अवायवीय आणि ऑक्सिजन निर्देशक म्हणून मिथिलीन ब्लू: रंगबदलातून काय सिद्ध होते

एक तंत्रज्ञ अवायवीय जार सीलबंद करते, झाकणातून मिथिलीन ब्लू निर्देशक पट्टी पाहते आणि तिला अपेक्षित असलेले दृश्य दिसते. पट्टी निळ्याऐवजी पांढरी झाली आहे. ती प्रयोगाची नोंद अवायवीय म्हणून करते आणि पुढच्या कामाला लागते. दोन दिवसांनंतर एका प्लेटवर कोणतीही वाढ दिसत नाही, तर त्याच जारमधील एका सीलबंद द्रव संवर्धनमाध्यमाच्या नळीत ऑक्सिजनच्या संपर्काची चिन्हे दिसतात. पट्टीने खरीच माहिती दिली होती. तिने मात्र पट्टीला चुकीचा प्रश्न विचारला होता.

हा गोंधळ संकल्पनांमधील फरक न समजल्यामुळे होतो. मिथिलीन ब्लू अवायवीय निर्देशक ही रेडॉक्सशी संबंधित संकल्पना आहे; निर्जंतुकतेशी किंवा संपूर्ण प्रणालीच्या पडताळणीशी संबंधित संकल्पना नाही. हा फरक स्पष्ट झाला की, पट्टी हे मर्यादित कामासाठी अचूक आणि विश्वासार्ह साधन ठरते.

संकल्पना: उलट करता येणारे रेडॉक्स युग्म

विरघळलेले मिथिलीन ब्लू दोन अवस्थांमध्ये अस्तित्वात असते. ऑक्सिडीकृत रूप म्हणजे परिचित निळा धनायन. अपचयित रूपाला ल्युकोमिथिलीन ब्लू म्हणतात आणि ते रंगहीन असते. तटस्थ pH च्या जवळ, साध्या स्वरूपातील अर्ध-अभिक्रियेत एक निळा धनायन, एक प्रोटॉन आणि दोन इलेक्ट्रॉन मिळून एक रंगहीन ल्युको रेणू तयार होतो. pH 7 वर प्रमाणित हायड्रोजन इलेक्ट्रोडच्या संदर्भात त्याचा औपचारिक विभव सुमारे अधिक 11 millivolts असतो. त्यामुळे तो अशा श्रेणीत येतो जिथे अनेक अपचायक प्रणाली पोहोचू शकतात आणि जिथे ऑक्सिजन ही प्रक्रिया उलट करू शकतो.

अपचयनासाठी स्थानिक रेडॉक्स विभव कमी असणे आवश्यक असते. केवळ ऑक्सिजन काढून टाकल्याने हे नेहमी साध्य होत नाही. अवायवीय स्थितीवरील सुरुवातीच्या संशोधनात असे आढळले की, साध्या ऑक्सिजनमुक्त पाण्यात अपचायक पदार्थ नसल्यास मिथिलीन ब्लूचा रंग टिकून राहतो. तसेच, सुमारे 0.01 percent रंगद्रव्य असलेल्या डेक्स्ट्रोज द्रव संवर्धनमाध्यमाच्या मिश्रणांचा रंग 37 C वर सहज नाहीसा झाला, तर तेच मिश्रण 4 C वर ठेवल्यास एक दिवस निळे राहिले. याची नोंद ताजे ऊतक आणि अवायवीय संवर्धन परिस्थितींवरील प्रयोगांमध्ये आहे. तापमान, pH, ग्लुकोज, अॅस्कॉर्बेट, थायोग्लायकोलेट आणि सूक्ष्मजीवांची अपचायक क्रिया हे सर्व इलेक्ट्रॉन उपलब्ध असतील की नाही हे ठरवतात.

पुनःऑक्सिडीकरणासाठी फक्त ऑक्सिजन पुरेसा असतो. हवा ल्युको रूपापर्यंत पोहोचली की ते पुन्हा निळे होते. आधुनिक, विशिष्ट रचनेचे निर्देशक नेमके हेच चक्र वापरतात: रंगद्रव्य, अपचायक पदार्थ आणि स्थिरता देणारी आधाररचना. कमी ऑक्सिजनमध्ये ते रंगहीन असतात आणि हवेच्या संपर्कात पुन्हा निळे होतात. हे रंगद्रव्य, अपचायक पदार्थ, पृष्ठसक्रिय पदार्थ आणि चिकणमातीवर आधारित संमिश्र मिथिलीन ब्लू ऑक्सिजन निर्देशकात दाखवले आहे. त्या प्रारूपात pH 11 वर 0.01 millimolar रंगद्रव्यासोबत 2.0 millimolar अॅस्कॉर्बेट किंवा ग्लुकोज वापरले होते. ते सुमारे 0.5 volume percent ऑक्सिजनवर रंगहीन झाले आणि त्याच्या चाचणी कक्षात 0.1 percent पेक्षा कमी व 0.5 percent पेक्षा जास्त ऑक्सिजन यांतील फरक दाखवू शकले.

त्यामुळे कार्यतत्त्व सोपे आहे. निळा रंग म्हणजे निर्देशकाचा भाग ऑक्सिडीकृत आहे. रंगहीन अवस्था म्हणजे निर्देशकाच्या भागात अपचायक, कमी ऑक्सिजनची परिस्थिती निर्माण झाली आहे. हा बदल उलट करता येणारा, स्थानिक आणि रासायनिक आहे. त्यावरून स्वतंत्रपणे सूक्ष्मजीवांविषयी काहीही सांगता येत नाही.

अवायवीय जारमधील मिथिलीन ब्लू निर्देशक पट्टी कशी काम करते

अवायवीय जारसाठीची मिथिलीन ब्लू निर्देशक पट्टी म्हणजे अभिक्रिया होणारा एक लहान भाग. तो जारमधील वायूच्या संपर्कात अशा ठिकाणी ठेवला जातो की पात्र न उघडता तो दिसू शकेल. बाजारातील प्रकार वेगवेगळे असतात: कागदी पट्ट्या, मांडणी करताना विरघळवायच्या किंवा ओलावायच्या गोळ्या आणि अधिक नवीन संमिश्र कागद. काहींमध्ये अभिक्रिया सुरू करण्यासाठी ऊर्ध्वपातित पाण्याचा एक थेंब आवश्यक असतो. इतर कोरड्या प्रकारचे निर्देशक असतात आणि ते कोरडेच ठेवावे लागतात. विशिष्ट उत्पादनाच्या सूचनापत्रकानुसारच वापर करावा, कारण पाणी देणे, पट्टी ठेवण्याची जागा आणि वाचनाची वेळ हे रासायनिक प्रक्रियेचे भाग आहेत.

प्रत्यक्ष वापरात अपेक्षित वाचन दोन अवस्थांपैकी एक असते. निळा रंग म्हणजे पट्टीच्या ठिकाणी ऑक्सिजन अजून आहे किंवा पुरेशी अपचायक परिस्थिती निर्माण झालेली नाही. पांढरा किंवा रंगहीन रंग म्हणजे पट्टीच्या ठिकाणी अवायवीय रेडॉक्स परिस्थिती निर्माण झाली आहे. काही व्यावसायिक कागदांमध्ये लाल पार्श्वभूमीचे रंगद्रव्य घातलेले असते, त्यामुळे त्यांची अपचयित अंतिम अवस्था पांढरी नसून गुलाबी दिसते. निष्कर्ष काढण्यापूर्वी तुमच्या उत्पादनाची अपेक्षित अंतिम अवस्था कोणती आहे ते जाणून घ्या.

लागणारा वेळ प्रणालीनुसार बदलतो. GasPak प्रकारच्या एका मांडणीत सुमारे एका तासात रंग फिका होऊ लागला आणि काही तासांत पूर्ण नाहीसा झाला, तर खोलीच्या तापमानावर केलेल्या नियंत्रित तुलनेत मिथिलीन ब्लूसाठी सहा तासांपेक्षा जास्त वेळ लागला. त्या अभ्यासात संवर्धनमाध्यमाचा रेडॉक्स विभव 60 ते 100 मिनिटांत सुमारे उणे 100 millivolts पर्यंत पोहोचला होता; रंगद्रव्याचा बदल पूर्ण होण्याच्या खूप आधीच. पट्टी पूर्णपणे रंगहीन झाली तेव्हा तो उणे 200 millivolts पेक्षाही बराच कमी होता. निर्देशकाचा प्रतिसाद जारमधील वातावरणातील बदलाच्या मागे असतो. पहिल्या तासाला निळी असलेली पट्टी अपयश सिद्ध करत नाही आणि सहाव्या तासाला पांढरी असलेली पट्टी सहाव्या तासातील स्वतःची स्थिती दर्शवते.

याच कारणाने पट्टी ठेवण्याची जागाही महत्त्वाची असते. पट्टी जारमधील वरच्या मोकळ्या वायूच्या जागेत, झाकणातून दिसेल अशी आणि अगरच्या पृष्ठभागांपासून व संवर्धनमाध्यमांपासून दूर ठेवा. ती तिच्या अगदी जवळच्या वातावरणाची माहिती देते. तिला थंड भिंतीला सपाट टेकवून ठेवल्यास, प्लेट्सखाली दडवल्यास किंवा संघनित पाण्याने भिजू दिल्यास ती जारऐवजी त्या सूक्ष्म स्थानिक वातावरणाची माहिती देते.

पट्टी काय दर्शवते आणि काय दर्शवत नाही

अवायवीय जारमधील मिथिलीन ब्लू निर्देशकाकडे एका ठिकाणी असलेला एक संवेदक म्हणून पाहा. तो स्वतःच्या अभिक्रिया क्षेत्रातील स्थानिक रेडॉक्स आणि ऑक्सिजन परिस्थिती दर्शवतो. वायूंचे मिश्रण आणि समतोल प्रस्थापित होणे पुरेसे असल्यास हे वाचन साधारणपणे वरच्या मोकळ्या वायूच्या जागेचे प्रतिनिधित्व करते. यापलीकडील सर्व निष्कर्ष हे अनुमान आहेत आणि त्यांना स्वतंत्र पुरावा आवश्यक असतो.

रंगहीन पट्टी निर्जंतुकता सिद्ध करत नाही. निर्जंतुकता म्हणजे जिवंत राहू शकणाऱ्या जीवांची अनुपस्थिती; ती पडताळलेल्या निर्जंतुकीकरण प्रक्रियेतून आणि संवर्धन पडताळणी नियंत्रणांतून सिद्ध होते. जार पूर्णपणे अवायवीय असूनही दूषित असू शकतो किंवा पूर्णपणे निर्जंतुक असूनही त्यात ऑक्सिजन असू शकतो.

ती संवर्धन प्रणालीच्या प्रत्येक भागाची पडताळणी करत नाही. सीलबंद नळीतील विरघळलेला ऑक्सिजन, अगरच्या खोल भागात अडकलेला ऑक्सिजन, भरलेल्या जारमधील स्थितीतील स्थानिक फरक आणि वाचनानंतर निर्माण होणारी गळती या सर्व गोष्टी एका पट्टीच्या निदर्शनास येत नाहीत. स्थानानुसार केलेल्या प्रयोगांमध्ये एकाच पात्रात निळे आणि रंगहीन भाग शेजारी दिसले, कारण त्या भागांमध्ये ऑक्सिजनचा प्रवेश आणि अपचायक क्रिया यांचा समतोल वेगवेगळा होता. एक बिंदू संपूर्ण घनफळातील स्थिती प्रमाणित करू शकत नाही.

ती अखंड अवायवीय स्थिती सिद्ध करत नाही. मांडणीच्या वेळी एकदा वाचलेली पट्टी विसाव्या तासाविषयी काहीही सांगत नाही. अवायवीय परिस्थितीच्या गुणवत्तेविषयीच्या अलीकडील कामात असा इशारा दिला आहे की रासायनिक निर्देशक वाचनाच्या क्षणी असलेले वातावरण दर्शवतात आणि थोडा अवशिष्ट ऑक्सिजन असतानाही समाधानकारक दिसू शकतात. पट्टीचे वाचन उष्मायनातील परिस्थितीशी जोडण्यासाठी सतत किंवा ठरावीक तपासणी बिंदूंवर नोंदी आवश्यक असतात; केवळ अंतिम अवस्थेकडे एकदा नजर टाकणे पुरेसे नाही.

रंगबदलामागील संबंधित रसायनशास्त्रासाठी मिथिलीन ब्लू ऑक्सिडीकृत आणि अपचयित अवस्थांमध्ये कसे चक्राकार बदलते हे पाहा. नमुने हाताळताना ऑक्सिजनचा व्यापक परिणाम समजून घेण्यासाठी, सूक्ष्मदर्शकीय आणि संवर्धन कामातील ऑक्सिजन नियंत्रण पाहा.

जारजवळ ठेवण्यासाठी एक आकृती

खालील आकृती हा लेख प्रयोगशाळेतील कामाच्या ठिकाणी वापरता येईल अशा एका संदर्भात संक्षिप्त करते. त्यात एकाच पट्टीच्या तीन अवस्था, अभिक्रियेच्या दोन दिशा आणि निर्देशकाने दिलेला पुरावा व संपूर्ण प्रणालीची पडताळणी यांतील सीमा दाखवल्या आहेत.

पट्टी निळी ठेवणारी किंवा चुकीचा विश्वास देणारी बिघाडाची कारणे

बहुतेक बिघाड पाच गटांत येतात. प्रत्येकाची वेगळी लक्षणे असतात.

गळती असलेला जार किंवा पाउच अभिक्रिया क्षेत्राला सतत ऑक्सिजन पुरवत राहतो. पट्टी निळीच राहते किंवा फिकी झाल्यावर पुन्हा निळी होते. रसायनशास्त्राला दोष देण्यापूर्वी झाकण, गॅस्केट, क्लॅम्प आणि सील होणारे पृष्ठभाग तपासा.

संपलेला किंवा चुकीच्या पद्धतीने सक्रिय केलेला वायूनिर्माता ऑक्सिजन काढून टाकतच नाही. पाण्याने सक्रिय होणाऱ्या जुन्या प्रणालींमध्ये, सुमारे 10 ते 15 मिनिटांत संघनन न दिसणे आणि सुमारे 20 ते 40 मिनिटांत झाकण उबदार न होणे हे त्या प्रणालीतील सुरुवातीचे इशारे होते. जास्त सामग्री भरलेल्या जारमध्ये अपुऱ्या क्षमतेचे सॅशेही अशाच प्रकारे अपयशी ठरते.

उत्प्रेरक निष्क्रिय होण्याची समस्या फक्त हायड्रोजन आणि पॅलेडियम वापरणाऱ्या जुन्या प्रणालींना लागू होते. त्यांत पॅलेडियम हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनची अभिक्रिया घडवून पाणी तयार करते. ओलावा आणि हायड्रोजन सल्फाइडमुळे त्याची कार्यक्षमता कमी होते. आजच्या अनेक सॅशेंमध्ये पॅलेडियम वापरलेलेच नसते, त्यामुळे ही उपाययोजना लागू नसलेल्या प्रणालीत वापरू नका.

खराब झालेली किंवा चुकीच्या पद्धतीने हाताळलेली पट्टी ठळक इशारा न देता निकामी होते. साठवणुकीत रंगद्रव्य आणि अपचायक पदार्थांची उलट अभिक्रिया करण्याची क्षमता कमी होते. प्रकाशामुळे रंग फिका होणे आणि साठवणुकीतील कार्यक्षमता घटणे यांना प्रतिकार करण्यासाठी संमिश्र रचना विकसित करण्याचे हे एक कारण होते. वापराची अंतिम तारीख उलटलेला साठा, सुरुवातीचा रंग असामान्य असलेला साठा, कोरड्या ठेवायच्या असताना ओलावलेल्या पट्ट्या किंवा ओलावणे आवश्यक असताना कोरड्या ठेवलेल्या पट्ट्या वापरू नका.

स्थानिक स्थितींतील फरक किंवा प्रतिसादातील विलंब यांमुळे रसायनशास्त्र नव्हे, तर वाचणारी व्यक्ती दिशाभूल होते. नीट मिश्रित न झालेली वरची वायूची जागा, विरघळलेला ऑक्सिजन असलेल्या सीलबंद नळ्या आणि अर्धघन संवर्धनमाध्यमे यांतील परिस्थिती पट्टीच्या वाचनावरून वाटते त्यापेक्षा जास्त वेळ टिकून राहते. रेझाझ्युरिन पट्ट्या गुलाबी अवस्थेतून रंगहीन होतात आणि त्यांचा प्रतिसाद अधिक जलद असल्याचे अनेकदा विक्रीत सांगितले जाते. मात्र त्यांच्या बदलाच्या मर्यादा त्यांच्या स्वतःच्या रचनेवर अवलंबून असतात आणि त्या मिथिलीन ब्लूला लागू करता येत नाहीत.

नियंत्रणे आणि अवलंबण्याजोगी वाचन कार्यपद्धती

दोन कमी खर्चाची नियंत्रणे बहुतेक चुकीची वाचने ओळखू शकतात. प्रयोगासोबत खोलीतील हवेत एक नवीन हवा-नियंत्रण पट्टी ठेवा. व्यवस्थित काम करणारी मिथिलीन ब्लू पट्टी तेथे निळी राहते. काही पॅकबंद निर्देशक सुरुवातीला फिके असतात आणि पॅक उघडल्यावर निळे होतात; ही स्वतःच त्यांच्या कार्यक्षमतेची तपासणी आहे. तसेच, वेळोवेळी आधी पडताळलेल्या अवायवीय मांडणीत एक नवीन पट्टी ठेवा. उत्पादनासाठी निर्दिष्ट वेळेत ती पडताळलेल्या अपचयित अंतिम अवस्थेपर्यंत पोहोचली पाहिजे. दोन्हीपैकी कोणतेही नियंत्रण अपेक्षेप्रमाणे काम करत नसेल, तर जारमधील वाचनांवर विश्वास ठेवण्यापूर्वी उत्पादनाची ती तुकडी बदला.

वाचनाची कार्यपद्धती कार्यप्रणालीवरून ठरते. जार न उघडता वरच्या वायूच्या जागेतील पट्टी दिसेल अशा ठिकाणी ती ठेवा. भिंतीशी संपर्क आणि ओलावण्याबाबत उत्पादनाच्या सूचनापत्रकाचे पालन करा. सुरुवातीचा रंग, जार सीलबंद केल्याची वेळ आणि उत्पादनासाठी निर्दिष्ट तपासणीच्या वेळी दिसलेला रंग नोंदवा. पात्राच्या रचनेमुळे शक्य असल्यास, उष्मायनादरम्यान ठरावीक तपासणी बिंदूंवर निर्देशक अपचयित अवस्थेतच राहिल्याची नोंद करा. उघडण्याच्या अगदी आधी अंतिम रंग नोंदवा. उघडण्यापूर्वीचा तो रंगच त्या प्रयोगाची अंतिम अवस्था आहे. उघडल्यानंतर पट्टी पुन्हा निळी होणे अपेक्षित आहे; त्यावरून आधीच्या नोंदी बदलू नका.

निर्दिष्ट वेळ उलटल्यानंतरही पट्टी निळी राहिल्यास, अवायवीय स्थितीची पडताळणी झालेली नाही असे माना. क्रमाने तपासा: सील, सॅशे, उत्प्रेरक असल्यास तो, निर्देशकाला दिलेले पाणी आणि वापराची अंतिम तारीख, त्यानंतर हवा-नियंत्रणाच्या तुलनेत निर्देशकाचे कार्य. वातावरणाची पडताळणी झाल्यावरच वाढ दिसण्याचा किंवा न दिसण्याचा अर्थ लावा. त्यासाठी उपयोगाशी सुसंगत अवायवीय संवर्धन मांडणी आणि जीवांसाठीची नियंत्रणे वापरा.

पट्टीच्या स्वतःच्या मर्यादित कार्यक्षेत्रात तिचे वाचन निर्णायक मानले पाहिजे. निळी असो वा रंगहीन, ती एका ठिकाणाविषयी एका वेळचा एक प्रश्न सोडवते. योग्य वेळी, सोबत नियंत्रणे ठेवून तोच प्रश्न विचारा आणि ती विश्वासार्ह उत्तर देईल. मात्र निर्जंतुकतेबद्दल, प्रत्येक नळीबद्दल किंवा एकदाच पाहून संपूर्ण उष्मायनाबद्दल विचाराल, तर कोणत्याही निर्देशकाचे रसायनशास्त्र त्या वाचनाला योग्य ठरवू शकणार नाही.