第五章 培养基灭菌

第五章培养基灭菌第1页，课件共41页，创作于2023年2月Contents灭菌的目的、要求和方法1培养基的湿热灭菌2空气的除菌3无菌检测及发酵废气废物的安全处理4第2页，课件共41页，创作于2023年2月HotTip第一节培养基灭菌的目的、要求和方法一、定义1、培养基灭菌的定义是指从培养基中杀灭有生活能力的所有微生物，或从中将其除去。工业规模的液体培养基灭菌，杀灭杂菌比除去杂菌更为常用。第3页，课件共41页，创作于2023年2月HotTip2、灭菌（Sterilization）与消毒（Disinfection）的区别灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。消毒：用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿内外的病源微生物。

第4页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram二、培养基灭菌的目的1、在发酵过程中夹杂其它杂菌造成的后果生产菌和杂菌同时生长，生产菌丧失生产能力；杂菌的生长速度有时会比生产菌生长得更快，结果使发酵罐中以杂菌为主；杂菌及其产生的物质，使提取精制发生困难；杂菌会降解目的产物；杂菌会污染最终产品，杂菌会污染最终产品；发酵时如污染噬菌体，可使生产菌发生溶菌现象。

第5页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram2、工业上具体措施包括（1）使用的培养基和设备须经灭菌；（2）好氧培养中使用的空气应经除菌处理；（3）设备应严密，发酵罐维持正压环境；（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。第6页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram3、培养基灭菌的目的杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无菌的条件。4、培养基灭菌的要求（1）达到要求的无菌程度（10-3）（2）尽量减少营养成分的破坏。第7页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram5、灭菌的应用范围（1）培养基灭菌（2）气体除菌（3）设备及管道的灭菌第8页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram６、灭菌的方法（1）化学灭菌原理：药物与微生物细胞中的成分反应，使蛋白质变性酶失活。常用的灭菌剂:甲醛、氯、高锰酸钾、臭氧等。使用范围：器皿、双手和实验室、无菌室的环境灭菌，不能用于培养基灭菌。第9页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（２）射线灭菌原理：利用高能量的电磁辐射与菌体核酸的光化学反应造成菌体死亡。常用：紫外线、X射线和γ射线。使用范围：用于室内空气及器皿表面灭菌。第10页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（３）干热灭菌原理：利用高温对微生物有氧化、蛋白质变性和电解质浓缩作用而杀灭微生物。常用方法：灼烧和电热箱加热，140-180℃1-2小时。使用范围：玻璃及金属用具及沙土管灭菌。第11页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（４）湿热灭菌原理：蒸汽冷凝放出大量潜热，具有穿透力，且在高温有水分条件下，蛋白质易变性。常用方法：水煮常压灭菌：100℃饱和蒸汽灭菌：一般121℃，30分钟使用范围：培养基和发酵设备灭菌。第12页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（５）过滤除菌原理：利用微生物不能透过滤膜达到除菌的目的。方法:使用0.01～0.45μm孔径的滤膜。使用范围：用于压缩空气、酶溶液及其他不耐热化合物溶液除菌。第13页，课件共41页，创作于2023年2月第二节培养基的湿热灭菌一、湿热灭菌１、湿热灭菌的原理每一种微生物都有一定的最适生长温度范围。当微生物处于最低温度以下时，代谢作用几乎停止而处于休眠状态。当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质胶体和酶起了不可逆的凝固变性，使微生物在很短时间内死亡，加热灭菌即是根据微生物这一特性而进行的。第14页，课件共41页，创作于2023年2月２、湿热灭菌中的相关定义杀死微生物的极限温度称为致死温度。在致死温度下，杀死全部微生物所需的时间称为致死时间；在致死温度以上，温度愈高，致死时间愈短。微生物的热阻（对热抵抗力）：是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。相对热阻是指某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。第15页，课件共41页，创作于2023年2月MarketingDiagramDescriptionofthecontentsDescriptionofthecontents微生物相对热阻营养细胞和酵母1.0细菌芽孢3×106霉菌孢子2~10病毒和噬菌体1~5第16页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram３、湿热灭菌的优点蒸汽来源容易，操作费用低，本身无毒；蒸汽有强的穿透力，灭菌易于彻底；操作方便，易管理。第17页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram二、培养基的分批灭菌１、分批灭菌的定义培养基的分批灭菌就是将配制好的培养基放在发酵罐或其它容器中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起灭菌的操作过程，也称实罐灭菌。第18页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram２、分批灭菌的优缺点优点：（１）无需专门的灭菌设备，设备投资少；（２）灭菌效果可靠，对灭菌用蒸汽要求低。缺点：（１）灭菌温度低，时间长而对培养基成分破坏大；（２）操作难于实现自动控制。第19页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram３、分批灭菌的操作分批灭菌动画第20页，课件共41页，创作于2023年2月DiagramTextinhereTextinhere４、分批灭菌过程中温度的变化在发酵罐中进行实罐灭菌，是典型的分批灭菌。全过程包括升温、保温、降温三个过程。第21页，课件共41页，创作于2023年2月DiagramTextinhereTextinhere５、保证分批灭菌成功的要素（１）内部结构合理(主要是无死角)（２）焊缝及轴封装置可靠（３）蛇管无穿孔现象（４）压力稳定的蒸汽（５）合理的操作方法第22页，课件共41页，创作于2023年2月DiagramTextinhereTextinhere６、培养基分批灭菌过程中应注意的问题（１）温度和压力的关系（２）泡沫问题（３）投料过程中，麸皮和豆饼粉等固形物在罐壁上残留的问题（４）灭菌结束后应立即引入无菌空气保压第23页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram三、培养基的连续灭菌１、连续灭菌的定义将配制好的培养基在通入发酵罐时进行加热、保温、降温的灭菌过程，称为连续灭菌，也称之为连消。连续灭菌时，培养基在短时间内被加热到灭菌温度，短时间保温后，被快速冷却，再进入早已灭菌完毕的发酵罐。第24页，课件共41页，创作于2023年2月ProgressDiagram２、连消塔－喷淋冷却连续灭菌流程图第25页，课件共41页，创作于2023年2月BlockDiagram３、连消塔－喷淋冷却连续灭菌的流程（１）配料配料罐用于培养基的配制，然后将培养基用泵打入预热桶中。（２）预热预热桶的作用一是定容，二是预热。预热的目的是使培养基在后续的加热过程中能快速地升温到指定的灭菌温度,同时可避免太多的冷凝水带入培养基,还可以减少振动和噪声。第26页，课件共41页，创作于2023年2月3-DPieChart（３）加热预热好的培养基由连消泵打入加热器（连消塔），使培养基与蒸汽混合并迅速升温达到灭菌温度。加热采用的蒸汽压力一般为0.45～0.8ＭＰa，其目的是使培养基在较短的时间（20～30s）里快速升温。加热器有塔式加热器和喷射式加热器两种。第27页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（一）塔式加热器塔式加热器由一根多孔的蒸汽导入管和一套管组成。蒸汽导入管上的小孔上稀下密，以使蒸汽能均匀在从小孔喷出，塔的高度一般为２～３m，料液在加热塔中停留的时间为２０～３０s。第28页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（二）喷射加热器物料从中间管进入，蒸汽从进料管周围的环隙进入，在喷嘴出口处快速、均匀地混合。具有加热速度快、震动小、噪声低等特点。第29页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（４）保温保温是将培养基维持灭菌温度一段时间（５～８min），是杀灭微生物的主要过程。其设备有维持罐和管式维持器两种。第30页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（一）维持罐维持罐是一个直立的圆筒形容器，附有进出料管道。第31页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（二）管式维持器管式维持器做成蛇管状，外面用保温材料包裹。这样做的好处是克服了维持罐由于直径比进料管直径大得多，导致培养基在维持罐中不能做到先进先出，使部分料液维持时间延长，加剧培养基营养成份的破坏，或者部分料液维持时间不够，导致灭菌不彻底的弊端。第32页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（５）降温为避免培养基营养成分的破坏，保温后的培养基需要迅速降温至接近培养温度（４０～４５℃）。降温所用到的设备有喷淋冷却器、板式换热器等。第33页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（一）喷淋冷却器其顶端带有齿状的水槽，冷却水从水槽内溢出沿下方的管壁以膜状依次流下，培养基从下部进入，从上部排出进入发酵罐。第34页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram（二）板式换热器板式换热器由许多带有波纹的金属板叠合而成，冷却流体在相邻的间隙流动并进行热量交换。它具有体积小、传热面积大、传热系数大、可拆洗的优点。第35页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram4、由热交换器组成的连续灭菌系统流程图第36页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram板式热交换器温度随时间的变化曲线第37页，课件共41页，创作于2023年2月Diagram5、蒸汽直接喷射型的连续灭菌系统流程图第38页，课件共