第二章 菌种及培养基灭菌-课件.pptVIP

第二节 前提物质及促进剂 一、生物合成的前提物质 1、前体物质的利用往往与菌种的特性和菌龄有关。 2、当前体物质是合成过程中的限制因素时，前体物质加入量越多，抗生素产量就越高。但前体物质的浓度越大，利用率越低。 第三节 培养基灭菌 一、培养基为什么要灭菌 生物反应系统中通常含有比较丰富的营养物质，因而很容易受到杂苗污染，而产生 各种不良后果： 1)由于杂菌的污染，使生物反应的基质或产物，因杂苗的消耗而损失，造成生产能力的下降； 2)由于杂菌所产生的一些代谢产物，或在染菌后改变了发酵液的某些理化性质，使产物的提取变得困难，造成收得率降低，或使产品质量下降；3)污染的杂菌可能会分解产物，而使生产失败； 4)污染的杂菌大量繁殖，会改变反应介质的pH，从而使生物反应发生异常变化； 5)发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生产失活等等。 二、达到无菌培养所采取的措施 1)使用的培养基和设备须经灭菌； 2)好气培养过程中使用的空气应经除菌处理； 3)设备应严密，生物反应器中要维持高于环境的压力； 4)培养过程中加入的物料应经过灭菌； 5)使用无污染的纯粹种子等。 三 灭菌的方法 所谓灭茵，就是指用物理或化学方法杀灭或去除物料或设备中一切有生命物质的过程。 常用的灭菌方法有以下几种： (1)化学药剂灭菌 (2)射线灭菌 紫外线 (3)干热灭菌 （4）湿热灭菌 （5）过滤除菌 四、培养基灭菌动力学 （一）、灭菌原理 1、对数残留定律 – dN / dt = k N 积分后得：ln N / N0 = - k t 或：N = N0 e-k t 2、T对K的影响 据阿累尼乌斯方程：K = A e-△E / RT lnK=-(△E/RT)+lnA 据上式有结论： （1）△E愈高，K愈低，菌死亡慢。营养成分失活的△E很低） （2）培养基成分的失活与灭菌的矛盾。介绍如何协调及原因。 （3） K与温度成比例关系。 3、灭菌与营养成分破坏的关系 从上表可以看出：细菌孢子的热死灭反应的活化能很高，而营养成分的热破坏的活化能较低。 营养成分的热破坏也遵循一级反应动力学即：-dc/dt=k’c k’=A’e-E’/RT 又k=A e-E/RT 当温度从T1升到T2时有 ln(k2/k1)=E/R(1/T1-1/ T2)和 ln(k’2/k’1)=E’/R(1/T1-1/ T2) 两式相除得 ln(k2/k1)/ ln(k’2/k’1)= E/ E’ 不同温度灭菌时间及培养基破坏情况 二、分批灭菌 1、分批灭菌的阶段 灭菌过程中，N/N0是灭菌程度的主要指标，而N0是培养基初始杂菌浓度， N表示灭菌后的杂菌浓度，但要求绝对无菌很难做到，但可以这样定义N：灭菌一千罐培养基存活的孢子数为1。发酵罐在进行实罐灭菌时，是典型的分批灭菌过程，全过程包括升温、保温、降温三个阶段。 孢子受热死亡规律符合– dN / dt = k N ln N / N0 = - k t ln N0 / N = ln （N 0/ N1× N 1/ N2 × N 2/ N ） = ln N 0/ N1+ ln N 1/ N2 + ln N 2/ N 2、分批灭菌的计算 分批灭菌的T-t 过程曲线不是任意给定的，它决定于加热方式、换热面积、传热系数，换热介质的温度及培养基的重量等多种因素。 （1）、灭菌时间的计算 t=1/kln N0 / N Lgk=-14845/T+36.127 例题：某发酵罐，内装培养基40m3 ,在121 ℃下进行分批灭菌。设每毫升培养基中含耐热芽孢为107个，求理论灭菌时间？假如培养基从100 ℃升到121 ℃需要20分钟时间，考虑这一阶段的灭菌效果，求灭菌时间。 解：(1) N0 = 40×106×107=4 ×1014个 N=0.001个 Lgk=-14845/T+36.127=-14845/394+36.127 =-1.55 k=0.0281s-1 t=1/ k ln N0 / N =1/0.0281 ln 4 ×1014/0.001 =1442.6s =24min (2) 温度从100 ℃升到121 ℃时微生物由N0 降到Np,k是温度的函数 　　∫T1kdT=0.128K/s Km=0.128/(394-373)=0.0061 s-1 Np= N0/(ekm