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本章内容 一、概念 二、发酵工业的无菌技术 三、培养基及设备灭菌 四、空气除菌 一、概念:灭菌、消毒、除菌、防腐 灭菌:用化学或物理方法杀死物料或设备中所有有生命物 质的过程。 消毒:用物理或化学方法杀死空气、地表以及容器和器具 表面的微生物。 除菌:用过滤方法除去空气或液体中的微生物及其孢子。 防腐:用物理或化学方法杀死或抑制微生物的生长和 繁殖 。 消毒与灭菌的区别 消毒与灭菌在发酵工业中的应用 二、发酵工业的无菌技术——灭菌方法 干热灭菌法 湿热灭菌法 射线灭菌法 化学药剂灭菌法 过滤除菌法 火焰灭菌法 三、培养基及设备灭菌 （一）湿热灭菌原理 （二）分批灭菌（实罐灭菌） （三）连续灭菌（连消） （四）分批灭菌与连续灭菌的比较 1. 热阻 2.灭菌温度和时间的选择 3. 影响培养基灭菌的其它因素 （一）湿热灭菌原理 1. 热阻 定义：微生物对热的抵抗力称为热阻，可用比死亡速率常数k来表示 。 k↓，热阻↑, t↑ 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 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 2. 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 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 。 2. 灭菌温度和时间的选择 3. 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。 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 3. 影响培养基灭菌的其它因素 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 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 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)=-kt t=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杀灭，特别是当培 养基加热至1000C以上，这个作用较为显著， 故实际保温阶段时间比计算值要短。 （三）连续灭菌（连消） 工艺流程 喷淋冷却连续灭菌流程 喷射加热连续灭菌流程 薄板式换热器连续灭菌流程 灭菌时间的计算 ㏑(Ct/C0)=－kt t=2.303/k[lg(C0/Ct)] 式中：C0、Ct分别为单位体积培养基灭菌前、后的含菌数。 例2．某发酵罐内装40m3