第5章灭菌及无菌空气的制备.pptVIP

发酵的一般流程;发酵工程无菌技术： 纯培养发酵技术：发酵全过程只有生产菌，无杂菌;为了保证培养过程的正常进行，在接种要培养的微生物之前，需要进行灭菌与消毒。 灭菌对象：培养基；设备与管道；空气系统；流加料、消泡剂； 必要时还有对生产环境进行消毒，防止杂菌和噬菌体;消毒与灭菌在发酵工业中的应用 消毒(disinfection)：用物理或化学方法杀死物料、容器器具内外病原微生物，而对被消毒的物体基本无害的措施。一般只能杀死营养细胞，例如巴氏消毒法（60℃，30min）。 灭菌(sterilization)：用物理或化学方法杀死或除去物料、空气容器等环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。 关系：消毒不一定达到灭菌的要求，而灭菌可以达到消毒的目的。; 常用消毒、灭菌原理与方法;湿热灭菌法 ;过滤介质除菌法 ;高压蒸汽灭菌利用饱和蒸汽的高温杀死微生物的同时，高温还可能造成培养基成分的损失。 培养基灭菌的要求： 达到要求的无菌程度 尽量减少营养成分的破坏。在灭菌过程中，培养基组分的破坏，是由两个基本类型的反应引起的： 培养基中不同营养成分间的相互作用； 对热不稳定的组分如氨基酸和维生素等的分解 合理选择灭菌条件的关键：了解灭菌温度、时间对微生物死亡和培养基成分破坏的关系。; 致死温度：杀死微生物的极限（最低）温度。 在致死温度下，杀死全部微生物所需要的时间成为致死时间； 在致死温度以上，温度愈高，致死时间愈短。; 用湿热灭菌方法对培养基灭菌时，加热的温度和时间对微生物死亡和营养成分均有破坏作用，因而选择一种既能达到灭菌要求又能减少营养成分被破坏的温度和受热时间，是研究培养基灭菌质量的重要内容。　 培养基的营养成分的破坏和菌体死亡都符合Arrhenius Equation方程: ; 反应速率常数;　 随温度的升高，灭菌反应速度常数增加的倍数大于营养成分破坏反应速度常数增加的倍数。 达到相同灭菌效果时，温度T越高，K值越大（比死亡速率常数），所需灭菌的时间t 越短。 在实际生产中为了既达到灭菌目的又较好地保存营养成分，最好采用较高的温度，较短时间进行灭菌，瞬时高温灭菌UHT。即可达到杀死培养基中的全部微生物的目的，又可减少营养成分的破坏。 通常情况选择灭菌温度为121℃，当培养基中含热敏成分，则降低温度 ;在确定了培养基灭菌的温度后，如何来计算灭菌时间？;在计算灭菌时间过程中需考虑两个问题： 一是一般只考虑芽孢细菌和细菌的芽孢数之和作为计算依据； 二是灭菌程度，即残留菌数，一般采用Nt=0.001，即1000次灭菌中有一次失败。;1．培养基 pH值 ： 培养基中氢离子浓度直接影响灭菌的效果。培养基的pH值越低，所需杀灭微生物的温度越低。pH6.0-8.0时最难灭菌。;2、培养基成分： 油脂、糖类及一定浓度的蛋白质可增加微生物耐热性； 大肠杆菌E.coli在水中加热60-65℃死亡；在10%糖溶液中，需要70℃加热4~6min，在30%糖溶液中，需要加热30min。 另一些物质，如高浓度的盐类、色素等的存在等可削弱其耐热性 3、泡沫： 对灭菌极为不利，泡沫中的空气形成隔热层，使传热困难，热难穿透。在易产生泡沫的培养基中加入消泡剂。 ;4、培养基中微生物数量;影响灭菌效果的因素;三、发酵培养基灭菌工艺;（一）分批灭菌 ;分批灭菌的时间计算;240;三路进汽：蒸汽直接从通风、取样和出料口进入罐内直接加热，直到所规定的温度，并维持一定的时间。这就是所谓的“三路进气”。;;优点： 不需要专门的设备，投资少，对设备要求简单，对蒸汽的要求也比较低，而且灭菌效果可靠。;连续灭菌时，培养基可在短时间内加热到保温温度，并且能很快地被冷却； 因此可在比分批灭菌更高的温度下进行灭菌； 而由于灭菌温度很高，保温时间就相应地可以很短，极有利于减少培养基中的营养物质的破坏。 ; 连续灭菌时间的计算：;连续灭菌的工艺流程;分批灭菌和连续灭菌的比较; 设备灭菌 ，又称空消(Stearilization of fermenter) 实罐灭菌时，发酵罐与培养基一起灭菌（实消） 培养基采用连续灭菌时，发酵罐需在培养基灭菌加入前进行空消，通常是用蒸汽加热发酵罐的夹套或设管并从空气分布管中通入蒸汽，充满整个容器后，再从排气管中缓缓排出。容器内的蒸汽压力保持1公斤，20分钟。 管道、空气过滤器、补料罐、计量贮存罐 ;1、种子罐、发酵罐、计量罐、补料罐等的空罐及管道灭菌 从有关管道通入蒸汽，使罐内蒸汽压力达0.147Mpa。维持45min，灭菌过程从有关阀门排出空气，并使争取通过达到死角灭菌；灭菌结束，关闭蒸汽后，待罐内压力低于空气过滤器压力时，通入无菌空气保压0