《发酵工程》ppt课件

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1、微生物发酵工程6无菌保障6无菌保障26无菌保障；无菌的保障设备无死角种子，培养过程加入的物料无污染。培养基和生产环境灭菌好氧发酵过程空气除菌；36无菌保障灭菌（除菌）的方法培养基湿热灭菌空气过滤除菌发酵的污染与防治6无菌保障46无菌保障灭菌：用物理或化学方法杀灭或去除物料或设备中一切生命的过程。一些化学药剂能使微生物中的蛋白、酶及核酸发生反应。乙醇，甲醛，氯，高锰酸钾，环氧乙烷，季銨盐，臭氧等。主要用于器械和环境灭菌和消毒化学灭菌1160℃下保温1-2h。要求保持干燥的器具和材料。干热灭菌34利用饱和蒸汽进行灭菌。有效，使用广泛。2利用电

2、磁波、紫外线、x射线、r-射线等射线灭菌湿热灭菌过滤除菌利用过滤方法截流微生物，达到除菌的目的。适用于热敏性培养基和制备无菌空气过滤除菌356无菌保障原理：当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质和酶的基本成分----蛋白质发生不可逆的变化，使微生物在很短时间内死亡。以能否杀死芽孢细菌为标准。杀死微生物的极端温度称为致死温度。在致死温度下，杀死全部微生物所需的时间称为致死时间。6.2培养基湿热灭菌66无菌保障培养基进行湿热灭菌时，培养基中的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---培养基中残留活菌

3、数（个）t---受热时间（min）k---反应速率常数或比死亡速率（min-1）一．微生物的死亡速率与理论灭菌时间76无菌保障若开始灭菌时（t=0），培养基中微生物的数量为N0，将上式积分得：lnN/N0=-ktN=N0e-kt(对数残留定律)lnN/N0=-ktt=1/klnN0/Ntt=2.303/klgN0/Nt计算时，Nt一般可取0.001，N0可参照一般培养基中活微生物数，取（1-2）X107而得。86无菌保障灭菌时间污染程度灭菌程度k值通常110-130℃，5-20min培养液采用高温短时间加热的方式，可以达到彻底灭菌并且减少

4、对培养液成分的破坏。96无菌保障k微生物种类加热温度K值越大，微生物越容易死亡106无菌保障即:k=Ae-△E/RT式中：A---频率因子△E---杀死微生物所需的活化能R---气体常数，8.314J/（mol·K）Lgk=-1△E/2.303RT+lgA耐热芽胞杆菌A取作1.34X1036s-1△E取2.844X105J/molk值随着温度的变化遵循阿仑尼乌斯定律116无菌保障以Lgk与1/T作图，得一直线，从直线的斜率和截距求得△E和A。进而根据灭菌温度可以求出k值，并计算出灭菌时间。一般杀灭微生物营养细胞的△E值约为2.09X105

5、-2.71X105J/mol,杀死微生物芽孢的△E值约为4.48X105J/mol。126无菌保障因为加热灭菌过程中对培养基的破坏反应的速率常数也符合阿仑尼乌斯定律，同理计算出了培养基中某营养成分分解的△E，值。一般酶和维生素等营养成分分解的△E，值为8.36X103-8.36X104。136无菌保障由于灭菌时杀死微生物的活化能△E值大于培养基营养成分破坏的活化能△E，值，因此随着温度的升高，灭菌速率常数增加的倍数大于培养基中营养成分分解的速率常数的增加倍数。lnk2/k1△Elnk’2/k’1△E，因此较高的灭菌温度，较短的灭菌时间能减

6、少培养基营养成分的损耗。146无菌保障1．分批灭菌，不计升温阶段所杀灭的菌数，t=2.303/klgN0/Nt例1．有一发酵罐内装40m3培养基，在121℃温度下进行实罐灭菌。原污染程度为每1mL有2X105个耐热细菌芽孢，121℃时灭菌速率常数为1.8min-1求灭菌失败几率为0.001时所需要的灭菌时间解：N0=40X106X2X105=8X1012个Nt=0.001个K=1.8min-1灭菌时间：t=2.303/1.8lg（8X1012/0.001）=20.34min二．培养基灭菌时间的计算156无菌保障例2.若将例1中的培养基采用

7、连续灭菌，灭菌温度131℃，此温度下灭菌速率为15min-1。求灭菌所需的维持时间。解：C0=2X105(个/ml)Cs=1/40X106X1000=2.5X10-11(个/ml)灭菌所需的时间t=2.303/15lg（2X105/2.5X10-11）=2.37min166无菌保障1．分批灭菌：将配制好的培养基放在发酵罐或其他容器中，通入蒸汽将培养基和所有设备仪器灭菌的操作过程，也称实罐灭菌。分批灭菌优点缺点设备投资少，灭菌效果可靠，对蒸汽要求低（0.2-0.3MPa）。培养基破坏作用大，操作难于自动化。三．培养基的灭菌：176无菌保障1

8、86无菌保障196无菌保障206无菌保障将配制好的培养基在高温快速的情况下，向发酵罐输送的同时经过加温，保温，冷却的过程进行灭菌。2.连续灭菌216无菌保障226无菌保障236无菌保障246无