Մեթիլենային կապույտը՝ որպես անաերոբ պայմանների և թթվածնի ինդիկատոր. ինչ է ապացուցում գույնի փոփոխությունը

Լաբորատոր աշխատակցուհին հերմետիկ փակում է անաերոբ տարան, կափարիչի միջով ստուգում մեթիլենային կապույտի ինդիկատորային շերտը և տեսնում այն, ինչ ուզում էր տեսնել։ Շերտը կապույտից դարձել է սպիտակ։ Նա գրանցում է փորձարկումը որպես անաերոբ և անցնում հաջորդ աշխատանքին։ Երկու օր անց մի թիթեղի վրա ոչինչ չի աճում, մինչդեռ նույն տարայի մեջ գտնվող՝ հերմետիկ փակված սննդային արգանակով փորձանոթը թթվածնի ազդեցության նշաններ է ցույց տալիս։ Շերտը ճիշտ էր ցույց տալիս։ Նա դրան սխալ հարց էր տվել։

Շփոթությունն այստեղ հասկացությունների մեջ է։ Մեթիլենային կապույտի անաերոբ ինդիկատորը վերաբերում է օքսիդավերականգնման պայմաններին, ոչ թե ստերիլությանը կամ ամբողջ համակարգի վավերացմանը։ Երբ այդ տարբերությունը հստակ է, շերտը դառնում է ճշգրիտ և վստահելի գործիք՝ նեղ առաջադրանքի համար։

Հիմնական գաղափարը՝ դարձելի օքսիդավերականգնման զույգ

Լուծված մեթիլենային կապույտը գոյություն ունի երկու վիճակում։ Օքսիդացված ձևը ծանոթ կապույտ կատիոնն է։ Վերականգնված ձևը, որը կոչվում է լեյկոմեթիլենային կապույտ, անգույն է։ Գրեթե չեզոք pH-ի դեպքում պարզեցված կիսառեակցիայում մեկ կապույտ կատիոնը, մեկ պրոտոնը և երկու էլեկտրոնը տալիս են մեկ անգույն լեյկոմոլեկուլ։ pH 7-ի դեպքում ֆորմալ պոտենցիալը ստանդարտ ջրածնային էլեկտրոդի նկատմամբ մոտ պլյուս 11 միլիվոլտ է։ Այդ միջակայքին կարող են հասնել բազմաթիվ վերականգնող համակարգեր, իսկ թթվածինը կարող է ռեակցիան շրջել հակառակ ուղղությամբ։

Վերականգնման համար անհրաժեշտ է տեղային ցածր օքսիդավերականգնման պոտենցիալ։ Միայն թթվածնի հեռացումը միշտ չէ, որ բավարար է։ Անաերոբ պայմաններին նվիրված վաղ ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ սովորական թթվածնազուրկ ջրում մեթիլենային կապույտը պահպանում է իր գույնը, եթե վերականգնող նյութ չկա։ Նույնպես պարզվել է, որ դեքստրոզային արգանակի և մոտ 0.01 տոկոս ներկանյութի խառնուրդները հեշտությամբ գունազրկվում են 37 C-ի դեպքում, մինչդեռ նույն խառնուրդը 4 C-ի դեպքում մեկ օր մնում է կապույտ։ Այս մասին հաղորդվել է թարմ հյուսվածքի և անաերոբ աճեցման պայմանների վերաբերյալ փորձերում։ Ջերմաստիճանը, pH-ը, գլյուկոզը, ասկորբատը, թիոգլիկոլատը և մանրէների վերականգնող ակտիվությունը որոշում են էլեկտրոնների հասանելիությունը։

Կրկնակի օքսիդացման համար բավական է միայն թթվածինը։ Երբ օդը հասնում է լեյկոձևին, այն կրկին կապույտ է դառնում։ Ժամանակակից նախագծված ինդիկատորներն օգտագործում են հենց այս ցիկլը՝ ներկանյութ, վերականգնող նյութ և կայունացնող մատրից։ Դրանք անգույն են թթվածնի ցածր մակարդակի դեպքում և կրկին կապույտ են դառնում օդի ազդեցությունից, ինչպես ցույց է տրվել ներկանյութի, վերականգնող նյութի, մակերևութաակտիվ նյութի և կավի հիմքով մեթիլենային կապույտի հիբրիդային թթվածնային ինդիկատորի ուսումնասիրությունում։ Այդ նախատիպում օգտագործվել է 0.01 միլիմոլար ներկանյութ՝ 2.0 միլիմոլար ասկորբատի կամ գլյուկոզի հետ, pH 11-ի դեպքում։ Այն անգույն էր դառնում թթվածնի մոտ 0.5 ծավալային տոկոսի դեպքում և փորձարկման խցիկում տարբերակում էր 0.1 տոկոսից ցածր և 0.5 տոկոսից բարձր թթվածնի մակարդակները։

Այսպիսով, աշխատանքի սկզբունքը պարզ է։ Կապույտը նշանակում է, որ ինդիկատորի գոտին օքսիդացված է։ Անգույնը նշանակում է, որ ինդիկատորի գոտում հաստատվել են վերականգնող պայմաններ՝ թթվածնի ցածր մակարդակով։ Փոփոխությունը դարձելի է, տեղային և քիմիական։ Ինքնին այն մանրէների մասին ոչինչ չի ասում։

Ինչպես է մեթիլենային կապույտի ինդիկատորային շերտն աշխատում անաերոբ տարայում

Անաերոբ տարայի համար նախատեսված մեթիլենային կապույտի ինդիկատորային շերտը փոքր ռեակցիոն գոտի է, որը տեղադրվում է տարայի գազային միջավայրում այնպես, որ տեսանելի լինի առանց տարան բացելու։ Առևտրային ձևաչափերը տարբեր են՝ թղթե շերտեր, նախապատրաստման ընթացքում լուծվող կամ թրջվող հաբեր և ավելի նոր հիբրիդային թղթեր։ Որոշների ռեակցիոն գոտին ակտիվացնելու համար անհրաժեշտ է մեկ կաթիլ թորած ջուր։ Մյուսները չոր ձևաչափի սարքեր են և պետք է չոր մնան։ Պետք է առաջնորդվել տվյալ արտադրանքի հրահանգով, քանի որ խոնավացումը, տեղադրումը և ցուցմունքի ընթերցման ժամանակը քիմիական գործընթացի մաս են։

Գործնականում ցուցմունքը նախատեսված է երկու վիճակ տարբերակելու համար։ Կապույտը նշանակում է, որ շերտի տեղում թթվածինը պահպանվում է կամ պայմանները բավարար չափով վերականգնող չեն։ Սպիտակը կամ անգույնը նշանակում է, որ շերտի տեղում հաստատվել են անաերոբ օքսիդավերականգնման պայմաններ։ Որոշ առևտրային թղթեր պարունակում են կարմիր ֆոնային գունանյութ, ուստի դրանց վերականգնված վերջնական վիճակը սպիտակի փոխարեն վարդագույն է։ Նախքան գնահատելը պարզեք, թե ձեր արտադրանքն ինչ վերջնական գույն պետք է ունենա։

Ժամանակը տարբեր է՝ կախված համակարգից։ GasPak տիպի համակարգերից մեկում գունաթափումն սկսվել է մոտ մեկ ժամվա ընթացքում և ավարտվել մի քանի ժամում, մինչդեռ սենյակային ջերմաստիճանում իրականացված վերահսկվող համեմատության ժամանակ մեթիլենային կապույտին պահանջվել է ավելի քան վեց ժամ։ Այդ աշխատանքում սննդային միջավայրի օքսիդավերականգնման պոտենցիալը 60-ից 100 րոպեի ընթացքում հասել է մոտ մինուս 100 միլիվոլտի՝ ներկանյութի փոփոխության ավարտից շատ առաջ, իսկ շերտի լիովին անգույն դառնալու պահին այն արդեն մինուս 200 միլիվոլտից զգալիորեն ցածր էր։ Ինդիկատորը հետ է մնում գազային միջավայրի փոփոխությունից։ Առաջին ժամին կապույտ շերտը ձախողում չի ապացուցում, իսկ վեցերորդ ժամին սպիտակ շերտը նկարագրում է շերտի վիճակը վեցերորդ ժամին։

Նույն պատճառով կարևոր է նաև տեղադրությունը։ Շերտը պահեք տարայի ազատ գազային տարածքում՝ կափարիչի միջով տեսանելի, ագարի մակերեսներից և սննդային միջավայրերից հեռու։ Այն ցույց է տալիս իր անմիջական շրջապատի պայմանները։ Եթե այն հպեք սառը պատին, ծածկեք թիթեղներով կամ թույլ տաք, որ խտացած ջուրը թրջի այն, ապա այն ցույց կտա այդ միկրոմիջավայրի, ոչ թե ամբողջ տարայի պայմանները։

Ինչ է ցույց տալիս շերտը և ինչ չի ցույց տալիս

Անաերոբ տարայի մեթիլենային կապույտի ինդիկատորը դիտարկեք որպես մեկ տվիչ՝ մեկ տեղում։ Այն հաստատում է տեղային օքսիդավերականգնման և թթվածնային պայմաններն իր ռեակցիոն գոտում։ Եթե խառնումն ու հավասարակշռության հաստատումը բավարար են, այդ պայմաններն ընդհանուր առմամբ ներկայացնում են ազատ գազային տարածքի վիճակը։ Դրանից դուրս ամեն ինչ եզրահանգում է, իսկ եզրահանգմանը պետք են առանձին ապացույցներ։

Անգույն շերտը չի հաստատում ստերիլությունը։ Ստերիլությունը կենսունակ օրգանիզմների բացակայությունն է, որը հաստատվում է վավերացված ստերիլացման և աճեցման վավերացման հսկիչներով։ Տարան կարող է լիովին անաերոբ լինել և միևնույն ժամանակ աղտոտված, կամ լիովին ստերիլ լինել և միևնույն ժամանակ աերոբ։

Այն չի վավերացնում աճեցման համակարգի յուրաքանչյուր մասը։ Փակ փորձանոթի ներսում լուծված թթվածինը, ագարի խորքում մնացած թթվածինը, խիտ լցված տարայում առաջացած գրադիենտները և ցուցմունքը կարդալուց հետո առաջացած արտահոսքը դուրս են մեկ շերտի վերահսկողությունից։ Տարածական փորձերը նույն տարայի մեջ ցույց են տվել հարակից կապույտ և անգույն գոտիներ, որտեղ թթվածնի ներթափանցումն ու վերականգնող ակտիվությունը տարբեր կերպ են հավասարակշռվել։ Մեկ կետով հնարավոր չէ հավաստել ամբողջ ծավալի պայմանները։

Այն չի ապացուցում անաերոբ պայմանների անընդհատ պահպանումը։ Նախապատրաստման ժամանակ մեկ անգամ կարդացած շերտը ոչինչ չի ասում քսաներորդ ժամի մասին։ Անաերոբ պայմանների որակի վերաբերյալ վերջին աշխատանքները զգուշացնում են, որ քիմիական ինդիկատորները նկարագրում են գազային միջավայրն ընթերցման պահին և կարող են բավարար վիճակ ցույց տալ՝ չնայած քիչ քանակով մնացորդային թթվածնի առկայությանը։ Շերտի ցուցմունքը ինկուբացիայի ընթացքի հետ կապում է շարունակական կամ ստուգման կետերում կատարված փաստագրումը, ոչ թե վերջնական վիճակին մեկ հայացքը։

Գույնի փոփոխության հիմքում ընկած քիմիայի մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար տե՛ս ինչպես է մեթիլենային կապույտն անցնում օքսիդացված և վերականգնված վիճակների միջև։ Թե ինչպես է թթվածինն ավելի լայն իմաստով ազդում նմուշների հետ աշխատանքի վրա, տե՛ս թթվածնի վերահսկումը մանրադիտակային և մանրէների աճեցման աշխատանքներում։

Սխեմա՝ տարայի կողքին պահելու համար

Ստորև պատկերը հոդվածը խտացնում է լաբորատոր աշխատասեղանի համար նախատեսված մեկ ուղեցույցի մեջ։ Նույն շերտի երեք վիճակները, ռեակցիայի երկու ուղղությունները և ինդիկատորի տված ապացույցի ու համակարգի վավերացման միջև սահմանը։

Խափանումներ, որոնք շերտը կապույտ են պահում կամ կեղծ վստահություն են ներշնչում

Խափանումների մեծ մասը բաժանվում է հինգ խմբի։ Յուրաքանչյուրն ունի իր բնորոշ նշանները։

Ոչ հերմետիկ տարան կամ տոպրակը շարունակում է թթվածին հասցնել ռեակցիոն գոտուն։ Շերտը մնում է կապույտ կամ գունաթափվելուց հետո կրկին կապույտ է դառնում։ Նախքան քիմիան մեղադրելը ստուգեք կափարիչը, միջադիրը, սեղմակներն ու հերմետիկացնող մակերեսները։

Սպառված կամ սխալ ակտիվացված գազի գեներատորը թթվածինն ընդհանրապես չի հեռացնում։ Ջրով ակտիվացվող հին համակարգերում մոտ 10-ից 15 րոպեին խտացման բացակայությունը և մոտ 20-ից 40 րոպեին կափարիչի չտաքանալն այդ համակարգի համար վաղ նախազգուշացնող նշաններ էին։ Չափազանց լցված տարայում անբավարար հզորությամբ փաթեթը նույն կերպ է ձախողվում։

Թունավորված կատալիզատորի խնդիրը վերաբերում է միայն ջրածին և պալադիում օգտագործող հին համակարգերին, որտեղ պալադիումը նպաստում է ջրածնի ու թթվածնի միավորմանը՝ ջուր առաջացնելով։ Խոնավությունն ու ծծմբաջրածինը վատթարացնում են դրա աշխատանքը։ Ժամանակակից շատ փաթեթներ ընդհանրապես պալադիում չեն օգտագործում, ուստի այս շտկումը մի կիրառեք այնտեղ, որտեղ այն տեղին չէ։

Քայքայված կամ սխալ մշակված շերտը կարող է ձախողվել աննկատ։ Պահպանման ընթացքում ներկանյութն ու վերականգնող նյութը կորցնում են դարձելիությունը։ Սա պատճառներից մեկն է, թե ինչու են մշակվել հիբրիդային բաղադրություններ՝ լույսի ազդեցությամբ գունաթափմանը և պահպանման ընթացքում հատկությունների կորստին դիմակայելու համար։ Մի օգտագործեք ժամկետանց պաշարները, սկզբնական ոչ բնականոն գույնով պաշարները, ինչպես նաև այն շերտերը, որոնք թրջվել են, երբ պետք է չոր լինեին, կամ չոր են մնացել, երբ պահանջվում էր թրջել։

Գրադիենտը կամ ուշացումը մոլորեցնում է ընթերցողին, ոչ թե խանգարում քիմիական գործընթացին։ Վատ խառնված ազատ գազային տարածքը, լուծված թթվածին պարունակող փակ փորձանոթները և կիսապինդ միջավայրերը յուրաքանչյուրն իրենց պայմանները պահպանում են ավելի երկար, քան շերտի ցուցմունքն է հուշում։ Ռեզազուրինի շերտերը վարդագույն փուլով անցնում են անգույն վիճակի և հաճախ ներկայացվում են որպես ավելի արագ տարբերակ, սակայն դրանց շեմերը հատուկ են իրենց բաղադրությանը և չեն տարածվում մեթիլենային կապույտի վրա։

Հսկիչներ և ցուցմունքի ընթերցման ընթացակարգ, որն արժե կիրառել

Երկու էժան հսկիչներ բացահայտում են սխալ մեկնաբանությունների մեծ մասը։ Փորձարկմանը զուգահեռ սենյակի օդում պահեք թարմ շերտ՝ որպես օդային հսկիչ։ Աշխատող մեթիլենային կապույտի շերտն այնտեղ մնում է կապույտ։ Որոշ փաթեթավորված ինդիկատորներ սկզբում բաց գույն ունեն և բացելիս կապույտ են դառնում, ինչն ինքնին գործունակության ստուգում է։ Նաև պարբերաբար թարմ շերտ տեղադրեք նախապես վավերացված անաերոբ համակարգում։ Այն պետք է արտադրանքի համար սահմանված ժամանակում հասնի վավերացված վերականգնված վերջնական վիճակին։ Եթե հսկիչներից որևէ մեկն իրեն սպասված ձևով չի դրսևորում, փոխարինեք խմբաքանակը՝ նախքան տարաների ցուցմունքներին վստահելը։

Ցուցմունքի ընթերցման ընթացակարգը բխում է աշխատանքի մեխանիզմից։ Շերտը տեղադրեք ազատ գազային տարածքում այնպես, որ տեսանելի լինի առանց տարան բացելու՝ պատին հպվելու և թրջելու հարցերում հետևելով արտադրանքի հրահանգին։ Գրանցեք սկզբնական գույնը, տարայի հերմետիկ փակման ժամանակը և գույնը՝ արտադրանքի համար սահմանված ստուգման պահին։ Եթե տարայի կառուցվածքը թույլ է տալիս, ինկուբացիայի ընթացքում սահմանված ստուգման կետերում գրանցեք, որ ինդիկատորը մնացել է վերականգնված վիճակում։ Վերջնական գույնը գրանցեք բացելուց անմիջապես առաջ։ Բացելուց առաջվա այդ գույնը տվյալ փորձարկման վերջնական ցուցմունքն է։ Բացելուց հետո սպասեք կապույտ գույնի վերադարձին և թույլ մի տվեք, որ այն փոխի արդեն գրանցվածը։

Եթե շերտը սահմանված ժամանակից հետո մնում է կապույտ, անաերոբ պայմանները համարեք չհաստատված։ Հաջորդաբար ստուգեք ամբողջ շղթան՝ հերմետիկությունը, փաթեթը, կատալիզատորը՝ եթե առկա է, ինդիկատորի խոնավացումն ու պիտանելիության ժամկետը, ապա ինդիկատորի գործունակությունը՝ օդային հսկիչի համեմատությամբ։ Աճը կամ դրա բացակայությունը պետք է մեկնաբանել միայն գազային միջավայրի պայմանները հաստատելուց հետո՝ օգտագործելով տվյալ կիրառությանը համապատասխան անաերոբ աճեցման համակարգի և օրգանիզմների հսկիչներ։

Իր ոլորտում շերտի ցուցմունքը պետք է վճռորոշ լինի։ Կապույտ թե անգույն՝ այն պատասխանում է մեկ հարցի՝ մեկ վայրի և մեկ պահի մասին։ Այդ հարցը տվեք սահմանված ժամանակին՝ կողքին հսկիչներ ունենալով, և այն վստահելի պատասխան կտա։ Իսկ եթե մեկ հայացքով փորձեք դրանից պարզել ստերիլությունը, յուրաքանչյուր փորձանոթի պայմանները կամ ամբողջ ինկուբացիայի ընթացքը, ինդիկատորի ոչ մի քիմիական մեխանիզմ չի կարող այդ մեկնաբանությունը հիմնավոր դարձնել։