生物工艺原理第二版课件 教学课件 作者 贺小贤 主编 课件工艺原理第四章课件.ppt

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1、第四章培养基的灭菌与空气净化第一节培养基的灭菌一、灭菌的意义和方法:干热灭菌与湿热灭菌区别空罐灭菌与实罐灭菌在哪？过滤灭菌与化学药剂灭菌间歇灭菌与连续灭菌Q:消毒与灭菌的概念及区别二、湿热灭菌的原理基本要求：杀死培养基中混杂的微生物，满足纯种培养的要求。Q:湿热灭菌为什么效果好？1.微生物的热阻热阻相对热阻致死温度致死时间概念2.微生物的热死规律－－对数残存规律加热－－微生物失活－－酶、蛋白质变性－－杀死培养基中微生物受热死亡的速率与残存的微生物数量成正比即：dN/dt=－KN式中：N---培养基中残存的活菌数（个）t－－受热时间（min)K－－反应速度常数（mi

2、n-１)（比死亡速率）K随着微生物的种类和加热温度而变化微生物减少的速度与任一瞬间残存的菌数成正比；在一定温度下，比死亡速率Ｋ值，随为微生物不同而不同。在相同温度下，Ｋ值越小，微生物越耐热。同种微生物在不同温度下灭菌K值不同。灭菌的温度越低，Ｋ值越小。从0→t,No→Nt积分得灭菌的时间污染的程度（No）灭菌的程度（Nt）k值----对数残存定律t：表示理论灭菌时间一般只用于工程计算中，在实践过程中，因蒸汽的压力问题（不稳定）、蒸汽的流量问题有很大差别，甚至培养基中的固体颗粒的大小、培养基的粘度等因素，都会影响灭菌效果间歇灭菌，121℃，20—30分钟连续灭菌，1

3、30℃，20—30s，在维持罐中保温6-8分钟。实际生产中，通常采用经验数值：N0：芽孢性细菌总数+芽孢数对于如何Nt取值？如果取Nt=0，那么，t→∞，这显然是与现实情况不符。通常取Nt=10-3Q:这个数值如何理解？灭菌1000次，有一次是失败的，残留了一个活菌体。这个数值的取值的大小，也间接反应了该生产过程中的技术管理水平。3.培养基灭菌温度的选择(why?)培养基加热灭菌时：杂菌死亡和培养基营养成分破坏灭菌时，微生物的死亡属于一级化学反应类型在其他条件不变时，反应速度常数与温度的关系遵循阿累尼乌斯方程Ｋ＝Ａe-E/RT式中：Ａ－比例常数E－杀死杂菌所需的活

4、化能R－气体常数T－绝对温度在灭菌的过程中，伴随微生物的死亡，培养基中的营养成分也遭到破坏。由于大部分培养基的破坏为一级分解反应，其反应动力学方程式为：式中：c——反应物的浓度，mol/L；t——反应时间，min；k′—营养成分破坏的反应速度常数，min-1在灭菌的同时，培养基中的营养成分也遭到破坏，其他条件不变，则反应速度常数和温度的关系可用阿累尼乌斯方程表示：式中：′——比例常数；E′——反应所需的活化能,，J/mol；R——气体常数；8.314J/mol·k；T——绝对温度，K；在灭菌时，随温度变化，菌体死亡速度常数和培养基成分破坏速度常数都在变化。当温度

5、Ｔ１升高到Ｔ２时，分别应用阿累尼乌斯公式可得杀灭芽孢的活化能Ｅ大于营养成分破坏的活化能E。随着温度的上升，微生物死亡速度提高，且超过了培养基养成分分解破坏的速度。工业生产中采用高温瞬时灭菌就是考虑杀死杂菌，而使营养成分破坏减到最低。----“高温瞬时灭菌法”的理论依据。三、培养基的灭菌1.培养基灭菌的操作连续灭菌：指培养基经过蒸汽灭菌后连续的进入发酵罐。连续灭菌的流程2连续灭菌的流程3连续灭菌的流程4空罐灭菌（空消）：A.洗罐、排出冷却管中冷却水B.在0.2MPa下，30分钟，染菌时可延长。间歇灭菌：培养基全部流入发酵罐后，在罐内通入蒸汽加热至灭菌温度，维持一定

6、时间，在冷却到接种温度。升温阶段保温阶段均有灭菌效应降温阶段发酵培养基实罐灭菌：先预热90℃，根据罐容大小确定，一般121℃，5-10分钟泡敌实罐灭菌：0.2MPa下保持30分钟尿素罐灭菌：105℃保持5分钟管道灭菌：接种管道、尿素管道、油罐管道、空气管道，0.15MPa40~60分钟。种子培养基实罐灭菌A.进料完毕，核量、复测pHB.先夹层预热至90-100℃，再关闭夹层蒸汽，通内层蒸汽，121℃30分钟C.降温时要通无菌空气保持罐压0.2MPa防止负压产生。2.影响培养基灭菌的因素培养基的成分pH值培养基的颗粒大小泡沫培养基微生物的数量微生物细胞的含水量和耐热

7、性菌龄空气排除的情况3.培养基灭菌时间的计算发酵罐装有85m3培养基，121C灭菌。原污染程度为每mL有2＊105个芽孢菌，有5＊103个一般细菌，灭菌常数为1.8min-1。4.连续灭菌的优点受热时间短营养破坏少发酵罐利用率高使用蒸汽均衡，自动化控制回收冷却水，蒸汽消耗60-70%优越性Ｑ：１.解释：热阻、致死温度、致死时间２.试根据对数残存规律，说明如何确定灭菌时间？第二节空气的净化一、通风发酵对无菌空气的要求空气中微生物的分布空气含菌量的测定培养法粒子计数器发酵对空气无菌程度的要求将自然界的空气经过压缩、冷却、减湿、过滤等过程，达到一定的质量指标。无菌空气

8、的质量要求