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《发酵工程原理与技术_江南大学-陈坚-5》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第五章培养基及设备的灭菌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屮杀灭有生活能力的细菌营养体及其砲子，或从屮将其除去。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。2,灭菌与消毒的区别灭菌: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、细菌芽砲和砲子消毒:用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿内外的病源微生物。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吋牛长，生产菌丧失生产能力；在连续发酵过程屮，杂菌的生长速度有时
2、会比生产菌生长得更快，结果使发酵罐中以朵菌为主；杂菌及其产生的物质，使提取精制发牛困难；杂菌会降解口的产物；杂菌会污染最终产詁，朵菌会污染最终产品；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)使用的培养某和设备须经火菌;(2)好氧培养小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)培并过程屮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(1)达到耍求的
3、无菌程度(10'3)(2)尽量减少营养成分的破坏，在灭菌过程屮，培养基组分的破坏，是由两个基本类型的反应引起的：培养基屮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。1,灭菌的方法(1)化学法化学药品灭菌法（2）物理法干热灭菌法湿热灭菌法射线灭菌法2,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，微生物细胞屮的原生质胶体和酶起了不可逆的凝I占I变性，使微生物在很短时间内死亡，加热灭菌即
4、是根据微生物这一特性而进行的。3,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: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。各种微生物对湿热的相对热阻微生物相对热阻营养细胞和酵母1.0细菌芽抱3x106霉菌抱子病毒和噬菌体2〜101〜54,湿热灭菌的优点蒸汽来源容易，操作费用低，本身
5、无毒；蒸汽有强的穿透力，灭菌易于彻底;蒸汽有很大的潜热；操作方便，易管理。第二节湿热灭菌的理论基础一，培养基湿热灭菌需解决的工程问题1,将培养基中的杂菌总数No杀灭到可以接受的总数N（10"）,需要多高的温度、多长的时间为合理。菌温度和时间的确定取决于：（1）杂菌砲子的热灭死动力学（2）反应器的形式和操作方式（3）培养基屮有效成分受热破坏的可接受范围二、微生物的热死灭动力学方程实验证明，微生物营养细胞的均和热死灭动力学符合化学反应的一级反应动力学，B
6、J：-鬻=k・N（1）N：任一时刻的活细菌浓
7、度（个/L）t：时间（min）bS（2）K：比热死速率常数（min"）取边界条件to=O,N=N0,对（1）积分得N=No•严或10IT养網胞典型死亡速率的般据C大脯杆菌）实验还证明，细菌抱子的热杀灭动力学与营养细胞的有所不同。它表现为非对数的死亡动力学。这可能与他子壁的化学成分及结构有关。但当温度超过120°C吋，热阻极强的嗜热脂肪芽泡杆菌抱子的热杀灭动力学也接近对数死亡动力学即符合一级反应规律。三、温度对K的影响微生物的热死灭动力学接近一级反应动力学，它的比热死灭速率常数K与灭菌温度T的关系
8、可用阿累尼乌斯方程表征A：频率因了(min'1)AE：活化能(J/mol)R：通用气体常数[J/(mol.k)]从方程(4)可以看出：(1)活化能AE的大小对K值有重大影响。其它条件相同时，AE越高，K越低,热死速率越慢。(2)不同菌的抱子的热死灭反应AE可能各不相同。对方程(4)两边取对数，得方程(5)ln/C=-^+lnA(5)4.0I2rU是对iSti.:・T=K是4E和T的函数，K的对T的变化率与有关，对方程(5)两边对T取导数，得方程(6)o由方程(6)可得出结论：反应的4E越高，In
9、K对T的变化率越大，即T的变化对K的影响越大试验表明，细菌他了热死灭反应的4E很高,而某些有效成分热破坏反应的AE较低(见下表)。将温度提高到一定程度，会加速细菌鞄了的死灭速度，缩短灭菌时间，由于有效成分的AE很低，温度的提高只能稍微增大其破坏速度，但由于灭菌吋间的显著缩短，有效成分的破坏反而减少。受热物质AE(J/mol)维牛素B］29623292048维生索B］盐酸盐283257嗜热脂肪芽抱杆菌抱子343088肉毒梭菌他了317984枯草杆菌抱子如嗜热脂肪芽砲杆菌砲子的AEbs=67000X
