مراقبة النمو الميكروبي

الآيات القرآنية

• الآية الأولى تشير إلى أن الإنسان سيُجزى على سعيه.
• الآية الثانية تتحدث عن إتيان الكافرين بجنود لا قبل لهم بها وإخراجهم من ديارهم أذلة.
• الآية الثالثة تأمر بقتال المشركين حيثما وجدوا وإخراجهم من حيث أخرجوكم، وتوضح أن الفتنة أشد من القتل، مع التأكيد على عدم القتال عند المسجد الحرام إلا إذا بدأوا هم به، وأن جزاء الكافرين القتل.

مقدمة في مراقبة النمو الميكروبي

• ‫مراقبة النمو الميكروبي ضرورية في مجالات متعددة، مثل الصحة، وإنتاج الغذاء، وحفظ المواد.

طرق مباشرة لتقدير النمو الميكروبي

• استخدام الميكروسكوب (العد المباشر للميكروسكوب):
  • مناسب لعد البكتيريا
  • يتم وضع المزرعة على شريحة زجاجية تحت غطاء لتحديد حجم معلوم، ومن ثم يتم تقدير العدد في الملي الواحد بعد عد الخلايا في الشبكة.
  • طريقة سريعة ولكنها محدودة لأنها لا تميز الخلايا الحية من الميتة وتستخدم للبكتيريا فقط.
• عدادات الخلية الإلكترونية:
  • لا تصلح للبكتيريا.
  • تناسب الميكروبات وحيدة الخلية كبيرة الحجم كالخمائر والبروتوزوا وبعض أنواع الفطريات.
  • طريقة سريعة.
• العد بالأطباق:
  • تظهر الخلايا الحية فقط القادرة على تكوين مستعمرات على بيئة صلبة مغذية.
  • طريقتين مستخدمتين:
    • طريقة الصب.
    • طريقة النشر.
• تقدير الوزن الجاف:
  • يعتمد على تقدير الوزن الكلي للخلايا سواء كانت ميتة أو حية.
  • الكتلة الحيوية تُفصل من حجم معروف من معلق قياسي للخلايا.
  • يتم ذلك تحت تفريغ من خلال غشاء ترشيح تم وزنه مسبقًا بفتحات بحجم 0.2 أو 0.45 ميكرون.
  • يتم غسل المرشح بالماء لإزالة بقايا البيئة النامية وتجفيفه في الفرن على حرارة 105°م حتى الوزن الثابت.
  • النتائج مُعبر عنها بالملليغرامات.
  • العيوب تتضمن طول الوقت للحصول على النتائج والحاجة إلى كمية كبيرة نسبيًا من العينة.
  • قد توجد مواد أخرى عالقة غير الخلايا تؤدي إلى خطأ في الوزن الدقيق.

طرق غير مباشرة لتقدير النمو الميكروبي

• طريقة العكارة والقياسات الضوئية:
  • تعتمد على قياس الضوء.
  • تعطي تقديرًا بسيطًا وسريعًا ومقنعًا للكتلة الحيوية.
  • تعتمد على الطول الموجي لكل ميكروب، وتقيس الضوء المشتت بواسطة معلق من الخلايا يتناسب مع تركيزها.
  • تعتمد على الامتصاص والنفاذية وتتطلب عمل منحنى قياسي باستخدام معلق خلايا قياسي معروف التركيز.
  • يجب التأكد من أن المعلق ليس ملوثًا.
• قياس الوميض الحيوي للـ ATP:
  • تعتمد على أن ATP يفقد بسرعة في الخلايا الميتة، مما يجعلها مفيدة لتركيز الميكروبات الحية.
  • خلية خميرة واحدة تعادل 10 بكتيريا.
    • ATP يُعادل
• طريقة الأسبكتوفيتومتر.
• طريقة تقدير مكونات الخلية (Rna Dna).

التقدير على خط الإنتاج

• يتم في خط الإنتاج، حيث يمكن أن يعطي تقدير حقيقي زمني للوحدة أو الكتلة الحيوية ويقلل الحاجة لأخذ العينات، فهو يعتمد على أن الكائنات الدقيقة تحتاج للأكسجين أو سوف تُنتج ثاني أكسيد الكربون.
• يتم تقدير تركيز الكتلة الحيوية باستخدام معايير في اﻹنتاج تعتمد على أجهزة لبيان نسبة ثاني أكسيد الكربون أو نسبة الأكسجين أو الحساسات الحيوية المتصلة بالكمبيوتر، وهذا يعطي تقدير دقيق للكتلة الحيوية.

عوامل يجب أخذها في الاعتبار أثناء التقدير

• درجة الدقة والحساسية المطلوبة.
• طول المدة الزمنية للتحليل.
• طبيعة الكائنات وحيدة الخلية، وهل تميل لتكوين تجمعات.
• تمثل الفطريات والكائنات الخيطية مشاكل إضافية.
• تباين بيئات المزارع في اللزوجة وكمية الجوامد الصلبة.
• كل هذه العوامل تؤثر في اختيار الطريقة المناسبة لمراقبة النمو.

سرعة التحليل

• الإيضاح اللحظي للكتلة الحيوية أو تركيز الخلايا أمر مهم.
• الطرق الأسرع أقل دقة، بينما الطرق الأطول أكثر دقة وقابلة للنشر.

تأثير الظروف البيئية على النمو الميكروبي

• تأثير الـ pH:
  • كل كائن دقيق له pH أمثل للعيش والنمو.
  • الفطريات تنمو في نطاق pH منخفض (4-6).
  • البكتيريا (الباسلس و الميكروكوكس) تنمو في نطاق pH من 8.5 إلى 11.5.
  • غالبية الكائنات الدقيقة تنمو في نطاق pH من 5-9.
• المواد الذائبة والنشاط المائي:
  • معظم الكائنات الحية الدقيقة تحتوي على نسبة رطوبة من 70-80% وتحتاج لكمية معينة من الماء الحر للقيام بوظائفها التمثيلية.
  • إذا وُضعت الخلايا الميكروبية ذات الجدر الصلبة في محاليل ذات تركيز منخفض، يسحب الماء من البيئة إلى الخلية، مما يجعلها منتفخة. الخلايا التي لا تحتوي على جدر صلبة تنتفخ للنهاية ثم تنفجر.
  • البيئات الجافة ذات الضغط الأسموزي العالي تسحب الماء من الخلية.
• الأكسجين:
  • تقسم الكائنات إلى خمس مجموعات حسب احتياجها للأكسجين:
    • هوائية إجبارية: تنمو فقط في وجود الأكسجين.
    • لا هوائية اختيارية: تنمو في وجود أو عدم وجود الأكسجين، ولكن بكفاءة أكبر بوجوده.
    • محبة للهواء بكميات ضئيلة: تحتاج نسبة منخفضة من الأكسجين (2-10%).
    • لا هوائية تتحمل الهواء: تتجاهل الأكسجين وتنمو جيدًا بوجوده أو عدمه.
    • لا هوائية إجبارية: لا تتحمل الأكسجين وتعرضها له يؤدي لموتها.
• الإشعاع:
  • بعض البكتيريا لديها حماية ضد الإشعاع بفضل الصبغات التي تمتص الإشعاع.
  • بعض الكائنات تظهر مقاومة ملحوظة للإشعاع.
  • بعض الكائنات تكون أقل تأثرًا بالإشعاع في البيئات اللاهوائية مقارنة بالبيئات الهوائية.
  • الأشعة فوق البنفسجية ضارة جدًا (المدى 260 نانوميتر)، حيث تسبب تلف في الـ DNA.
• الضغط الهيدروستاتيكي:
  • معظم الميكروبات لا تتعرض لضغط أعلى من 1 بار.
  • الضغط العالي يثبط النمو الميكروبي، مثل إنتاج خل التفاح.
  • الخميرة تتضرر على عمق أكبر من 14.5 متر، أي ضغط هيدروستاتيكي 1.5 بار.
• درجة الحرارة:
  • معدل التفاعلات الكيميائية يزداد مع ارتفاع درجة الحرارة (يتضاعف لكل ارتفاع بـ 10°م).
  • أنواع الكائنات حسب prefernce لدرجة الحرارة:
    • محبة للبرودة (المنخفضة جدًا):
      • تنمو على حرارة أقل من 20°م، وقادرة على النمو على حرارة أقل من الصفر المئوي ومسؤولة عن تلف الأغذية المبردة.
    • محبة للبرودة (المنخفضة):
      • درجة الحرارة المثلى 15°م، تقتل غالبًا بالتعرض لحرارة الغرفة وقادرة على العمل في الحرارة المنخفضة.
    • محبة للحرارة المتوسطة:
      • النمو الأمثل من 20-45°م، وقد تتحمل درجات حرارة من 15-20°م.
    • محبة للحرارة العالية:
      • الدرجة المثلى 55°م، مثل بعض أنواع الطحالب والبروتوزوا والفطريات.
    • محبة للحرارة البالغة الارتفاع (الهيبرثيدمو):
      • تستطيع النمو على حرارة أعلى من 100°م، والدرجة المثلى 106°م وتستمر في النمو إلي 113°م.

التحكم أو تثبيط النمو الميكروبي

• ضروري في الحالات العملية، خاصة في العناية بالصحة وإعداد الغذاء وحفظ المواد. - cidal agents المواد التي تقتل الخلية - static agents المواد الكابحة أو المثبطة - Bacteriocidal يشير إلى قتل البكتيريا - Bacteriostatic يشير إلى تثبيط نمو الخلايا البكتيرية
• العوامل المؤثرة على كفاءة المعاملة المضادة للميكروب:
  • حجم العدد: زيادة العدد الميكروبي يطيل المدة المطلوبة لقتل كل الميكروبات الموجودة.
  • تركيب هذا العدد: تتباين الميكروبات في حساسيتها للمادة القاتلة، وتتأثر الكفاءة بالعمر والشكل الخارجي والظروف الفسيولوجية.
  • تركيز المادة المضادة للميكروب: التركيز المرتفع أكثر كفاءة من المنخفض.
  • فترة التعرض للمادة القاتلة: إطالة مدة التعرض تزيد من عدد الخلايا المتضررة.
  • درجة الحرارة: ارتفاع الحرارة يزيد من كفاءة المادة المستخدمة.
  • الظروف البيئية: الرقم الهيدروجيني ولزوجة البيئة لهما تأثيرات رئيسية على كفاءة التعقيم.

التحكم في النمو الميكروبي بواسطة المواد الطبيعية

• الحرارة: وسيلة هامة وأساسية في التعقيم، يجب مراعاة درجة الحرارة والزمن.
  • التحويل إلى رماد: الحرق على 500°م يدمر الميكروبات.
  • الحرارة الرطبة: مناسبة لتعقيم معظم المواد باستخدام البخار تحت ضغط (121°م لمدة 15 دقيقة)، مفيدة في عمليات التعقيم للأواني الزجاجية والأوتوكلاف.
  • الحرارة الجافة: أقل كفاءة من الرطبة وتحتاج حرارة أعلى ومدّة أطول (160°م لمدة ساعتين)، تستخدم مع الزجاجيات والأشياء المعدنية والمواد الحساسة للرطوبة والمساحيق الجافة والزيوت.
  • ملحوظة: غليان المحاليل عند 100°م لمدة نصف ساعة لا يضمن التعقيم الكامل، يتم استخدام الغليان المتقطع أو التعقيم المتقطع لقتل الجراثيم.
• أنواع التعقيم الحراري:
  • التعقيم بالحرارة الشديدة الارتفاع UHT.
  • أنواع البسترة:
    • سريعة (72°م لمدة 15 ثانية).
    • بطيئة (63°م لمدة نصف ساعة).
• درجة الحرارة المنخفضة:
• النشاط المائي المنخفض:
  • يستخدم في حفظ الطعام والفواكه واللحوم عن طريق إزالة الماء بالتسخين أو التجفيف.
• الإشعاع:
  • استخدام الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما لتعقيم الأسطح، ولكنه محدود.
• المعاملة بالمجال الكهربي: معاملة غير حرارية تتضمن تعريض المواد لمجال كهربائي (15-20 كيلو فولت لكل سم)، تثبيط الخلايا يتم بكسر الأغشية ويُعتقد أن له مستقبل في الأغذية.
• التعقيم بالترشيح:
  • المرشحات العميقة: تزيل الكائنات بالاحتجاز والادمصاص.
  • مرشحات الأغشية: مرشحات بمسام محددة (0.2-0.45 ميكرون) تمنع مرور الميكروبات.
  • مرشحات الهواء عالية الكفاءة: تستخدم في كبائن الأمان البيولوجي لتعقيم الهواء.
• الترشيح المعقم:
• يشمل إزالة طبيعية لكل الخلايا (سائل أو غاز)، وخاصة المحاليل الحساسة للحرارة.