發(fā)酵工業(yè)原料及其處理PPT課件

1、12本章內容本章內容 一、發(fā)酵工業(yè)原料的種類和成分一、發(fā)酵工業(yè)原料的種類和成分二、淀粉水解糖的制備二、淀粉水解糖的制備三、發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌三、發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌3第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)酵工業(yè)原料的種類和成分發(fā)酵工業(yè)原料的種類和成分發(fā)酵培養(yǎng)基的作用：發(fā)酵培養(yǎng)基的作用： 滿足菌體的生長滿足菌體的生長 促進產(chǎn)物的形成促進產(chǎn)物的形成4 要求要求n營養(yǎng)豐富完全，有利于產(chǎn)物合成；營養(yǎng)豐富完全，有利于產(chǎn)物合成；n不能大量加入快不能大量加入快c c、快、快n n源，應和慢源，應和慢c c、n n源相結合；源相結合；n在產(chǎn)物分泌期間，在產(chǎn)物分泌期間，ph ph 穩(wěn)定；穩(wěn)定；n加入適量合成所需的物質，如前體等，進行定向發(fā)酵；

2、加入適量合成所需的物質，如前體等，進行定向發(fā)酵；n采用中間補料，以提高發(fā)酵單位；采用中間補料，以提高發(fā)酵單位；n原料的考慮原料的考慮成本問題成本問題5一、工業(yè)上常用的碳源（一、工業(yè)上常用的碳源（carbon source）糖類來 源葡萄糖葡萄糖乳糖乳糖淀粉淀粉蔗糖蔗糖純葡萄糖、水解淀粉純葡萄糖、水解淀粉純乳糖、乳清粉純乳糖、乳清粉大麥、花生粉、燕麥粉、黑麥粉等大麥、花生粉、燕麥粉、黑麥粉等甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗紅糖、精白糖等甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗紅糖、精白糖等工業(yè)上常用的糖類及來源工業(yè)上常用的糖類及來源6谷物淀粉谷物淀粉優(yōu)點：優(yōu)點： 來源廣泛、價格低，可解除葡萄糖效應。來源廣泛、價格低，可解除

3、葡萄糖效應。谷物淀粉谷物淀粉缺點：缺點： a.a.難利用、發(fā)酵液比較稠、一般難利用、發(fā)酵液比較稠、一般2.0%2.0%時加入時加入 一定的一定的-淀粉酶。淀粉酶。 b.b.成分較復雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等。成分較復雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等。 7有機氮：有機氮：來源：來源：一些廉價的一些廉價的原料，如玉米漿、原料，如玉米漿、豆餅粉、花生餅粉、豆餅粉、花生餅粉、魚粉、酵母浸出膏魚粉、酵母浸出膏等。等。二、工業(yè)上常用的氮源（二、工業(yè)上常用的氮源（ nitrogen source）8成分黃豆餅粉棉籽餅粉花生餅粉玉米漿魚粉米糠酵母膏蛋白質/%碳水化合物/%脂肪/%纖維/%灰分/%干物/%核黃素/（m

4、g/kg）硫胺素/（mg/kg）泛酸/（mg/kg）尼克酸/（mg/kg）吡哆 醇/（mg/kg）生物素/（mg/kg）膽堿/（mg/kg）精氨酸/%胱氨酸/%甘氨酸/%異亮氨酸/%亮氨酸/%賴氨酸/%甲硫氨酸/%苯丙氨酸/%51.0-135.7923.062.414.521-27503.20.62.41.12.53.42.90.641281.5136.5904.414.344-24403.31.02.40.91.52.21.60.545235125.590.55.37.348.4167-16704.60.73123.11.30.6245.8118.8505.730.8874.683.619.

5、40.886290.40.51.10.30.90.10.20.5725.01.5218.193.610.11.1931.414.7-35604.90.83.52.04.56.86.82.51345131416912.642223.2297-12500.50.10.90.20.40.60.50.450-031095-3.31.4-1.65.56.26.52.191 1、無機鹽：、無機鹽：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物及一些微量元素。硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物及一些微量元素。三、發(fā)酵培養(yǎng)基中的無機鹽和生長因子三、發(fā)酵培養(yǎng)基中的無機鹽和生長因子10提供生長因子的農(nóng)副產(chǎn)品原料提供生長因子的農(nóng)副產(chǎn)品原料: :（1

6、1）玉米漿（最具代表性）玉米漿（最具代表性) )（2 2）麩皮水解液）麩皮水解液 （3 3）糖蜜）糖蜜 （4 4）酵母）酵母2、生長因子（、生長因子（growth factor）111 1、前體：、前體： 能直接被微生物在生物合成過程中結合能直接被微生物在生物合成過程中結合到產(chǎn)物中去，而其自身的結構并沒有多大變到產(chǎn)物中去，而其自身的結構并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量有較大的提高?；?，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量有較大的提高。 在生產(chǎn)中常采用在生產(chǎn)中常采用少量多次少量多次地加入前體。地加入前體。四、發(fā)酵生產(chǎn)的前體物質和促進劑、抑制劑等四、發(fā)酵生產(chǎn)的前體物質和促進劑、抑制劑等12產(chǎn)品前體青霉素青霉素g g青霉素

7、青霉素v v金霉素金霉素灰黃霉素灰黃霉素紅霉素紅霉素核黃素核黃素類胡蘿卜素類胡蘿卜素l-l-異亮氨酸異亮氨酸l-色氨酸l-絲氨酸苯乙酸及其衍生物苯乙酸及其衍生物苯氧乙酸苯氧乙酸氯化物氯化物氯化物氯化物正丙醇正丙醇丙酸鹽丙酸鹽 - -紫羅酮紫羅酮 - -氨基丁酸氨基丁酸鄰氨基苯甲酸鄰氨基苯甲酸甘氨酸甘氨酸132 2、促進劑、促進劑 所謂產(chǎn)物促進劑是指那些非細胞生長所必所謂產(chǎn)物促進劑是指那些非細胞生長所必須的營養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)須的營養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。量的添加劑。 14添加劑酶微生物酶活力增加倍數(shù)tween (0.1%)大豆酒精提取物（2%）植酸質（0.

8、01%-0.3%)洗凈劑ls (0.1%)聚乙烯醇苯乙醇(0.05%)醋酸+ 維生素纖維素酶蔗糖酶-葡聚糖酶木聚糖酶淀粉酶脂酶右旋糖酐酶普魯蘭酶蛋白酶脂肪酶蛋白酶蛋白酶糖化酶纖維素酶纖維素酶許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌繩狀青霉產(chǎn)氣桿菌米曲霉泡盛曲霉曲霉、桔青霉等棲土曲霉筋狀擬內胞霉真菌綠色毛霉201610446201.52.872.502-41.61.24.42153 3、抑制劑、抑制劑 抑制某些代謝途徑的進行，同時刺激另抑制某些代謝途徑的進行，同時刺激另一代謝途徑，以致可以改變微生物的代謝途一代謝途徑，以致可以改變微生物的代謝途徑。徑。16產(chǎn)物被抑制的產(chǎn)物抑制劑鏈霉素鏈霉

9、素去甲鏈霉素去甲鏈霉素四環(huán)素四環(huán)素去甲金霉素去甲金霉素頭孢霉素頭孢霉素c c利福霉素利福霉素b b甘露糖鏈霉素甘露糖鏈霉素鏈霉素鏈霉素金霉素金霉素金霉素金霉素頭孢霉素頭孢霉素n n其他利福霉素其他利福霉素甘露聚糖甘露聚糖乙硫氨酸乙硫氨酸溴化物、硫脲溴化物、硫脲硫磺化合物、乙硫氨酸硫磺化合物、乙硫氨酸l-l-蛋氨酸蛋氨酸巴比妥藥物巴比妥藥物某些代謝產(chǎn)物的抑制劑某些代謝產(chǎn)物的抑制劑17 在工業(yè)生產(chǎn)中，將淀粉水解為葡萄在工業(yè)生產(chǎn)中，將淀粉水解為葡萄糖（糖（glucoseglucose）的過程稱）的過程稱淀粉的糖化淀粉的糖化，制，制得的溶液叫得的溶液叫淀粉水解糖淀粉水解糖。 第二節(jié)第二節(jié) 淀粉水解糖的

10、制備淀粉水解糖的制備18一、淀粉相關知識 1、淀粉通常以顆粒狀態(tài)存在，顆粒大小隨不同淀粉而異淀粉通常以顆粒狀態(tài)存在，顆粒大小隨不同淀粉而異 谷類淀粉顆粒較小，如大米淀粉顆粒直徑谷類淀粉顆粒較小，如大米淀粉顆粒直徑3-8um 薯類淀粉顆粒較大，如木薯淀粉薯類淀粉顆粒較大，如木薯淀粉5-35umpotato starchwheat starch19直鏈淀粉100-60 000-1，4糖苷鍵-1，4糖苷鍵-1，6糖苷鍵支鏈淀粉1 000-3 000 000普通谷物和薯類淀粉含直鏈淀粉普通谷物和薯類淀粉含直鏈淀粉17%-27%17%-27%，其余為支鏈，其余為支鏈淀粉；粘玉米、糯米全部為支鏈淀粉淀粉；

11、粘玉米、糯米全部為支鏈淀粉2、淀粉的分子結構20二、淀粉水解糖的制備方法和原理 （一）酸解法（一）酸解法（二）酶解法（二）酶解法（三）酸酶結合水解法（三）酸酶結合水解法21（一）酸解法（一）酸解法 以酸（無機酸或有機酸）為催化劑，在高溫高壓下以酸（無機酸或有機酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解轉化為葡萄糖的方法。將淀粉水解轉化為葡萄糖的方法。22總反應式：總反應式： (c(c6 6h h1010o o5 5) )n n+nh+nh2 2o nco nc6 6h h1212o o6 6過程：過程：(c(c6 6h h1010o o5 5) )n n (c(c6 6h h1010o o5 5)

12、)x x c c1212h h2222o o11 11 c c6 6h h1212o o6 6 淀粉淀粉 糊精糊精 麥芽糖麥芽糖 葡萄糖葡萄糖 h h+ +對作用點無選擇性，對作用點無選擇性，-1,4-1,4-糖苷鍵和糖苷鍵和-1,6-1,6-糖糖苷鍵均被切斷。苷鍵均被切斷。23復合二糖復合二糖復合低聚糖復合低聚糖5-羥甲基糠醛羥甲基糠醛有機酸、有色物質等有機酸、有色物質等淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖鹽酸鹽酸水解反應復合反應分解反應24葡萄葡萄糖糖葡萄葡萄糖糖異麥芽糖-1，6 糖苷鍵龍膽二糖-1，6糖苷鍵麥芽糖 -1，4糖苷鍵糖苷鍵25影響復合反應的因素：影響復合反應的因素：1 1）葡萄糖濃度）葡萄糖

13、濃度3 3）酸的種類和濃度）酸的種類和濃度4 4）溫度）溫度dede值：值：dextrose equivalent valuedextrose equivalent value（葡萄糖當量值）表示淀粉糖的含糖量。（葡萄糖當量值）表示淀粉糖的含糖量。 還原糖含量（）還原糖含量（）dede值值 100 100 干物質含量（）干物質含量（）2 2）淀粉乳濃度）淀粉乳濃度26影響分解反應的因素：影響分解反應的因素：1 1）糖化加熱時間）糖化加熱時間3 3）葡萄糖濃度）葡萄糖濃度2 2）酸度）酸度27（1 1）降低了葡萄糖的收率。）降低了葡萄糖的收率。（2 2）給產(chǎn)物的提取和糖化液的精制帶來困難。）給產(chǎn)

14、物的提取和糖化液的精制帶來困難。復合反應：復合反應：生成的多數(shù)復合糖不能被微生物利用，使發(fā)酵生成的多數(shù)復合糖不能被微生物利用，使發(fā)酵結束時殘?zhí)歉摺＝Y束時殘?zhí)歉?。分解反應：分解反應：生成的生成?5羥甲基糠醛是產(chǎn)生色素的根源，羥甲基糠醛是產(chǎn)生色素的根源，增加了糖化液精制脫色的困難。增加了糖化液精制脫色的困難。不利影響：不利影響：28如何控制分解反應和復合反應的發(fā)生？如何控制分解反應和復合反應的發(fā)生？（1 1）淀粉乳濃度）淀粉乳濃度（2 2）酸濃度）酸濃度 不能過高不能過高（3 3）溫度）溫度29優(yōu)點：工藝簡單，水解時間短，生產(chǎn)效率高，設優(yōu)點：工藝簡單，水解時間短，生產(chǎn)效率高，設備周轉快。備周轉快

15、。缺點：缺點：（1 1）副產(chǎn)物多，影響糖液純度，一般）副產(chǎn)物多，影響糖液純度，一般dede值只有值只有9090左右。左右。（2 2）對淀粉原料要求嚴格，不能用粗淀粉，只）對淀粉原料要求嚴格，不能用粗淀粉，只能用純度較高的精制淀粉。能用純度較高的精制淀粉。30淀粉淀粉鹽酸鹽酸蒸汽蒸汽水水調漿調漿糖化糖化冷卻冷卻中和脫色中和脫色壓濾壓濾濾渣濾渣糖液糖液活性炭活性炭na2co3 淀粉的酸水淀粉的酸水解工藝是根據(jù)解工藝是根據(jù)淀粉在水解過淀粉在水解過程中的程中的水解反水解反應應和和復合、分復合、分解反應規(guī)律性解反應規(guī)律性來決定的。來決定的。31 1 1 淀粉質量淀粉質量 2 2 淀粉乳濃度的選擇淀粉乳濃

16、度的選擇 3 3 酸的種類和用量酸的種類和用量 4 4 糖化溫度、壓力和時間糖化溫度、壓力和時間 5 5 糖化終點糖化終點32（二）酶解法（二）酶解法 用專一性很強的淀粉酶及糖化酶將淀粉水用專一性很強的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的工藝。解為葡萄糖的工藝。33淀粉酶解法分兩步：淀粉酶解法分兩步：（1 1）液化：液化：用用 - -淀粉酶將淀粉轉化為糊精和低聚糖淀粉酶將淀粉轉化為糊精和低聚糖（2 2）糖化：用糖化酶（又稱葡萄糖淀粉酶）將糊精）糖化：用糖化酶（又稱葡萄糖淀粉酶）將糊精 和低聚糖轉化為葡萄糖。和低聚糖轉化為葡萄糖。 34 酶酶 水解位置水解位置 水解次序水解次序 水解產(chǎn)物水解產(chǎn)物液

17、化液化 淀粉酶淀粉酶 1，4糖苷鍵糖苷鍵 無先后次序無先后次序 葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖 異麥芽糖、低聚糖異麥芽糖、低聚糖糖化糖化 糖化酶糖化酶 1，4和和1，6 從非還原性從非還原性 葡萄糖葡萄糖 糖苷鍵糖苷鍵 末端開始末端開始35n糊化糊化：在溫水中，當?shù)矸垲w粒無限膨脹形成均一的粘稠：在溫水中，當?shù)矸垲w粒無限膨脹形成均一的粘稠液體的現(xiàn)象，稱為淀粉的糊化。此時的溫度稱為糊化溫液體的現(xiàn)象，稱為淀粉的糊化。此時的溫度稱為糊化溫度。度。n老化老化：分子間已斷裂的氫鍵、糊化淀粉又重新排列形成：分子間已斷裂的氫鍵、糊化淀粉又重新排列形成新的氫鍵的過程，也就是復結晶的過程。新的氫

18、鍵的過程，也就是復結晶的過程。 36液化方法液化方法37 噴射液化噴射液化 該工藝的特點是利用噴射器將蒸汽噴入淀該工藝的特點是利用噴射器將蒸汽噴入淀粉乳的薄膜，在短時間內通過噴射器快速升溫粉乳的薄膜，在短時間內通過噴射器快速升溫至至145145 c c完成糊化、液化，使形成的完成糊化、液化，使形成的“不溶性不溶性淀粉顆粒淀粉顆粒”在高溫下分散，從而使所得的液化在高溫下分散，從而使所得的液化液既透明又易于過濾，淀粉的出糖率也高，同液既透明又易于過濾，淀粉的出糖率也高，同時采用了真空閃急冷卻，提高了液化液的濃度。時采用了真空閃急冷卻，提高了液化液的濃度。38液化程度的控制液化程度的控制ni i2

19、2試試n測定測定dede值值ndede值高，糊精太小，不利于糖化酶作值高，糊精太小，不利于糖化酶作用，影響催化效率，終點用，影響催化效率，終點dede值低。值低。ndede值低，液化不徹底，糖化速度慢，值低，液化不徹底，糖化速度慢，酶用量大，時間長，過濾性能差酶用量大，時間長，過濾性能差。39 （1） 糖化的溫度及糖化的溫度及p值：決定于所用的糖化劑的性質。值：決定于所用的糖化劑的性質。 （2）加酶量：）加酶量：（3）液化液）液化液de值的影響：值的影響： 在碘試本色的前提下，液化液在碘試本色的前提下，液化液de值越低，則糖化液值越低，則糖化液de值越高。值越高。（4）異淀粉酶的影響：）異淀粉

20、酶的影響：40 糖化終點：糖化終點：終點確定：終點確定：dede值達最高時，加熱滅酶值達最高時，加熱滅酶方法：無水乙醇滴入糖化液，無白色沉淀則方法：無水乙醇滴入糖化液，無白色沉淀則達到糖化終點達到糖化終點41糖化工藝糖化工藝液化液化 糖化糖化 滅酶滅酶 過濾過濾 成品糖液成品糖液42 優(yōu)點優(yōu)點： （1 1）反應條件溫和，不需高溫、高壓設備。）反應條件溫和，不需高溫、高壓設備。（2 2）副反應少，水解糖液純度高。）副反應少，水解糖液純度高。（3 3）對原料要求粗放，可用粗原料并在較高淀粉乳濃度）對原料要求粗放，可用粗原料并在較高淀粉乳濃度下水解。下水解。（4 4）糖液顏色淺，質量高。）糖液顏色淺

21、，質量高。 缺點：缺點：（1 1）生產(chǎn)周期長，一般需要）生產(chǎn)周期長，一般需要4848小時。小時。（2 2）需要更多的設備，且操作嚴格。）需要更多的設備，且操作嚴格。43酸酶法酶酸法（三）酸酶結合水解（三）酸酶結合水解法法441 1）酸酶法：）酸酶法：葡萄糖葡萄糖糖化酶糖化酶酸解酸解酶解酶解淀粉淀粉糊精或低聚糖糊精或低聚糖酸酸酸酶法特點：酸酶法特點： 液化速度快；液化速度快； 糖化是由酶來進行的，對液化液要求不高，可采用較高糖化是由酶來進行的，對液化液要求不高，可采用較高的淀粉乳濃度，提高生產(chǎn)效率；的淀粉乳濃度，提高生產(chǎn)效率； 用酸較少，產(chǎn)品顏色淺，糖液質量較高。用酸較少，產(chǎn)品顏色淺，糖液質量較

22、高。452 2）酶酸法：）酶酸法：葡萄糖葡萄糖酸酸酸解糖化酸解糖化酶解液化酶解液化淀粉淀粉糊精或低聚糖糊精或低聚糖 - -淀粉酶淀粉酶酶酸法特點：可采用粗原料淀粉，淀粉濃度也較酸法高，糖液色淺可采用粗原料淀粉，淀粉濃度也較酸法高，糖液色淺46 從水解糖的質量及降低糖耗，提高原料利用率方面來考慮，從水解糖的質量及降低糖耗，提高原料利用率方面來考慮，則以雙酶法最好，酸酶法次之，酸法最差；則以雙酶法最好，酸酶法次之，酸法最差； 從時間來說，則酸法最短，雙酶法最長從時間來說，則酸法最短，雙酶法最長47 淀粉水解糖液質量要求淀粉水解糖液質量要求n 1 1、色澤：淡黃色透明、色澤：淡黃色透明n 2 2、糖

23、液不含糊精、糖液不含糊精n 3 3、 還原糖含量：還原糖含量：18%18%（酸解法）；（酸解法）；25-38%25-38%（酶解法）（酶解法）n 4 4、 dede值：值： 90% 90% （酸解法）（酸解法） ； 95%95%（酶解法）（酶解法）n 5 5、 透光率：透光率： 40% 40% （酸解法）（酸解法） ； 60%60%（酶解法）（酶解法）n 6 6、ph:4.6-4.8ph:4.6-4.8n 7 7、淀粉轉化率：、淀粉轉化率： 92% 92% （酸解法，玉米淀粉糖）（酸解法，玉米淀粉糖） ； 95%(95%(酶解法，玉米淀粉糖）；酶解法，玉米淀粉糖）； 87% 87% （酸解法，

24、大米糖）（酸解法，大米糖） 48 第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌一、消毒與滅菌的原理和方法1 1、在發(fā)酵過程中夾雜其它雜菌造成的后果：、在發(fā)酵過程中夾雜其它雜菌造成的后果：n1 1、生產(chǎn)菌和雜菌同時生長，競爭培養(yǎng)基中的營養(yǎng)、生產(chǎn)菌和雜菌同時生長，競爭培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質，導致生產(chǎn)能力下降；物質，導致生產(chǎn)能力下降；n2 2、雜菌及其產(chǎn)生的物質，使提取精制發(fā)生困難；、雜菌及其產(chǎn)生的物質，使提取精制發(fā)生困難；n3 3、雜菌大量繁殖，改變代謝途徑，使生物反應產(chǎn)、雜菌大量繁殖，改變代謝途徑，使生物反應產(chǎn)生異常變化；生異常變化；n4 4、雜菌會降解目的產(chǎn)物，使生產(chǎn)過程失敗；、雜菌會降解目的產(chǎn)物，

25、使生產(chǎn)過程失?。籲5 5、發(fā)生污染噬菌體，可使生產(chǎn)菌發(fā)生溶菌現(xiàn)象。、發(fā)生污染噬菌體，可使生產(chǎn)菌發(fā)生溶菌現(xiàn)象。492、滅菌與消毒的區(qū)別、滅菌與消毒的區(qū)別n滅菌滅菌：用物理或化學方法殺死或除去：用物理或化學方法殺死或除去環(huán)境中環(huán)境中所有微生物所有微生物，包括營養(yǎng)細胞、，包括營養(yǎng)細胞、細菌芽孢和孢子細菌芽孢和孢子n消毒消毒：用物理或化學方法殺死物料、：用物理或化學方法殺死物料、容器、器皿內外的容器、器皿內外的病源微生物病源微生物。503、滅菌的原理和方法、滅菌的原理和方法n干熱滅菌法干熱滅菌法n濕熱滅菌法濕熱滅菌法n射線滅菌法射線滅菌法n化學藥品滅菌法化學藥品滅菌法n過濾除菌法過濾除菌法n火焰滅菌法

26、火焰滅菌法51 （1）干熱滅菌）干熱滅菌 原理：利用高溫對微生物有氧化、蛋原理：利用高溫對微生物有氧化、蛋白質變性和電解質濃縮作用而殺滅白質變性和電解質濃縮作用而殺滅微生物。微生物。常用方法：灼燒和電熱箱加熱，常用方法：灼燒和電熱箱加熱，140-180 1-2小時小時 使用范圍：玻璃及金屬用具及沙土使用范圍：玻璃及金屬用具及沙土管滅菌管滅菌全自動干熱滅菌器全自動干熱滅菌器52（2）濕熱滅菌）濕熱滅菌 n原理：蒸汽冷凝放出大量潛熱，具有穿原理：蒸汽冷凝放出大量潛熱，具有穿透力，且在高溫有水分條件下，蛋白質透力，且在高溫有水分條件下，蛋白質易變性。易變性。n常用方法：常用方法：水煮常壓滅菌：水煮常

27、壓滅菌：100100飽和蒸汽滅菌：一般飽和蒸汽滅菌：一般121121，3030分鐘分鐘n使用范圍：培養(yǎng)基和發(fā)酵設備滅菌使用范圍：培養(yǎng)基和發(fā)酵設備滅菌。 高壓蒸汽滅菌鍋高壓蒸汽滅菌鍋53（3） 輻射滅菌輻射滅菌n原理：利用高能量的電磁原理：利用高能量的電磁輻射與菌體核酸的光化學輻射與菌體核酸的光化學反應造成菌體死亡。反應造成菌體死亡。 n常用：紫外線、常用：紫外線、x射線和射線和射線。射線。 n使用范圍：用于室內空氣使用范圍：用于室內空氣及器皿表面滅菌及器皿表面滅菌 微波滅菌機微波滅菌機54（4）化學物質滅菌）化學物質滅菌原理：原理： 藥物與微生物細胞中的成分反應，使蛋白質變藥物與微生物細胞中的

28、成分反應，使蛋白質變性、酶失活。性、酶失活。使用范圍：使用范圍： 器皿、雙手和實驗室、無菌室的環(huán)境滅菌，器皿、雙手和實驗室、無菌室的環(huán)境滅菌， 不不能用于培養(yǎng)基滅菌能用于培養(yǎng)基滅菌 55常用的滅菌劑常用的滅菌劑化學物質名稱化學物質名稱有效濃度有效濃度化學物質名稱化學物質名稱有效濃度有效濃度新潔爾滅新潔爾滅(苯扎溴銨苯扎溴銨)0.25%甲醛甲醛37%杜滅芬杜滅芬0.25%戊二醛戊二醛2%高錳酸鉀高錳酸鉀0.1%-0.25%苯酚苯酚0.1%-0.15%漂白粉漂白粉5%過氧乙酸過氧乙酸0.02%-0.2%酒精酒精75%焦碳酸二乙酯焦碳酸二乙酯0.01%-0.1%煤酚皂（來蘇爾）煤酚皂（來蘇爾）1%5

29、% 56（5）過濾除菌）過濾除菌 n原理：利用微生物不能透過濾膜除菌。原理：利用微生物不能透過濾膜除菌。n方法方法: 0.010.45 m孔徑濾膜，孔徑濾膜， n使用范圍：用于壓縮空氣、酶溶液及其他使用范圍：用于壓縮空氣、酶溶液及其他不耐熱化合物溶液除菌。不耐熱化合物溶液除菌。 57（一）濕熱滅菌的原理（一）濕熱滅菌的原理1 1、微生物的熱阻、微生物的熱阻二、培養(yǎng)基與設備的滅菌致死溫度致死溫度：殺死：殺死微生物的極限溫微生物的極限溫度。度。致死時間致死時間 ：在致：在致死溫度下，殺死死溫度下，殺死全部微生物所需全部微生物所需的時間的時間 58微生物 相對熱阻細菌和酵母的營養(yǎng)細胞 1細菌芽孢 3

30、106霉菌孢子 2-10病毒及噬菌體 1-5某些微生物對濕熱的相對熱阻某些微生物對濕熱的相對熱阻（與大腸桿菌比較）（與大腸桿菌比較）熱阻熱阻，指微生物在某一特定條件（主要是溫度和加指微生物在某一特定條件（主要是溫度和加熱方式）下的致死時間。熱方式）下的致死時間。相對熱阻相對熱阻是指某一微生物在某條件下的致死時間與是指某一微生物在某條件下的致死時間與另一微生物在相同條件下的致死時間的比值。另一微生物在相同條件下的致死時間的比值。592. 2. 微生物熱死定律：對數(shù)殘留定律微生物熱死定律：對數(shù)殘留定律n在一定溫度下，微生物在一定溫度下，微生物受熱致死受熱致死遵循分子反應速度理論，遵循分子反應速度理

31、論，微生物受熱死亡的速率微生物受熱死亡的速率-dn/dt與任何瞬間殘留的活菌數(shù)與任何瞬間殘留的活菌數(shù)n成正比，即成正比，即 當當nt=0時，時， t=， 既無意義，也不可能。既無意義，也不可能。 一般采用一般采用nt=0.001，即即1000次滅菌中只有一次失敗次滅菌中只有一次失敗。kndtdnktnnt0lntnnkt0log/303. 2123可見滅菌時間取可見滅菌時間取決于污染程度決于污染程度( (n n0 0) )、滅菌程度（殘留滅菌程度（殘留菌數(shù)菌數(shù)ntnt）和）和 值值60斜率：斜率：-k -k61非對數(shù)殘留定律：非對數(shù)殘留定律：62 ：反應速率常數(shù)反應速率常數(shù) （比死亡速率常數(shù)）

32、（比死亡速率常數(shù)） 死亡速率死亡速率 常數(shù)常數(shù) 是微生物耐熱性的一種特征，它隨是微生物耐熱性的一種特征，它隨微生物種類和滅菌溫度而異。微生物種類和滅菌溫度而異。反應速率常數(shù)反應速率常數(shù)k與滅菌溫度與滅菌溫度t的關系：的關系： 阿累尼烏斯方程：阿累尼烏斯方程：k=ae - e/rt svante august arrhenius was a swedish physical chemist best known for his theory was a swedish physical chemist best known for his theory that electrolytes, ce

33、rtain substances that dissolve in water to that electrolytes, certain substances that dissolve in water to yield a solution that conducts electricity, are separated, or yield a solution that conducts electricity, are separated, or dissociated, into electrically charged particles, or ions, even disso

34、ciated, into electrically charged particles, or ions, even when there is no current flowing through the solution. in when there is no current flowing through the solution. in 1903 he was awarded the nobel prize for chemistry.1903 he was awarded the nobel prize for chemistry.63細菌芽孢名稱值 min-1枯草芽孢桿菌枯草芽孢

35、桿菌fs5230fs5230硬脂嗜熱芽孢桿菌硬脂嗜熱芽孢桿菌fs1518fs1518硬脂嗜熱芽孢桿菌硬脂嗜熱芽孢桿菌fs617fs617產(chǎn)氣梭狀芽孢桿菌產(chǎn)氣梭狀芽孢桿菌pa3679pa36793.8-2.63.8-2.60.770.772.92.91.81.8121121某些細菌芽孢的某些細菌芽孢的 值值64（二）滅菌溫度與時間的計算和選擇（二）滅菌溫度與時間的計算和選擇培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應，為一級動力學反應：培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應，為一級動力學反應：- dc / d = c培養(yǎng)基滅菌過程中，除微生物被殺死外，還伴隨著培養(yǎng)培養(yǎng)基滅菌過程中，除微生物被殺死外，還伴隨著培養(yǎng)基

36、成分被破壞，在加熱下氨基酸、維生素等受破壞。基成分被破壞，在加熱下氨基酸、維生素等受破壞。65ln( 2 / 1)ln( 2 / 1)eeln 2/ 1ln 2/ 1名稱e (j/mol)葉酸葉酸泛酸泛酸維生素維生素b12b12維生素維生素b1b1嗜熱脂肪芽孢桿菌嗜熱脂肪芽孢桿菌枯草桿菌枯草桿菌肉毒梭菌肉毒梭菌70.370.387.987.996.796.792.192.1283283318318343343當滅菌溫度當滅菌溫度升高時，微升高時，微生物死亡速生物死亡速率大于培養(yǎng)率大于培養(yǎng)基成分破壞基成分破壞的速率的速率。66 根據(jù)這一理論，培養(yǎng)基滅菌采用根據(jù)這一理論，培養(yǎng)基滅菌采用高溫短時高溫

37、短時的方的方法，有利于減少營養(yǎng)成分的破壞。法，有利于減少營養(yǎng)成分的破壞。 滅菌溫度/ 滅菌時間/min 維生素b1破壞量/% 100 400 99.3 110 36 67 115 15 50 120 4 27 130 0.5 8 145 0.08 2 150 0.01 167（三）影響培養(yǎng)基滅菌的因素（三）影響培養(yǎng)基滅菌的因素 在影響培養(yǎng)基滅菌的因素中，除了滅菌溫度和時間在影響培養(yǎng)基滅菌的因素中，除了滅菌溫度和時間外，還有以下影響因素：外，還有以下影響因素： 1.1.培養(yǎng)基成分：培養(yǎng)基成分：油脂、糖類、蛋白質增加耐熱性，滅菌時間長；油脂、糖類、蛋白質增加耐熱性，滅菌時間長；高濃度的鹽類、色素等

38、則削弱其抗性高濃度的鹽類、色素等則削弱其抗性 2.2.培養(yǎng)基物理狀態(tài)：培養(yǎng)基物理狀態(tài)：固體培養(yǎng)基的滅菌時間要比液體培養(yǎng)基的滅菌時間長固體培養(yǎng)基的滅菌時間要比液體培養(yǎng)基的滅菌時間長 683 3、phph 微生物在微生物在ph6.0ph6.08.08.0范圍內耐熱性最大范圍內耐熱性最大 ph ph低于低于6.06.0時，氫離子極易滲入微生物細胞，從而改時，氫離子極易滲入微生物細胞，從而改變細胞的生理反應而促進其死亡，故培養(yǎng)基酸度愈高，變細胞的生理反應而促進其死亡，故培養(yǎng)基酸度愈高，則所需的殺菌時間愈短。則所需的殺菌時間愈短。694 4、培養(yǎng)基中微生物數(shù)量、培養(yǎng)基中微生物數(shù)量數(shù)量越多，所需滅菌時間越

39、長數(shù)量越多，所需滅菌時間越長例如： 如肉毒梭狀芽孢桿菌，在105濕熱滅菌時間 芽孢桿菌數(shù)芽孢桿菌數(shù)/ml /ml 時間時間 (min)(min) 9 910108 8 48 48 9 910106 6 36 36 9 910104 4 20 20 9 910102 2 14 14 9 2 9 270 5. 5.微生物細胞含水量：微生物細胞含水量：一定范圍含水越多蛋白質凝固溫度越低，越易被一定范圍含水越多蛋白質凝固溫度越低，越易被殺死。殺死。 6.6.微生物細胞菌齡：微生物細胞菌齡： 7.7.耐熱性：耐熱性： 8.8.泡沫：泡沫：泡沫中的空氣形成隔熱層，對滅菌極為不利，可泡沫中的空氣形成隔熱層，

40、對滅菌極為不利，可加入少量消泡劑加入少量消泡劑 。71（一）間歇滅菌（一）間歇滅菌三、發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌工藝 間歇滅菌就是將配制好的培養(yǎng)基放入發(fā)酵罐或其間歇滅菌就是將配制好的培養(yǎng)基放入發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設備一起進行他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設備一起進行滅菌的操作過程，也稱分批滅菌或實罐滅菌。滅菌的操作過程，也稱分批滅菌或實罐滅菌。72過程包括：過程包括：升溫、保溫和冷卻升溫、保溫和冷卻三階段。三階段。各階段對滅菌的各階段對滅菌的貢獻：貢獻： 20%20%、75%75%、5%5%。培養(yǎng)基間歇滅菌過程中的溫培養(yǎng)基間歇滅菌過程中的溫度變化情況度變化情況73例： 有一發(fā)酵罐內

41、裝有一發(fā)酵罐內裝40m40m3 3培養(yǎng)基，在培養(yǎng)基，在121121溫度下進行實罐滅菌。原溫度下進行實罐滅菌。原污染程度為每污染程度為每mlml有有2 210105 5個耐熱細菌芽孢，個耐熱細菌芽孢， 121121時滅菌速度常數(shù)為時滅菌速度常數(shù)為1.8min1.8min1 1。求滅菌失敗幾率為。求滅菌失敗幾率為0.0010.001時所需的滅菌時間。時所需的滅菌時間。解：解： n0 = 40106 2105 = 8 1012 (個個) n = 0.001; = 1.8 (min1) =2.303 lgn0n=2.3031.8lg(81015)= 20.34 (min)741 1、在進行培養(yǎng)基滅菌之前，通常應先把發(fā)酵罐的、在進行培養(yǎng)基滅菌之前，通常應先把發(fā)酵罐的 空氣分過濾器滅菌并用無菌空氣吹干?？諝夥诌^濾器滅菌并用無菌空氣吹干。2 2、預熱：向夾套或蛇管中通入蒸汽，間接將培養(yǎng)基加、預熱：向夾套或蛇管中通入蒸汽，間接將培養(yǎng)基加熱至熱至7070左右左右 作用：作用： 利于糊化；減少冷凝水的生成；減輕噪音利于糊化；減少冷凝水的生成；減輕噪音 753 3、開啟蒸汽管，向培養(yǎng)基中通入蒸汽，升溫、開啟蒸汽管，向培養(yǎng)基中通入蒸汽，升溫。4 4、罐壓達、罐壓達0.1 mpa0.1 mpa時，調節(jié)裝在發(fā)酵罐封頭的接種時，調節(jié)裝在發(fā)酵罐封