发酵工程的灭菌与除菌

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1、第四章灭菌与除菌1在当前的发酵工业中，绝大多数的发酵过程属于需氧的纯种发酵。发酵过程中需要不断通入无菌空气以满足微生物生长及合成代谢产物的需要。在整个发酵系统内存活的生物体只有需要培养的微生物，如果在发酵系统内除了需要培养的微生物以外，还有其他微生物存活，这种现象称为染菌。染菌会给发酵带来很多负面影响，轻则影响产物的产量，或使产物的提取变得困难，造成产品质量下降或收率降低，重则导致产物全部损失，所以染菌是工业发酵的“大敌”。发酵使用的培养基、发酵设备、空气过滤器、附属设备、管路、阀门以及通入罐内的空气，在使用前均需彻底灭菌或除菌，这是防止发酵过程

2、染菌、确保正常生产的关键。2本章主要内容第一节染菌的危害第二节灭菌和除菌的基本原理第三节培养基和发酵设备的灭菌第四节空气除菌3第一节染菌的危害问题来了杂菌污染会产生哪些不良后果？为防止杂菌污染应采取哪些措施？4在工业发酵中，发生杂菌污染会产生以下不良后果：营养物质和产物会被杂菌消耗而损失；杂菌产生的毒性物质和某些酶类会抑制生产菌株的生长；杂菌的代谢产物改变发酵液的某些理化性质(如溶解氧、黏度、pH)，抑制产物的生物合成；污染的杂菌和产生的某些酶类会分解或破坏已经合成的产物；使产物提取变得困难，造成产率降低或使产品外观及内在质量下降；发生噬菌体污

3、染，微生物细胞被裂解而使生产失败。5因此防止染菌是任何发酵的一项重要工作内容，必须牢固树立无菌观念，特别强调无菌操作：发酵设备、空气过滤器、附属设备、管路、阀门应严格密闭，整个系统要维持高于环境的压力，使用前应经过彻底灭菌；培养基和培养过程中加入的物料应经过彻底灭菌；通入罐内的空气应经彻底除菌处理；使用无污染的种子等。这是防止发酵过程染菌、确保正常生产的关键。6第二节灭菌和除菌的基本原理有问题吗？词解：灭菌：消毒：防腐：化疗：致死温度：致死时间：热阻：相对热阻：消毒与灭菌的概念及区别?7工业生产中常用的灭菌方法有哪些？原理？应用范围？优缺点？湿

4、热灭菌原理？灭菌彻底与否以何为标准？如何计算灭菌时间？对数残留定律的意义有哪些？k值的意义？如何确定灭菌温度？阿累尼乌斯方程式的意义？高温短时灭菌方法的意义？为什么干热灭菌与湿热灭菌相比温度高？时间长？8一、常用灭菌方法第一节灭菌和除菌的基本原理9第一节灭菌和除菌的基本原理灭菌：是利用物理或化学的方法杀灭或去除物料或设备中所有的有生命的有机体的技术或工艺过程。消毒：是采用较温和的理化方法，仅杀死对人体有害的病原微生物的过程。消毒只能杀死营养细胞而不能杀死芽孢或孢子。除菌：是指用过滤方法除去空气或液体中所有的微生物及其孢子。10第一节灭菌和除菌的基

5、本原理防腐：就是利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等发生霉腐的措施。如：低温，缺氧，干燥，高渗，高酸度，防腐剂。化疗即化学治疗：是利用具有高度选择毒力（即对病原微生物具有高度毒力而对宿主无显著毒性）的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗该传染病的一种措施。用于化疗目的的化学物质称化学治疗剂。最重要的化学治疗剂如各种抗生素、磺胺类药物和中草药中的有效成分等。11第一节灭菌和除菌的基本原理发酵工业生产中常用的灭菌方法：化学物质灭菌、热灭菌辐射灭菌过滤介质除菌臭氧（O3）灭菌干热灭菌湿热灭菌12高温灭菌干

6、热灭菌法火焰灼烧法热空气灭菌法湿热灭菌法常压灭菌高压灭菌巴氏消毒法煮沸消毒法间歇灭菌法第一节灭菌和除菌的基本原理高压—121℃15min；低压—105℃30min。低温长时间(LTLT,62~65℃,30分钟)，现在殆不存在，高温短时间(HTST,72~75℃,15秒)，能杀灭牛乳中之所有病原菌，在欧美主要被使用。超高温加热瞬时法(UHT法，120~150℃、1~4秒)，而成为今日牛乳杀菌法的主流，此有牛乳中乳清蛋白增进变性之虞。13二、高温湿热灭菌1.高温湿热火菌是利用饱和蒸汽直接接触需要灭菌的物品以杀死微生物。原理：蒸汽具有强大的穿透力，冷凝

7、时释放大量潜热，使微生物细胞中的原生质胶体和酶蛋白变性凝固，核酸分子的氢键破坏，酶失去活性，于是微生物因代谢发生障碍而在短时间内死亡。湿热灭菌法是目前最常用的基本灭菌方法，一般的湿热灭菌条件为121℃(表压约0.1MPa)，维持20~30min。第一节灭菌和除菌的基本原理14湿热灭菌优点：①蒸汽来源方便，操作简单，价格低廉，本身无毒；②蒸汽有强的穿透力(能杀死耐热的芽孢杆菌)和很大的潜热，灭菌效果可靠；因此被广泛用于工业生产。注意：将饱和蒸汽通入培养基中灭菌时，冷凝水会使培养基的浓度下降，所以在配制培养基时应扣除冷凝水的体积，以保证培养基在灭菌后

8、保持应有的浓度。第一节灭菌和除菌的基本原理152.几个概念各种微生物都有一定的最适生长温度范围，如嗜冷微生物的最适生长温度为5~10℃，