微生物灭菌问题

1、主要内容为： 1灭菌原理和技术概要2培养基的制备灭菌3关于空气灭菌工艺和设备4反应器的灭菌技术，第一节灭菌原理和技术概要，消毒(disinfection ) :杀死物体上的致病微生物的方法，灭菌(sterilition ) :杀死物体上的全部微生物的方法防腐(antisepsis ) :理化方法抑制微生物生长的方法，基本概念化学疗法：对病原体具有高毒性并利用对宿主几乎无毒的化学物质来抑制宿主体内病原体的生长繁殖，生化反应过程多为纯培养过程， 特罗尔生产过程需灭菌处理的微生物物理因素，特罗尔高温灭菌辐射作用高渗透作用干燥医学超声、微生物化学因素，表面消毒剂化学治疗剂、高温灭菌、多种细菌、酵母菌和

2、霉菌的营养细胞和细小病毒可在50-6510分钟内死亡。 一般的噬菌体6580是领便当放线菌，霉菌孢子比营养细胞耐热，768010分钟可以杀死芽孢杆菌，100分钟后可以在20min内翘辫子，同种微生物老龄菌比幼菌耐热。 灭菌方法：湿热灭菌干热灭菌，该方法比干热灭菌效果好。 由于蛋白质在有水的情况下容易凝固，如水50，蛋白质的凝固温度56含水蛋白质的凝固温度为160-170，湿热灭菌法(煮沸消毒法)、高压蒸汽灭菌法、巴斯德消毒法：(巴氏消毒法)、高压蒸汽灭菌是湿热灭菌中最好的方法工业利用饱和蒸汽进行培养基、设备、配管等的灭菌。 就是用高温蒸汽直接灭菌。 蒸汽冷凝时释放出大量的潜在能力，蒸汽具有很强

3、的渗透力，蒸汽湿热破坏菌体蛋白与核酸的化学键，使酶催化剂失活，微生物因代谢障碍而领便当。 低温维持法、高温瞬间灭菌、巴斯德消毒法是食品(牛奶)酿造(啤酒)工业常用的方法。 具体地，可以在61.762.8处理30分钟或71.6度处理15分钟内杀死致病微生物。 不损害营养，可以保留食品饮料的原有味道。 因结核杆菌62下15分钟死亡。 紫外辐射、杀菌反应历程：诱导核酸形成胸腺嘧啶二聚体，阻碍核酸复制，常用于实验室环境灭菌，物品表面灭菌，各种微生物对紫外辐射抗逆性不同，干细胞比湿细胞球强芽胞，孢子比营养细胞强多倍体二聚体单倍体，有机化合物，甲醛：纯甲醛气体，3740 酒精是脱水剂蛋白质改性剂，70乙醇

4、杀菌效果最好。 酚： 35的石炭酸溶液在几分钟内致死细菌的甲酚杀菌力最强，石炭酚肥皂液(来苏尔)是甲基酚和肥皂的混合液。 K2MnO4氧化菌体蛋白，使酶催化剂失活。 013浓度可用于皮肤、水果、餐具、消毒。 H2O2清洗伤口。 第二节培养基的制备和灭菌、培养基的配置培养基的灭菌、(一)培养基的配置、一、碳源、一、作用，为微生物菌种的生长繁殖提供了合成所需能量和菌体所需的碳成分。 为合成目的产物提供必要的碳组分，2、来源、糖类、油脂、有机酸、生产定额烷烃、二、氮源、氮源主要用于构成菌体细胞球的物质(氨基酸、蛋白质、核酸等)和含氮代谢物。 常用的氮源可分为有机氮源和无机氮源两种。 1、无机氮源，种

5、类：阿摩尼亚盐、硝酸盐和试剂氨水，特点：微生物由于它们吸收快，也被称为快速利用的氮源。但是，无机氮源的快速利用常常引起pH的变化： (NH4 ) 2so 42 NH 32h 2so4nano 34h2NH 32 H2O NaOH，如果无机氮源被用作菌体的氮气源，在培养液中残留酸性或盐化学基性物质，可通过该微生物的大姨妈作用(代谢)形成酸性物质正确使用碱性大姨妈酸物质，有助于稳定和调节发酵过程的pH值。 因此，选择合适的无机氮源有两个意义：稳定菌体生长，充分脚丫子发酵过程中的pH、2、有机氮源，源：工业常用的有机氮源均为几种廉价原料，为花生饼粉、大豆饼粉、棉饼粉、玉米淀粉、玉米淀粉粉、蛋白胨、泡

6、打粉、鱼粉，成分复杂：加入氮气源如玉米拉力赛：可溶性蛋白、生长因子(生物素)、多苯乙酸乳酸硫、磷、微量元素体等，有关氮气源使用的几个问题：必须将有机氮源和无机氮源混合使用。 早期：容易同化的污染源中期：形成菌体的代谢酶体系，利用蛋白质选择有机氮源时也必须考虑微生物的同化能力，开发效果较高，符合目的的有机氮源依然是饶有兴致课题，三、无机盐的微量元素体，一、作用：各种差异，二、源： c，n源以盐的形式补充，3，用量： b .使用时的盐的形式(pH的变化)，例如：黑曲酶催化剂NRRL-330，生产-淀粉酶，pH对酶活力的影响pH酶活力为4.25 120分K2HPO4 5.45 30分KH2PO4 4

7、.62 75分，使用注意a .可能带入其他途径四、生长因子、前驱物和产物助促进剂，广义上微生物生长不可缺少的微量有机物，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等，被称为生长因子。 1 .生长因子，如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型，以生物素为生长因子，生长因子对发酵的调控起着重要作用。 有机氮源是这些个生长因子的重要来源，多数有机氮源含有多种B-克拉星空卫视维生素、微量元素体和某些微生物生长不可缺少的生长因子，前驱物是指某些化合物添加到发酵培养基中，直接其他微生物在生物合成过程中与生成物分子合成，虽然其本身结构不太改变，但生成物的产量却是添加前驱物2、前驱物、青霉素：分子量356、苯乙酸：

8、分子量136、使用方法：使用前驱物时一般采用流加方法的前驱物一般具有毒性，浓度过大则只会添加不利于菌体生长的苯乙酸，在一般的基材上，0.07%前驱物的相对价格较高， 添加过多容易引起挥发和氧化的助促进剂提高产量的反应历程还没有被一盏茶弄清楚，其原因是多方面的。 有人认为，部分助促进剂本身是酶催化剂的衍生物，部分助促进剂是界面激活剂，可改善细胞球渗透性，改善细胞球与氧接触，促进酶催化剂的分泌细胞与生产，表面活性剂对酶的表面失活有保护作用。 有些助促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属络离子。 五、水对发酵厂来说，一定的水源很重要。 这是因为存在于不同水源中的各种因素对微生物发酵代谢有很大影响。水源

9、质量的主要考虑残奥表为pH值、溶解氧、可溶性固体、污染程度及矿元素组成和含量. 对酿造行业来说，水的重要性自不必说，对于通常的发酵，具有可靠性、持续性，大量的成分一致可以提供清洁的水。 第二节培养基灭菌主要采用高温湿热灭菌的方法。 决定灭菌条件是怎么破吗？ 那个理论的基础是什么？ 微生物的热死动力学(对数残留律)、培养基灭菌的依据：杀菌芽孢。 微生物的死亡速度按照一次衰减率，可以用下式记述：式中： n为活菌体浓度、个数/ml或g/ml； k比死亡速率常数，min-1； t小时，小时。 由上式积分得到的：k值越小，表面微生物越难热死，反而越容易热死。 温度对死亡速度的影响，死亡速率常数k和温度的

10、关系，可以用阿雷尼乌斯式表示：式中： a常数，min1l； e死亡激活能，J/mol； r瓦斯气体常数，8.314 j /摩尔k； t绝对温度，k。 上式微分是：在相同的温度变化下死亡激活能越大的物质，死亡速度的变化也越大。 (对温度变化敏感)，微生物受热翘辫子的激活能一般远大于营养成分所热裂化的激活能。 因此，温度上升时，微生物死亡速度的增加远大于营养成分破坏速度的增加。 在较高温度下缩短灭菌时间可以减少营养成分的损失，这是高温瞬时灭菌法的理论基础。 间歇灭菌，间歇灭菌，间歇灭菌，间歇灭菌，也称为分批灭菌，是将调制的培养基与所有设备一起灭菌的操作，也称为实罐灭菌。 特点是不需其他附属设备，操

11、作简便，在国内外常用。 缺点是加热和蒸发制冷时间长，营养成分有损失，储罐利用低。 面向中小型生产企业采用。 分批灭菌过程的升温、保温和降温、灭菌主要是在保温过程中实现的，由于升温后期和蒸发制冷初期培养基的温度较高，对灭菌也有一定的贡献。 Ln(N1/N2)、要求绝对无菌在工业上是困难的，从对数残留律可以看出：N=0、t=。 因此，绝对无菌是很难的。 修订始终采用N0.001(1000次灭菌中一次失败)，间歇灭菌的升温阶段和降温阶段对灭菌的贡献相对较小，培养基中维生素类的破坏作用可能很严重。 要尽量缩短温和的降温阶段。 生产中一般采取121维持30分钟的方法。 3 .培养基连续灭菌、连续灭菌时，

12、培养基可在短时间内加热至保温温度，立即被蒸发制冷，与分批灭菌相比，可在更高的温度下灭菌，保温时间短，有助于减少营养物质的破坏。 其他一般的除菌方法、薄膜过滤除菌是通过机械作用对液体和气体中细菌进行过滤的方法。 根据需要选择不同的过滤烟嘴和过滤板材料。 微孔过滤烟嘴过滤烟嘴由上下两个分别带有出口和入口连接器件的塑料盖箱组成，出口可以连接针，人口可以连接注射器，使用时将过滤烟嘴装入两个塑料盖箱之间，拧紧盖箱，溶液从注射器注入过滤烟嘴时，该过滤烟嘴将各种微生物滞留在微孔上，达到除菌的目的。 根据要除菌的溶液量的多寡，可以选择不同大小的过滤烟嘴。 该方法除菌的最大优点是不破坏溶液中各种物质的化学成分，

13、但由于过滤量有限，只适用于实验室的小量溶液的过滤除菌。 第三节空气灭菌，需氧微生物在发酵过程消耗氧气，氧气通常由空气供给。 因此，在纯培养过程中，空气除菌是好氧发酵的重要环节。 1 .空气灭菌的方法、热灭菌法理论上，空气灭菌可以采用加热的方法。 但是，空气的使用量多，空气的传输热效应差。 因此，用蒸汽加热灭菌是不合理的。 过滤除菌法使含有菌的空气通过过滤介质，得到隔断所含微生物的无菌空气。这个方法是工业上常用的方法。 过滤除菌可以分为绝对过滤和深层过滤。 其他方法辐射法、化学法、静电除菌法。 一般只限于在实验室使用。 2 .空气过滤除菌的原理、深层过滤使用的介质间歇比固体粒子大。 那么，空气中

14、的菌体是如何被去除的呢？当气流通过过滤层时，可根据过滤层纤维网的层损害，不断改变气流的大小和方向，使菌体与过滤层纤维之间产生惯性碰撞、滞留、棕扩散、重力沉降和静电吸附等作用，达到过滤除菌的目的3、空气过滤网对数透射定律、和空气过滤网的情况下，微粒在过滤烟嘴层内的减少速度与微粒的浓度成比例，即、式中，dN/dl通过单位过滤烟嘴层的厚度时，菌体数的减少k堵塞系数(1/cm或1/m )。 积分上式：4 .常用过滤介质、棉花、纤维玻璃、活性炭、超细纤维玻璃纸、烧结料过滤介质、新的过滤介质，例如超滤膜、5 .空气过滤、a空气第一次被蒸发制冷到3035，第二段蒸发制冷到2025，分水后被加热到3035，温

15、度上升b、冷热空气直接混合式空气除菌工艺，特点：省去一次蒸发制冷、分离设备及空气再加热设备，简化了工艺，减少了冷却水的使用量。 压缩空气从储存罐分离成2部分，一部分进入冷却器，用分离器分离水、油雾后，与其他一部分未处理的高温压缩空气混合，混合后的空气温度为3035，相对大气湿度为5060%。 第四节工业灭菌技术、反应器灭菌操作是生化反应过程的重要技术环节。 灭菌不彻底会引起染菌，严重危害生产，防止杂菌污染是任何发酵厂的重要工作内容。 特别是要求无菌度高的液体深层发酵，污染防止作业的重要性更加强调。 “杂菌”是指在发酵培养过程中有其他妨碍生产的微生物侵入。 大部分的发酵工业有被杂菌污染的可能性。

16、 染菌的结果，年轻人对产量和产品品质有影响，重者有可能注入罐子，或者中止生产。发酵反应器灭菌染菌的防治、1 .染菌的原因、从染菌的规模分析染菌的原因大量发酵槽染菌：空气系部分发酵槽(或罐群)染菌：前期是种子带杂菌还是灭菌不完全， 中后期由于中间补料系或油管路系的问题，个别发酵槽可能连续染菌的设备的腐蚀磨损，造成的染菌在每批发酵的染菌时间之前推移的现象，个别发酵槽偶然染菌：原因比较复杂，可能引起各染菌路径。 从染菌时间分析发酵早期染菌：种子带菌、培养基和设备灭菌不完全，设备和管道存在死角，后期染菌：中间辅料、设备泄漏、操作不合理，染菌类型为耐热性芽抱杆菌：死角和灭菌不完全球菌，酵母：蒸汽冷凝水和空气可能导致的浅绿色菌落的接种种子培养的设备和装置有无菌室、灭菌锅、摇瓶机等。 b .打开无菌培养皿的平板，打开盖子放