第五章灭菌及无菌空气的制备.ppt

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 化学药剂消毒：甲醛或新洁尔灭、高锰酸钾等 使蛋白质凝固变性、酶失活；破坏细胞膜； 物理方法 辐射灭菌：紫外线、X射线，高能辐射与菌体核酸光化学反应 干热灭菌法：氧化作用、高温使蛋白质变性和电解质浓缩中毒 湿热灭菌法（最常用）：蒸汽热使蛋白质变性，大分子氢键收到破坏； 过滤介质除菌√：微生物不能透过滤膜而除菌 第一节 培养基和发酵设备的灭菌 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。 在确定了培养基灭菌的温度后，如何来计算灭菌时间？ 二、影响培养基灭菌的其它因素 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。 影响灭菌效果的因素 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。 影响灭菌效果的因素 5、培养基的物理状态 固体培养基比液体培养基灭菌时间长；颗粒越大，灭菌时蒸汽穿透所需时间越长，灭菌难，对于小于1mm的颗粒培养基，不必考虑颗粒对灭菌的影响，但含有少量大颗粒和粗纤维的培养基的灭菌，则要适当提高温度，在不影响培养基质量的条件下，采用粗过滤的方法预先处理，以防止培养基结块而造成灭菌不彻底。 三、发酵培养基灭菌工艺 1、分批灭菌（实罐灭菌，实消） 2、连续灭菌（连消） 3、固体灭菌 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”。 思考：灭菌过程培养基的体积和成份变化，对发酵过程有何影响？ 发酵附属设备灭菌 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 第二节 空气除菌 城市上空空气中含有的细菌数为3000-10000个/m3，因此在空气引进发酵罐之前必须进行严格处理，除去其中含有的微生物和其他有害成分。 抗生素、氨基酸和酶制剂等多数品种发酵，耗氧量大，无菌程度要求十分严格. 一、通风发酵对无菌空气的要求 1.空气中微生物的分布 空气中含菌量随环境的不同而有很大的差异。 2.发酵对空气无菌程度的要求 一般按染菌机率为10-3来计算，即1000次发酵周期所用的无菌空气只允许1次失败。 空气除菌设备 空气过滤除菌的目的 Ns10-3个/m3 ，同时使空气有一定压力 空气过滤除菌流程 普通空气冷却除菌流程 高效前置过滤除菌流程 高效前置过滤除菌流程 空气预处理流程 空气除菌方法 加热灭菌（220°C，20秒）[灭菌彻底，能耗大，成本高] 静电除菌[除菌效果差，仅用于初除菌] 辐射灭菌[254-265nm效果最佳，仅限表面灭菌] 介质过滤除菌[主流的除菌方式] 过滤除菌(Filter sterilization)及其控制 按除菌机制可分为： 1 绝对（表面）过滤