生物工艺学生物工艺过程中的无菌技术.pptxVIP

第1页/共40页生物工艺学生物工艺过程中的无菌技术第2页/共40页 目　　录第一章　绪论第二章　工业微生物菌种选育、制备与保藏 第三章　工业培养基及其设计 第四章　生物工艺过程中的无菌技术 第五章　生物反应动力学 第六章 发酵过程原理第七章 生物反应器及生物工艺过程的放大第八章 生物反应过程参数检测与控制 第九章 生物产品分离及纯化技术 第十章 生物产品工艺学及应用 第3页/共40页 第四章 生物工艺过程中的无菌技术 4.1 生物反应过程中无菌的要求4.2 工业常用无菌技术4.2.1 干热灭菌 4.2.2 湿热灭菌 4.2.3 射线灭菌 4.2.4 化学药剂灭菌 4.2.5 过滤除菌 4.3 培养基灭菌 4.3.1 湿热灭菌原理 4.3.2 分批灭菌 4.3.3 连续灭菌 4.4 空气除菌 4.4.1 空气除菌方法4.4.2 空气除菌流程 4.5 设备及管道灭菌 第4页/共40页4.1 生物反应过程中无菌的要求 采取措施对生产过程涉及到的原料、设备等进行灭菌处理，达到严格的纯种培养条件。通常工业上采取的主要措施是：(1)对培养基进行灭菌处理；(2)对好氧过程的空气进行灭菌处理；(3)对生物反应器(发酵罐)及其连接管道进行灭菌处理；(4)菌种为无污染的纯粹种子；(5)使生物反应器处于正压环境；(6)对培养过程中补料进行灭菌处理等。第5页/共40页4.2 工业常用无菌技术4.2.1 干热灭菌 4.2.2 湿热灭菌 4.2.3 射线灭菌 4.2.4 化学药剂灭菌4.2.5 过滤除菌第6页/共40页4.2.1 干热灭菌 干热灭菌时，微生物主要由于氧化作用而死亡。最常用的方法有以下两种： (1)灼烧法。常用于实验室接种针、勺、试管或三角瓶口和棉塞的灭菌，也用于工业发酵罐接种时的火环保护。 (2)烘箱热空气法。将物品放入烘箱内，然后升温至150～170℃，维持1～2小时。经过烘箱热空气法可以达到彻底灭菌的目的。该法适用于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌。其优点是灭菌后物品干燥，缺点是操作所需时间长，易损坏物品，对液体样品不适用。 第7页/共40页4.2.2 湿热灭菌 利用饱和蒸汽进行灭菌的方法称为湿热灭菌。通常湿热灭菌条件为121℃，维持30min。 高压蒸汽灭菌是实验室、发酵工业生产中最常用的灭菌方法。一般培养基、玻璃器皿、无菌水、缓冲液、金属用具等都可以采用此法灭菌。第8页/共40页4.2.3 射线灭菌 射线灭菌是利用紫外线、高能电磁波或放射性物质产生的高能粒子进行灭菌的方法，其中以紫外线最常用。其杀菌作用主要是因为导致DNA胸腺嘧啶间形成胸腺嘧啶二聚体和胞嘧啶水合物，抑制DNA正常复制。此外，空气在紫外线辐射下产生的臭氧有一定杀菌作用。 第9页/共40页4.2.4 化学药剂灭菌某些化学试剂能与微生物发生反应而具有杀菌作用。常用的化学药剂有酒精、甲醛、漂白粉(或次氯酸钠)、高锰酸钾、环氧乙烷、季铵盐等。由于化学药剂也会与培养基中的一些成分作用，且加入培养基后易残留在培养基内，所以，化学药剂不能用于培养基的灭菌，一般应用于发酵工厂环境的消毒。第10页/共40页4.2.5 过滤除菌过滤除菌是利用过滤法阻留微生物以达到除菌的目的。此法仅适用于不耐高温的液体培养基组分和空气的过滤除菌。工业上常用过滤法大量制备无菌空气，供好氧微生物的液体深层发酵使用。第11页/共40页4.3培养基灭菌4.3.1 湿热灭菌原理 4.3.2 分批灭菌 4.3.3 连续灭菌第12页/共40页4.3.1 湿热灭菌原理 4.3.1.1 微生物热阻☆ 每种微生物都有一定的生长温度范围。当微生物处于生长温度的下限时，代谢作用几乎停止而处于休眠状态。当温度超过生长温度的上限时，微生物细胞中的蛋白质等大分子物质会发生不可逆变性，使微生物在很短的时间内死亡，加热灭菌就是根据微生物的这一特性进行的。☆ 一般微生物的营养细胞在60℃加热10min全部死亡，但细菌芽孢能耐受较高的温度，在100℃需要数分钟甚至数小时才能被杀灭。某些嗜热菌的芽孢在120℃下需30min甚至更长时间才能杀灭。所以，一般衡量灭菌彻底与否，是以能否杀灭芽孢细菌为标准。 ☆致死温度：杀死微生物的极限温度称为。☆致死时间：在致死温度下，杀死全部微生物所需要的时间称为。在致死温度以上，温度愈高，致死时间愈短。由于不同种类微生物细胞及微生物细胞和微生物孢子对热的抵抗力不同，它们的致死温度和致死时间也有很大的差别。 ☆热阻：微生物对热的抵抗力，即指微生物在某一特定条件下(主要是温度)的致死时间。☆相对热阻：指某一条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间之比。第13页/共40页4.3.1.2湿热灭菌的对数残留定律在一定温度下，微生物受热致死遵循分子反应速率理论，微生物受热死亡的速率－dN/dt在任何瞬间与残