11_培养基灭菌及设备灭菌

11、培养基灭菌及灭菌设备1、灭菌的方法2、培养基的灭菌3、培养基的分批灭菌4、培养基的连续灭菌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；在连续发酵过程中，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。2，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。3，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，是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；–对热不稳定的组分如氨基酸和维生素等的分解。二、培养基的灭菌一、灭菌的方法灭菌：用理化方法杀死或除去物料或设备中一切有生命物质的过程。常用的有：1、化学药剂灭菌常用的灭菌剂化学物质名称有效浓度化学物质名称有效浓度新洁尔灭(苯扎溴铵)0.25%甲醛37%杜灭芬0.25%戊二醛2%高锰酸钾0.1%-0.25%苯酚0.1%-0.15%漂白粉5%过氧乙酸0.02%-0.2%酒精75%焦碳酸二乙酯0.01%-0.1%煤酚皂（来苏尔）1%—5%*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℃，15-20分钟使用范围：培养基和发酵设备灭菌。5．过滤除菌原理：利用微生物不能透过滤膜除菌。方法:0.01~0.45m孔径滤膜，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。（一）灭菌的原理1、热阻：微生物对热的抵抗能力用热阻表示。微生物相对热阻营养细胞和酵母细菌芽孢霉菌孢子病毒和噬菌体1.03×1062~101~52、对数残留定律N：任一时刻的活细菌浓度（个/L）t：时间（min）K：比热死速率常数（min-1）死亡速率NkdtdN理论灭菌时间的计算（积分）N0τ=2.303/klog—N实际灭菌的经验数据–高温灭菌(Hightemperaturesetrilization)120℃，维持(Maintaining)20-30分钟K—比死亡速率（s-1）NO-开始时菌个数N-残存菌个数工程上，N为10-3/罐灭菌温度与菌死亡反应速度常数的关系阿累尼乌斯公式：K=A·exp-△E/RTK—菌死亡的速度常数A—阿累尼乌斯常数exp—2.71△E—杀死细菌孢子的活化能（J/K·mol）R—气体常数[8.314J/（mol·K)]T—绝对温度（K）灭菌温度（˚C）达到灭菌程度的时间（min）维生素B1的损失（%）100110120130140150843757.60.8510.1070.01599.9989271031三、培养基的分批灭菌定义：将配制好的培养基输入发酵罐中，用蒸汽加热，使培养基和设备同时灭菌的一种灭菌方式。1，分批灭菌的设计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、冷却三个过程2，保证灭菌成功的要素内部结构合理(主要是无死角)，焊缝及轴封装置可靠，蛇管无穿孔现象压力稳定的蒸汽合理的操作方法。3，培养基灭菌过程中应注意的问题温度和压力的关系泡沫问题投料过程中，麸皮和豆饼粉等固形物在罐壁上残留的问题灭菌结束后应立即引入无菌空气保压分批灭菌的优缺点优点–设备投资较少–染菌的危险性较小–人工操作较方便–对培养基中固体物质含量较多时更为适宜缺点–灭菌过程中蒸汽用量变化大，造成锅炉负荷波动大，一般只限于中小型发酵装置。四、培养基的连续灭菌定义：将培养基通过专门设计的灭菌器，进行连续流动灭菌后，进入预先灭过菌的发酵罐中的灭菌方式。常见的连续灭菌的流程–连消塔—喷淋冷却连续灭菌流程–喷射加热连续灭菌流程–薄板换热器连续灭菌流程连续灭菌的优缺点优点–保留较多的营养质量–容易放大，较易自动控制；–糖受蒸汽的影响较少；–缩短灭菌周期；–在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少；–发酵罐利用率高，蒸汽负荷均匀。缺点–设备比较复杂，投资较大。思考题培养基的灭菌方法?分批灭菌的优缺点?连续灭菌的优缺点?常见的连续灭菌的流程?