અવાયવીય અને ઑક્સિજન સૂચક તરીકે મિથિલીન બ્લૂ: રંગમાં ફેરફાર શું સાબિત કરે છે

એક ટેકનિશિયન અવાયવીય જારને સીલ કરે છે, ઢાંકણમાંથી મિથિલીન બ્લૂ સૂચક પટ્ટી તપાસે છે અને પોતે જોવા માગે છે તે જ જુએ છે. પટ્ટી વાદળીમાંથી સફેદ થઈ ગઈ છે. તે આ પ્રયોગને અવાયવીય તરીકે નોંધે છે અને આગળ વધે છે. બે દિવસ પછી એક પ્લેટ પર કંઈ ઊગતું નથી, જ્યારે એ જ જારની અંદરની સીલ કરેલી બ્રોથ ટ્યુબમાં ઑક્સિજનના સંપર્કનાં ચિહ્નો દેખાય છે. પટ્ટી સાચું જ કહી રહી હતી. તેણે પટ્ટીને ખોટો પ્રશ્ન પૂછ્યો હતો.

આ ગૂંચવણ મૂળભૂત ખ્યાલોની છે. મિથિલીન બ્લૂ અવાયવીય સૂચક રેડોક્સનો ખ્યાલ છે, જંતુરહિતતાનો નહીં અને આખી પ્રણાલીના પ્રમાણનનો પણ નહીં. આ તફાવત સ્પષ્ટ થતાં જ પટ્ટી એક ચોક્કસ, વિશ્વસનીય સાધન બની જાય છે, જેનું કામ મર્યાદિત છે.

ખ્યાલ: એક પ્રતિવર્તી રેડોક્સ યુગ્મ

દ્રાવિત મિથિલીન બ્લૂ બે અવસ્થામાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. ઑક્સિડિત સ્વરૂપ જાણીતું વાદળી ધનાયન છે. અપચયિત સ્વરૂપ, જેને લ્યુકોમિથિલીન બ્લૂ કહે છે, રંગહીન છે. તટસ્થની નજીકના pH પર સરળ કરેલી અર્ધ-પ્રતિક્રિયામાં એક વાદળી ધનાયન, એક પ્રોટોન અને બે ઇલેક્ટ્રૉન મળીને એક રંગહીન લ્યુકો અણુ બનાવે છે. pH 7 પર પ્રમાણભૂત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડની સરખામણીમાં તેનું ઔપચારિક વિભવ આશરે વત્તા 11 millivolts છે. આ તેને એવી શ્રેણીમાં મૂકે છે જ્યાં ઘણી અપચયકારી પ્રણાલીઓ પહોંચી શકે છે અને ઑક્સિજન પ્રતિક્રિયાને ઉલટાવી શકે છે.

અપચય માટે સ્થાનિક રેડોક્સ વિભવ નીચું હોવું જરૂરી છે. માત્ર ઑક્સિજન દૂર કરવાથી હંમેશાં એવું થતું નથી. અવાયવીય સ્થિતિ અંગેના પ્રારંભિક કામમાં જાણવા મળ્યું કે સાદા ઑક્સિજનમુક્ત પાણીમાં મિથિલીન બ્લૂનો રંગ અપચયકારી પદાર્થ હાજર ન હોય ત્યાં સુધી જળવાઈ રહેતો હતો. લગભગ 0.01 percent રંગદ્રવ્ય ધરાવતા ડેક્સ્ટ્રોઝ બ્રોથનાં મિશ્રણો 37 C પર સહેલાઈથી રંગહીન થઈ જતાં હતાં, જ્યારે એ જ મિશ્રણ 4 C પર રાખતાં એક દિવસ સુધી વાદળી રહેતું હતું, જેમ કે તાજા પેશી અને અવાયવીય સંવર્ધનની પરિસ્થિતિઓ પરના પ્રયોગોમાં જણાવાયું છે. તાપમાન, pH, ગ્લુકોઝ, એસ્કોર્બેટ, થાયોગ્લાયકોલેટ અને સૂક્ષ્મજીવોની અપચયકારી પ્રવૃત્તિ—આ બધું ઇલેક્ટ્રૉન ઉપલબ્ધ છે કે નહીં તે નક્કી કરે છે.

પુનઃઑક્સિડેશન માટે માત્ર ઑક્સિજનની જરૂર પડે છે. હવા લ્યુકો સ્વરૂપ સુધી પહોંચે ત્યારે તે ફરી વાદળી બને છે. આધુનિક રીતે રચાયેલા સૂચકો આ જ ચક્રનો ઉપયોગ કરે છે: રંગદ્રવ્ય, અપચયકારક અને સ્થિરતા આપતું માધ્યમ મળીને ઓછા ઑક્સિજનમાં રંગહીન બને છે અને હવાના સંપર્કમાં ફરી વાદળી થાય છે, જેમ કે રંગદ્રવ્ય, અપચયકારક, સર્ફેક્ટન્ટ અને માટી આધારિત સંયુક્ત મિથિલીન બ્લૂ ઑક્સિજન સૂચકમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. તે પ્રોટોટાઇપમાં pH 11 પર 0.01 millimolar રંગદ્રવ્ય સાથે 2.0 millimolar એસ્કોર્બેટ અથવા ગ્લુકોઝ વપરાયું હતું. તે લગભગ 0.5 volume percent ઑક્સિજન પર રંગહીન થયું હતું અને તેના પરીક્ષણ કક્ષમાં 0.1 percent કરતાં ઓછા અને 0.5 percent કરતાં વધુ ઑક્સિજન વચ્ચે ભેદ દર્શાવ્યો હતો.

એટલે કાર્યકારી સિદ્ધાંત સરળ છે. વાદળીનો અર્થ સૂચકનો વિસ્તાર ઑક્સિડિત છે. રંગહીનનો અર્થ સૂચકના વિસ્તારમાં અપચયકારી, ઓછા ઑક્સિજનવાળી પરિસ્થિતિઓ સ્થાપિત થઈ છે. આ ફેરફાર પ્રતિવર્તી, સ્થાનિક અને રાસાયણિક છે. તે પોતાની મેળે સૂક્ષ્મજીવો વિશે કંઈ કહેતો નથી.

અવાયવીય જારમાં મિથિલીન બ્લૂ સૂચક પટ્ટી કેવી રીતે કામ કરે છે

અવાયવીય જાર માટેની મિથિલીન બ્લૂ સૂચક પટ્ટી એક નાનો પ્રતિક્રિયા વિસ્તાર છે, જેને જારના વાયુ વાતાવરણમાં એવી જગ્યાએ મૂકવામાં આવે છે જ્યાં પાત્ર ખોલ્યા વિના તેને જોઈ શકાય. વ્યાવસાયિક સ્વરૂપો અલગ અલગ હોય છે: કાગળની પટ્ટીઓ, ગોઠવતી વખતે ઓગાળવામાં કે ભીની કરવામાં આવતી ટેબ્લેટ્સ અને નવા સંયુક્ત કાગળો. કેટલાકમાં પ્રતિક્રિયા વિસ્તાર સક્રિય કરવા માટે નિસ્યંદિત પાણીનું એક ટીપું જરૂરી હોય છે. અન્ય સૂકા સ્વરૂપનાં સાધનો છે, જેમને સૂકાં જ રાખવાં પડે છે. ચોક્કસ ઉત્પાદનની સૂચનાપત્રિકા અનુસાર જ કામ કરવું જોઈએ, કારણ કે ભેજ આપવો, સ્થાન અને વાંચવાનો સમય—આ બધું રસાયણશાસ્ત્રનો ભાગ છે.

વ્યવહારમાં અપેક્ષિત વાંચન બે સ્થિતિઓમાં વહેંચાયેલું છે. વાદળીનો અર્થ પટ્ટી પાસે ઑક્સિજન અથવા અપૂરતી અપચયકારી પરિસ્થિતિઓ હજી છે. સફેદ કે રંગહીનનો અર્થ પટ્ટી પાસે અવાયવીય રેડોક્સ પરિસ્થિતિઓ સ્થાપિત થઈ છે. કેટલાક વ્યાવસાયિક કાગળોમાં લાલ પૃષ્ઠભૂમિ રંગદ્રવ્ય ઉમેરવામાં આવે છે, તેથી તેમનું અપચયિત અંતિમ સ્વરૂપ સફેદને બદલે ગુલાબી દેખાય છે. નિર્ણય લેતાં પહેલાં જાણો કે તમારું ઉત્પાદન કઈ અંતિમ સ્થિતિ દર્શાવવાનું જણાવે છે.

સમય પ્રણાલી પ્રમાણે બદલાય છે. એક GasPak પ્રકારની ગોઠવણીમાં રંગ લગભગ એક કલાકમાં ફિક્કો થવા લાગ્યો અને થોડા કલાકોમાં સંપૂર્ણ ગાયબ થયો, જ્યારે ઓરડાના તાપમાને કરેલી નિયંત્રિત સરખામણીમાં મિથિલીન બ્લૂ માટે છ કલાકથી વધુ સમય લાગ્યો. તે અભ્યાસમાં સંવર્ધન માધ્યમનું રેડોક્સ વિભવ 60 થી 100 મિનિટમાં લગભગ ઋણ 100 millivolts સુધી પહોંચ્યું હતું, રંગદ્રવ્યનો ફેરફાર પૂરો થાય તેના ઘણાં પહેલાં. પટ્ટી સંપૂર્ણ રંગહીન થઈ ત્યારે તે ઋણ 200 millivolts કરતાં પણ ઘણું નીચે હતું. સૂચક વાયુ વાતાવરણના ફેરફારથી પાછળ રહે છે. પ્રથમ કલાકે વાદળી પટ્ટી નિષ્ફળતા સાબિત કરતી નથી, અને છઠ્ઠા કલાકે સફેદ પટ્ટી છઠ્ઠા કલાકે પટ્ટીની સ્થિતિ દર્શાવે છે.

આ જ કારણથી સ્થાન પણ મહત્વનું છે. પટ્ટીને પાત્રના ઉપરના વાયુ અવકાશમાં, ઢાંકણમાંથી દેખાય તેવી રીતે, અગારની સપાટીઓ અને સંવર્ધન માધ્યમોથી દૂર રાખો. તે પોતાની આસપાસની તાત્કાલિક પરિસ્થિતિ દર્શાવે છે. તેને ઠંડી દીવાલ સાથે ચપટી મૂકો, પ્લેટોની નીચે દબાવો કે સંઘનિત પાણીથી ભીંજાવા દો, તો તે જારને બદલે તે સૂક્ષ્મપર્યાવરણની સ્થિતિ દર્શાવશે.

પટ્ટી શું દર્શાવે છે અને શું નથી દર્શાવતી

અવાયવીય જારના મિથિલીન બ્લૂ સૂચકને એક સ્થાન પરના એક સેન્સર તરીકે વિચારો. તે પોતાના પ્રતિક્રિયા વિસ્તારમાં સ્થાનિક રેડોક્સ અને ઑક્સિજનની પરિસ્થિતિઓની પુષ્ટિ કરે છે. જો મિશ્રણ અને સમતુલન પૂરતાં હોય, તો તે મોટાભાગે ઉપરના વાયુ અવકાશનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. તેનાથી આગળનું બધું અનુમાન છે, અને અનુમાન માટે અલગ પુરાવા જરૂરી છે.

રંગહીન પટ્ટી જંતુરહિતતાની પુષ્ટિ કરતી નથી. જંતુરહિતતા એટલે જીવંત સજીવોની ગેરહાજરી, જે માન્ય કરેલી જંતુરહિતકરણ પ્રક્રિયા અને સંવર્ધન પ્રમાણનના નિયંત્રણો દ્વારા સાબિત થાય છે. જાર સંપૂર્ણ અવાયવીય હોવા છતાં દૂષિત હોઈ શકે છે, અથવા સંપૂર્ણ જંતુરહિત હોવા છતાં ઑક્સિજનયુક્ત હોઈ શકે છે.

તે સંવર્ધન પ્રણાલીના દરેક ભાગનું પ્રમાણન કરતી નથી. સીલ કરેલી ટ્યુબની અંદરનો દ્રાવિત ઑક્સિજન, ઊંડા અગારમાં ફસાયેલો ઑક્સિજન, ગીચ ભરેલા જારમાં પરિસ્થિતિઓના ઢાળ અને વાંચન લીધા પછી ઊભું થતું લીકેજ—આ બધું એક પટ્ટીની તપાસની બહાર રહે છે. અવકાશીય પ્રયોગોમાં એક જ પાત્રમાં બાજુબાજુ વાદળી અને રંગહીન વિસ્તારો જોવા મળ્યા હતા, જ્યાં ઑક્સિજનનો પ્રવેશ અને અપચયકારી પ્રવૃત્તિ અલગ અલગ રીતે સંતુલિત થતાં હતાં. એક બિંદુ આખા ઘનફળને પ્રમાણિત કરી શકતું નથી.

તે અવિરત અવાયવીય સ્થિતિ સાબિત કરતી નથી. ગોઠવણી વખતે એક વાર વાંચેલી પટ્ટી વીસમા કલાક વિશે કંઈ કહેતી નથી. અવાયવીય ગુણવત્તા અંગેના તાજેતરના કામમાં ચેતવણી આપવામાં આવી છે કે રાસાયણિક સૂચકો તેમને વાંચવામાં આવે તે ક્ષણનું વાયુ વાતાવરણ દર્શાવે છે અને થોડો અવશેષ ઑક્સિજન હોવા છતાં સંતોષકારક દેખાઈ શકે છે. સતત અથવા નિર્ધારિત તપાસબિંદુઓ પરની નોંધો જ પટ્ટીને ઇન્ક્યુબેશન સાથે જોડે છે, અંતિમ સ્થિતિ પરની એક નજર નહીં.

રંગમાં ફેરફાર પાછળના સંબંધિત રસાયણશાસ્ત્ર માટે જુઓ મિથિલીન બ્લૂ ઑક્સિડિત અને અપચયિત અવસ્થાઓ વચ્ચે કેવી રીતે ચક્રિત થાય છે. નમૂનાઓના સંચાલનને ઑક્સિજન વધુ વ્યાપક રીતે કેવી રીતે અસર કરે છે તે માટે, સૂક્ષ્મદર્શકીય અને સંવર્ધન કાર્યમાં ઑક્સિજન નિયંત્રણ જુઓ.

જારની બાજુમાં રાખવા માટેનું આલેખ

નીચેનું ચિત્ર આખા લેખને કાર્યમેજ પરના એક સંદર્ભમાં સંક્ષિપ્ત કરે છે. તેમાં એક જ પટ્ટીની ત્રણ અવસ્થાઓ, પ્રતિક્રિયાની બે દિશાઓ અને સૂચકના પુરાવા તથા પ્રણાલીના પ્રમાણન વચ્ચેની સીમા દર્શાવાય છે.

પટ્ટીને વાદળી રાખતી અથવા ખોટી ખાતરી આપતી નિષ્ફળતાઓ

મોટાભાગની નિષ્ફળતાઓ પાંચ જૂથોમાં આવે છે. દરેકની અલગ ઓળખ છે.

લીક થતો જાર કે પાઉચ પ્રતિક્રિયા વિસ્તારમાં સતત ઑક્સિજન પહોંચાડે છે. પટ્ટી વાદળી રહે છે અથવા ફિક્કી થયા પછી ફરી વાદળી થાય છે. રસાયણશાસ્ત્રને દોષ આપતાં પહેલાં ઢાંકણ, ગાસ્કેટ, ક્લેમ્પ્સ અને સીલ થતી સપાટીઓ તપાસો.

ખતમ થઈ ગયેલો અથવા ખોટી રીતે સક્રિય કરેલો વાયુ જનરેટર ઑક્સિજન દૂર જ કરતો નથી. જૂની પાણીથી સક્રિય થતી પ્રણાલીઓમાં લગભગ 10 થી 15 મિનિટે સંઘનન ન દેખાવું અને લગભગ 20 થી 40 મિનિટે ઢાંકણ ગરમ ન થવું તે પ્રણાલી માટે પ્રારંભિક ચેતવણીઓ હતાં. વધુ પડતા ભરેલા જારમાં ઓછી ક્ષમતાવાળું સૅશે પણ એ જ રીતે નિષ્ફળ થાય છે.

નિષ્ક્રિય થયેલા ઉત્પ્રેરકનો મુદ્દો માત્ર જૂની હાઇડ્રોજન અને પેલેડિયમવાળી પ્રણાલીઓને લાગુ પડે છે, જેમાં પેલેડિયમ હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિજનને જોડીને પાણી બનાવે છે. ભેજ અને હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ તેને બગાડે છે. આજનાં ઘણાં સૅશેમાં પેલેડિયમ હોતું જ નથી, તેથી જ્યાં આ ઉપાય લાગુ પડતો ન હોય ત્યાં તેનો ઉપયોગ ન કરો.

બગડેલી અથવા ખોટી રીતે સંભાળેલી પટ્ટી સ્પષ્ટ સંકેત આપ્યા વિના નિષ્ફળ થાય છે. સંગ્રહ દરમિયાન રંગદ્રવ્ય અને અપચયકારક પોતાની પ્રતિવર્તિતા ગુમાવે છે. પ્રકાશથી રંગ ફિક્કો પડવા અને સંગ્રહ દરમિયાન ગુણધર્મો ઘટવા સામે પ્રતિકાર માટે સંયુક્ત રચનાઓ વિકસાવવામાં આવી હતી, તેનું આ એક કારણ છે. સમાપ્તિ તારીખ વીતી ગયેલો જથ્થો, અસામાન્ય પ્રારંભિક રંગવાળો જથ્થો અને સૂકી રહેવી જોઈએ ત્યારે ભીની કરેલી કે ભીની કરવી જરૂરી હોય ત્યારે સૂકી રાખેલી પટ્ટીઓ ન વાપરો.

પરિસ્થિતિઓનો ઢાળ અથવા પ્રતિભાવમાં વિલંબ રસાયણશાસ્ત્રને નહીં, પણ વાંચનારને ગેરમાર્ગે દોરે છે. સારી રીતે મિશ્રિત ન થયેલું ઉપરનું વાયુ અવકાશ, દ્રાવિત ઑક્સિજનવાળી સીલ કરેલી ટ્યુબો અને અર્ધઘન માધ્યમો—આ દરેક પોતાની પરિસ્થિતિઓ પટ્ટી સૂચવે તેના કરતાં વધુ સમય સુધી જાળવી રાખે છે. રેસાઝ્યુરિન પટ્ટીઓ ગુલાબી અવસ્થામાંથી પસાર થઈને રંગહીન થાય છે અને ઘણી વાર તેમને વધુ ઝડપી તરીકે વેચવામાં આવે છે, પણ તેમની સીમાઓ તેમની પોતાની રચના પર આધારિત છે અને મિથિલીન બ્લૂને લાગુ પડતી નથી.

અપનાવવા યોગ્ય નિયંત્રણો અને વાંચન પ્રક્રિયા

બે ઓછા ખર્ચનાં નિયંત્રણો મોટાભાગનાં ખોટાં વાંચન પકડી લે છે. પ્રયોગની સાથે એક નવી હવા-નિયંત્રણ પટ્ટી ઓરડાની હવામાં રાખો. યોગ્ય રીતે કામ કરતી મિથિલીન બ્લૂ પટ્ટી ત્યાં વાદળી રહે છે. કેટલાક પૅક કરેલા સૂચકો શરૂઆતમાં ફિક્કા હોય છે અને ખોલતાં વાદળી થાય છે; આ પોતે જ તેમની કાર્યક્ષમતાની તપાસ છે. સાથે સાથે, સમયાંતરે અગાઉ પ્રમાણિત કરેલી અવાયવીય ગોઠવણીમાં એક નવી પટ્ટી મૂકો. તે ઉત્પાદન દ્વારા નિર્દિષ્ટ સમયની અંદર પ્રમાણિત અપચયિત અંતિમ સ્થિતિ સુધી પહોંચવી જોઈએ. બેમાંથી કોઈ પણ નિયંત્રણ અપેક્ષા મુજબ કામ ન કરે, તો જારનાં વાંચનો પર વિશ્વાસ કરતાં પહેલાં તે બૅચ બદલો.

વાંચન પ્રક્રિયા કાર્યપદ્ધતિમાંથી જ નક્કી થાય છે. પટ્ટીને ઉપરના વાયુ અવકાશમાં એવી રીતે મૂકો કે જાર ખોલ્યા વિના તેને જોઈ શકાય, અને દીવાલનો સંપર્ક તથા ભીની કરવા અંગે ઉત્પાદનની સૂચનાપત્રિકા અનુસરો. પ્રારંભિક રંગ, જાર સીલ કર્યાનો સમય અને ઉત્પાદન દ્વારા નિર્દિષ્ટ તપાસબિંદુએ રંગ નોંધો. પાત્રની ગોઠવણીમાં શક્ય હોય ત્યાં, ઇન્ક્યુબેશન દરમિયાન નિર્ધારિત તપાસબિંદુઓએ સૂચક અપચયિત જ રહ્યો હતો તેની નોંધ લો. ખોલતાં પહેલાં તરત અંતિમ રંગ નોંધો. ખોલતાં પહેલાંનો એ રંગ તે પ્રયોગનું અંતિમ બિંદુ છે. ખોલ્યા પછી ફરી વાદળી થવાની અપેક્ષા રાખો અને તેને અગાઉની નોંધ બદલવા ન દો.

જો પટ્ટી તેના નિર્દિષ્ટ સમય પછી પણ વાદળી રહે, તો અવાયવીય સ્થિતિની પુષ્ટિ થઈ નથી એમ માનો. ક્રમસર તપાસ કરો: સીલ, સૅશે, ઉત્પ્રેરક હોય તો તે, સૂચકની ભેજ અને સમાપ્તિ તારીખ, અને પછી હવા-નિયંત્રણની સામે સૂચકની કાર્યક્ષમતા. વાયુ વાતાવરણની પુષ્ટિ થયા પછી જ વૃદ્ધિ કે વૃદ્ધિના અભાવનું અર્થઘટન કરવું જોઈએ, અને તે માટે ઉપયોગને અનુરૂપ અવાયવીય સંવર્ધનની ગોઠવણી તથા સજીવ નિયંત્રણો વાપરવાં જોઈએ.

પટ્ટી પોતાના કાર્યક્ષેત્રમાં અંતિમ નિર્ણય આપવાને લાયક છે. વાદળી હોય કે રંગહીન, તે એક સમયે એક સ્થાન વિશેના એક પ્રશ્નનો જવાબ આપે છે. નિયંત્રણો સાથે તેને યોગ્ય સમયે એ પ્રશ્ન પૂછો, તો તે વિશ્વસનીય જવાબ આપે છે. તેને જંતુરહિતતા વિશે, દરેક ટ્યુબ વિશે કે એક જ નજર પરથી આખા ઇન્ક્યુબેશન વિશે પૂછો, તો કોઈ પણ સૂચકનું રસાયણશાસ્ત્ર એ અર્થઘટનને બચાવી શકતું નથી.