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I. 살균 원리
1. 가열시간(또는 살균제 접촉?노출시간)과 살균효과 가열함으로써 살균효과를 얻거나, 살균제를 살포하여(또는 살균액에 담금하거나 등) 접촉시킴으로써 살균효과를 얻고자 할 경우, 그 때에 살균에 소요되는 시간은 살균 재료 중에 함유된 병균의 수와 다음과 같은 관계에 있다. dN/dt = -kN ln(N/No) = -kt 위 방정식이 의미하는 바는 무엇보다도 살균시간이 길수록 살균효과가 높다는 것이다. 좀 더 자세히 들여다보면, 단위 시간당 감소하는 병균의 수는 현존하는 병균의 수에 비례하며, 살균조건과 병균의 종류에 따라, 단위 시간당 감소하는 병균의 수가 결정된다는 의미를 담고 있다. 다른 표현을 빌리면, 재료 중에 함유된 병균의 수가 많을수록 살균에 걸리는 시간이 길어진다는 의미도 있다. 이는 재료가 더러우면, 그만큼 깨끗하게 만들기 어렵다는 의미와도 통한다.
2. 가열온도(또는 살균제의 농도)와 살균효과 일반적으로 가열온도가 높을수록 또는 살균제의 농도가 높을수록 살균이 잘되다. 이러한 관계를 나타내는 식은 다음과 같이 표현된다. k=Ae-E/RT lnk = -E/RT + lnA 병균이 죽는 과정도 세포가 변하는 하나의 화학반응으로 설명할 수 있으며, 화학반응은 온도의 함수이다(가열처리 대신에 살균제를 사용한 경우에는 살균제의 농도가 반응온도에 해당한다). 화학반응(살균작용)이 잘 일어난다면, 거기에 소모되는 시간은 단축될 것이 자명하다.
3. 가열시간(살균시간)과 시료의 부피(량)의 관계 가열하거나, 소독제(살균제)에 적셔서(또는 담가서) 살균하고자 할 때, 필히 고려해야 될 것은 <재료에 골고루 열이 전달되었는가> 그리고 <병균에 소독제가 충분히 묻혀졌는가> 이다. 단순히 장시간 고온에서 가열했다고 해서 또는 소독약을 뿌렸다고 해서 살균효과가 있는 것은 아니다. 시료(재료)의 부피가 클수록 재료에 전반적으로 열이 골고루 전달되는데 많은 시간이 걸린다는 점을 염두에 두어야한다. 또한 재료의 물리적 또는 화학적 상태에 따라 살균제(소독제)가 침투하는데 소요되는 시간에 변화가 있다는 점도 염두에 두어야 할 것이다.
II. 살균 방법
1. 가열살균법 온도가 증가함에 따라, 세포내용물의 부피증가로 세포막이 터지거나, 단백질, 핵산 등이 변성되어 기능을 상실함으로써 물질대사가 불가능해짐으로써, 그리고(또는) 온도촉매로 각종 화학반응이 진행되어 세포내 생화학반응이 통제되지 못할 정도로 무질서해짐으로써, 살균효과가 나타난다.
가. 고압증기법(습열법) 고온의 고압증기를 이용하여 살균하는 방법이다. 보통의 대기압(1기압) 하에서는 100℃, 2기압 하에서는 120℃, 3기압 하에서는 134℃에서 물이 각각 끓듯이, 고압 하에서는 100℃ 이상의 고온증기를 얻을 수 있다. 온도가 높으면, 살균에 소요되는 시간이 짧아지므로, 고압증기를 이용하면, 단시간에 살균효과를 얻을 수 있다. 가정에서 보통 사용하는 압력 밥솥이 이와 비슷한 원리로 만들어졌다. 커다란 압력밥솥 바닥에 물을 조금 채우고, 거기에 살균시키고자하는 그릇이나, 행주, 걸레 등을 집어넣고, 두껑을 꽉 닫은 다음, 가열시켜서 수증기를 발산시키면, 이 뜨거운 수증기가 구석구석에 침투하면서 살균효과를 나타낸다. 보통 121℃(2기압 정도)에서 15분 정도 두면, 멸균되는 것으로 알고 있으나, 그리 믿을 것은 못 된다. 앞에서 설명한 바 있듯이 살균하고자 하는 재료의 양(부피)에 따라서 시간을 조정해야 한다. 항상 재료의 중심부가 적정 온도까지 올라가는데 소요되는 시간을 고려해서, 부피가 큰 것일수록, 열전달이 잘 안되는 재료일수록, 장시간 가열해야 한다. 이 방법으로는 뜨거운 물에 녹는 그릇이나, 열 받으면, 변하는 그런 재료는 살균이 곤란하다. 그러나, 내열성 병원균 등의 제거에 유용하다. 고압증기를 얻을 수 있는 압력솥이나 고압멸균기(오토글래브, autoclave)가 없을 경우에는 100℃의 증기를 이용해도 된다. 그러나, 100℃에서 죽지 않는 병균이 많다는 것을 기억하자. 한편으론, 끓는 물 속에 집어넣고 삶는 것도 하나의 방법이다. 조리할 때, 물 속에 재료들을 집어넣고 삶으면, 살균효과가 나타난다.
나. 화염법 불에 태워서 없애는 것(소각). 확실하고 신속한 방법이다. 병원균에 감염된 식품, 어류, 육류, 또는 포장지 등은 태워서 재로 만들어 소각시킨다. 불에 타지 않는 그릇이나, 유리기구 등은 짧은 시간에, 순식간에 화염살균 할 수 있다. 생선을 가스불이나, 연탄불에 구워서 먹는다면, 이때에 화염살균효과를 얻을 수 있다.
다. 건열법 110 ～ 220℃의 건조기에서 장시간 가열하여 살균시키는 방법으로 고온일수록 단시간이 소요된다. 일반적인 살균 온도와 시간은 130～150℃에서 5시간, 160～170℃에서 3시간, 180～200℃에서 1시간이다. 유리 제품, 금속성, 도자기 제품 등 식기류를 살균하는데 사용될 수 있다. 크기가 작고, 열전도율이 높은 물건들은 건열살균에 적합하지만, 그와 반대의 성질을 지닌 것들은 보다 높은 온도에서 보다 장시간 가열해야 한다. 왜냐하면, 물건의 중심부 온도가 살균에 적합한 온도까지 도달하는데 어려움이 있기 때문이다. 이 방법은 내열성 포자(아포)를 만드는 병균의 제거에 적합하지 못한다. 포자 중에는 수분이 없는 건조한 상태에서는 고온에서도 죽지 않고 살아남는 능력이 탁월한 것들이 알려져 있다.
2. 살균소독제의 사용 살균소독제는 병균의 세포막을 파괴시켜 용균현상(cell lysis)을 유발하거나, 단백질, 지질 등 세포막(벽)의 구성성분을 변화시켜 세포막의 기능을 저해시키고, 핵산, 효소 등의 변화를 유도하여 생리대사를 방해함으로써 살균효과를 나타낸다.
가. 염소가스(chlorine), 차아염소산소다(NaOC1), 클로로칼크(chlorinated lime), 염소화 이소시안널산(chlorinated isocyanuric acid), 클로라민(chloramine) 등 염소계 화합물 (1) 염소가스; 주로 수돗물의 소독용, 부식성 있음. (2) 클로로칼크; 음료수, 수영장, 야채 등의 소독에 사용. 소석회에 염소를 통과시킨 것. (3) 차아염소산소다; 음료수의 소독(0.1-1ppm) 또는 빨래, 기구의 소독(1000ppm). (4) 염소화 이소시안널산; 하수, 변소의 소독. 유기염소제. (5) 클로라민 T; 클로로칼크보다 살균력, 자극성, 부식성이 적다.
나. 비누(soap)와 음(양)이온성 계면활성제(surfactant), 양성계면활성제(amphoteric surfacfant) 등 ; 계면활성제는 지방을 가용화하고 단백을 변성하는 성질을 가지고 있다. (1) 음성비누; 살균작용은 그다지 강하지 않다. (2) 양이온계면활성제; 보통 비누와는 반대로 지방가용성부분의 말단이 제4급 암모늄 이온에 의하여 양성으로 하전된 화합물이다. 무색, 무취로 자극성이나 금속부식성이 없다. 손(0.1-0.5% 수용액), 식품, 식기(10% 수용액) 소독에 이용된다. (3) 양성(amphoteric)계면활성제; 양이온과 음이온 분자단을 동시에 지닌 양성화합물. 거의 무취, 낮은 독성과 자극성 그리고 pH 의존성. 강력한 살균력과 세척력을 지닌다.
다. 0.03% 젖산, 1.2% 구연산, 1～5% 붕산(boric acid), 2～5% 초산(acetic acid)등 산(acid)류
라. 3～5% 페놀(석탄산, phenol) 용액, 2～3% 크레졸(cresol)비누액, 60～95% 에탄올(ethanol), 30～50% 이소프로판올(isopropanol) 등 알코올류
마. 제3인산나트륨(trisodium phosphate), 생석회 등 알칼리류 (1) 생석회; 변소, 하수, 오물의 소독. 20% 유제로 사용. (2) 제3인산 나트륨; 기구, 병, 식기 등의 소독용.
바. 과산화수소(3% H2O2), 과망간산칼륨(0.02～0.5% KMnO4), 과산화초산(peracetic acid) 등의 강산화제
사. 포름알데히드(formaldehyde, 포르말린), 글루탈알데히드(glutaldehyde) 등 알데히드류
아. 유기수은제(mercurochrom, thimerosal 등), silver nitrate(초산은), protargol 등 중금속류
자. 포비돈 요드(povidone iodine), lugol액, 요드 팅크쳐(iodine tincture), 요드포름(iodoform) 등 요오드계 화합물
3. 조사(irradiation)법 X 선, 감마선 등 전리방사선이나 자외선을 조사하여 살균하는 방법이다. 자외선은 투과력이 약하여 살균효과는 표면에 한정된다. 예를 들면, 물 컵을 엎어서 자외선에 쪼인다면, 자외선이 직접 닿는 표면은 살균되지만, 컵의 안쪽에는 자외선이 닿지 않으므로 살균되지 않는다. 이에 반하여, 감마선은 투과력이 매우 강하기 때문에 밀봉된 포장지내의 재료까지 살균시킨다. 살균효과를 나타내는 자외선 파장은 240～280㎚로 눈에 직접 닿으면, 매우 위험하다.
4. 공기의 여과제균법 가열할 수 없는 용액이나, 공기의 살균 방법으로 쓰인다. 학교 급식소인 경우에 식당이나, 조리실의 공기를 깨끗이 하기 위해서 공기를 여과시키는 방법을 고려해볼 수는 있다. 요즘 에어컨이나, 탈취기, 공기청정기 등에 이와 비슷한 기능을 행사하는 필터(여과기)가 붙어 있다. 필터는 크게 조잡한 형태의 depth filter와 정밀도 높은 membrane filter의 두 종류로 구분된다. 흔하게 쓰이는 것은 depth filter형이다. 이는 균을 죽이는 것이 아니라, 균을 제거하는 것이다. membrane filter의 경우에는 용도에 따라 pore size(여과막에 뚫린 구멍의 직경)가 0.02～10㎛까지 다르며, 제균용으로는 0.22㎛가 많이 쓰이고 있다. 균의 크기가 0.2㎛이상임으로, 균은 필터를 통과하지 못하고 걸리게 된다. depth filter는 두터운 이불(요도 가능함) 을 상상하면 된다. 이불 속에 천연의 목화 솜이 들어있건, 합성섬유 뭉치가 들어있건, 이불 속에 들어 있는 솜 같은 것이 여과의 기능을 할 수 있다. 비록, 솜이 듬성듬성하고 엉성하게 채워져 있어서 구멍이 숭숭 뚫려져 있다 하여도, 이 솜뭉치는 병균의 출입을 방지하는 훌륭한 역할을 수행할 수 있다.
5. 가스분무법 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide), 프로필렌 옥사이드(propylene oxide), 베타프로피오락톤(β-propiolactone), 포름알데하이드(formaldehyde) 등의 가스살균제를 분무시켜서, 또는 특수한 용기나 플라스틱 백에 넣고 접촉 살균시킨다. 열에 약한 건조 재료의 멸균에 적합하다.
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출처: The Great God Nature 원문보기 글쓴이: standbuyme
첫댓글 퍼오기는 했는데 ... USP 일반시험법중 <1211> Sterilization and sterility Assurance of Compendial Articles 를 참고하시기 바랍니다.