04-1 发酵工业的无菌技术课件.ppt

04-1发酵工业的无菌技术当温度T一定时，k随微生物不同而不同，具体计算时，可取细菌芽孢的k值为标准。当T变化时，k有很大变化，其变化遵从阿累尼乌斯定律k=Aexp(-△E/RT)∴k与微生物活化能及T有关1.热阻04-1发酵工业的无菌技术大肠杆菌在不同温度下的残留曲线嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢在不同温度下的死亡曲线04-1发酵工业的无菌技术2.微生物热死定律：

(1)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度理论，微生物受热死亡的速率-dN/dt与任何瞬间残留的活菌数N成正比，即当Nt=0时，t=∞，既无意义，也不可能。一般采用Nt=0.001，即1000次灭菌中只有一次失败。04-1发酵工业的无菌技术(2)非对数残留定律某些微生物受热死亡的速率不符合对数残留定律：如一些微生物芽孢。kRksNRNsNDdNR/dt=-kRNRdNs/dt=kRNR-ksNs→Nt/N0=KR/(kR-kS)[ekst-ks/kRe-kRt]式中NR：耐热性活芽孢数；Ns：敏感性活芽孢数ND：死亡的芽孢数；kR：耐热性芽孢的比死亡速率；ks：敏感性芽孢的比死亡速率；N0：初始活芽孢数。04-1发酵工业的无菌技术培养基中含有大量的不耐热的微生物和相当数量的耐热性微生物时的灭菌残留曲线∴在T相同时，对数与非对数定律的灭菌时间t不同。04-1发酵工业的无菌技术3.灭菌温度和时间的选择培养物质受热破坏也可看作一级反应：式中C：对热不稳定物质的浓度；k’：分解速度常数；k’的变化也遵循阿累尼乌斯方程：都与相应的活化能及T有关04-1发酵工业的无菌技术当T1→T2㏑(k2/k1)/㏑(k2’/k1’)=ΔE/ΔE’1(∵ΔEΔE’)∴随着T上升，菌死亡速率增加倍数大于培养基成分分解速率增加倍数，故一般选择高温快速灭菌。3.灭菌温度和时间的选择04-1发酵工业的无菌技术4.影响培养基灭菌的其它因素培养基成分油脂、糖类及一定浓度的蛋白质、高浓度有机物等增加微生物的耐热性低浓度（1%-2%）NaCl对微生物有保护作用，随着浓度增加，保护作用减弱，当浓度达8%-10%以上，则减弱微生物的耐热性。04-1发酵工业的无菌技术pH：pH6.0-8.0，微生物最耐热，pH6.0，H+易渗入微生物细胞内，改变细胞的生理反应促使其死亡。∴培养基pH愈低，灭菌所需时间愈短。培养基的物理状态泡沫：泡沫中的空气形成隔热层，对灭菌极为不利，可加入少量消泡剂。培养基中的微生物数量4.影响培养基灭菌的其它因素04-1发酵工业的无菌技术分空气过滤器灭菌并用空气吹干夹套或蛇管排冷水，开启排气管阀，空气管通蒸汽，也可夹套内通蒸汽达70℃左右取样管放料管通蒸汽120℃，1×105pa保温保温阶段，凡液面以下各管道都应通蒸汽，液面上其余各管道则应排蒸汽，不留死角，维持压力、温度恒定罐压接近空气压力向罐内通无菌空气保温结束，依次关闭各排汽、进汽阀门夹套或蛇管中通冷水培养基降温到所需温度（二）分批灭菌（实罐灭菌）

1.灭菌工艺过程

04-1发酵工业的无菌技术升温、冷却两阶段也有一定的灭菌效果，考虑到灭菌的可靠性主要在保温阶段进行，故可以简单地利用式㏑(N/N0)=-kt来粗略估算灭菌所需时间。2.灭菌时间的估算

04-1发酵工业的无菌技术2.灭菌时间的估算

例1：有一发酵罐内装40m3培养基，在1210C温度下实罐灭菌，原污染程度为每1ml有2×105个耐热细菌芽孢，已知1210C时灭菌速度常数k=1.8min-1，求灭菌失败机率为0.001时所需时间。解：N0=40×106×2×105=8×1012(个)Nt=0.001(个)k=1.8(min-1)㏑(Nt/N0)=-ktt=2.303/k[lg(N0/Nt)]=2.303/1.8[lg(8×1015)]=20.34(min)由于升温阶段就有部分菌被