第三章灭菌技术(发酵工程).ppt

第三章 灭菌技术本章学习目的和要求n1、了解培养基灭菌的原理、发酵培养液的无菌检查方法、空气除菌原理。n2、熟悉空气过滤除菌的流程和常见设备灭菌。n3、掌握常用的灭菌方法和原理、培养基分批灭菌和连续灭菌的操作流程、发酵用空气的质量标准。n假如你是某单位化验室的检验员，进行微生物检验时，不知什么原因培养基已受到污染，你并不知道，继续进行检验操作时，结果将如何？n有哪些原因导致污染？n如何避免？在发酵生产中，杂菌污染的后果有哪些？n1、杂菌会使反应的基质或产物消耗，造成产率下降；n2、杂菌分泌一些有毒副作用的物质，会抑制发酵菌生长，或严重改变培养液性质，或抑制产物生物合成；n3、有的杂菌还会产生某些能破坏所需代谢产物的酶类；n4、发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生产失败等。第一节 灭菌n灭菌:用化学或物理方法杀死物料或设备中所有微生物的过程。包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。n消毒:用物理或化学方法杀死空气、地表以及容器和器具表面的病源微生物。一般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌芽孢。n除菌:用过滤方法除去空气或液体中的微生物及其孢子。n防腐:用物理或化学方法抑制微生物的生长和繁殖。（低温、高渗、缺氧、高酸度、干燥、防 腐剂）一、常用灭菌方法n1、化学物质（药剂）灭菌 化学药剂：乙醇、甲醛、苯扎溴胺（新洁尔灭）、戊二醛、漂白粉、苯酚、高锰酸钾等 适用范围：环境空气、皮肤及器械表面消毒 n2、辐射灭菌 紫外线、高能量电磁辐射或放射性物质 适用范围：物品表面、无菌室、培养室等 n3、干热灭菌 细胞氧化、体内蛋白质变形、电解质浓缩 灭菌条件为160170下保温12h 适用范围：金属或玻璃器皿 一、常用灭菌方法n4、湿热灭菌法 利用饱和蒸汽进行灭菌 条件为：121，30min 适用范围：广泛应用于生产设备及培养基的灭菌 例：高压灭菌锅 n5、过滤除菌法 利用过滤方法截留微生物 适用范围：澄清液体和气体除菌化学药剂辐射灭菌（无菌室）干热灭菌（例：烘箱）辐射灭菌（菌种培养室）湿热灭菌（高压灭菌锅）二、培养基的灭菌n培养基的灭菌常用湿热灭菌法，包括实罐灭菌（实消）和连续灭菌（连消）两种方法。n湿热灭菌原理：由于蒸汽具有很强的穿透力，易于传递热量，而且在冷凝时释放大量的潜能，使微生物细胞中的蛋白质、酶和核酸分子内部的化学键，特别是氢键受到破坏，引起不可逆的变性，导致微生物死亡。二、培养基的灭菌（表3-2）灭菌温度（灭菌温度（）灭菌时间（灭菌时间（min）培养基营养成分破坏量（培养基营养成分破坏量（%）10040099.3110306711515501204271300.581400.0821500.011(一)微生物的死亡速率与理论灭菌时间n1、微生物的热阻 致死温度：杀死微生物的极限温度。致死时间：在致死温度下，杀死全部微生物所需要的时间。热阻：对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。相对热阻：几种微生物对热的相对抵抗能力。指微生物在某一特定条件下的致死时间与另一微生物 在相同条件下的致死时间的比值。表3-3 微生物对湿热的相对抵抗力微生物微生物名称名称细菌细菌芽孢芽孢霉菌霉菌芽孢芽孢病毒病毒大肠大肠杆菌杆菌相对抵抗力3106210151表3-4 不同温度下湿热灭菌杀死芽孢所需时间温度（温度（）时间（时间（min）1001200110180115301211512526.51302.51400.9n为确保灭菌彻底，灭菌时间加50%保险系数。2、微生物的热死规律对数残留定律n对数残留定律：培养及中的微生物受热死亡的速率与任一瞬间残存的微生物数量成正比。n式中N培养基中残存活菌数；t 受热时间（min）；k反应速率常数(又称比死亡速率常数，min-1；与灭菌温度、菌种特性有关)对数残留定律n式中N0灭菌开始时原有的菌数（个）；Nt灭菌结束时残留的菌数（个）。n当N t=0时，t=，既无意义，也不可能。n常采用的Nt=0.001(1000批次灭菌中只有1批失败)n在相同温度下，k值越小，该微生物越耐热（热阻越大）。表3-5 121下不同细菌芽孢的k值细菌名称细菌名称k值（值（min-1)枯草芽孢杆菌3.82.6硬脂嗜热芽孢杆菌FS15180.77硬脂嗜热芽孢杆菌FS16172.9产气梭状芽孢杆菌PA36791.83、实际灭菌时间的确定n灭菌时间取决于培养基中所含原有菌数（N 0）、灭菌时残留的菌数（N t）和反应速率常数k。n湿热灭菌时间和温度还要受到培养基质量、杂菌浓度、杂菌种类、培养基pH等因素的影响。(二)培养基的分批灭菌(实罐灭菌、实消)n分批灭菌就是指将配制好的培养基放在发酵罐或其他容器中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起加热，达到灭菌要求的温度和压力后维持一段时间，再冷却至发酵要求温度的操作过程。也称实罐灭菌或间歇灭菌。n过程：升温、保温和冷却三个阶段。n各阶段对灭菌的贡献：20%、75%、5%