Sterilizzazione mediante calore secco e umido

La sterilizzazione è un processo con cui vengono distrutte o rimosse da un oggetto o da un habitat tutte le cellule vive, le spore ed i virus.

Si può effettuare con metodi fisici come calore (secco e umido), radiazioni (UV o raggi gamma), filtrazione oppure può essere eseguita usando metodi chimici come con l’ossido di etilene. La scelta del metodo di sterilizzazione dipende dal materiale da trattare.



Leggi anche: sterilizzazione mediante radiazioni e filtrazione

Sterilizzazione mediante calore

Per tutti i microrganismi esiste una temperatura massima di crescita oltre la quale muoiono. A temperature elevate le macromolecole perdono struttura e funzionalità per un processo chiamato denaturazione.

Facciamo un esempio analizzando l’effetto della temperatura sulla vitalità di un batterio mesofilo: il 10% delle cellule rimarrà vivo dopo 3 minuti a 70°, dopo 12 minuti a 60°, dopo 42 minuti a 50°. Questo concetto di tempo necessario per poter distruggere dei microrganismi è fondamentale per la sterilizzazione.

Infatti, il tempo di sterilizzazione sarà più lungo a temperature inferiori e più breve a temperature maggiori. Una sterilizzazione efficace sarà considerata tale solo se temperatura e tempo saranno ottimali.

Il parametro utilizzato per caratterizzare la sterilizzazione mediante calore è il tempo di riduzione decimale D: tempo necessario per ridurre di dieci volte, a una data temperatura, la densità di popolazione.

Il tempo di riduzione decimale non è facile da calcolare perché dobbiamo sapere quanti batteri ci sono inizialmente, effettuare il trattamento, monitorare il trattamento e “contare” quanti batteri ci sono dopo un determinato intervallo di tempo.

Tempo di riduzione decimale durante la sterilizzazione

Essendo il tempo di riduzione decimale difficile da calcolare si preferisce utilizzare il concetto di tempo di inattivazione termica: tempo necessario per uccidere tutte le cellule di una popolazione ad una data temperatura. Il tempo di inattivazione termica viene determinato sottoponendo ad una fonte di calore popolazioni microbiche diverse (bisogna usare conta vitale per questo metodo).



Sterilizzazione mediante calore umido

La sterilizzazione mediante calore umido è molto efficace (più efficace della sterilizzazione con calore secco) perché consente di uccidere i microrganismi in tempi più rapidi e a temperature inferiori a quelle che si devono raggiungere con il calore secco. La sterilizzazione mediante calore umido può essere ottenuta con diversi metodi basati sull’azione di:

  • Liquidi caldi (acqua): bollitura, pastorizzazione.
  • Vapore fluente o sotto pressione: sterilizzazione con vapore fluente, sterilizzazione frazionata o tindalizzazione, autoclave.

Bollitura

La bollitura si ottiene portando i liquidi alla temperatura di 100°C e permette la distruzione di microrganismi in forma vegetativa e, con un’azione prolungata, anche di alcune spore batteriche.

Pastorizzazione

Si conoscono due metodi di pastorizzazione:

  • Low temperature long time (LTLT) detta pastorizzazione lenta, è ottenuta riscaldando il materiale in grossi recipienti alla temperatura di 63°C per 30 min.
  • High temperature short time (HTST) detta pastorizzazione rapida, è ottenuta facendo passare il materiale liquido attraverso piastre che riscaldano alla temperatura di 75°C per 15-20 sec.



Sterilizzazione attraverso vapore fluente

Nell’immagine sotto possiamo vedere la pentola di Koch che funziona con lo stesso meccanismo della pentola a pressione. Nel cilindro si mette il materiale da sterilizzare (oggetti che resistono al calore) che viene a contatto con il vapore acqueo generato dall’acqua che evapora.

Pentola di Koch per sterilizzare

Sterilizzazione frazionata o tindalizzazione

Con la sterilizzazione frazionata o tindalizzazione avviene la distruzione delle spore in materiali termolabili e questo è un metodo che si può utilizzare a livello casalingo per preparare le conserve. Le mettiamo a bagnomaria facendo bollire l’acqua (calore fluente) per 30 minuti e per 3 giorni consecutivi. Ogni giorno bisogna far raffreddare la conserva naturalmente.

Le endospore non vengono uccise a 100° e, trovandosi in ambiente favorevole immediatamente dopo il raffreddamento del mezzo cominciano a germinare, dando origine a cellule vitali che sono suscettibili al calore. In questo modo le cellule vitali verranno uccise il giorno rimettendole a bagnomaria.

Il problema non si pone per i sottaceti o per le conserve di pomodoro, perché l’acidità inibisce la crescita dei batteri. Nei sott’oli bisogna invece fare più attenzione.

Sterilizzazione mediante vapore sotto pressione: l’autoclave

La sterilizzazione mediante vapore sotto pressione (autoclave) si usa in campo microbiologico soprattutto per la sterilizzazione di materiale che non subisce alterazioni da parte della temperatura. Utilizza vapore (calore umido) sotto pressione.



Il cestello contenente il materiale da sterilizzare viene chiuso ermeticamente con il coperchio: il vapore che si crea in conseguenza del riscaldamento della resistenza non fuoriesce ma si accumula. Questo comporta un aumento della pressione che solitamente impostiamo a 2 atmosfere, quindi la temperatura può superare i 100°.

La sterilizzazione in autoclave dura una ventina di minuti a 121° con pressione di 2 atmosfere. Con questo sistema vengono abbattute anche tutte le spore. Anche i terreni di coltura si sterilizzano con l’autoclave.

Sterilizzazione con calore secco

La sterilizzazione con calore secco si ottiene in stufe come la Stufa di Pasteur (stufa a secco). La sterilizzazione si ottiene regolando la temperatura a 160-170°C per 1-2h (distruzione spore microbiche).

La stufa di Pasteur si utilizza soprattutto per la sterilizzazione di vetreria, strumenti e materiale resistente alle alte temperature e al calore, non per terreni di coltura.

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