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微波灭菌——迮薇薇，汤蓉蓉，赵丹迮薇薇赵丹汤蓉蓉
一、概念灭菌：是指用物理或化学方法将所有治病和非致病的微生物、芽孢全部杀死的操作。微波(microwave,MW)是一种波长在1~0.001m、频率介于300MHz和300GHz之间的一种超高频电磁波。其波长很短、频率很高的电磁波，它具有：会产生显著的反射和直线传播、电场的振荡周期极短、穿透能力强、与物质相互作用会产生特定效应等特点。
一、概念微波灭菌法：是采用微波照射产生的热能杀灭微生物和芽孢的方法。该法适合液体和固体物料的灭菌，且对固体物料具有干燥作用。
二、微波灭菌原理微波是一种高频电磁波，对加热的物料具有热效应与非热效应。微生物在强电磁波下，其代谢及遗传过程遭到阻断，细胞膜及遗传物质造到破坏，从而被杀灭。其特点是在物料流过系统中特殊设计的微波处理器时，受到高强度微波作用而进行杀菌。
热效应灭菌：微波加热时,细菌体内的蛋白质、核酸成分等分子极性集团,在微波场下高速旋转、振动,一方面加热使细菌蛋白质凝固而死亡,另一方面也可以使蛋白质、核酸变性而死亡。它主要基于介质在高频率电磁场中被加热的原理。一定强度的微波可让微生物中的水分子形成电偶极性并随电场改变而高速转动,导致细胞膜结构破裂,细胞分子间氢健松弛破坏,同时吸收微波能升温。由于它们是凝聚态物质,分子间的作用力加剧了微波能向热能的转化,从而使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转动两方面的作用,使其空间结构变化或破坏,细胞中的蛋白质凝固而造成微生物的死亡,因而达到灭菌的目的。
非热效应灭菌：微波能的非热效应在灭菌中起到了常规物理灭菌所没有的特殊作用,也是造成细菌死亡的原因之一。
三、微波灭菌优点：时间短、速度快。低温灭菌保持药品有效成份。均匀彻底。节约能源。便于控制,易实现自动化生产。设备简单、工艺先进。改善劳动条件、节省占地面积。
时间短，速度快。介质由极性分子和非极性分子组成,在电磁场作用下,这些极性分子从原来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向。而在高频电磁场作用下,这些取向按交变电磁的频率不断变化,这一过程造成分子的运动和相互摩擦从而产生热量。此时交变电场的场能转化为介质内的热能,使介质温度不断升高,故微波加热是介质材料自身损耗电场能量而发热。所以微波加热处理时间大大缩短,在一定功率密度强度下,一般只要数十秒、几分钟即能达到满意效果。
低温灭菌保持药品有效成份：微波有热效应的快速升温和非热效应的双重杀菌作用,相比常规热力干燥、杀菌在比较低的温度和较短的时间就能获得所需的干燥、杀菌效果。一般杀菌温度在65~70、75~80或103~121,时间在3~8min,且能保留药品的有效成分。
均匀彻底：微波具有穿透性能,表面和内部同时作用,能保证内、外部温度一同达到要求值，所以干燥、杀菌均匀、彻底。
节约能源：微波电能转换效率高,一般在70%以上。微波是直接对药品进行作用处理,加热箱体本身不被加热,因而不存在额外的热能损耗,所以节能省电,一般可节电30%~50%。
便于控制,易实现自动化生产：微波干燥、杀菌处理设备操作简单,便于控制,没有热惯性,能根据不同药品工艺规范要求进行处理,减少生产操作人员,降低生产成本。
设备简单、工艺先进：与常规杀菌相比,微波设备不需要锅炉、管道系统、煤场和运输车辆等,只要具备水、电基本条件即可,对厂房无特殊要求,投资少、见效快。
改善劳动条件、节省占地面积：微波设备无高温、无耐热、本身不发热、无热辐射,可大大改善劳动条件,而且设备结构紧凑、节省厂房面积。
四、微波灭菌效果及应用：1.微波灭菌在食品业中的应用：在20世纪末期,国外学者已对微波灭菌在食品消毒中应用有所研究。研究表明用微波灭菌脱脂奶可代替传统的超高温灭菌。传统的超高温灭菌,虽然可以存放时间很长,但是其使牛奶质量大打折扣。用微波炉灭菌不仅可以延长牛奶的保质期,而且色泽、口味好,营养成分损失较少,故微波灭菌是脱脂牛奶超高温灭菌的极好替代方法。另外,对一些食品超市和快餐店制作或销售汉堡包的细菌污染状况进行检测,国内外各种资料显示:微波灭菌可以应用于食品业进行消毒灭菌。
2.微波灭菌在临床中的应用近年来,微波灭菌开始在临床工作中加以应用。在实验操作中,将被菌株污染的手术刀、手术剪、钢板、螺钉、钢针等器械辐射时间在3~5min即可完全杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及乙肝病毒。微波炉可以对手术中急需的金属类器械实现灭菌。另外,由于细菌污染导致同种异体骨移植所需的同种异体骨的潜在性短缺,外国学者将受污染的股骨头同种异体骨在家用微波炉内微波辐射2min后,可以有效杀灭污染菌。用微波灭菌的骨移植价格低廉、容易使用、快捷而且能有效地处理污染骨。
3.微波灭菌在组织培养中的应用传统的组织培养器皿需应用高压蒸汽灭菌进行灭菌,费时费力,不便于应用。我国学者研究表明,微波灭菌可以代替高压蒸汽灭菌用于组织培养器皿的消毒灭菌。用微波灭菌代替传统的压力蒸汽灭菌,具有灭菌时间短、操作简便及对营养破坏作用小等特点。此外,我国学者研究了影响微波灭菌的因素和效果,及用液体培养基代替固体培养基培养脱毒马铃薯菌的方法和效果,实验证实在组织培养中,用家用微波炉可代替高压蒸汽灭菌。微波灭菌可应用于组织培养,是一种方便快捷省时的灭菌方法。
4.微波灭菌在制药业中的应用药品最忌讳污染,而且被细菌污染的药品还不能应用高压蒸汽灭菌,以防高温破坏药物有效成份,进而使药物失效。我国学者研究表明,微波灭菌常用于处理中药材及各种中西药成品、保健品及生物制品的快速灭菌处理,在灭菌同时无任何残留物于药品中,而且不会破坏药物有效成份。所以微波灭菌将会成为一种对药品无污染的灭菌新工艺。
5.微波灭菌在中药生产中的应用直接入药的药材，由于生长在细菌繁殖的环境，因此在洗药、常规干燥时，难以将生物与微生物或卵、螨等清除或杀灭。因而，此种药材即使经常规干燥粉碎过筛后，也难以符合中国药典所规定的杂菌指标要求，必须对其进行灭菌处理。微波用于中药灭菌也取得良好的效果，曾用三种微波发生装置：2450MHZ隧道式微波加热器；2450MHZ直波导微波机；2450MHZ组合波导微波机，分别对丸药样品进行灭菌，含菌量菌数比未处理的样品降低74-99%。
五、微波灭菌的展望虽然大量的研究报道显示,微波灭菌是安全、可靠、高效的一种灭菌方法,但是微波灭菌的原理目前仍然不太明确。随着科学技术的发展,电子显微镜技术的广泛应用,将为研究微波灭菌的机理奠定坚实的基础,以便更好的研究微波灭菌的机理。另外微波灭菌的影响因素亦有待进一步确切的讨论研究。总之,微波灭菌会有一个美好的前景。
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