1、第五章第五章 滅菌與空氣的凈化滅菌與空氣的凈化l 滅菌的基本原理滅菌的基本原理l 培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌l 空氣的除菌空氣的除菌本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 滅菌的基本原理滅菌的基本原理一. 滅菌的原理和方法滅菌滅菌(disinfectiondisinfection) ：用物理或化學(xué)的方法殺滅或除去物：用物理或化學(xué)的方法殺滅或除去物料及設(shè)備中一切生命物質(zhì)的過程。料及設(shè)備中一切生命物質(zhì)的過程。消毒消毒(sterilization)(sterilization) ：用物理或化學(xué)的方法殺滅物料、容：用物理或化學(xué)的方法殺滅物料、容器、器具內(nèi)外的病原微生物，一般只能殺死營養(yǎng)

2、細(xì)胞器、器具內(nèi)外的病原微生物，一般只能殺死營養(yǎng)細(xì)胞而不能殺死孢子。而不能殺死孢子。無菌無菌(asepsis)(asepsis)：不存在活菌，多是滅菌的結(jié)果。不存在活菌，多是滅菌的結(jié)果。工程上滅菌：是指使用物理或化學(xué)方法將培養(yǎng)基工程上滅菌：是指使用物理或化學(xué)方法將培養(yǎng)基及發(fā)酵設(shè)備中的雜菌的細(xì)胞和孢子殺滅至不影響及發(fā)酵設(shè)備中的雜菌的細(xì)胞和孢子殺滅至不影響發(fā)酵為限。發(fā)酵為限。滅菌是為了保證進(jìn)行純培養(yǎng)（純種）發(fā)酵。滅菌是為了保證進(jìn)行純培養(yǎng)（純種）發(fā)酵。消毒滅菌的方法消毒滅菌的方法 （一）物理消毒滅菌法（一）物理消毒滅菌法 （二）化學(xué)消毒法（二）化學(xué)消毒法 （一）物理消毒滅菌法（一）物理消毒滅菌法u1.

3、1.熱力滅菌法熱力滅菌法 熱力滅菌法分熱力滅菌法分干熱滅菌干熱滅菌和和濕熱滅菌濕熱滅菌兩大類。兩大類。在同一溫度下，在同一溫度下， 后者效力比前者為大，這是后者效力比前者為大，這是因為：因為： （1 1）濕熱中細(xì)菌菌體蛋白較易凝固；）濕熱中細(xì)菌菌體蛋白較易凝固；（2 2）濕熱的穿透力比干熱大；）濕熱的穿透力比干熱大；（3 3）濕熱的蒸汽有潛熱存在。水由氣態(tài)變?yōu)椋駸岬恼羝袧摕岽嬖凇Ｋ蓺鈶B(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時釋放出的潛熱，可迅速提高被滅菌物液態(tài)時釋放出的潛熱，可迅速提高被滅菌物體的溫度。體的溫度。 濕熱滅菌法濕熱滅菌法 1.1.煮沸法：煮沸法：1 1個大氣壓下，煮沸的水溫為個大氣壓下，煮沸的水溫為10

4、0100，一般細(xì)菌繁殖體煮沸一般細(xì)菌繁殖體煮沸5 5分鐘即被殺死。細(xì)菌芽孢分鐘即被殺死。細(xì)菌芽孢常需煮沸常需煮沸1 1小時，才被殺死。水中加入小時，才被殺死。水中加入 2%2%碳碳酸鈉，既可提高沸點達(dá)酸鈉，既可提高沸點達(dá)105105，促進(jìn)細(xì)菌芽胞的促進(jìn)細(xì)菌芽胞的殺滅，又可防止金屬器皿生銹。殺滅，又可防止金屬器皿生銹。 2.2.巴氏消毒法巴氏消毒法（pasteurizationpasteurization）: :用較低溫度用較低溫度殺滅液體中的病原菌、同時又不影響消毒物品的殺滅液體中的病原菌、同時又不影響消毒物品的營營 養(yǎng)成分及香味的消毒方法。加熱養(yǎng)成分及香味的消毒方法。加熱61.161.162

5、.862.8半小時即可，常用于牛奶和酒類等的消毒。半小時即可，常用于牛奶和酒類等的消毒。 3. 3. 間歇滅菌法間歇滅菌法（fractional sterilizationfractional sterilization）: :是利用反是利用反復(fù)多次的流通蒸汽加熱，殺死細(xì)菌所有復(fù)多次的流通蒸汽加熱，殺死細(xì)菌所有 繁殖體和芽胞的繁殖體和芽胞的滅菌法。具體做法是將待滅菌的物品置于阿諾流通蒸汽滅滅菌法。具體做法是將待滅菌的物品置于阿諾流通蒸汽滅菌器內(nèi)，菌器內(nèi)，100 100 加熱加熱15153030分鐘，殺死其中的細(xì)菌繁殖體，分鐘，殺死其中的細(xì)菌繁殖體，然后將物品置于然后將物品置于3737溫箱中過夜

6、使芽胞發(fā)育成繁殖體，次溫箱中過夜使芽胞發(fā)育成繁殖體，次日再通過流通蒸日再通過流通蒸 汽加熱，如此連續(xù)三次，可將所有細(xì)菌汽加熱，如此連續(xù)三次，可將所有細(xì)菌繁殖體和芽胞全部殺死。繁殖體和芽胞全部殺死。 4.4.高壓蒸汽滅菌法：高壓蒸汽滅菌法：是滅菌效果最好、目前應(yīng)用最廣的滅是滅菌效果最好、目前應(yīng)用最廣的滅菌方法。方法是在一密閉蒸鍋菌方法。方法是在一密閉蒸鍋高壓蒸汽高壓蒸汽 滅菌器內(nèi)進(jìn)行滅菌器內(nèi)進(jìn)行的。加熱時蒸汽不能外溢，容器內(nèi)溫度隨蒸汽壓的增加而的。加熱時蒸汽不能外溢，容器內(nèi)溫度隨蒸汽壓的增加而升高，殺菌力也大為增強(qiáng)。通常升高，殺菌力也大為增強(qiáng)。通常 在在1.05kg/cm1.05kg/cm2 2

7、的壓力下，的壓力下，溫度達(dá)溫度達(dá)121.3,121.3,維持維持15153030分鐘，可殺死包括細(xì)菌芽胞在分鐘，可殺死包括細(xì)菌芽胞在內(nèi)的所有微生物。內(nèi)的所有微生物。 此法適用于耐高溫和不怕潮濕物品的此法適用于耐高溫和不怕潮濕物品的滅菌。滅菌。滅菌鍋濕熱滅菌使用的設(shè)備濕熱滅菌使用的設(shè)備2.2.紫外線與射線滅菌法紫外線與射線滅菌法 1.1.紫外線：紫外線：紫外線的殺菌作用與其波長有關(guān)，紫外線的殺菌作用與其波長有關(guān)，通常紫外線波長為通常紫外線波長為240240280nm280nm時具有殺菌作時具有殺菌作用，其中用，其中 以以260nm260nm最強(qiáng)。最強(qiáng)。 2.2.電離輻射：電離輻射：高速電子、高速

8、電子、X X 射線和射線和射線等射線等在足夠劑量時，對各種細(xì)菌均有致死作用。在足夠劑量時，對各種細(xì)菌均有致死作用。電離輻射常用于大量一次性醫(yī)用塑料制品的電離輻射常用于大量一次性醫(yī)用塑料制品的消毒。消毒。 3.3.過濾除菌過濾除菌過濾除菌是用物理阻留的方法將液體過濾除菌是用物理阻留的方法將液體或空氣中的細(xì)菌除去，以達(dá)到無菌的目的。或空氣中的細(xì)菌除去，以達(dá)到無菌的目的。過濾除菌主要用于一些不耐高溫滅菌的血過濾除菌主要用于一些不耐高溫滅菌的血清、細(xì)菌毒素、抗生素，以及清、細(xì)菌毒素、抗生素，以及空氣等空氣等的除的除菌。菌。濾菌器的種類很多，目前常用的有濾膜濾濾菌器的種類很多，目前常用的有濾膜濾菌器、石

9、棉濾菌器（亦稱菌器、石棉濾菌器（亦稱SeitzSeitz濾菌器）、濾菌器）、玻璃濾菌器等。玻璃濾菌器等。 （二）化學(xué)消毒法（二）化學(xué)消毒法用化學(xué)藥品進(jìn)行消毒的方法，由于化學(xué)用化學(xué)藥品進(jìn)行消毒的方法，由于化學(xué)藥品對細(xì)菌及人體都有毒性，故只能用于體藥品對細(xì)菌及人體都有毒性，故只能用于體表、醫(yī)療器械及周圍環(huán)境等的消毒。表、醫(yī)療器械及周圍環(huán)境等的消毒。 殺菌機(jī)制：殺菌機(jī)制：（1 1）使菌體蛋白質(zhì)變性或凝固；）使菌體蛋白質(zhì)變性或凝固；（2 2）干擾細(xì)菌的酶系統(tǒng)和代謝；）干擾細(xì)菌的酶系統(tǒng)和代謝；（3 3）影響細(xì)菌胞漿膜的通透性。）影響細(xì)菌胞漿膜的通透性。 消毒劑類別消毒劑類別名稱名稱濃度濃度(%)用途用途

10、重金屬鹽重金屬鹽紅汞紅汞2皮膚、粘膜、小創(chuàng)面消毒皮膚、粘膜、小創(chuàng)面消毒硫柳汞硫柳汞0.01生物制品防腐生物制品防腐氧化劑氧化劑高錳酸鉀高錳酸鉀0.1皮膚、尿道、水果、蔬菜消毒皮膚、尿道、水果、蔬菜消毒過氧化氫過氧化氫3皮膚、粘膜、創(chuàng)傷消毒皮膚、粘膜、創(chuàng)傷消毒過氧乙酸過氧乙酸0.20.5塑料、玻璃、人造纖維消毒塑料、玻璃、人造纖維消毒鹵素類鹵素類碘液碘液2.5皮膚消毒皮膚消毒醇類醇類乙醇乙醇7075皮膚、體溫計消毒皮膚、體溫計消毒酚類酚類石炭酸石炭酸35地面、器皿表面和排泄物消毒地面、器皿表面和排泄物消毒來蘇來蘇35同上、也常用于手及皮膚消毒同上、也常用于手及皮膚消毒表面活性劑表面活性劑新潔爾滅

11、新潔爾滅0.1手術(shù)器械消毒手術(shù)器械消毒酸堿類酸堿類生石灰生石灰1:41:8排泄物、地面消毒排泄物、地面消毒染料染料龍膽紫龍膽紫24表淺創(chuàng)傷消毒表淺創(chuàng)傷消毒二.濕熱滅菌的原理及影響因素1. 1. 濕熱滅菌的原理濕熱滅菌的原理濕熱滅菌：就是直接用高溫蒸汽滅菌。蒸汽在冷凝時濕熱滅菌：就是直接用高溫蒸汽滅菌。蒸汽在冷凝時釋放出大量潛能，蒸汽具有強(qiáng)大穿透力，蒸汽的濕熱釋放出大量潛能，蒸汽具有強(qiáng)大穿透力，蒸汽的濕熱破壞菌體蛋白質(zhì)和核酸的化學(xué)鍵，使酶失活，微生物破壞菌體蛋白質(zhì)和核酸的化學(xué)鍵，使酶失活，微生物因代謝障而死亡。因代謝障而死亡。致死溫度：致死溫度：殺死微生物的極限溫度。殺死微生物的極限溫度。致死時

12、間：致死時間：致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時間。間。熱阻：熱阻：表示微生物對熱的抵抗能力，指微生物在某一表示微生物對熱的抵抗能力，指微生物在某一條件下（主要是溫度）的致死時間。條件下（主要是溫度）的致死時間。 芽孢的熱阻特別高。芽孢的熱阻特別高。概念：概念：枯草芽孢體2. 2. 微生物的熱死規(guī)律微生物的熱死規(guī)律對數(shù)殘留定律對數(shù)殘留定律微生物熱死微生物熱死：微生物受熱失活直到死亡。微生物受：微生物受熱失活直到死亡。微生物受熱死亡主要是由于微生物細(xì)胞內(nèi)酶蛋白受熱凝固，熱死亡主要是由于微生物細(xì)胞內(nèi)酶蛋白受熱凝固，喪失活力所致。喪失活力所致。對數(shù)殘留定律對數(shù)殘

13、留定律：濕熱滅菌時，培養(yǎng)基中微生物受熱死：濕熱滅菌時，培養(yǎng)基中微生物受熱死亡（個數(shù)減少）的速度與殘有的微生物數(shù)量成正比。亡（個數(shù)減少）的速度與殘有的微生物數(shù)量成正比。-dN/dt=kN-dN/dt=kN；N N：培養(yǎng)基中微生物的個數(shù)，：培養(yǎng)基中微生物的個數(shù)，t t：時間，：時間，k k：比死亡速率。從：比死亡速率。從0 t0 t，N N0 0 N Nt t積分上式可得：積分上式可得：t =t =2.3032.303k kLg N0Lg N0NtNt隨時間的延長，加熱滅菌的殘存菌數(shù)呈隨時間的延長，加熱滅菌的殘存菌數(shù)呈對數(shù)減少對數(shù)減少，且且溫度越高，死亡越快。溫度越高，死亡越快。滅菌時間取決于滅菌

14、時間取決于污染的程污染的程度（度（N N0 0），滅菌的程度（殘留菌數(shù)），滅菌的程度（殘留菌數(shù)N Nt t）和和k k值。值。K K值值：微生物耐熱性的一種特征，隨：微生物耐熱性的一種特征，隨微生物種類微生物種類和和 滅菌溫度滅菌溫度而異。而異。溫度相同，溫度相同，k k值越小，微生物愈耐熱。值越小，微生物愈耐熱。對于同一微生物，滅菌溫度越低，對于同一微生物，滅菌溫度越低，k k值愈小。值愈小。提高滅菌溫度，提高滅菌溫度，k k值增大，滅菌時間縮短。值增大，滅菌時間縮短。通常必要的滅菌條件是通常必要的滅菌條件是110110130130，5 520min20min。芽孢對熱耐受強(qiáng)，并不始終符合對

15、數(shù)殘留定芽孢對熱耐受強(qiáng)，并不始終符合對數(shù)殘留定律。律。培養(yǎng)液滅菌多采用高溫短時間加熱的方式。培養(yǎng)液滅菌多采用高溫短時間加熱的方式。一般以芽孢細(xì)菌和細(xì)菌芽孢的數(shù)量合作為依一般以芽孢細(xì)菌和細(xì)菌芽孢的數(shù)量合作為依據(jù)來計算滅菌時間。據(jù)來計算滅菌時間。在實際操作中，要達(dá)到在實際操作中，要達(dá)到NtNt0 0，即，即t t為為，是，是不可能的，因此，在設(shè)計時常采用不可能的，因此，在設(shè)計時常采用 NtNt0.0010.001。一、培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇培養(yǎng)基滅菌的過程中，除微生物被殺死，營養(yǎng)成培養(yǎng)基滅菌的過程中，除微生物被殺死，營養(yǎng)成分也遭到破壞；高壓加熱情況下，氨基酸、維生分也遭到破壞；高壓加熱情況下，氨基酸

16、、維生素極易被破壞。因此素極易被破壞。因此必須選擇一個能達(dá)到滅菌的必須選擇一個能達(dá)到滅菌的目的又能使培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分破壞至最小的滅菌目的又能使培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分破壞至最小的滅菌工藝條件工藝條件。第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌動力學(xué)分析動力學(xué)分析1. 1. 培養(yǎng)基的破壞反應(yīng)動力學(xué)培養(yǎng)基的破壞反應(yīng)動力學(xué)大部分的培養(yǎng)基的破壞為一級分解反應(yīng)，動力學(xué)方程如下大部分的培養(yǎng)基的破壞為一級分解反應(yīng)，動力學(xué)方程如下 dc/dt=-kcc c反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)物的濃度，mol/L;mol/L;t t反應(yīng)時間，反應(yīng)時間，minmin；kk化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)（隨溫度及反應(yīng)類型而變），化學(xué)反應(yīng)速

17、率常數(shù)（隨溫度及反應(yīng)類型而變），minmin-1-1 用阿倫尼烏斯方程表示用阿倫尼烏斯方程表示 kAe-E/RTA A頻率因子；頻率因子；EE反應(yīng)所需的活化能反應(yīng)所需的活化能J/molJ/mol；R R氣體常數(shù)，氣體常數(shù)，8.314 J/mol8.314 J/mol* *K KT T絕對溫度，絕對溫度，K K2. 2. 雜菌的死亡動力學(xué)雜菌的死亡動力學(xué)雜菌的死亡也屬于為一級動力學(xué)類型，動力學(xué)方程如下雜菌的死亡也屬于為一級動力學(xué)類型，動力學(xué)方程如下 dN/dt=-kN 用阿倫尼烏斯方程表示用阿倫尼烏斯方程表示 kAe-E/RTA A頻率因子；頻率因子；E E殺死微生物所需的活化能，殺死微生物所需

18、的活化能，J/molJ/mol；R R氣體常數(shù)，氣體常數(shù)，8.314 J/mol8.314 J/mol* *K KT T絕對溫度，絕對溫度，K K在滅菌時，溫度由在滅菌時，溫度由T1T1升高到升高到T2T2，滅菌速率常數(shù)，滅菌速率常數(shù)k k和培養(yǎng)基成分破壞速率常數(shù)和培養(yǎng)基成分破壞速率常數(shù)kk的值為：的值為： k1=Ae-E/RT1 ln(k2/k1 )=E/R(1/T1-1/T2) (1) k2=Ae-E/RT2 k1=Ae-E/RT1 ln(k2/k1 )=E/R(1/T1-1/T2) (2) k2=Ae-E/RT2 ln(k2/k1 ) E (1)/(2) = 1 ln(k2/k1 ) E

19、滅菌時活化能滅菌時活化能E大于培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞的活化能大于培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞的活化能E所以，隨溫度升高，滅菌速率常數(shù)增加的倍數(shù)大于培養(yǎng)基中營養(yǎng)所以，隨溫度升高，滅菌速率常數(shù)增加的倍數(shù)大于培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分分解的速率常數(shù)的增加成分分解的速率常數(shù)的增加 滅菌溫度升高時，微生物殺滅速度提高超過了培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破滅菌溫度升高時，微生物殺滅速度提高超過了培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞的速度壞的速度 溫度升高時，微生物死亡的速度更快溫度升高時，微生物死亡的速度更快因此，采用高溫瞬時滅菌法較好因此，采用高溫瞬時滅菌法較好ln(k2/k1 )ln(k2/k1 ) 11. 分批滅菌分批滅菌指將配制好的培養(yǎng)基放入發(fā)酵罐中，直

20、接用蒸汽加熱，指將配制好的培養(yǎng)基放入發(fā)酵罐中，直接用蒸汽加熱，達(dá)到滅菌要求的溫度和壓力后維持一定時間，再冷卻至達(dá)到滅菌要求的溫度和壓力后維持一定時間，再冷卻至發(fā)酵要求的溫度，發(fā)酵要求的溫度，也稱實罐滅菌也稱實罐滅菌。二、培養(yǎng)基的滅菌方法.升溫階段升溫階段 升溫方式：在夾套和蛇管中通入蒸汽間接加熱；升溫方式：在夾套和蛇管中通入蒸汽間接加熱；在培養(yǎng)基中直接通入蒸汽加熱。在培養(yǎng)基中直接通入蒸汽加熱。 培養(yǎng)基溫度不太高時，相應(yīng)培養(yǎng)基溫度不太高時，相應(yīng)k k值非常小，滅菌效果值非常小，滅菌效果可以忽略不計，因此，在升溫階段可以認(rèn)為只有可以忽略不計，因此，在升溫階段可以認(rèn)為只有在溫度高于在溫度高于100

21、100 時才有滅菌作用。時才有滅菌作用。.保溫階段保溫階段 滅菌的主要時段，習(xí)慣上把保溫時間看作滅菌時間。滅菌的主要時段，習(xí)慣上把保溫時間看作滅菌時間。 此時，此時，k k值不變，培養(yǎng)基溫度恒定，則保溫時間為：值不變，培養(yǎng)基溫度恒定，則保溫時間為： t=2.303/k t=2.303/k lg(Nlg(N1 1/N/N2 2) ).冷卻階段冷卻階段培養(yǎng)基滅菌后用冷卻水間壁將培養(yǎng)基冷卻至培養(yǎng)所培養(yǎng)基滅菌后用冷卻水間壁將培養(yǎng)基冷卻至培養(yǎng)所要求溫度的過程。要求溫度的過程。2. 2. 連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外經(jīng)過一套滅菌設(shè)備連續(xù)的加熱滅菌培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外經(jīng)過一套滅菌設(shè)備連續(xù)的加熱滅菌，冷卻后送

22、入已滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)的工藝過程，也稱，冷卻后送入已滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)的工藝過程，也稱“連消連消”。連續(xù)滅菌的方法連續(xù)滅菌的方法 （1）噴射加熱連續(xù)滅菌噴射加熱連續(xù)滅菌 （2）薄板換熱器連續(xù)滅菌（薄板換熱器連續(xù)滅菌（最先進(jìn)的滅菌最先進(jìn)的滅菌方式方式） （3）噴淋冷卻連續(xù)滅菌（噴淋冷卻連續(xù)滅菌（最基礎(chǔ)的滅菌方最基礎(chǔ)的滅菌方式式）噴射加熱連續(xù)滅菌典型的噴射加熱連續(xù)滅菌時的溫度和時間曲線圖典型的噴射加熱連續(xù)滅菌時的溫度和時間曲線圖薄板換熱器連續(xù)滅菌薄板換熱器連續(xù)滅菌薄板換熱器連續(xù)滅菌時的溫度和時間曲線圖3. 3. 固體培養(yǎng)基滅菌固體培養(yǎng)基滅菌利用轉(zhuǎn)鼓式滅菌機(jī)，裝料后旋緊進(jìn)出口蓋，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鼓利用轉(zhuǎn)鼓式滅菌機(jī)，裝

23、料后旋緊進(jìn)出口蓋，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鼓使培養(yǎng)基得到翻動，蒸汽沿軸中心通過加熱培養(yǎng)基達(dá)使培養(yǎng)基得到翻動，蒸汽沿軸中心通過加熱培養(yǎng)基達(dá)到一定溫度后，進(jìn)行保溫滅菌。滅菌完畢后用真空泵到一定溫度后，進(jìn)行保溫滅菌。滅菌完畢后用真空泵沿空心橫抽真空，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壓力降低，培養(yǎng)基冷卻。沿空心橫抽真空，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壓力降低，培養(yǎng)基冷卻。4.4.補(bǔ)料液的滅菌補(bǔ)料液的滅菌 滅菌的方法則視料液的性質(zhì)、體積和補(bǔ)料速率滅菌的方法則視料液的性質(zhì)、體積和補(bǔ)料速率而定。而定。 如果補(bǔ)料量較大，而具有連續(xù)性時，則采用連如果補(bǔ)料量較大，而具有連續(xù)性時，則采用連續(xù)滅菌較為合適。續(xù)滅菌較為合適。 也有利用過濾法對另補(bǔ)料液進(jìn)行除菌。也有利用過濾法對另補(bǔ)料液進(jìn)

24、行除菌。 補(bǔ)料液的分批滅菌，通常是向盛有物料的容器補(bǔ)料液的分批滅菌，通常是向盛有物料的容器中直接通入蒸汽。所有的附屬設(shè)備和管道都要中直接通入蒸汽。所有的附屬設(shè)備和管道都要經(jīng)過滅菌。經(jīng)過滅菌。三. 影響培養(yǎng)基滅菌的因素 培養(yǎng)基成分培養(yǎng)基成分：油脂、糖類及蛋白質(zhì)的濃度越大：油脂、糖類及蛋白質(zhì)的濃度越大，滅菌的溫度越高；低濃度（，滅菌的溫度越高；低濃度（12）的）的Nacl溶液對微生物的耐熱性有保護(hù)作用，而濃度達(dá)溶液對微生物的耐熱性有保護(hù)作用，而濃度達(dá)810以上，則減弱微生物的耐熱性以上，則減弱微生物的耐熱性 pH：培養(yǎng)基的：培養(yǎng)基的pH越低，滅菌時間越短越低，滅菌時間越短 培養(yǎng)基中顆粒培養(yǎng)基中顆粒

25、：顆粒越小，滅菌越容易：顆粒越小，滅菌越容易 泡沫泡沫：培養(yǎng)基形成泡沫對滅菌不利：培養(yǎng)基形成泡沫對滅菌不利四. 培養(yǎng)基滅菌時間的計算培養(yǎng)基分批滅菌時間的計算培養(yǎng)基分批滅菌時間的計算 例例. .有一發(fā)酵罐內(nèi)裝有一發(fā)酵罐內(nèi)裝40m40m3 3培養(yǎng)基，在培養(yǎng)基，在121121溫度下溫度下進(jìn)行實罐滅菌。原污染程度為每進(jìn)行實罐滅菌。原污染程度為每1mL1mL有有2 210105 5個耐個耐熱細(xì)菌芽孢，熱細(xì)菌芽孢，121 121 時滅菌速度常數(shù)為時滅菌速度常數(shù)為1.8min1.8min-1-1。求滅菌失敗幾率為求滅菌失敗幾率為0.0010.001時所需要的滅菌時間。時所需要的滅菌時間。 假設(shè)不計升溫階段所

26、殺滅的菌數(shù)，把培養(yǎng)基中所假設(shè)不計升溫階段所殺滅的菌數(shù)，把培養(yǎng)基中所有的菌均看作是保溫階段被殺滅有的菌均看作是保溫階段被殺滅可簡單的利用可簡單的利用t=2.303/k t=2.303/k lg(Nlg(N1 1/N/N2 2) )粗略地計算滅菌粗略地計算滅菌所需要的時間。所需要的時間。解：解：N N1 1=40=4010106 62 210105 5=8=810101212 N N2 2=0.001=0.001，K= 1.8minK= 1.8min-1-1 滅菌時間滅菌時間 :t=2.303/k:t=2.303/klg(Nlg(N1 1/N/N2 2)=2.303/1.8lg(8)=2.303/

27、1.8lg(810101515) ) =31.5min =31.5min題解題解培養(yǎng)基連續(xù)滅菌時間的計算培養(yǎng)基連續(xù)滅菌時間的計算 培養(yǎng)基中的含菌數(shù)以培養(yǎng)基中的含菌數(shù)以1mL培養(yǎng)基的含菌數(shù)培養(yǎng)基的含菌數(shù)來計算，計算公式如下：來計算，計算公式如下： t=2.303/klg(c0/ct) C0單位體積培養(yǎng)基滅菌前的含菌個數(shù)，個單位體積培養(yǎng)基滅菌前的含菌個數(shù)，個/mL Ct單位體積培養(yǎng)基滅菌后的含菌個數(shù)，個單位體積培養(yǎng)基滅菌后的含菌個數(shù)，個/mL例 題 有一發(fā)酵罐內(nèi)裝有一發(fā)酵罐內(nèi)裝40m40m3 3培養(yǎng)基，在培養(yǎng)基，在131131溫度下進(jìn)行溫度下進(jìn)行連續(xù)滅菌。原污染程度為每連續(xù)滅菌。原污染程度為每1m

28、L1mL有有2 210105 5個耐熱細(xì)個耐熱細(xì)菌芽孢，菌芽孢，131 131 時滅菌速度常數(shù)為時滅菌速度常數(shù)為1.5min1.5min-1-1。求滅。求滅菌失敗幾率為菌失敗幾率為0.0010.001時滅菌所需要的維持時間。時滅菌所需要的維持時間。題解 t=2.303/klg(c0/ct) C0210105 5（個（個/mL) k/mL) k1.5min1.5min-1-1 ct 1/（4010106 610103 3）2.51010-11-11（個（個/mL/mL） t=2.303/k lg(c0/ct)24.4（min）五、分批滅菌和連續(xù)滅菌的比較連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌優(yōu)點：優(yōu)點：p可采用高溫短

29、時滅菌，培養(yǎng)基受熱時間短，營養(yǎng)可采用高溫短時滅菌，培養(yǎng)基受熱時間短，營養(yǎng)成分破壞少，有利于提高發(fā)酵產(chǎn)率成分破壞少，有利于提高發(fā)酵產(chǎn)率p發(fā)酵罐利用率高；蒸汽負(fù)荷均衡發(fā)酵罐利用率高；蒸汽負(fù)荷均衡p采用板式換熱器時可節(jié)約大量能源采用板式換熱器時可節(jié)約大量能源p適宜采用自動控制，勞動強(qiáng)度小適宜采用自動控制，勞動強(qiáng)度小p適用于大規(guī)模生產(chǎn)適用于大規(guī)模生產(chǎn)缺點：缺點：不適合用于粘度大或固形物含量高的培養(yǎng)基的不適合用于粘度大或固形物含量高的培養(yǎng)基的滅菌；增加一套連續(xù)滅菌設(shè)備，增多了操作環(huán)節(jié)，增滅菌；增加一套連續(xù)滅菌設(shè)備，增多了操作環(huán)節(jié)，增加了染菌的幾率。加了染菌的幾率。分批滅菌分批滅菌優(yōu)點：優(yōu)點：設(shè)備投資較少

30、不需要其他附屬設(shè)備設(shè)備投資較少不需要其他附屬設(shè)備 染菌的危險性較小染菌的危險性較小 人工操作較方便人工操作較方便 對培養(yǎng)基中固體物質(zhì)含量較多時更對培養(yǎng)基中固體物質(zhì)含量較多時更為適宜；為適宜；缺點：缺點：加熱和冷卻的時間較長，營養(yǎng)成分有加熱和冷卻的時間較長，營養(yǎng)成分有一定的損失；罐利用率低；不能采用高溫快一定的損失；罐利用率低；不能采用高溫快速滅菌工藝；只適用于中小型發(fā)酵罐。速滅菌工藝；只適用于中小型發(fā)酵罐。六、發(fā)酵設(shè)備的滅菌設(shè)備設(shè)備滅菌條件滅菌條件殺菌鍋內(nèi)滅菌殺菌鍋內(nèi)滅菌蒸汽壓力蒸汽壓力0.098MPa0.098MPa，固體培養(yǎng)基，固體培養(yǎng)基滅菌維持滅菌維持202030min30min；液體培

31、養(yǎng)基；液體培養(yǎng)基維持維持151520min20min；玻璃器皿及用具；玻璃器皿及用具滅菌，維持滅菌，維持303060min60min種子罐、發(fā)酵罐、計量罐、補(bǔ)料種子罐、發(fā)酵罐、計量罐、補(bǔ)料罐等的空罐滅菌及管道滅菌罐等的空罐滅菌及管道滅菌蒸汽壓力蒸汽壓力0.147MPa0.147MPa，45min45min空氣總過濾器和分過濾器滅菌空氣總過濾器和分過濾器滅菌蒸汽壓力蒸汽壓力0.174MPa0.174MPa，滅菌，滅菌2h2h，滅，滅菌完畢，通入壓縮空氣吹干菌完畢，通入壓縮空氣吹干種子罐實罐滅菌、發(fā)酵培養(yǎng)基實種子罐實罐滅菌、發(fā)酵培養(yǎng)基實罐滅菌、消泡劑罐滅菌、消泡劑 滅菌滅菌溫度溫度121121，3

32、0min30min發(fā)酵培養(yǎng)基連續(xù)滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基連續(xù)滅菌溫度溫度135135，5min5min補(bǔ)料實罐滅菌補(bǔ)料實罐滅菌溫度溫度121121，5min5min尿素溶液滅菌尿素溶液滅菌溫度溫度105105，5min5min習(xí) 題 為什么培養(yǎng)基的滅菌最好采用高溫瞬時滅菌法？第三節(jié)第三節(jié) 空氣的除菌空氣的除菌A. 空氣除菌的方法獲取無菌空氣的方法由多種，如輻射滅菌、化學(xué)滅菌、獲取無菌空氣的方法由多種，如輻射滅菌、化學(xué)滅菌、加熱滅菌、靜電除菌、過濾介質(zhì)除菌等。加熱滅菌、靜電除菌、過濾介質(zhì)除菌等。 工業(yè)生產(chǎn)物常用制備無菌空氣的方法工業(yè)生產(chǎn)物常用制備無菌空氣的方法1.1. 熱滅菌法熱滅菌法：加熱后微生物體內(nèi)的

33、蛋白質(zhì)（酶）熱變性所：加熱后微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)（酶）熱變性所致空氣進(jìn)入培養(yǎng)系統(tǒng)前，需壓縮，所以就利用空氣壓縮致空氣進(jìn)入培養(yǎng)系統(tǒng)前，需壓縮，所以就利用空氣壓縮時所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行滅菌。時所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行滅菌。2. 2. 靜電除菌靜電除菌 利用靜電引力來吸附帶電粒子而達(dá)到除塵滅菌的目的。利用靜電引力來吸附帶電粒子而達(dá)到除塵滅菌的目的。 懸浮于空氣中的微生物，其孢子大多數(shù)帶有不同的電荷。懸浮于空氣中的微生物，其孢子大多數(shù)帶有不同的電荷。 直徑很小的微粒，其所帶的電荷很小，所以靜電除塵滅菌直徑很小的微粒，其所帶的電荷很小，所以靜電除塵滅菌 對很小的微粒效率很低。對很小的微粒效率很低。3. 3. 介質(zhì)過濾

34、除菌法介質(zhì)過濾除菌法：是目前獲得大量無菌空氣的常：是目前獲得大量無菌空氣的常規(guī)方法讓含菌空氣通過過濾介質(zhì)，以阻截空氣中所規(guī)方法讓含菌空氣通過過濾介質(zhì)，以阻截空氣中所含微生物而獲得無菌空氣。含微生物而獲得無菌空氣。空氣中的微生物大多是細(xì)菌和芽孢，還有一定數(shù)空氣中的微生物大多是細(xì)菌和芽孢，還有一定數(shù)量的霉菌、酵母和病毒。這些微生物在空氣中極量的霉菌、酵母和病毒。這些微生物在空氣中極少單獨游離存在，基本上是附著于灰塵、液滴等少單獨游離存在，基本上是附著于灰塵、液滴等微生物的表面上。介質(zhì)過濾除菌就是把空氣中的微生物的表面上。介質(zhì)過濾除菌就是把空氣中的各種微生物和極少量的游離生物捕集起來予以除各種微生物

35、和極少量的游離生物捕集起來予以除掉。掉。 空氣過濾除菌的介質(zhì)1.紙類過濾介質(zhì)：濾紙、玻璃纖維紙（36層）優(yōu)點：過濾效率高，對于大于0.3m的顆粒的去除效率為99.99以上，阻力比較小，壓降較小。缺點：強(qiáng)度不大，受潮后強(qiáng)度更差，（實際生產(chǎn)中，在紙漿中添加750的木漿來增加其強(qiáng)度）濾紙濾紙顯微鏡下的濾紙顯微鏡下的濾紙玻璃纖維紙玻璃纖維紙2.纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì)纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì) 棉花棉花 玻璃纖維玻璃纖維 活性炭活性炭優(yōu)點：優(yōu)點： 材料不易損壞，取材容易。材料不易損壞，取材容易。缺點：缺點： 對對0.3m以下的顆粒的過濾效率僅為以下的顆粒的過濾效率僅為99，難，難以滿足發(fā)酵工業(yè)的無菌要求，需

36、多次過濾；以滿足發(fā)酵工業(yè)的無菌要求，需多次過濾； 體積大，占有空間大，操作困難，裝填料介質(zhì)體積大，占有空間大，操作困難，裝填料介質(zhì)費時費力，介質(zhì)裝填的松緊程度不易掌握，空氣費時費力，介質(zhì)裝填的松緊程度不易掌握，空氣壓降大；壓降大； 介質(zhì)滅菌和吹干耗用大量蒸汽和空氣。介質(zhì)滅菌和吹干耗用大量蒸汽和空氣。玻璃纖維玻璃纖維活性炭活性炭3.微孔濾膜類過濾介質(zhì)微孔濾膜類過濾介質(zhì)特點特點 過濾介質(zhì)的孔徑能小于過濾介質(zhì)的孔徑能小于0.1m，能將空，能將空氣中的細(xì)菌真正濾去；氣中的細(xì)菌真正濾去； 易于控制過濾后空氣的質(zhì)量；易于控制過濾后空氣的質(zhì)量； 節(jié)約能量和時間，操作簡便；節(jié)約能量和時間，操作簡便； 使用前需

37、預(yù)處理，以除去空氣中的油和使用前需預(yù)處理，以除去空氣中的油和水，以此提高過濾膜的使用壽命。水，以此提高過濾膜的使用壽命。微孔濾膜微孔濾膜微孔濾膜微孔濾膜介質(zhì)過濾效率介質(zhì)過濾效率 介質(zhì)過濾效率是指被介質(zhì)層捕集的塵埃顆粒與空介質(zhì)過濾效率是指被介質(zhì)層捕集的塵埃顆粒與空氣中原有顆粒數(shù)之比氣中原有顆粒數(shù)之比 （N1-N2）/N1=1-N2/N1=1-PN1過濾前空氣中的塵埃顆粒數(shù)；過濾前空氣中的塵埃顆粒數(shù)；N2過濾后空氣中的塵埃顆粒數(shù)；過濾后空氣中的塵埃顆粒數(shù)；過濾效率，；過濾效率，；P穿透率穿透率對數(shù)穿透定律對數(shù)穿透定律 經(jīng)過濾床厚度中的一段微小長度經(jīng)過濾床厚度中的一段微小長度dL后，空氣后，空氣中顆粒數(shù)的減少數(shù)中顆粒數(shù)的減少數(shù)dN可以用下式表示可以用下式表示： dNKN dLN空氣中塵埃數(shù)（個）；空氣中塵埃數(shù)（個）； L濾床厚度（濾床厚度（cm）；）；K常數(shù)。常數(shù)。 ln（Ns/N0）-KL L1/Kln（N0/Ns） 一般取一般取Ns10-3來計算來計算影響介質(zhì)過濾除菌的因素影響介質(zhì)過濾除菌的因素 過濾介質(zhì)纖維直徑大小過濾介質(zhì)纖維直徑大小：介質(zhì)纖維直徑越小，過：介質(zhì)纖維直徑越小，過濾