灭菌精品课件

1、关于灭菌第一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1、杂菌污染的危害消耗营养; 5.1 杂菌污染合成新产物，菌体自溶、发粘等造成分离困难；分解产物；改变pH，使生物化学反应发生变化；噬菌体破坏极大。第二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月种子扩大培养时期:灭菌后弃去；（2）不同发酵时期染菌对发酵的影响发酵前期染菌:重新灭菌，补充必要的营养成分，重新接种；发酵中期染菌：挽救困难，应早发现，快处理 ，处理方法应根据各种发酵的特点和具体情况来决定 抗生素发酵 柠檬酸发酵 污染细菌：加大通风，加速产酸，调pH3.0，抑制细菌b. 污染酵母：加入0.0250.035g/L CuSO4抑制酵

2、母；通风加大，加速产酸。第三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月不同发酵时期染菌对发酵的影响c.染黄曲霉：加入另一罐将近发酵成熟的醪液，pH下降，黄曲霉自溶。 d.青霉菌：在pH很低下能够生长。提前放罐 发酵后期染菌染菌量不太多，可继续发酵污染严重，则提前放罐杀菌剂的添加：前期无必要，增加成本； 发现后加入，效果要具体评价第四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月(3)染菌的检查与类型的判断显微镜检查法第五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月平板划线检查法：菌落第六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月发酵工程异常现象观察法a、溶解氧水平异常变化显示染菌；b、发酵过

3、程pH变化与正常发酵过程有差别；c、尾气中CO2异常变化显示染菌；d、发酵液黏度、颜色变化和泡沫增多等。第七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月12第八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2、纯种培养，采取措施：设备灭菌并确保不泄漏；所用培养基必须灭菌；通入的气体过滤除菌；种子无污染，确保纯种；补料要灭菌，确保无污染。第九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月4、灭菌的方法化学法化学药品灭菌法物理法干热灭菌法湿热灭菌法射线灭菌法第十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月5.2培养基湿热灭菌 5.2.1湿热灭菌原理 5.2.2分批灭菌（实罐灭菌） 5.2.3连续灭菌（

4、连消） 5.2.4分批灭菌与连续灭菌的比较 第十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月5.2.1微生物死亡速率与理论灭菌时间 达到要求的无菌程度（10-3）尽量减少营养成分的破坏，在灭菌过程中，培养基组分的破坏，由两个基本类型的反应引起的：培养基中不同营养成分间的相互作用；对热不稳定的组分分解；一、培养基灭菌的要求:第十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月二、湿热灭菌的原理原理：高温的蒸汽使微生物细胞中的蛋白质、酶和核酸分子等大分子发生变性，使微生物死亡。灭菌效果：穿透力强，湿热灭菌对耐热芽胞杆菌，温度升高10时，灭菌速率常数可增加810倍，对营养细胞更高。第十三张，PPT共

5、一百零五页，创作于2022年6月需要的温度和时间取决于： 杂菌孢子的热灭死动力学反应器的形式和操作方式培养基中有效成分受热破坏的可接受范围三、培养基湿热灭菌需解决的工程问题第十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1. 热阻 定义：指微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。可用比死亡速率常数k来表示 。 k，热阻, t第十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2 反应速度常数k在相同的温度下，k值愈小，则此微生物愈耐热。细菌芽孢的k值比营养细胞小得多，即细菌芽孢耐热性比营养细胞大。同一种微生物在不同的灭菌温度下，k值不同，灭菌温度愈低，k值愈小；温度愈高，k值

6、愈大。提高灭菌温度，k值增大，灭菌时间显著缩短。第十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月当温度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。第十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月存活率NN0对时间t在半对数坐标上标绘，可以得到一条直线，其斜率的绝对值即为比死亡速率k。k值越大，表明微生物越容易死亡。第十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月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 第十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月各种微生物对湿热的相对热阻相对热阻：指某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物

7、在相同条件下的致死时间的比值。第二十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月比热死亡速率常数k与灭菌温度T的关系可用阿累尼乌斯方程表征 （4）温度对K的影响A：系数（s-1） E：活化能（J/mol）R：气体常数，8.314 J/（mol.k）T：绝对温度，K活化能E的大小对K值有重大影响。其它条件相同时， E越高，K越低，热死速率越慢。(3-7)第二十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月不同菌的孢子的热死灭反应E可能各不相同。对上式两边取对数，得K是E和T的函数(3-8)第二十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1/TK（min-1）第二十三张，PPT共一百零五页，创

8、作于2022年6月第二十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2. 微生物热死定律：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。第二十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月两边取对数得：(3-5)或(3-6)灭菌时间取决：污染程度（N0）灭菌程度（ Nt ）k值第二十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月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；

9、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有关第二十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月当T1 T2 (k2/k1)/(k2/k1)=E/E1 (EE) 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 第二十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月大多数细菌芽孢的杀灭温度和时间 温度()100110115121125130时间（min）120015051156.42.4不同温度下灭菌时间及培养基营养成分破坏情况 温度()时间（min）营养成分破坏（%）温度()时间（min）营养成

10、分破坏（%）10040099.31300.5811030671400.08211515501500.011120427第二十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 结论采用高温快速灭菌的方法，既可达到灭菌的目的，又可减少营养物质的破坏，通常为121，2030min第三十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月培养基成分pH值培养基中的颗粒泡沫影响培养基灭菌的因素除了所污染杂菌的种类、数量、灭菌温度和时间外，还有其它一些因素：4. 影响培养基灭菌的因素第三十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月油脂、糖类及一定浓度的蛋白质增加微生物的耐热性，高浓度有机物会包于细胞周围形成一层

11、薄膜，影响热的传递；在固形物含量高的情况下，灭菌温度可高些。（1）培养基成分2. 影响培养基灭菌的因素第三十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月pH值对微生物的耐热性影响很大。pH值6.08.0，微生物最耐热；pH值6.0，氢离子易渗入微生物细胞内，从而改变细胞的生理反应促使其死亡。所以，pH值愈低，灭菌所需的时间愈短。2. 影响培养基灭菌的因素（续）（2）pH值第三十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月培养基中的颗粒小，灭菌容易；颗粒大，灭菌难。一般含有1mm的颗粒对培养基灭菌影响不大，但颗粒大时，影响灭菌效果，应过滤除去。（3）培养基中的颗粒2. 影响培养基灭菌的因素（

12、续）第三十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月培养基的泡沫对灭菌极为不利，因为泡沫中的空气形成隔热层，使传热困难，热难穿透过去杀灭微生物。对易产生泡沫的培养基在灭菌时，可加入少量消泡剂。对有泡沫的培养基进行连续灭菌时更应注意。液膜空气空气（4）泡沫2. 影响培养基灭菌的因素（续）第三十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月升温、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。（二）分批灭菌（实罐灭菌）第三十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2. 灭菌时间的估算有一发酵罐内装40

13、m3培养基，在1210C温度下实罐灭菌，原污染程度为每1ml有2105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=401062105=81012(个) Nt=0.001(个) k=1.8(min-1) (Nt/N0)=-kt t=2.303/klg(N0/Nt)=2.303/1.8lg(81015) =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。第三十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月武汉市2009年度事业单位公开招考生物

14、工程试题简述题（每题5分，共10分）1、简述生物反应过程的特点。2试述SDS-凝胶电泳测定酶蛋白相对分子质量的原理。计算题（每题10分，共20分）1、有一发酵罐装50M3培养基，在温度为121进行实罐灭菌。原污染程度为每毫升有2x105个耐热的细菌芽孢， 121时灭菌速率常数为2.0min-1.求失败几率为0.001时所需要的灭菌时间。2、测定碳酸钠试样含量，称取试样0.2440克，以盐酸标准溶液滴定终点时消耗0.2020摩尔每升的盐酸溶液21.20毫升，求试样中碳酸纳的含量。第三十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（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

15、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/klg(C0/Ct) 式中：C0、Ct分别为单位体积培养基灭菌前、后的含菌数。第三十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月例2某发酵罐内装40m3培养基，采用连续灭菌，灭菌温度为1310C，原污染程度为每1ml含有2105个杂菌，已知1310C时灭菌速度常数为15min-1，求灭菌所需的维持时间。连续灭菌时间的估算解：C0=2105(个/ml) Ct=0.001/(40106)=2.510-11(个/ml) t=2.303/klg(C0/Ct)=2.303/15lg(2105)/(2.510-11)

16、=2.37 min第四十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月喷淋冷却连续灭菌流程第四十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第四十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月分批灭菌与连续灭菌的比较 连续灭菌的优点：（适用于大型罐） 可采用高温短时灭菌，营养成分破坏少，有利于提高发酵产率；发酵罐利用率高； 蒸汽负荷均衡； 采用板式换热器时，可节约大量能量；适宜采用自动控制，劳动强度小；可实现将耐热性物料和不耐热性物料在不同温度下分开灭菌，减少营养成分的破坏。第四十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月缺点：对小型罐无优势，不方便，对设备要求高；蒸汽波动时灭菌不彻底；当

17、培养基中含有固体颗粒或有较多泡沫时，以分批灭菌好，防止灭菌不彻底。 分批灭菌与连续灭菌的比较 第四十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月三、少量培养基的灭菌手提式灭菌锅结构示意图第四十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月手提式第四十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月立式第四十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月台式卧式第四十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月5.3、空气除菌（一）概述（二）空气除菌的方法（三）空气介质过滤流程（四）空气过滤除菌原理（五）空气过滤介质（六）几种典型介质过滤除菌的工艺 第四十九张，PPT共一百零五页，创作于202

18、2年6月（一）概述1、大多数生物培养都需要氧气，通常以空气作为氧源。无菌空气是将自然界的空气经过压缩、冷却、减湿、过滤等过程。第五十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2、空气除菌的必要性 一个50m3的发酵罐，若装料系数为0.7，每立方米发酵液每分钟通气0.8m3，培养周期170h，每个周期需通气量2.86105 m3，而每立方米大气中约有103-104个微生物。第五十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月3、空气中微生物的数量与环境有密切关系一般干燥寒冷的北方，空气中含微生物量较少，而湿润温暖的南方空气中含微生物较多； 城市空气中的微生物含量（103-104个/m3）比人口

19、稀少的农村多； 地平面空气中微生物含量比高空多。第五十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月连续提供一定流量的压缩空气。4、发酵对无菌空气的要求 空气的压强(表压)为0.20.4MPa。进入过滤器之前，空气的相对湿度小于70。进入发酵罐的空气温度可比培养温度高10。压缩空气的洁净度，在设计空气过滤器时，一般取失败概率为l0-3为指标。第五十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（二） 空气除菌的方法 辐射灭菌 加热灭菌 静电除菌 介质过滤第五十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1、辐射灭菌原理射线、X射线、射线、射线、紫外线、超声波等能破坏微生物的核酸或蛋白质，从而

20、起到杀菌作用。第五十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月应用范围通常用于无菌室和医院手术室。缺点杀菌效率较低，杀菌时间较长。一般要结合甲醛蒸汽等来保证无菌室的无菌程度。第五十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月加热灭菌加热杀菌：加热方法可用蒸汽、电和空气压缩机产生的热量 空气进口温度为21，出口温度为187198 ，压力为0.7MPa。第五十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月原理 高压产生电晕，电晕使空气分子电离为带正电和负电荷的空气离子，遇到空气中固体微粒和液体微粒，使后者带上电荷分别向两极运动，利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘、除菌的目的。3、静电除菌第

21、五十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2 、优点 阻力小，染菌率低， 除水、除油的效果好 ， 耗电少 3、缺点 设备庞大 、一次性投资较大 、捕集率尚嫌不够，需要采取其它措施。 第五十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月定义：让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中所含微生物，而取得无菌空气的方法。通过过滤除菌处理的空气可达到无菌，并有足够的压力和适宜的温度以供好氧培养过程之用。广泛应用，是获得大量无菌空气的常规方法。4.介质过滤除菌法第六十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月按过滤机制的不同绝对过滤 利用微孔滤膜，其孔隙小于0.5甚至0.1m，将空气中的细菌滤除，从

22、而获得无菌空气。 深层介质过滤 由多种介质组成过滤层，滤层较深，空隙较大，靠静电、扩散、惯性和阻截作用等将细菌截留在滤层中，从而获得无菌空气。第六十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（三）空气除菌流程图 两级冷却、加热除菌流程图1-粗过滤器；2-空压机；3-贮罐；4，6-冷却器；5-旋风分离器；7-丝网分离器；8-加热器；9-过滤器 第六十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1、空气预处理 除尘(外源空气的前处理)：防塞，提高过滤效率和滤器寿命；降温：防烧伤介质及水分蒸发严重，对发酵不利；除油、除水：防塞（因油膜堵），防止过滤器长菌堵塞（因水滴）加热：保持相对湿度稳压：防

23、止压力波动，贮罐措施：建吸风塔、粗过滤器（布袋过滤器、填料过滤器、油浴洗涤和水雾除尘装置等）、高效前置过滤器第六十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月粗过滤器 安装在空压机吸入口前，拦截空气中较大的微尘以保护空气压缩机，起到一定的除菌作用，减轻总过滤器的负担。 粗过滤器应具有阻力小、容尘量大的特点，否则会成为阻力而影响压缩机吸气。采风塔 采风塔应建在工厂的上风头，远离烟囱。1、空气预处理第六十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子，过滤 / 分离是在一个平面上进行的。第六十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月空气过滤器的滤材具有深

24、度。“弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了辅助作用 第六十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月“弯曲通道”存在于：第六十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月空气压缩机 提供动力，以克服随后各设备的阻力。空气贮罐 消除压缩空气的脉动。第六十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月冷却器 空压机出气温一般在120左右，必须冷却。空气中含水量较高时，为了避免过滤介质受潮而失效，冷却还可以达到降湿的目的。第六十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月气液分离设备冷却后的压缩空气，带有空压机的润滑油。如果冷却温度低于露点，空气中还会有水。所以在冷却器后面安置了气液分离设

25、备，除去空气中的水和油，以保护过滤介质。第七十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月空气加热设备压缩空气经旋风分离器与丝网除沫器把夹带在空气中的液滴、雾沫除掉后。相对湿度仍为100(假设冷却到露点以下),在进入总过滤器之前为了把空气的相对湿度从100降低到70以下。第七十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月空气中的微生物菌体是依靠气流通过过滤介质时，由于滤层纤维的层层阻碍，迫使空气在流动过程中多次改变气流速度大小和方向的绕行运动，从而导致微生物微粒与滤层纤维间的产生撞击、拦截、布朗运动、重力及静电引力等运动，从而把微生物微粒截留、捕捉在纤维表面上，实现过滤的目的。（四）介质过滤

26、除菌机理第七十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1、介质过滤除菌的机理 滤材孔过滤除菌利用有孔介质从气体中除去微生物洁净气体含微生物的气体第七十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2、空气过滤器的功能从气体中去除污染物（微生物），得到所需的气体的无菌程度第一类为绝对过滤 介质孔隙小于被拦截的微生物大小。如用聚四氟乙烯或者纤维素酯材料做成的微孔滤膜；第七十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第二类为深层过滤 介质孔隙大于被拦截的微生物大小但介质层有一定的厚度。机理是静电、扩散、惯性及拦截作用，如棉花过滤器、超细玻璃纤维纸、石棉滤板等。第七十五张，PPT共一百零五页

27、，创作于2022年6月3、过 滤 机 理直接拦截惯性撞击扩散拦截第七十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月直接拦截流体中的基本过滤机制本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒，当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸 大于其孔径的颗粒第七十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月直接拦截绝对截留 - 颗粒被捕获在滤材纤维之间形成的孔中 颗粒大于孔径第七十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月直接拦截通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被拦截不规则形状的颗粒 / 方向性多个颗粒同时撞击到同一个滤孔不规则形状的搭桥多个小颗粒的搭桥第七十九张，PPT共一百零

28、五页，创作于2022年6月2、惯性撞击尺寸小于滤材孔径的颗粒的主要拦截方式当微生物等颗粒随空气以一定速度流动，在接近纤维时，气流碰动纤维受阻，空气就改变运动方向饶过纤维继续前进。微生物颗粒由于具有一定质量和线速度而具有直线 运动的惯性，颗粒离开流体主流而撞击到滤材上，由于摩擦、黏附作用，被滞留。第八十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月惯性撞击第八十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月惯性撞击当流体改变运动方向时，惯性使颗粒 撞击到滤材表面并由于吸附力而停留 第八十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月惯性撞击当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进,增加过滤机制的有效

29、性。 第八十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月3、吸附表面相互作用电荷不同范德华力(Van der Waals)拦截尺寸小于滤孔的颗粒 由于: 第八十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月吸附表面作用 第八十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月4、扩散拦截气体分子 (作随机运动) 碰撞小颗粒或雾滴布朗运动(Brownian motion)碰撞的结果， 增加了颗粒碰撞过滤介质的机会仅在气体中有效第八十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月扩散拦截第八十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月扩散拦截气体分子作布朗运动第八十八张，PPT共一百零五页，创作

30、于2022年6月扩散拦截被随机运动的气体分子碰撞的颗粒撞击到过滤介质上并被吸附截留第八十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月扩散拦截当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进。 这将增加过滤机制的有效性。第九十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第九十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月5、小结过滤介质的过滤 / 分离效率由于直接拦截惯性撞击扩散拦截的共同作用而增强 第九十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月过滤机理总结直接拦截惯性撞击扩散拦截第九十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月（五）、过滤介质的类型表面过滤介质:编织网粉末烧结深度过滤介质:纤维材料结构棉花活性炭或玻璃纤维有机合成纤维浇铸膜结构第九十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月过滤器的结构1、深层棉花、活性炭过滤器 立式圆筒形，内部填充过滤介质，以达到除菌的目的。 第九十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月填充物的装填顺序如下： 孔板铁丝网麻