột clo, permanganat kali, các chất hữu cơ oxy hóa mạnh có khả năng phá hủy hoàn toàn tế bào vi sinh vật. Các chất khác như glycerin, dung dịch đường hoặc muối nồng độ cao làm tăng áp suất thẩm thấu, gây mất nước tế bào.

Đối với kỹ thuật diệt khuẩn ẩm, dùng hóa chất ở dạng dung dịch, huyền phù hay bột. Còn đối với chất ở dạng khí, dùng ở dạng khí hoặc hơi.

Các hóa chất thường được dùng để diệt vi khuẩn:

Kiềm và muối: NaOH 0,1% với pH = 10, ở nồng độ này vi sinh vật bị tiêu diệt trong khoảng từ 1 đến 2 phút ở nhiệt độ 40°C (không được dùng đối với thiết bị được làm bằng nhôm). Na2CO3 1% hay 0,5% thường được sử dụng ở nhiệt độ 55°C.

Halogen và các dẫn xuất của nó: Clo là chất diệt khuẩn rất mạnh, có thể sử dụng ở dạng nước hay dạng khí, tác dụng của chúng lên tế bào dinh dưỡng, bào tử không đồng đều. Nồng độ rất nhỏ cũng đủ tiêu diệt vi sinh vật. 

Hợp chất kim loại nặng chủ yếu là các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ thủy ngân, đồng, bạc, chúng có khả năng làm đồng tự protein của vi sinh vật.

Clorua thủy ngân được sử dụng dạng dung dịch. Ở nồng độ 1/1000, tiêu diệt các tế bào dinh dưỡng trong vòng 1 đến 30 phút, nồng độ 1/5000 tiêu diệt các bào tử.

Các hợp chất bạc có nhiều dạng khác nhau. Trong y học thường sử dụng nitrat bạc, có thể diệt được vi sinh vật ở nồng 1/10.000.000.000.

Phenol và các dẫn xuất của chúng sử dụng ở nồng độ 1/100. Ở nồng độ này, phần lớn những tế bào dinh dưỡng bị tiêu diệt sau 5 đến 10 phút.

Hexachlorophene (G11), Dichlorophene(G4): sự hiện diện của clo trong nhóm bisphenol làm tăng hiệu ứng chống vi khuẩn cả gram âm lẫn gram dương. Số nhóm halogen càng nhiều, tính chống khuẩn càng cao; khi halogen ở vị trí 4 có tính chống khuẩn gram âm cao, ít độc hơn phenol. G11 thường được sử dụng để khử trùng mùi của cơ thể, tránh viêm da (xà phòng diệt khuẩn).

Hợp chất amoni bậc 4: một số chất hoạt động bề mặt cation, hợp chất amoni bậc 4 có khả năng chống lại vi khuẩn gam âm lẫn gam dương và vi nấm. Ví dụ, benzalkonium chloride (alkyl dimethyl benzyl ammonium chloride), chất này được xem như thuốc sát trùng được dùng rộng rãi trong y, dược và mỹ phẩm. Tất cả các hợp chất amoni bậc 4 bị giảm hoạt tính khi có sự hiện diện của các chất hoạt động bề mặt anion. Thường chúng được sử dụng ở nồng độ 0 ÷ 2% trong các sản phẩm khử mùi cá nhân, nước thơm, dầu gội trị gàu, sản phẩm cho trẻ em, sản phẩm trị mụn trứng cá.

Các chất khí: nhiều chất khí khác nhau có khả năng tiêu diệt vi sinh vật (SO2, formalin).

Formalin: formalin làm biến tính protid của vi sinh vật bằng cách tác dụng lên nhóm amin. Nồng độ formalin 5% tiêu diệt bào tử sau 30 phút, 2% sau 60 phút và 1% sau 2 giờ. Trong thực tế, thường sử dụng dung dịch 2% được pha loãng từ dung dịch formalin 40%.

This div height required for enabling the sticky sidebar
error: Content is protected !!
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :