发酵工业无菌技术.ppt

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1、第四章发酵工业的无菌技术4.1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、细菌芽孢和孢子消毒：用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿内外的病源微生物。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：生产菌和杂菌同时生长，生产菌丧失生产能力；在连续发酵过程中，杂菌的生长速度有时会比生产菌生长得更快，结果使发酵罐中以杂菌为主；杂菌及其产生的物质，使提取精制发生困难杂菌会降解目的产物；杂菌会污染最终产品，杂菌会污染最终产品；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）使用的培养基和设备须经灭菌；（2）好氧培养中使用的空气须除菌处

2、理；（3）设备应严密，发酵罐维持正压环境；（4）培养过程中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）达到要求的无菌程度（10-3）（2）尽量减少营养成分的破坏，在灭菌过程中，培养基组分的破坏，是由两个基本类型的反应引起的：培养基中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。4.2发酵工业污染的防治策略4.2.1污染的危害1.使生物反应的基质或产物，因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降。2.杂菌也会产生代谢产物，这就使产物的提取更加困难，造成得率降低，产品质量下降。

3、3.有些杂菌会分解产物，使生产失败。4.杂菌大量繁殖后，会改变反应液的pH值，使反应异常。5.如果发生噬菌体污染，生产菌细胞将被裂解，使生产失败。4.2.2杂菌污染的防治杂菌的检查与类型判断显微镜检查法平板划线培养肉汤培养发酵过程的异常观察法：溶解氧水平异常变化、通过传感器或取样分析观察PH的变化、尾气中CO2异常变化污染的原因分析种子带菌、空气带菌、设备渗漏、灭菌不彻底、操作失误和技术管理不善分析污染杂菌的种类分析污染杂菌的时间分析污染杂菌的程度杂菌污染的途径及其预防种子带菌及其预防：1.培养基及其器具彻底灭菌2.避免菌种在移接中污染3.避免菌种在培养和保藏中污染过滤空气带菌及其防治设备的渗

4、漏或死角染菌及其防治培养基灭菌不彻底导致染菌及其防治操作不当造成染菌噬菌体染菌及其防治4.3发酵工业的无菌技术工业上具体措施包括：（1）使用的培养基和设备须经灭菌；（2）好氧培养中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）培养过程中加入的物料应经过灭菌；（5）使用无污染的纯粹种子。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过滤除菌法火焰灭菌法4.4发酵培养基及设备管道灭菌4.4.1湿热灭菌原理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

5、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。微生物相对热阻营养细胞和酵母细菌芽孢霉菌孢子病毒和噬菌体1.03×1062~101~5各种微生物对湿热的相对热阻湿热灭菌的优点蒸汽来源容易，操作费用低，本身无毒；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。4.4.1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N0杀灭到可以接受的总数N（10－3），需要多高的温度、多长的时间为合理。2.灭菌温度和时间的确定取决于：（1）杂菌孢子

6、的热灭死动力学（2）反应器的形式和操作方式（3）培养基中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相热死灭动力学符合化学反应的一级反应动力学，即：N：任一时刻的活细菌浓度（个/L）t：时间（min）活菌的减少率与N的关系K：比热死速率常数（min-1）取边界条件t=0，N=N0，对（1）积分得或lnN0/N=kt2.303logN0/N=ktt=2.303/klogN0/N对数残存规律工厂的经验数据，高温灭菌时间15－30s,维持8－25min。培养基达到完全灭菌时，灭菌温度和灭菌时间对培养基养分破坏的比较（以VitB1为准）灭菌温度0C灭菌时间min

7、营养成分破坏率（％）10040099.3110366711515501204271300.581450.0821500.0114.4.2培养基灭菌的工程设计一、无菌的标准根据微生物热死灭方程，要求灭菌后达到绝对无菌是很难做到的，也是不必要的。因此在工程设计中常取N=10-3。二、分批灭菌分批灭菌的设计在发酵罐中进行实罐灭菌，是典型的分批灭菌。全过程包括升温、保温、降温三个过程。孢子热死亡的规律符合