发酵技术 教学课件 作者 谢梅英别智鑫 主编 第六章.ppt

尚辅网 尚辅网 第六章 发酵工程单元操作 第一节 培养基和设备的灭菌 一、灭菌的方法 二、培养基热灭菌动力学 三、培养基的灭菌方法 四、设备和管道的灭菌 五、其他物料和实验用具的灭菌条件 一、灭菌的方法 （一）干热灭菌法 （二）湿热灭菌法 （三）射线灭菌法 （四）化学药品灭菌法 （五）火焰灭菌法 （六）过滤除菌法 （七）臭氧灭菌法 （一）干热灭菌法 干热灭菌是利用干燥高温的热空气将微生物体内的蛋白质氧化进行灭菌。常用的干热灭菌的条件为在160℃下保温1~2h。干热灭菌具有方法简单，灭菌后物料可保持干燥状态的优点，但灭菌效果不如湿热灭菌。实际使用时对一些要求保持干燥的实验器具和材料可采用干热灭菌法。 （二）湿热灭菌法 利用高温饱和蒸汽具有很强的穿透能力，同时在冷凝时会放出大量冷凝热的性质，而将物料温度升高，使微生物体内的蛋白质凝固变性，而达到杀死各种微生物进行灭菌的方法称为湿热灭菌。一般的湿热灭菌条件为121℃、30min。湿热灭菌具有蒸汽来源容易、潜热大、穿透力强的特点，与其他灭菌方法对比具有灭菌效果好，操作费用低的优点，被广泛用于生产设备、培养基、管道、阀门、流加物料等的灭菌，是目前最基本的灭菌方法。 （三）射线灭菌法 利用高能电子波、紫外线或放射性物质产生的高能粒子，可以穿透微生物细胞而达到灭菌的方法称为射线灭菌法。常用的射线法有：宇宙线（0.0001~0.1?）、γ射线、χ射线、紫外线、高速电子流的阴极射线等。射线灭菌法具有使用方便的优点，但与湿热灭菌对比穿透力差，适用范围有限，一般只用于无菌室、无菌箱、摇瓶间等局部空间和器皿等的表面消毒。 （四）化学药品灭菌法 用某些化学试剂能与微生物中的某种成分发生化学反应，从而使微生物氧化变性或发生细胞损伤，而达到灭菌的方法称为化学药品灭菌法，常用的化学试剂有：0.1%～0.25%的高锰酸钾溶液、5%有效氯浓度的漂白粉溶液、75%酒精溶液、0.25%的新洁尔灭和杜灭芬溶液、37%的甲醛溶液、2%的戊二醛溶液、0.02%～2%的过氧乙酸溶液、焦碳酸二乙酯、0.1%～0.15%的甲酚磺酸溶液、抗生素等。由于化学试剂会与培养基中的成分作用，且会残留在培养基中，因此，在实际生产过程中不用于培养基灭菌，而是通过浸泡、添加、擦拭、喷洒、气态熏蒸等方法用于环境空气的灭菌（如厂房、无菌室等空间的消毒）及一些器具的表面灭菌（如溶氧电极、双手等的表面消毒）。 （五）火焰灭菌法 利用火焰直接杀死微生物的除菌方法称为火焰灭菌法，该方法具有操作简单、灭菌彻底的优点，但适用范围有限，目前仅适用于接种针、玻璃棒、试管口、三角瓶口、接种管口等的灭菌。 （六）过滤除菌法 利用过滤介质而将微生物菌体细胞截留过滤，从而达到除菌的方法称为过滤除菌法。该方法具有不改变待灭菌物料的物性就可达到灭菌目的的优点，但对过滤设备要求高。工业上常用过滤除菌法来进行大量空气的净化除菌，少数用于容易被热破坏的培养基的灭菌（如某些动、植物细胞培养基等）。 （七）臭氧灭菌法 利用臭氧的氧化作用而杀死微生物细胞的灭菌方法称为臭氧灭菌法。该法具有使用安全、安装灵活，杀菌作用明显，不仅能杀死各种细菌还能杀灭霉菌的特点，但工业化的臭氧发生或灭菌设备大多还处于实验室阶段。目前，臭氧灭菌法主要用于洁净室和设备内部的消毒（如制药厂GMP车间内部的消毒等）。 二、培养基热灭菌动力学 （一）灭菌时间的确定 （二）灭菌温度的选择 （三）影响灭菌的其他因素 （一）灭菌时间的确定 （一）灭菌时间的确定 （一）灭菌时间的确定 （二）灭菌温度的选择 （二）灭菌温度的选择 （二）灭菌温度的选择 （二）灭菌温度的选择 （二）灭菌温度的选择 （二）灭菌温度的选择 （三）影响灭菌的其他因素 1. 培养基成分 2. 培养基的物理状态 3. 培养基的pH值 4. 培养基中微生物数量 5. 微生物细胞中含水量 6. 微生物细胞的菌龄 7. 微生物的耐热性 8. 空气排除情况 9. 搅拌 10. 泡沫 1. 培养基成分 培养基中的脂肪、糖分和蛋白质等有机物在微生物细胞外形成一层薄膜，该薄膜影响热的传入，能有效保持微生物细胞抵抗不良环境，增加了微生物细胞的耐热性，所以灭菌温度要高些。例如，大肠杆菌在水中加热60℃~65℃便死亡，在10%糖液中，需70℃，4-6min，在70%糖液中需70℃、30min。 高浓度盐类、色素等的存在会增加微生物细胞的通透性，会削弱微生物细胞的耐热性，故一般较易灭菌。例如，低浓度（1%～2%）的NaCl溶液对微生物有保护作用，当浓度达8%～10%以上，则减弱微生物的耐热性。 2. 培养基的物理状态 液体培养基灭菌时，热的传递除传导外，还有对流作用，而固体培养基则只有传导作用而无对流作用，同时，液体培养基中水的传热系数要比固体有机物