DD152141A1 - Verfahren zur erfassung der luftkeimflora - Google Patents

Abstract

Die Forderung nach der Moeglichkeit, aus einer Luftprobe vielseitige qualitative und quantitative mikrobiologische Untersuchungen durchfuehren zu koennen, laesst sich nur aus einer durch Sorptionsverfahren gewonnenen Keimsuspension erreichen. Es wird ein Verfahren beschrieben, bei welchem eine Wasserfluessigkeit auf Fuellkoerperoberflaechen mit der zu untersuchenden Luft in innigen Stoffaustausch gelangt. Die so erzeugte Keimsuspension enthaelt qualitativ und quantitativ die Keime der erfassten Luft. Der Aufbau des fuer das Verfahren erforderlichen Geraetes gestattet eine vollstaendige Gewinnung einer derartigen Luftprobe und erlaubt Reihenuntersuchungen zum Zwecke der Umweltanalysen in Tierproduktionsanlagen.

Description

Verfahren zur Erfassung der Luftkeimflora

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist zur Unterstützung der tierärztlichen Hygienetätigkeit auf dein Gebiet der mikrobiellen ümweltanalyse erarbeitet worden₀ Mit ihrer Anwendung ist es möglich, die in der Luft von Ställen und ihrer Umgebung enthaltenen Mikroorganismen in kürzester Zeit und in einer für mikrobiologische Hygieneanalysen ausreichenden Menge zu erfassen· Das Verfahren des Keimsammelns ermöglicht es, von einer gewonnenen Keimprobe der Luft ausgehend, qualitative und quantitative mikrobiologische Untersuchungsmethoden anzuschließen und gestattet die Durchführung gezielter semiquantitativer Schnellmethoden für den kurzfristigen Nachweis der mikrobiellen Luftkontamination₀ Das Verfahren ist so eingerichtet, daß das Gerät für Reihenuntersuchungen zum Luftkeimgehalt in ausreichenden kurzen Zeitabständen genutzt werden kann_o

Charakterisierung; der bekannten technischen Lösungen Der quantitative Kachweis von LlikroOrganismen in der Stalluft vfird von einer Vielzahl von Autoren als eine Methode zur Bestimmung des Hygienezustands in Ställen beschriebene Über die V/ertigkeit der Ergebnisse einer so ermittelten Gesamtkeimflora der Stalluft ist keine Einheitlichkeit zu erkennen* Erst die Anwendung ausreichend empfindlicher, qualitativer mikrobiologischer Untersuchungen gestattete die Feststellung des Keimspektrurns der Luft* Somit vmrden auch gezielte Untersuchungen auf hygienerelevante Bakterienarten, sogenannte Indikatorkeime, quantitativ und qualitativ durchführbar· Nicht alle bekannten Verfahren zur Erfassung der Luftkeime bieten

die Voraussetzungen für derartige gezielte Untersuchungen» Ihre diesbezügliche Eignung wird von den jeweiligen Liethoden der Mikroorganismenabscheidung bestimmte Jarnych (1976), Aerosole in der Veterinärmedizin, VEB Deutscher Landwirt— Schaftsverlag Berlin, "klassifiziert die bekannten Verfahren auf Grund dieser verschiedenen technischen Lösungen in !· Absetzmethoden, 2· Filtrationsmethoden, 3& Sorptionsmethoden, 4o kombinierte Methoden und 5« biologische Methoden» Dem Arbeitsschritt der Luftkeimerfassung schließt sich die Feststellung der Keimzahl je Flächen— oder Volumeneinheit an«. Deshalb werden geeignete Geräte zum Luftansaugen und zur Volumenstroimaessung· den Keimsammelgeräten nachgeschaltet« Absetzmethoden bieten nur Voraussetzungen um Ergebnisse mit beschränkten Aussagen zu erlangen» Der gesamte Luftstrom, der durch einen Spalt oder über einen Ansaugtrichter oder —stutzen angesaugt wird, erfährt auf einem Nährboden eine Ablenkung* Auf Grund der Trägheitsab.scheidung bleiben dadurch, die Mikroorganismen auf dem Nährboden haften» Sine derartige Keimerfassung läßt keine weiteren Untersuchungen zu, als die, v/elche auf einem einmal gewählten Nährboden möglich sind* Paralleluntersuchungen auf mehrere Indikatorkeime aus einer Luftprobe sind unmöglich«, Aufgrund der unterschiedlichen Teilchenträg&eit und der verschiedenen Elastizität der Nährböden werden einige Mikroorganismen zu tief in den Nährboden, andere mit dem abgelenkten'Luftstrom befördert, wodurch sie entweder nicht erkennbar oder nicht erfaßt v/erden (V/oiwode, 1976, Vergleichende Untersuchungen zur Größenbestimmung koloniebildender Einheiten in der Stalluft, Vet. Dissertation (A) Hohenheia; Senf, 1980, Erprobung eines Absorptionsgerätes zur Erfassung der Luftkeimzahl, Dipl*agr* ing«,-Arbeit HU zu Berlin) _θ Hierin liegt begründet, daß mit Absetzmethoden durchschnittlich eine geringere Keimzahl erfaßt wird als. mit Sorptionsmethoden<> Bei der Anwendung von Filtrationsmethoden müssen die auf Filtern verschiedener Materialart zurückgehaltenen Mikroorganismen aus dem Filtermaterial entfernt werden, wenn dieses nicht selbst mit einem geeigneten Nährboden versehen worden ist*-

Nur im Falle des Herauslösens des Mikroorganismenadsorbats aus dem Filter· lassen sich aus einer Luftprobe Paralleluntersuchungen auf verschiedene Indikatorkeime quantitativ durchführen. Die Praxisanwendung dieser Methode ist jedoch wegen ihrer teil weise umständlichen und unvollständigen Isolierung der Mikroorganismen und durch den Mangel an vielseitig geeignetem Filtermaterial stark eingeschränkt _o Außerdem sind die Reaktionen der Mikroorganismen während der Filterpassage noch unbekanntο

Kombinierte Methoden, wie die Elektropräzipitation und die Thermalpräzipitation (Müller, VZ₀ und J₀ Köster, 1971J Ein modifizierter Schlitzsammler zur Luftkeimbestimmung in Nutztierställen; Wiener tierärztlo Monatsschrift 58, S, 21t) sind Absetsmethoden mit einer verbesserten Abscheideleistung« Bis amf die aus der Trägheitsabseheidung der Mikroorganismen resultierenden Fehler, hängt diesen Verfahren der gleiche, schon erwähnte Mangel, wie den Absetzmethoden an· Die biologischen Methoden können im Zusammenhang mit dieser Erfindungsbeschreibung unerwähnt bleiben, weil sie sich mit dem spezifischen Srregernachweis auf den Ätinungsorganen von Tieren befassen (Schnapperelle, H. 1975; Tierexperimentelle und lufthygienische Untersuchungen zum Einfluß von Flugasche~ emissionen aus Braunkohlenkraftwerken auf Leistung und Gesundheit von Broilern; VetemedoDiss» (A) HU zu Berlin), Sorptionsmethoden sind von Jarnych (1976), Aerosole in der Veterinärmedizin, VEB Deutscher Landwirtschaftsverlag Berlin, als eine Filtration der zu untersuchenden Luft in einer Schicht von Flüssigkeit charakterisiert worden< > Der Abseheidungsgrad der Mikroorganismen hängt bei diesen Verfahren davon ab, wie klein die Luftbläschen sind» Bei Impingergeräten v/ird der durch eine Düse geleitete Luftstrom auf dem Behälterboden so zerteilt, daß eine innige Durchmischung der Luft mit der Waschflüssigkeit möglich· wird« Hurtienne (1967), Vergleich zwischen mehreren Verfahren zur Bestimmung des Keimgehaltes der Stelluft unter verschiedenen Bedingungen, Vet,med_eDiss_e (A) Berlin-West, Hilliger (1969), Zusammenhang zwischen Staub und Bakteriengehalt in Luft von Ställen, Wiener tierärstl« Wochenschrift 56, S 148, Gebhardt {1973), Zur Problematik von Luft-

keimgehaltsbestimmungen in Tierbeständen mit Hilfe des Standardimpingers und des Casella-Schlitasammlers und der Erfassung der anderen Stallkliinafaktoren, Agr.-Diss* (A) Hohenheiia, Reckzeh und Dontenv/ill (1973), Zur Frage der quantitativen Bestimmung von Luftkeimen in Klimaanlagen am Modell einer nach dem geschlossenen System erbauten tierexperimentellen Abteilung, ZbI „ Bakto Hyg* loAbt,» Orig_e B«. 157» S©227 sowie Tomasi und Winkler (1977)$ Untersuchungen über die Verbreitung von Mikroorganismen durch die Gülleverregnung, Mu VetoEie&o 32 H*2Q, S* 773 stellten eine deutliche Überlegenheit der verschiedenen nach diesem Prinzip arbeitenden Geräte (Vollglasimpinger) gegenüber Filtergeräten und Impaction — Sammlern (Absetzmethode) fest<> Die hohe quantitative Leistung und die Möglichkeit der qualitativen Differenzierung des Keimspektrums aus einer Luftprobe sind die Vorzüge gegenüber den anderen Keimsammelverfahren* Für die Praxis sind diese Geräte nur bedingt nutsbar, da neben der hohen Bruchgefahr des Sammlers (Vollglas )_f dieser für ,jede Probennaiime gewechselt werden muß· Der daraus resultierende hohe Arbeitsaufwand verbietet den Einsatz derartiger Geräte für mikro«» biologische Untersuchungen zum Zwecke der Umweltanalyse, v/eil dafür eine Vielzahl nacheinanderfolgender Probennahmen erforderlich ist (Reihenuntersuchungen)_o Besser handhabbar sind Geräte, wie sie in den UdSSR-Patenten Nr<> 305 190 und Nr₀, 341 835 beschrieben werden» Durch die halber Höhe eines Zylinders befindliche Perforation wird die zur Untersuchung angesaugte Luft in das Innere befördert© Dort ist die Luftführung so geregelt, daß die Luft durch eine Waschflüssigkeit strömen muß, wo sie im Saugrohr- mit dieser durchmischt wird* Die beiden, in den verschiedenen Patenten be-» schriebenen Geräte unterscheiden sich in der Gestaltung der Innenwand des Saugrohres* Davon hängt in der Hauptsache die Verteilung der Luft in der Waschflüssigkeit und somit die Ausbeute an Mikroorganismen ab» Hinsichtlich des bei Reihenuntersuchungen haftet diesen Verfahren der gleiche Mangel an wie den la— pingergeräten, da ihre Vielfachnutzung in kurzen Zeitabständen erschwert beziehungsweise garnieht 'möglich ist_o Die Wasch-

flüssigkeit muß abgesugt oder pipettiert v/erden, um. aus ihr die mikrobiologischen Untersuchungen vornehmen zu können» Außerdem muß für die Entfernung der im Gerät verbliebenen Keime Sorge gelegen werden, was erheblich umständlich ist»

Ziel der Erfindung .

Das Ziel der Erfindung ist es, mit Hilfe eines handlichen Gerätes, welches nach dem Sorptionsprinzip arbeitet, die fortwährende Entnahme von Luftproben zu gewährleisten und durch parallele Untersuchungen aus einer Probe jeweils die qualitative und quantitative Feststellung der Keimflora zu ermöglichen»

Darlegung des Wesens; der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein bestimmtes Luftvolumen so durch eine Waschlösung zu fördern, daß die enthaltenen Mikroorganismen möglichst vollständig in die Waschlösung überführt werden.» Die so erhaltene Keimsuspension muß verlustlos und unkompliziert der mikrobiologischen Untersuchung zugeführt werden können,» Die Funktion soll gewährleisten, daß das qualitative und quantitative Ergebnis jeder nachfolgenden Probennahme nicht durch die vorherige beeinträchtigt wird« Für die Aufnahme der Mikroorganismen aus der Luft ist ein möglichst geringes Volumen an Waschflüssigkeit vorzusehen* Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem mittels einer Saugpumpe innerhalb einer Zeiteinheit angesaugte, bestimmte Luftvolumen über einen Ansaugtrichter der Umgebung entnommen und von unten nacheinander durch zwei Röhren, die einen Keimsaminler bilden, im Gegenstrom zur Waschflüssigkeit geleitet wird» Dieser Vorgang gelingt dadurch, daß aus einem kalibrierten Vorratsgefäß die für die Keimerfassung erforderliche Menge Waschflüssigkeit in die obere Röhre gefüllt wird, wo sie die, bis zur Hälfte des Rohres aufgefüllten Füllkörper beim Herabfließen benetzt» Durch einen Hahn im Verbindungsstück zwischen beiden Röhren wird der Weg der Waschflüssigkeit in die völlig mit Füllkörpern ausgekleidete untere Röhre frei« Hat sich die Waschflüssigkeit bis in das untere Drittel der unteren Röhre bewegt, wird mit dem Ansaugen der Luft begonnen» Dei^a Luftstrom maß so reguliert werden, daß sich nur

zwischen den Füllkörper η herabfallende und vom Luftstrom aufwärts getragene Flüssigkeit bewegt· Nach dem Ansaugen des gewünschten Luftvolumens und dem Verschließen der Zuleitung des Ansaugtrichters zur unteren Röhre erfolgt die Zugabe von Waschflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter zum Spülen des·Röhreninhalts <» Dazu, ist die gleiche bis zweifache Menge erforderlich, als die, die vorher für die Absorption der Mikroorganismen aus der Luft benötigt wurde« Die am Auslauf der unteren Röhre, nach Öffnen des Hahnes abfließende Wasch— und Spülflüssigkeit wird gerneinsam gesammelt und kann für die verschiedensten mikrobiologischen Untersuchungen Verwendung finden* Durch Nachspülen mit Waschflüssigkeit, besser mit physiologischer Natriumchlorid!ösung, erfolgt die Reinigung des Gerätes, das sofort wieder einsatzbereit ist© Das Befeuchten der Füllkörper, vor der Probenentnahme führt zu einer erheblichen Redu— zierung des Versuchsfehlers_o

V0ra.usset2u.ngen für die Funktion des Verfahrens sind die Einhaltung bestimmter geometrischer Verhältnisse, die Gestaut'der Füllkörper, die das Abfließen der Wasch— und Spülflüssigkeit nicht behindern darf und die Eigenschaft dieser Flüssigkeit verlustlos von den benetzten Füllkörpern abzulaufen· Das Volumen der Waschflüssigkeit steht in einem, v/irksamen Verhältnis zur Füllkörperoberfläche, wenn die Größenordnungen 1 cm3 zu = 100 cffi2 eingehalten v/erden*

Ausführungsbeispiel

Das Verfahren läßt sich zur Erfassung von Luftkeimen anwenden, darunter auch von solchen, die nur in geringer Zahl vorhanden sind« Auf Grund des hohen Grades der Erfassung von Mikroorganismen und infolge seiner Ausführung als Sorplionsverfahren wird, durch dessen Anwendung eine differenzierte Untersudrang der Bakteriensusanmiensetzung der Luftprobe möglich«, Das Verfahren ist für Reihenentnahmen von Luftproben geeignet und stellt deshalb eine wesentliche Voraussetzung für die Untersuchung der Luftkeimflora in Tierställen, ihrer Umgebung und ähnlichen Einrichtungen dar« An Hand von Fig« 1 soll das Verfahren näher erläutert werden©

t* Beispiel der Anwendung — Luftkeimerfassung für differenzierte mikrobiologische Auswertungen (qualitative und quantitative Untersuchungen der Luftprobe),»

1*1* Probenvorbereitung

Für die Entnahme der Luftprobe wird folgendes bereitgestellt:

- Sin Gerät, versehen mit einer Saugpumpe 10, einer Einrichtung zum Einstellen des Luftstromes sowie einem Luftmengenmeßgerät 9· Die Abmessungen des Keimsammlers betragen; Untere Röhre 2 — Durchmesser d = 8 mm; Höhe h = 200 mm; obere Röh- ' re 3 ~ d = 14 mm; h = 200 mm_o Die Röhren 2 und 3 sind mit Füllkörpern 5, beispielsweise mit Glaskugeln beschickt. Ss wird eine solche Menge an Füllkörper elementen gewählt, daß je 1 cm.2 Y/asciiflüssigkeit nicht weniger als 100 cm^ Füllkörperoberfläche vorhanden sinä<>

- Waschflüssigkeit in Form von physiologischer Natriumchioridlösung (auch als Spülflüssigkeit). Bei längerem Zeitzwischenraum von der Probenentnahme bis zur Überführung auf Nährböden als eine Stunde wird der Lösung 0,1 Gew»% Pepton zugesetzt« Der Lösung kann ein Netzmittel in einer gegen Mikroorganismen unwirksamen Konzentration zugefügt v/erden«

- Sterile geeignete Gefäße zum Auffangen der im Keimsammler erhaltenen Keimsuspension, sowie Pipetten zur Überführung der

Keimsuspension auf Nährböden*

1«2· Probenentnahme

2 cm5 Waschflüssigkeit v/erden auf die Füllkörper 5 des oberen Rohres 3 gegeben, nachdem mit physiologischer Natriumchlorid! ösung gespült und gründlich ablaufen gelassen wurde» Durch Öffnen des Hahnes 6 im Verbindungsstück zwischen den Röhren 2 und 5 wird die Waschflüssigkeit bis in das untere Drittel der unteren Röhre 2 bewegt_f Anschließend erfolgt das Einschalten der Säugpumpe 10, wonach langsam die Zuleitung 7 vom Ansaugtrichter 1 zum. unteren Rohr 2 geöffnet wird. Bei den hier.-. vorgesehenen Geräteabmessungen wird der beschriebene Vorgang des Stoffaustausches zwischen Luft und Waschflüssigkeit erreicht, wenn der Förderstrom so eingestellt worden ist, daß Luftvolumina von maximal 1 5 l/min erfaßt werden können» Nach dem Durchsaugen des gewünschten Luftvolumens und dem Ver—

. - 8 —

schließen der Zuleitung 7 vom Ansaugtrichter 1 erfolgt die Zugabe von 5 em3 Waschflüssigkeit aus dem Vorratsgefäß 4 sum Spülen der Füllkörper 5« Die vereinigte Wasch- und Spülflüssigkeit wird durch den Ablaß 8 des unteren Rohres 2 in die vorgesehenen sterilen Gefäße überführt· Das Rückhaltevermögen ist auf der benetzten Füllkörperoberfläche bei verschiedenen Arten von Luftkeimen unterschiedlich» Bei Laktose spaltenden Bakterien ist die Keimausbeute zu mehr als 99% ermittelt worden, so daß auf ein nochmaliges Spülen verzichtet werden kann« Zur Erhöhung der Keimausbeute anderer Luftkeime (ζ,,Β«. Mikrokokken, Staphylokokken) ist ein nochmaliges Spülen mit 5 cm3 Waschflüssigkeit zu empfehlen» Die Füllkörper 5 werden anschließend mit 20 bis 30 cm.5 physiologischer Natriumchloridlösung durchspült und frisch benetzte Das Gerät ist danach sofort einsatzbereit»

1o3» Probenaufbereitung

Die qualitative und quantitative Bestimmung der in der Waschflüssigkeit aus der Luft aufgefangenen Mikroorganismen kann mit jeder bekannten kulturellen Methode durchgeführt werden»

2· Beispiel der Anwendung — Luftkeimerfassung für qualitative und semiquantitative Bestimmungen von Bakterien oder Bak— teriengruppen«

2*1 ο Probenvorbereitung

Für die Entnahme der Luftprobe wird folgendes bereitgestellt:

— Ein Geräte wie im Ausführungsbeispiel unter Punkt 1»1_e beschrieben« Sine noch bessere Rückgabe der Waschflüssigkeit

von den Füllkörpern 5 wird durch entsprechende Kodifizierung ihrer Oberflächen erreicht*

— Waschflüssigkeit in Form eines flüssigen Nährsubstrates, welches die schnelle Entwicklung, spezifischer Keimgruppen

gewährleistet und vermittels eines Indikators die Entwicklung dieser Bakterien erkennbar v/erden läßt (bei der Bestimmung von Laktose spaltenden Bakterien kann Laktose-Bromthymolblaulösung verwendet werden)«,

— Sterile Gefäße, in die die gewonnene Keimsuspension entlassen werden kann» Sie müssen gleichfalls für die Bebrütung

geeignet sein» — 9 —

5f

- 9 2·2« Probenentnahme

2 cm3 der geeigneten Nährlösung werden wie nach 1.2. im Keimsamnsler mit der zu untersuchenden Luft behandelt. Das Spülen erfolgt gleichfalls mit 3 cin5 der gleichen Lösung· Gregebenen«.. falls ist noch ein Nachspülen mit 3 cm3 physiologischer Natriumchloridlösung erforderlich· Diese gewonnenen Wasch- und SpOlflüssigkeiten werden gesammelt und je nach eingeschlagenen Weg der Schnellermittlung von Mikroorganismen bebrütet· Das Gerät wird mit 30 bis 50 cm^ physiologischer Natriumchloridlösung gereinigt und ist damit für die nächste Verwendung bereit©

Claims (1)

1. -ίο- 222 69 Y

   Erfindungsangpruch

   β Verfahren zur Erfassung der Luftkeimflora in Ställen, ähnlichen Einrichtungen und ihren Umgebungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu untersuchende Luft im Gegenstrom zur Waschflüssigkeit durch mit Füllkörpern (5) versehene Rohre (2;5) geleitet v/ird, die so erhaltene Keimsuspension durch ablaufen lassen aus den Rohren (2;3) vollständig gewonnen wird und nach Spülen das Gerät sofort wieder einsetzbar ist·

   Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet^ daß das

   • Volumen der* Waschflüssigkeit in einem wirksamen Verhältnis zur Füllkörperoberfläche von 1 cin3 zu = 100 cm^ steht und die Form, sowie eine stoffliche Modifizierung der Füllkörperoberflächen eine nahezu vollständige Flüssigkeitsrückgabe gewährleisten·

   5o- Verfahren nach Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben physiologischer Katriumchloridlösung und Pep— ' tonlösung auch andere, für den Nachweis von Mikroorganismen geeignete flüssige Substrate als Waschflüssigkeit ein-, setzbar sind«

   4© Verfahren nach den Pankten 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülflüssigkeit physiologische Natriumchloridlösung Verwendung findet und nach dem Spülen das Gerät zur abermaligen Verwendung bereit ist<>

   5* Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, daß sich durch das-Prinzip der Keimüberführung aus der Luft in die Waschflüssigkeit mit Hilfe der sich an das Keimsammeln anschließenden Bestimmungsiaethoden eine umfassende qualitative und quantitative Ermittlung der Luftkeimflora ermöglichen läßt«

   Hierzu A Seife Zeichnung