第四章工業(yè)發(fā)酵滅菌1

1、 工業(yè)發(fā)酵滅菌工業(yè)發(fā)酵滅菌 n知識目標知識目標 理解工業(yè)發(fā)酵常用滅菌方法的原理和適用范圍理解工業(yè)發(fā)酵常用滅菌方法的原理和適用范圍 掌握工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基和發(fā)酵設備滅菌工藝的選擇掌握工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基和發(fā)酵設備滅菌工藝的選擇 掌握無菌空氣制備的基本知識和典型工藝要求掌握無菌空氣制備的基本知識和典型工藝要求n一、熱滅菌法一、熱滅菌法n1 1、火焰滅菌法、火焰滅菌法 直接在火焰上灼燒滅菌，如接種針和直接在火焰上灼燒滅菌，如接種針和一些金屬小工具、試管口、三角瓶口等滅一些金屬小工具、試管口、三角瓶口等滅菌采用這種方法，該方法簡單有效，但局菌采用這種方法，該方法簡單有效，但局限性很大。限性很大。濕熱滅菌法濕熱滅

2、菌法n煮沸滅菌法煮沸滅菌法 將要消毒的物品放入水中煮沸將要消毒的物品放入水中煮沸（100）1520min，一般微生物的營養(yǎng)細胞都可以殺死，但，一般微生物的營養(yǎng)細胞都可以殺死，但不能殺死芽孢。不能殺死芽孢。n巴氏消毒法巴氏消毒法 法國微生物學家、化學家巴斯德首創(chuàng)的低溫法國微生物學家、化學家巴斯德首創(chuàng)的低溫消毒法。加熱到消毒法。加熱到6262，經(jīng)過，經(jīng)過3030分鐘，以殺死不耐分鐘，以殺死不耐高溫的物質(zhì)中的微生物和病原體的消毒法。高溫的物質(zhì)中的微生物和病原體的消毒法。 牛奶、啤酒、黃酒、醬油和醋等用此法消毒。牛奶、啤酒、黃酒、醬油和醋等用此法消毒。濕熱滅菌法濕熱滅菌法n間歇滅菌法間歇滅菌法 反復幾

3、次的常壓蒸汽滅菌，以達到殺死微反復幾次的常壓蒸汽滅菌，以達到殺死微生物營養(yǎng)體和芽孢的目的。生物營養(yǎng)體和芽孢的目的。 操作步驟：操作步驟：100，30-60min；37，1d；同上重復三次同上重復三次 適用于不宜高壓滅菌的物質(zhì)，如糖類明膠適用于不宜高壓滅菌的物質(zhì)，如糖類明膠牛奶培養(yǎng)基。牛奶培養(yǎng)基。 方法簡單，但卻麻煩；工作周期長。方法簡單，但卻麻煩；工作周期長。 濕熱滅菌法濕熱滅菌法n高壓蒸汽滅菌法高壓蒸汽滅菌法 使用密閉的高壓蒸汽滅菌鍋，使滅菌鍋使用密閉的高壓蒸汽滅菌鍋，使滅菌鍋內(nèi)蒸汽不外溢，增加壓力，由于壓力的增內(nèi)蒸汽不外溢，增加壓力，由于壓力的增高，溫度也隨之增高，從而提高殺菌力，高，溫度

4、也隨之增高，從而提高殺菌力，縮短滅菌時間。縮短滅菌時間。n最有效而廣泛應用的滅菌方法最有效而廣泛應用的滅菌方法n實驗室常用的是實驗室常用的是0.1mpa，121，1530minn應用范圍應用范圍 培養(yǎng)基，水，發(fā)酵罐等其他不適培養(yǎng)基，水，發(fā)酵罐等其他不適合干熱滅菌的物品。合干熱滅菌的物品。n高壓蒸汽滅菌法的注意事項：高壓蒸汽滅菌法的注意事項：1.完全排除鍋內(nèi)冷空氣完全排除鍋內(nèi)冷空氣2.滅菌完畢后要緩慢減壓滅菌完畢后要緩慢減壓3.壓力降為零后打開蓋子壓力降為零后打開蓋子四、臭氧滅菌四、臭氧滅菌n利用臭氧的氧化作用殺死微生物細胞。利用臭氧的氧化作用殺死微生物細胞。n氧化分解葡萄糖所必需的酶，從而直接

5、氧化分解葡萄糖所必需的酶，從而直接破壞其細胞膜，從而將細菌殺死。破壞其細胞膜，從而將細菌殺死。n無污染消毒劑無污染消毒劑n對細菌、霉菌等殺菌效果好對細菌、霉菌等殺菌效果好n安全，殺菌效果明顯，安裝靈活等特點安全，殺菌效果明顯，安裝靈活等特點n用于潔凈室、凈化設備的消毒。用于潔凈室、凈化設備的消毒。表表 3 3- -6 6 各各種種滅滅菌菌方方法法的的特特點點及及適適用用范范圍圍 滅菌方法 原理及條件 特點 適用范圍 火焰滅菌法 利用火焰直接把微生物殺死。 方法簡單、 滅菌徹底、但適用范圍有限。 適用于接種針、玻璃棒、試管口、三角瓶口等滅菌 干熱滅菌法 利用熱空氣將微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)氧化進行滅菌

6、 滅菌后物料可保持干燥，方法簡單，但滅菌效果不如濕熱滅菌 適用于金屬或玻璃器皿的滅菌。 濕熱滅菌法 利用高溫蒸汽將物料的溫度升高使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)變性進行滅菌 蒸汽來源容易、潛熱大、穿透力強、滅菌效果好、 操作費用低、有經(jīng)濟快速的特點 廣泛應用于生產(chǎn)設備及培養(yǎng)基的滅菌。 射線滅菌法 用射線穿透微生物細胞進行滅菌 使用方便，但穿透能力較差，適用范圍有限 一 般 只 適 用 于 無 菌室，無菌箱搖瓶間和器皿表面的消毒 化學式劑滅菌法 利用化學試劑對微生物的氧化作用或損傷細胞等進行滅菌 使用方法較廣，可用于無法用加熱方法進行滅菌的物品 常用于環(huán)境空氣的滅菌及一些表面的滅菌 過濾除菌法 利用過濾介質(zhì)

7、將微生物菌體細胞過濾進行除菌 不改變物性而達到滅菌目的，設備要求高 常用于生產(chǎn)中空氣的凈化除菌，少數(shù)用于容易被熱破壞的培養(yǎng)基的滅菌 第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基和發(fā)酵設備的濕熱滅菌培養(yǎng)基和發(fā)酵設備的濕熱滅菌n一、滅菌條件的選擇一、滅菌條件的選擇 選擇的原則：達到滅菌的目的，同時選擇的原則：達到滅菌的目的，同時使培養(yǎng)基成分破壞減至最小。使培養(yǎng)基成分破壞減至最小。1、滅菌溫度和滅菌時間的選擇滅菌溫度和滅菌時間的選擇 為什么選擇為什么選擇高溫快速高溫快速滅菌？滅菌？ 溫度升高，反應速率升高，溫度升高，反應速率升高，微生物死亡速微生物死亡速率遠大于營養(yǎng)成分的的破壞速率率遠大于營養(yǎng)成分的的破壞速率滅菌程度與滅菌

8、時間的影響滅菌程度與滅菌時間的影響 微生物的熱死規(guī)律微生物的熱死規(guī)律對數(shù)殘留定律對數(shù)殘留定律n滅菌程度與滅菌時間的滅菌程度與滅菌時間的影響影響 微生物的熱死規(guī)律微生物的熱死規(guī)律對數(shù)對數(shù)殘留定律殘留定律n微生物受熱死亡的主要原因是高微生物受熱死亡的主要原因是高熱能使蛋白質(zhì)變性，這種反應可熱能使蛋白質(zhì)變性，這種反應可認為是單分子反應，死亡速率可認為是單分子反應，死亡速率可視為一級反應，即與殘存的微生視為一級反應，即與殘存的微生物數(shù)量成正比。物數(shù)量成正比。ktennttnnkndtdn000,積分得：初始條件：式中式中 n經(jīng)時間經(jīng)時間t后殘存的活菌濃度（個后殘存的活菌濃度（個/l)， n0開始滅菌時

9、原有活菌濃度（個開始滅菌時原有活菌濃度（個/l)；t滅菌時間（滅菌時間（s,min）k滅菌速率常數(shù)或比死亡速率常數(shù)（滅菌速率常數(shù)或比死亡速率常數(shù)（s-1,min-1）它的大小與微生物的它的大小與微生物的種類種類和加熱和加熱溫度溫度有關。在同等有關。在同等溫度下，其值小，微生物的耐熱性強。溫度下，其值小，微生物的耐熱性強。從上式得出：從上式得出：t, n之間的關系為對數(shù)之間的關系為對數(shù)式中式中n/n0菌體存活率，而菌體存活率，而n0/n為滅菌度。為滅菌度。t=（2.303/k）(n0/ n)二、培養(yǎng)基的滅菌方法二、培養(yǎng)基的滅菌方法n缺點缺點 不適用于黏度大或固形物含量高的培不適用于黏度大或固形物

10、含量高的培養(yǎng)基的滅菌；增加了一套連續(xù)滅菌設備，養(yǎng)基的滅菌；增加了一套連續(xù)滅菌設備，增加了操作環(huán)節(jié)，增加了染菌的概率。增加了操作環(huán)節(jié)，增加了染菌的概率。n按設備和工藝條件分按設備和工藝條件分 （1）蒸汽直接加熱）蒸汽直接加熱 （2）蒸汽間接加熱）蒸汽間接加熱1、蒸汽直接加熱連續(xù)滅菌系統(tǒng)、蒸汽直接加熱連續(xù)滅菌系統(tǒng) 定義：定義：蒸汽通入培養(yǎng)基中，蒸汽通入培養(yǎng)基中，快速加熱至殺菌快速加熱至殺菌溫度，維持一段時間，后冷卻至發(fā)酵溫度的過溫度，維持一段時間，后冷卻至發(fā)酵溫度的過程。分兩種形式：程。分兩種形式：（1）由連消塔、維持罐和冷卻器組成）由連消塔、維持罐和冷卻器組成配料罐將培養(yǎng)基預熱配料罐將培養(yǎng)基預熱

11、60-70，防止培養(yǎng)基在殺菌時，防止培養(yǎng)基在殺菌時料液與蒸汽溫度相差過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲。料液與蒸汽溫度相差過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲。連消塔使培養(yǎng)基迅速連消塔使培養(yǎng)基迅速(20s)升溫升溫(126-132)。維持罐：使培養(yǎng)基溫度保持在滅菌溫度下一段時間。維持罐：使培養(yǎng)基溫度保持在滅菌溫度下一段時間。2-7min.冷卻管：將培養(yǎng)基迅速冷卻到冷卻管：將培養(yǎng)基迅速冷卻到40-50 ，輸送到滅菌，輸送到滅菌后的發(fā)酵罐內(nèi)后的發(fā)酵罐內(nèi)（2 2）噴射加熱連續(xù)滅菌流程）噴射加熱連續(xù)滅菌流程由噴射加熱、維持罐和真空冷卻器組成的連續(xù)由噴射加熱、維持罐和真空冷卻器組成的連續(xù)滅菌系統(tǒng)。滅菌系統(tǒng)。蒸汽直接噴入待滅菌的培養(yǎng)液

12、，培養(yǎng)液急劇升蒸汽直接噴入待滅菌的培養(yǎng)液，培養(yǎng)液急劇升溫到預定的滅菌溫度，培養(yǎng)基在該溫度送入維溫到預定的滅菌溫度，培養(yǎng)基在該溫度送入維持管維持一段時間后，通過一膨脹閥進入真空持管維持一段時間后，通過一膨脹閥進入真空冷卻器冷卻。冷卻器冷卻。保證培養(yǎng)基先進先出，避免過熱或者滅菌不徹保證培養(yǎng)基先進先出，避免過熱或者滅菌不徹底底升溫快、營養(yǎng)損失小升溫快、營養(yǎng)損失小隨著蒸汽的冷凝使培養(yǎng)基稀釋隨著蒸汽的冷凝使培養(yǎng)基稀釋2 2、蒸汽間接加熱連續(xù)滅菌系統(tǒng)、蒸汽間接加熱連續(xù)滅菌系統(tǒng)n蒸汽不直接與培養(yǎng)基接觸，而是通過熱交換器蒸汽不直接與培養(yǎng)基接觸，而是通過熱交換器對培養(yǎng)基進行加熱。對培養(yǎng)基進行加熱。n熱交換器有板

13、式和螺旋板式兩種熱交換器有板式和螺旋板式兩種n螺旋板式交換器的特點：流道寬，流速快，可螺旋板式交換器的特點：流道寬，流速快，可減少熱交換器表面結(jié)垢現(xiàn)象。適用于含有固行減少熱交換器表面結(jié)垢現(xiàn)象。適用于含有固行懸浮物的培養(yǎng)基的滅菌。懸浮物的培養(yǎng)基的滅菌。n板式交換器的特點：適用于含有少量固行懸浮板式交換器的特點：適用于含有少量固行懸浮物的培養(yǎng)基的滅菌。物的培養(yǎng)基的滅菌。溫度隨時間的變化溫度隨時間的變化連續(xù)滅菌與分批滅菌的比較與選擇連續(xù)滅菌與分批滅菌的比較與選擇分批滅菌分批滅菌優(yōu)點：優(yōu)點：1.1.不需附加設備不需附加設備2.2.蒸汽利用率高蒸汽利用率高3.3.節(jié)約勞動力節(jié)約勞動力 缺點缺點1.1.培養(yǎng)基質(zhì)量差培養(yǎng)基質(zhì)量差2.2.罐的利用率低罐的利用率低3.3.冷卻水用量大冷卻水用量大連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌優(yōu)點：優(yōu)點：1.1.采用高溫快速滅菌法采用高溫快速滅菌法2.2.可以把培養(yǎng)基按其性可以把培養(yǎng)基按其性質(zhì)分開滅菌質(zhì)分開滅菌3.3.有利于自動控制有利于自動控制4.4.節(jié)省冷卻水節(jié)省冷卻水缺點缺點1.1.投資費用高投資費用高2.2.對物料要求高對物料要求高3.3.蒸汽用量大蒸汽用量大三、發(fā)酵設備滅菌三、發(fā)酵設備滅菌n實罐滅菌時，發(fā)酵罐與培養(yǎng)基一起滅菌實罐滅菌時，發(fā)酵罐與培養(yǎng)基一起滅菌n連續(xù)滅菌時，發(fā)酵罐、種子罐等要先進行