发酵培养基灭菌课件

发酵培养基灭菌发酵培养基灭菌1发酵培养基灭菌1第三章第三章 发酵工业原料及其处理发酵工业原料及其处理第一节第一节 培养基的成分及来源培养基的成分及来源第二节第二节 培养基的类型及选择培养基的类型及选择第三节第三节 淀粉水解糖的制备淀粉水解糖的制备第四节第四节 发酵培养基灭菌发酵培养基灭菌2第三章发酵工业原料及其处理第一节培养基的成分及来源21 1、培养基如何分类？、培养基如何分类？在发酵生产中常用的固体还是液体培养基？在发酵生产中常用的固体还是液体培养基？2 2、说说培养基的六大营养要素？、说说培养基的六大营养要素？根据培养基的用途根据培养基的用途(特殊用途特殊用途)不同，可将培不同，可将培养基分成：孢子养基分成：孢子 种子种子 发酵发酵 增殖、选择和鉴别培养基增殖、选择和鉴别培养基 根据培养基状态不同，可将培养基分成：根据培养基状态不同，可将培养基分成：固体、液体和半固体培养基固体、液体和半固体培养基 根据营养物质的来源不同，培养基可分为：根据营养物质的来源不同，培养基可分为：天然培养基、合成培养基和半合成培养基天然培养基、合成培养基和半合成培养基 31、培养基如何分类？复习根据培养基的用途(特殊用途)不同，可问题问题1 1在发酵生产中，为什么要进行灭菌操作？在发酵生产中，为什么要进行灭菌操作？1 1、由于杂菌的污染，使生物反应中的由于杂菌的污染，使生物反应中的培养物质因杂菌的消培养物质因杂菌的消 耗而损失，造成生产能力的下降耗而损失，造成生产能力的下降；2 2、由于杂菌所产生的一些代谢产物，或在染菌后改变了培由于杂菌所产生的一些代谢产物，或在染菌后改变了培养液的某些理化特性，使产物养液的某些理化特性，使产物 的的提取和分离变得困难提取和分离变得困难，造，造成收率降低或使产品的质量下降；成收率降低或使产品的质量下降；3 3、杂菌会大量繁殖，会改变反应介质的杂菌会大量繁殖，会改变反应介质的PHPH值，从而使值，从而使生物生物反应发生异常变化反应发生异常变化；4 4、杂菌杂菌可能会分解产物可能会分解产物，从而使生产过程失败；，从而使生产过程失败；5 5、发生发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生产失败噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生产失败4问题1在发酵生产中，为什么要进行灭菌操作？1、由于杂菌问题问题2 21 1、为防止、为防止杂菌的污染，整个生化生产过程哪些需要注意杂菌的污染，整个生化生产过程哪些需要注意灭菌？灭菌？培养基、发酵设备、空气、菌种制作培养基、发酵设备、空气、菌种制作5问题21、为防止杂菌的污染，整个生化生产过程哪些需要注意灭菌发酵培养基灭菌发酵培养基灭菌一、一、灭菌的原理和方法灭菌的原理和方法二、二、湿热灭菌原理湿热灭菌原理三、三、培养基的湿热灭菌方式培养基的湿热灭菌方式四、四、灭菌时间计算与影响因素灭菌时间计算与影响因素6发酵培养基灭菌一、灭菌的原理和方法6一、一、灭菌的原理和方法灭菌的原理和方法 消毒与灭菌的区别？消毒与灭菌的区别？7一、灭菌的原理和方法消毒与灭菌的区别？基本概念7消毒消毒杀杀死死物物体体表表面面及及内内部部一一部部分分对对人人体体有有害害的的病病原原菌菌的的营营养养体体，而而对对被被消消毒毒的的物物体体基基本本无无害害的的措措施施，如如对对皮皮肤肤、水水果果、饮饮用用水水的的消毒，啤酒、牛奶、果汁等消毒，啤酒、牛奶、果汁等消毒。消毒。灭菌灭菌 杀杀死死任任何何物物体体内内外外的的一一切切微微生生物物的的方方法法，灭菌后的物体不再有可存活的微生物。灭菌后的物体不再有可存活的微生物。8消毒81 1、化学试剂灭菌法、化学试剂灭菌法 化学试剂：化学试剂：甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等 适用范围：适用范围：环境空气、皮肤及器械的表面消毒环境空气、皮肤及器械的表面消毒2 2、射线灭菌法、射线灭菌法 电磁波、紫外线或放射性物质电磁波、紫外线或放射性物质适用范围：适用范围：无菌室、接种箱无菌室、接种箱91、化学试剂灭菌法化学试剂：甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾3 3、干热灭菌法、干热灭菌法 常用烘箱，灭菌条件为在常用烘箱，灭菌条件为在160160下保温下保温1h 1h 适用范围：适用范围：金属或玻璃器皿金属或玻璃器皿4 4、湿热灭菌法、湿热灭菌法 利用饱和蒸汽进行灭菌、条件为：利用饱和蒸汽进行灭菌、条件为：121121，30 30 适用范围：适用范围：广泛应用于生产设备及培养基的灭菌广泛应用于生产设备及培养基的灭菌 例：高压灭菌锅例：高压灭菌锅103、干热灭菌法常用5 5、过滤除菌法、过滤除菌法 利用过滤方法阻留微生物利用过滤方法阻留微生物 适用范围：适用范围：制备无菌空气制备无菌空气 6 6、火焰灭菌法、火焰灭菌法 酒精灯火焰酒精灯火焰 适用范围：适用范围：接种针、玻璃棒、三角瓶口接种针、玻璃棒、三角瓶口 115、过滤除菌法利用灭菌方法灭菌方法连线题连线题接种针、试管口接种针、试管口环境空气、皮肤表面环境空气、皮肤表面无菌室、接种箱无菌室、接种箱培养基的灭菌培养基的灭菌空气空气过滤除菌法过滤除菌法火焰灭菌法火焰灭菌法湿热灭菌法湿热灭菌法射线灭菌法射线灭菌法化学试剂灭菌法化学试剂灭菌法12灭菌方法接种针、试管口过滤除菌法12二、湿热灭菌原理二、湿热灭菌原理 湿热灭菌原理湿热灭菌原理灭菌条件灭菌条件灭菌不利方面灭菌不利方面由于蒸汽具有很强的穿透能力，而且在由于蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会放出大量的冷凝热冷凝时会放出大量的冷凝热(潜热潜热)，很，很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。121121，30min30min。同时也会破坏培养基中的营养成分，同时也会破坏培养基中的营养成分，甚至会产生不利于菌体生长的物质。甚至会产生不利于菌体生长的物质。因此，在工业培养过程中，除了尽可因此，在工业培养过程中，除了尽可能杀死培养基中的杂菌外，还要尽可能杀死培养基中的杂菌外，还要尽可能减少培养基中营养成分的损失能减少培养基中营养成分的损失 13二、湿热灭菌原理湿热灭菌原理灭菌条件灭菌不利方面由于蒸汽具1 1、衡量热灭菌指标、衡量热灭菌指标致死温度：致死温度：杀死微生物的极限温度。杀死微生物的极限温度。致死时间：致死时间：在此温度下，杀死全部微生物所需要的时间。在此温度下，杀死全部微生物所需要的时间。热热 阻：阻：对热的抵抗力，对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件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。（主要是温度和加热方式）下的致死时间。相对热阻：相对热阻：几种微生物对热的相对抵抗能力。几种微生物对热的相对抵抗能力。指微生物在指微生物在某一特定条件下某一特定条件下的的致死时间与致死时间与 另一微生物在另一微生物在相同条件下相同条件下的致死的致死时间的比值。时间的比值。141、衡量热灭菌指标致死温度：杀死微生物的极限温度。相对热阻：灭菌方式灭菌方式大肠杆菌大肠杆菌霉菌孢子霉菌孢子细菌芽孢细菌芽孢噬噬菌菌体体或或病毒病毒干热灭菌干热灭菌1 12-102-10100010001 1湿热灭菌湿热灭菌1 12-102-103103105 51-51-5苯酚苯酚1 11-21-21101109 93030甲醛甲醛1 12-102-102502502 2紫外线紫外线1 15-1005-1002-52-55-105-10相对热阻相对热阻从表中可看出从表中可看出15灭菌方式大肠杆菌霉菌孢子细菌芽孢噬菌体或病毒干热灭菌12-1 芽孢或孢子芽孢或孢子的热阻要比生长期营养细胞的的热阻要比生长期营养细胞的热阻大得多，这是由于芽孢或孢子内热阻大得多，这是由于芽孢或孢子内吡啶二羧酸吡啶二羧酸含含量对热阻的增加有关。另外，量对热阻的增加有关。另外，芽孢子中蛋白质含水芽孢子中蛋白质含水量较营养细胞低量较营养细胞低（特别是游离水分少），也是芽孢（特别是游离水分少），也是芽孢耐热强的一个原因。耐热强的一个原因。16芽孢或孢子的热阻要比生长期营养细胞的热阻大得多l对培养基和发酵设备的灭菌，广泛使用对培养基和发酵设备的灭菌，广泛使用湿热灭菌法湿热灭菌法。l工厂蒸汽比较容易获得，控制操作条件方便，简单工厂蒸汽比较容易获得，控制操作条件方便，简单而又价廉、有效而又价廉、有效l处理培养基加热受热时间与处理培养基加热受热时间与灭菌程度灭菌程度和和营养成分的营养成分的破坏破坏都有关系。都有关系。l营养成分的减少将影响菌种的培养和产物的生成营养成分的减少将影响菌种的培养和产物的生成l所以灭菌程度和营养成分的破坏成为灭菌工作中的所以灭菌程度和营养成分的破坏成为灭菌工作中的主要矛盾，恰当掌握主要矛盾，恰当掌握加热受热时间加热受热时间是灭菌工作的关键。是灭菌工作的关键。17对培养基和发酵设备的灭菌，广泛使用湿热灭菌法。17受热时间如何确定？受热时间如何确定？18受热时间如何确定？182 2、微生物的死亡速率：对数残留定律微生物的死亡速率：对数残留定律 微生物受热死亡的原因，主要是因高温使微微生物受热死亡的原因，主要是因高温使微生物体内的一些重要蛋白质，如酶等，发生凝固、生物体内的一些重要蛋白质，如酶等，发生凝固、变性，从而导致微生物无法生存而死亡。微生物受变性，从而导致微生物无法生存而死亡。微生物受热而丧失活力，但其物理性质不变。热而丧失活力，但其物理性质不变。202、微生物的死亡速率：对数残留定律微生物受热 在一定温度下，微生物的受热死亡遵照在一定温度下，微生物的受热死亡遵照分子分子反应速度理论反应速度理论。在灭菌过程中，活菌数逐渐减少，。在灭菌过程中，活菌数逐渐减少，其减少量随残留活菌数的减少而递减，即其减少量随残留活菌数的减少而递减，即微生物的微生物的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正比，死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正比，2121 式中，式中，NN残存的活菌数；残存的活菌数；tt灭菌时间（灭菌时间（s s）；）；K K灭菌速度常数（灭菌速度常数（s s-1-1），也称反），也称反应速度常数或比死亡速度常数，此常数的大小与应速度常数或比死亡速度常数，此常数的大小与微生物的种类与加热温度有关；微生物的种类与加热温度有关；dN/dtdN/dt活菌数瞬时变化速率，即死亡速率活菌数瞬时变化速率，即死亡速率。积分得：积分得：式中：式中：N N0 0开始灭菌（开始灭菌（t=0t=0）时原有活菌数；）时原有活菌数；N Nt t-经时间经时间t t后残存活菌数。后残存活菌数。微生物的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正比，微生物的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正比，22式中：N0开始灭菌（t=0）时原有活菌数；微生物的死亡速率灭菌速度常数灭菌速度常数K K是判断微生物是判断微生物受热死亡难易程度受热死亡难易程度的基本依据。的基本依据。各种微生物在同样的温度下各种微生物在同样的温度下K K值是不同的值是不同的K K值愈小，则此微生物愈耐热。值愈小，则此微生物愈耐热。问题问题 在在121121度，枯草杆菌度，枯草杆菌FS5230FS5230的的K K为为0.047s0.047s-1-1，梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌PA3679PA3679的的K K值为值为0.03 s0.03 s-1-1 ，请问，请问哪一种微生物更耐热？哪一种微生物更耐热？23灭菌速度常数K是判断微生物受热死亡难易程度问题在121度，1 1）如微生物存在芽孢，其死亡速率呈现非对数死亡）如微生物存在芽孢，其死亡速率呈现非对数死亡定律定律;2 2）同一种微生物在不同的灭菌温度下，同一种微生物在不同的灭菌温度下，k k值不同，值不同，灭菌温度愈低，灭菌温度愈低，k k值愈小；温度愈高，值愈小；温度愈高，k k值愈大值愈大。3 3）如果要达到彻底灭菌，如果要达到彻底灭菌，NtNt等于等于0 0，则灭菌所需的，则灭菌所需的 时间应为无限长，这在实际中是不可能的。时间应为无限长，这在实际中是不可能的。工程上，工程上，Nt=0.001Nt=0.001，即在，即在10001000次灭菌中，次灭菌中，允许有一次失败允许有一次失败;注：241）如微生物存在芽孢，其死亡速率呈现非对数死亡定律;注：3 3、灭菌温度和时间的选择、灭菌温度和时间的选择 当培养基被加热灭菌时，常会出现这样的矛盾，当培养基被加热灭菌时，常会出现这样的矛盾，这就是，加热时，微生物固然会被杀死，但培养基中的这就是，加热时，微生物固然会被杀死，但培养基中的有用成分也会随之遭到破坏，有用成分也会随之遭到破坏，那么有何良策可以既达到那么有何良策可以既达到灭菌要求，同时又不破坏或尽可能少破坏培养基中的有灭菌要求，同时又不破坏或尽可能少破坏培养基中的有用成分呢用成分呢？实践证明，在高压加热的情况下，培养基中的实践证明，在高压加热的情况下，培养基中的氨基酸和维生素极易被破坏，如在氨基酸和维生素极易被破坏，如在121121，仅，仅20min20min，就，就有有59%59%的的赖氨酸赖氨酸和和精氨酸精氨酸及其他及其他碱性氨基酸碱性氨基酸被破坏，蛋被破坏，蛋氨酸和色氨酸也有相当数量被破坏。氨酸和色氨酸也有相当数量被破坏。因此，必须选择一因此，必须选择一个既能满足灭菌需要，又可使培养基的破坏尽可能小的个既能满足灭菌需要，又可使培养基的破坏尽可能小的灭菌工艺条件灭菌工艺条件。253、灭菌温度和时间的选择当培养基被加热灭菌时，常会 微生物的受热死亡属于单分子反应单分子反应，其灭菌速率常数K与温度之间的关系可用阿累尼乌斯公式表示：A-频率常数，也称阿累尼乌斯常数，s-1；R-气体常数，8.314J/molK；T-绝对温度，K；E-微生物死亡活化能，J/mol。K灭菌速度常数（s-1），也称反应速度常数或比死亡速度常数.从上式可知，从上式可知，K K值的大小与微生物值的大小与微生物的的种类种类与与加热温度加热温度有关有关26微生物的受热死亡属于单分子反应，其灭菌速率 灭菌时，培养基成分分解速率常数K与温度之间的关系也可用阿累尼乌斯公式表示：K-培养基内易被破坏成分的分解速率常数；A-频率常数，也称阿累尼乌斯常数，s-1；R-气体常数，8.314J/molK；T-绝对温度，K；E-培养基成分分解所需活化能，J/mol。当培养基成分从当培养基成分从T1上升到上升到T2时，微生物的死亡速率与培养基的分解有如下时，微生物的死亡速率与培养基的分解有如下关系：关系：27灭菌时，培养基成分分解速率常数K与温度之间通过实验测定可知：灭菌时杀死微生物的活化能大于培养基成分的破坏活化能值，因此：即随着温度的上升，微生物的死亡速率常数增加倍即随着温度的上升，微生物的死亡速率常数增加倍数要大于培养基成分的破坏速率的增加倍数。数要大于培养基成分的破坏速率的增加倍数。也就是说，也就是说，结论结论1 1：当灭菌温度上升时，微生物死亡速率的提高：当灭菌温度上升时，微生物死亡速率的提高要超过培养基成分的破坏速率的增加。要超过培养基成分的破坏速率的增加。28通过实验测定可知：即随着温度的上升，微生物的死亡速率常数增分析分析:在热灭菌过程中，同时会发生在热灭菌过程中，同时会发生微生物死亡微生物死亡和和培养基破坏培养基破坏这两种过程，且这两种过程的进行速这两种过程，且这两种过程的进行速度都随温度的升高而加速，但度都随温度的升高而加速，但微生物的死亡速率微生物的死亡速率随温度的升高更为显著随温度的升高更为显著。据测定据测定：每升高：每升高1010时一般化学反应的反应速率时一般化学反应的反应速率的增加倍数是的增加倍数是1.5-2.01.5-2.0，而杀死芽孢为，而杀死芽孢为5-105-10，杀死，杀死微生物细胞为微生物细胞为3535左右。左右。29分析:在热灭菌过程中，同时会发生微生物死亡和培养基破坏这两种灭菌温度灭菌温度灭菌时间（分）灭菌时间（分）营养成分破坏营养成分破坏%10010040040099.399.3110110363667.067.0115115151550.050.01201204 427.027.01301300.50.58.08.01451450.080.082.02.01501500.010.011.01.0同样的灭菌效果同样的灭菌效果30灭菌温度灭菌时间（分）营养成分破坏%10040099.31 由此可见，若要减少营养成分的破坏，可由此可见，若要减少营养成分的破坏，可升高温度灭菌。升高温度灭菌。结论结论2 2：在灭菌时选择较高的温度、较短的时在灭菌时选择较高的温度、较短的时间，这样便既可达到需要的灭菌程度，间，这样便既可达到需要的灭菌程度，同同时又可减少营养物质的损失。时又可减少营养物质的损失。31由此可见，若要减少营养成分的破坏，可升高温度灭菌。31问题问题问题问题灭菌要达到杀死灭菌要达到杀死99.99%99.99%的细菌芽孢，有两种方法的细菌芽孢，有两种方法可以采用，一种是可以采用，一种是118118灭菌灭菌15min15min，另一种是，另一种是128128灭菌灭菌5min5min。哪一种方法好，为什么？。哪一种方法好，为什么？答：答：从理论研究和生产实践都可证明，在灭菌过程中，从理论研究和生产实践都可证明，在灭菌过程中，同时会发生微生物死亡和培养基破坏这两种过程，且这两种过同时会发生微生物死亡和培养基破坏这两种过程，且这两种过程的进行速度都随温度的升高而加速，但微生物的死亡速率随程的进行速度都随温度的升高而加速，但微生物的死亡速率随温度的升高更为显著。温度的升高更为显著。因此，对于同一灭菌效果，选择较高的温度、较短的因此，对于同一灭菌效果，选择较高的温度、较短的时间，这样便既可达到需要的灭菌程度，同时又可减少营养物时间，这样便既可达到需要的灭菌程度，同时又可减少营养物质的损失。质的损失。32问题灭菌要达到杀死99.99%的细菌芽孢，有两种方法可以采用三、培养基的湿热灭菌方式三、培养基的湿热灭菌方式1 1、间歇灭菌（分批灭菌、实消）间歇灭菌（分批灭菌、实消）2 2、连续灭菌（连消）连续灭菌（连消）33三、培养基的湿热灭菌方式1、间歇灭菌（分批灭菌、实消）331 1、间歇灭菌（分批灭菌、实消）、间歇灭菌（分批灭菌、实消）定义：定义：将配制好的培养基将配制好的培养基同时放在同时放在发酵罐或其他装置发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌的过程，通常也称为实罐灭菌。的过程，通常也称为实罐灭菌。（常用）（常用）发酵罐发酵罐1 1）基本概念）基本概念 341、间歇灭菌（分批灭菌、实消）定义：将配制好的培养基同时放在24016012080时间（时间（min)050100150温度温度升温升温冷却冷却保温保温过程包括：过程包括：升温、保温和冷升温、保温和冷却等三个阶段。却等三个阶段。各阶段对灭菌的贡献：各阶段对灭菌的贡献：20%20%、75%75%、5%5%3524016012080时间（min)050100150温度升 从以上分析可知，灭菌过程中从以上分析可知，灭菌过程中加热和保加热和保温阶段的灭菌作用是主要的温阶段的灭菌作用是主要的，而冷却阶段的灭菌作，而冷却阶段的灭菌作用是次要的，一般很小，可以忽略不计。用是次要的，一般很小，可以忽略不计。此外，还应指出的是，应当此外，还应指出的是，应当避免长时间的避免长时间的加热阶段加热阶段，因为加热时间过长，不仅破坏营养物质，因为加热时间过长，不仅破坏营养物质，而且也有可能引起培养液中某些有害物质的生成，而且也有可能引起培养液中某些有害物质的生成，从而影响培养过程的顺利进行。从而影响培养过程的顺利进行。各阶段对灭菌的贡献：各阶段对灭菌的贡献：20%20%、75%75%、5%5%36从以上分析可知，灭菌过程中加热和保温阶段的l在实际生产中，也可能遇到所供蒸汽不足、温度不够高在实际生产中，也可能遇到所供蒸汽不足、温度不够高的情况，这时的情况，这时可以适当延长灭菌时间可以适当延长灭菌时间。l生产上甚至有用生产上甚至有用100100蒸煮而达到彻底灭菌的实例。蒸煮而达到彻底灭菌的实例。l 如要做固体曲而没有高温蒸汽时，可将原料用如要做固体曲而没有高温蒸汽时，可将原料用100100蒸汽蒸汽蒸蒸30min30min，杀死其中的营养细胞，杀死其中的营养细胞，但孢子与细菌的芽但孢子与细菌的芽孢没有被杀死。孢没有被杀死。将蒸过的原料置于室温下过夜，将蒸过的原料置于室温下过夜，未被未被杀死的孢子便发芽生长，芽孢发育成营养细胞，再杀死的孢子便发芽生长，芽孢发育成营养细胞，再30min30min便便可杀死。如此连续反复进行可杀死。如此连续反复进行2-32-3次，亦可达到彻底灭菌的目次，亦可达到彻底灭菌的目的。的。37在实际生产中，也可能遇到所供蒸汽不足、温度不够高的情况，这时2 2、连续灭菌（连消）、连续灭菌（连消）1 1）定义：定义：将配制好的培养基在向发酵罐等培养将配制好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、装置输送的同时进行加热、保温和冷却保温和冷却而进行灭菌。而进行灭菌。402、连续灭菌（连消）1）定义：将配制好的培养基l连续灭菌时，培养基可在连续灭菌时，培养基可在短短时间内加热到保温温度时间内加热到保温温度，并且，并且能能很快地被冷却很快地被冷却l因此可在比间歇灭菌因此可在比间歇灭菌更高的更高的温度下温度下进行灭菌进行灭菌l而由于而由于灭菌温度很高灭菌温度很高，保温保温时间时间就相应地可以就相应地可以很短很短l极有利于减少培养基中的营极有利于减少培养基中的营养物质的破坏。养物质的破坏。41连续灭菌时，培养基可在短时间内加热到保温温度，并且能很快地被 连续灭菌的基本设备有哪连续灭菌的基本设备有哪些些？问题问题42连续灭菌的基本设备有哪些？问题42发酵罐蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽冷却水冷却水无菌培养基无菌培养基配料罐配料罐泵泵加热塔加热塔维持罐维持罐冷却管冷却管 连续灭菌的基本设备一般包括（连续灭菌的基本设备一般包括（1 1）配料预热罐配料预热罐，将配，将配制好的料液预热到制好的料液预热到60-7060-70，以避免连续灭菌时由于料液与蒸汽温，以避免连续灭菌时由于料液与蒸汽温度相差过大而产生水汽撞击声；（度相差过大而产生水汽撞击声；（2 2）连消塔连消塔，连消塔的作用主，连消塔的作用主要是使高温蒸汽与料液迅速接触混和，并使料液的温度很快升高要是使高温蒸汽与料液迅速接触混和，并使料液的温度很快升高到灭菌温度（到灭菌温度（126-132126-132）；（）；（3 3）维持罐维持罐，连消塔加热的时间很短，连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的，维持罐的作用是使料液在灭菌温光靠这段时间的灭菌是不够的，维持罐的作用是使料液在灭菌温度下保持度下保持5-7min5-7min，以达到灭菌的目的；（，以达到灭菌的目的；（4 4）冷却管冷却管，从维持罐，从维持罐出来的料液要经过冷却排管进行冷却，生产上一般采用冷水喷淋出来的料液要经过冷却排管进行冷却，生产上一般采用冷水喷淋冷却，冷却到冷却，冷却到40-5040-50后，输送到预先已经灭菌过的罐内。后，输送到预先已经灭菌过的罐内。43发酵罐蒸汽蒸汽冷却水无菌培养基配料罐泵加热塔维持罐冷却管喷射加热连续灭菌流程灭菌介质原料介质蒸汽T=140度保温段真空 流程中采用了蒸汽喷射器，它使培养液与高温蒸流程中采用了蒸汽喷射器，它使培养液与高温蒸汽直接接触，从而在短时间内可将培养液急速升温至预汽直接接触，从而在短时间内可将培养液急速升温至预定的灭菌温度然后在该温度下维持一段时间灭菌，灭菌定的灭菌温度然后在该温度下维持一段时间灭菌，灭菌后的培养基通过一膨胀阀进入真空冷却器急速冷却，从后的培养基通过一膨胀阀进入真空冷却器急速冷却，从图中可以看出，由于该流程中图中可以看出，由于该流程中培养基受热时间短，营养培养基受热时间短，营养物质的损失也就不很严重，同时该流程保证了培养基物物质的损失也就不很严重，同时该流程保证了培养基物料先进先出，避免了过热或灭菌不彻底等现象料先进先出，避免了过热或灭菌不彻底等现象。44喷射加热连续灭菌流程灭菌介质原料介质蒸汽T=140度保温段真3 3）间歇灭菌与连续灭菌的比较）间歇灭菌与连续灭菌的比较 灭菌方式灭菌方式优优 点点缺缺 点点连续连续灭菌灭菌1.1.灭灭菌菌温温度度高高，可可减减少少培培养养基中营养物质的损失基中营养物质的损失2.2.操操作作条条件件恒恒定定，灭灭菌菌质质量量稳定稳定3.3.易易于于实实现现管管道道化化和和自自控控操操作作4.4.避避免免了了反反复复的的加加热热和和冷冷却却，提高了热的利用率提高了热的利用率5.5.发酵设备利用率高发酵设备利用率高1.1.对对设设备备的的要要求求高高，需需另另外外设设置置加热、冷却装置加热、冷却装置2.2.操作较麻烦操作较麻烦3.3.染菌的机会较多染菌的机会较多4.4.不不适适合合于于含含大大量量固固体体物物料料的的灭菌灭菌5 5 对蒸汽的要求高对蒸汽的要求高间歇间歇灭菌灭菌1.1.设设备备要要求求低低，不不需需另另外外设设置加热、冷却装置置加热、冷却装置2.2.操操作作要要求求低低，适适于于手手动动操操作作3.3.适合于小批量生产规模适合于小批量生产规模4.4.适适合合于于含含有有大大量量固固体体物物质质的培养基的灭菌的培养基的灭菌1.1.培培养养基基的的营营养养物物质质损损失失较较多多，灭菌后培养基的质量下降灭菌后培养基的质量下降2.2.需需进进行行反反复复的的加加热热和和冷冷却却，能能耗较高耗较高3.3.不不适适合合于于大大规规模模生生产产过过程程的的灭菌灭菌4.4.发酵罐的利用率较低发酵罐的利用率较低加热器、维持罐（管）加热器、维持罐（管）和冷却器以及发酵罐和冷却器以及发酵罐等都应先进灭菌等都应先进灭菌 463）间歇灭菌与连续灭菌的比较灭菌方式优点缺由表可见，无论在理论上或者在实践上，由表可见，无论在理论上或者在实践上，与间歇灭菌过程相比，连续灭菌的优点十与间歇灭菌过程相比，连续灭菌的优点十分明显。因此，连续灭菌越来越多地被用分明显。因此，连续灭菌越来越多地被用培养基的灭菌。培养基的灭菌。47由表可见，无论在理论上或者在实践上，与间歇灭菌过程相比，连续四、灭菌时间计算与影响因素四、灭菌时间计算与影响因素 A A、分批灭菌（实罐灭菌）、分批灭菌（实罐灭菌）一般可以不计升温阶段一般可以不计升温阶段所杀灭的菌数，把培养基中所有的所杀灭的菌数，把培养基中所有的菌均看作是在保温阶段（灭菌温度）菌均看作是在保温阶段（灭菌温度）被杀灭，这样可以简单地利用式，被杀灭，这样可以简单地利用式，粗略地求得灭菌所需的时间粗略地求得灭菌所需的时间 1 1）培养基灭菌时间的计算）培养基灭菌时间的计算48四、灭菌时间计算与影响因素A、分批灭菌（实罐灭菌）1）培养解：N0=40 106 2 105=8 1012（个）Nt=0.001（个）K=1.8min-1例：有一发酵罐内装例：有一发酵罐内装40m340m3培养基，在培养基，在121121温度下进行温度下进行实罐灭菌实罐灭菌。原污染程度为每。原污染程度为每1mL1mL有有2*1052*105个耐热细菌个耐热细菌芽孢，芽孢，121121度时灭菌速度常数为度时灭菌速度常数为1.8min-11.8min-1。求灭菌失。求灭菌失败机率为败机率为0.0010.001时所需要的灭菌时间。时所需要的灭菌时间。49解：N0=401062105=8但是实际上，培养基在加热升温时（即在但是实际上，培养基在加热升温时（即在升温阶段）就会有部分菌被杀灭，特别是升温阶段）就会有部分菌被杀灭，特别是当培养基加热到当培养基加热到100100度以上，这个作用较为度以上，这个作用较为显著。因此，显著。因此，保温灭菌时间实际上比上述保温灭菌时间实际上比上述计算的要短。计算的要短。严格地讲，在降温阶段也有杀菌作用，但严格地讲，在降温阶段也有杀菌作用，但降温时间短，在计算时一般不考虑。降温时间短，在计算时一般不考虑。50但是实际上，培养基在加热升温时（即在升温阶段）就会有部分菌被B B、连续灭菌（连消）、连续灭菌（连消）连续灭菌的灭菌时间，仍可用灭菌公式计算，但连续灭菌的灭菌时间，仍可用灭菌公式计算，但培养基中的含菌数，应改为培养基中的含菌数，应改为每单位体积每单位体积(1mL)(1mL)培养基的含菌培养基的含菌数数，则灭菌公式变换为下式，则灭菌公式变换为下式式中式中 c c0 0单位体积培养基灭菌前的含菌数，个单位体积培养基灭菌前的含菌数，个mL;mL;c cs s单位体积培养基灭菌后的含菌数，个单位体积培养基灭菌后的含菌数，个mLmL。发酵罐发酵罐蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽冷却水冷却水无菌培养基无菌培养基配料罐配料罐泵泵加热塔加热塔维持罐维持罐冷却管冷却管53B、连续灭菌（连消）连续灭菌的灭菌时间，仍【例】若将上例中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度为【例】若将上例中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度为131131，此温度下灭菌速率常数为，此温度下灭菌速率常数为15min15min-1-1，求灭菌所需的维，求灭菌所需的维持时间。持时间。解解15.915.954【例】若将上例中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度为131，此2 2、影响灭菌的因素、影响灭菌的因素 552、影响灭菌的因素55简答：影响灭菌的因素有哪些简答：影响灭菌的因素有哪些？问题问题1 1培养基成分培养基成分 培养基的物理状态培养基的物理状态 培养基的培养基的pHpH值值 培养基中的微生物数量培养基中的微生物数量 微生物细胞中水含量微生物细胞中水含量 微生物细胞菌龄微生物细胞菌龄 微生物的耐热性微生物的耐热性 空气排除情况空气排除情况 搅拌搅拌 泡沫泡沫 为什么说培养基中脂肪、糖分和蛋白质的含量越高，灭菌温度为什么说培养基中脂肪、糖分和蛋白质的含量越高，灭菌温度就得相应高些就得相应高些？问题问题2 256简答：影响灭菌的因素有哪些？问题1培养基成分培养基的物理为什么说液体培养基比固体培养基更易灭菌为什么说液体培养基比固体培养基更易灭菌？问题问题3 3培养基的培养基的pHpH值越低，灭菌所需的时间就愈短（值越低，灭菌所需的时间就愈短（）问题问题4 4判断判断在实际生产中，不宜采用严重霉腐的腐败的水质，在实际生产中，不宜采用严重霉腐的腐败的水质，是因为其微生物数量多，影响灭菌效果。（是因为其微生物数量多，影响灭菌效果。（）微生物含水量越多，灭菌时间就得越长。微生物含水量越多，灭菌时间就得越长。（）57为什么说液体培养基比固体培养基更易灭菌？问题3培养基的pH年轻细胞比年老细胞更易杀死。（年轻细胞比年老细胞更易杀死。（）为什么为什么？在灭菌过程中，充分搅拌更有利于灭菌。（在灭菌过程中，充分搅拌更有利于灭菌。（）为什么为什么？58年轻细胞比年老细胞更易杀死。（）为什么？在灭菌过程在灭菌过程中，为什么要排除罐内空气？在灭菌过程中，为什么要排除罐内空气？问题问题7 7灭菌的彻底与否应以杀死营养细胞为准还是杀死细菌芽灭菌的彻底与否应以杀死营养细胞为准还是杀死细菌芽孢为标准，为什么？孢为标准，为什么？在灭菌过程中，为什么说培养基发生泡沫对灭菌很不利？在灭菌过程中，为什么说培养基发生泡沫对灭菌很不利？问题问题5 5问题问题6 659在灭菌过程中，为什么要排除罐内空气？问题7灭菌的彻底与否应以排除冷空气的原因排除冷空气的原因压力越高，水的沸点越高，即水蒸气的温度越压力越高，水的沸点越高，即水蒸气的温度越高，高，一定压力的纯水蒸汽有相应温度对应一定压力的纯水蒸汽有相应温度对应，1515磅磅 英寸英寸2 2纯水蒸汽对应纯水蒸汽对应121 121，高压蒸汽灭，高压蒸汽灭菌实质是高温使蛋白质变性。菌实质是高温使蛋白质变性。121121（指示（指示1515磅磅 英寸英寸2 2），），15-2015-20分钟具有灭菌效果。分钟具有灭菌效果。灭菌锅上的表是压力表，在灭菌锅上的表是压力表，在有空气存在有空气存在时时1515磅磅 英寸英寸2 2对应的温度实际是小于对应的温度实际是小于121121，在在15-2015-20分钟的杀菌效果不能保证。分钟的杀菌效果不能保证。60排除冷空气的原因压力越高，水的沸点越高，即水蒸气的温度越高，灭菌锅内留有不同分量空气时，压力与温度的关系灭菌锅内留有不同分量空气时，压力与温度的关系 压力数压力数全部空气全部空气排出时的排出时的温度温度()()2/32/3空气空气排出时的排出时的温度温度()()1/21/2空气空气排出时的排出时的温度温度()()1/31/3空气空气排出时的排出时的温度温度()()空气全不空气全不排出时的排出时的温度温度()()千克千克(公公斤斤/厘米厘米2 2)磅磅/英寸英寸2 2(lb/in(lb/in2 2)0.350.350.700.701.051.051.401.401.751.752.102.105 510101515202025253030108.8108.8115.6115.6121.3121.3126.2126.2130.0130.0134.6134.6100100109109115115121121126126130130949410510511211211811812412412812890901001001091091151151211211261267272909010010010910911511512112161灭菌锅内留有不同分量空气时，压力与温度的关系压力数全部空气Thank you！END62Thankyou！END62个人观点供参考，欢迎讨论！个人观点供参考，欢迎讨论！