第五章培養(yǎng)基及設備的滅菌

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1、第五章培養(yǎng)基及設備的滅菌第一節(jié)培養(yǎng)基滅菌的目的、要求和方法一、定義1，培養(yǎng)基滅菌的定義是指從培養(yǎng)基中殺滅有生活能力的細菌營養(yǎng)體及其孢子，或從中將其除去。工業(yè)規(guī)模的液體培養(yǎng)基滅菌，殺滅雜菌比除去雜菌更為常用。2，滅菌與消毒的區(qū)別滅菌：用物理或化學方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營養(yǎng)細胞、細菌芽孢和孢子消毒：用物理或化學方法殺死物料、容器、器皿內(nèi)外的病源微生物。二、培養(yǎng)基滅菌的目的1，在發(fā)酵過程中夾雜其它雜菌造成的后果生產(chǎn)菌和雜菌同時生長，生產(chǎn)菌喪失生產(chǎn)能力；在連續(xù)發(fā)酵過程中，雜菌的生長速度有時會比生產(chǎn)菌生長得更快，

2、結(jié)果使發(fā)酵罐中以雜菌為主；雜菌及其產(chǎn)生的物質(zhì)，使提取精制發(fā)生困難；雜菌會降解目的產(chǎn)物；雜菌會污染最終產(chǎn)品，雜菌會污染最終產(chǎn)品；發(fā)酵時如污染噬菌體，可使生產(chǎn)菌發(fā)生溶菌現(xiàn)象。2，工業(yè)上具體措施包括（1）使用的培養(yǎng)基和設備須經(jīng)滅菌；（2）好氧培養(yǎng)中使用的空氣應經(jīng)除菌處理；（3）設備應嚴密，發(fā)酵罐維持正壓環(huán)境；（4）培養(yǎng)過程中加入的物料應經(jīng)過滅菌；（5）使用無污染的純粹種子。3，培養(yǎng)基滅菌的目的殺滅培養(yǎng)基中的微生物，為后續(xù)發(fā)酵過程創(chuàng)造無菌的條件。4，培養(yǎng)基滅菌的要求（1）達到要求的無菌程度（10-3）（2）盡量減少營養(yǎng)成分的

3、破壞，在滅菌過程中，培養(yǎng)基組分的破壞，是由兩個基本類型的反應引起的：培養(yǎng)基中不同營養(yǎng)成分間的相互作用；對熱不穩(wěn)定的組分如氨基酸和維生素等的分解。5，滅菌的方法（1）化學法化學藥品滅菌法（2）物理法干熱滅菌法濕熱滅菌法射線滅菌法6，濕熱滅菌的原理每一種微生物都有一定的最適生長溫度范圍。當微生物處于最低溫度以下時，代謝作用幾乎停止而處于休眠狀態(tài)。當溫度超過最高限度時，微生物細胞中的原生質(zhì)膠體和酶起了不可逆的凝固變性，使微生物在很短時間內(nèi)死亡，加熱滅菌即是根據(jù)微生物這一特性而進行的。7，濕熱滅菌中的相關(guān)定義殺死微生物的極限

4、溫度稱為致死溫度。在致死溫度下，殺死全部微生物所需的時間稱為致死時間；在致死溫度以上，溫度愈高，致死時間愈短。微生物的熱阻：是指微生物在某一特定條件（主要是溫度和加熱方式）下的致死時間。相對熱阻是指某一微生物在某條件下的致死時間與另一微生物在相同條件下的致死時間的比值。各種微生物對濕熱的相對熱阻微生物相對熱阻營養(yǎng)細胞和酵母細菌芽孢霉菌孢子病毒和噬菌體1.03×1062~101~58，濕熱滅菌的優(yōu)點蒸汽來源容易，操作費用低，本身無毒；蒸汽有強的穿透力，滅菌易于徹底；蒸汽有很大的潛熱；操作方便，易管理。第二節(jié)濕熱滅菌的理

5、論基礎一，培養(yǎng)基濕熱滅菌需解決的工程問題1，將培養(yǎng)基中的雜菌總數(shù)N0殺滅到可以接受的總數(shù)N（10-3），需要多高的溫度、多長的時間為合理。菌溫度和時間的確定取決于：（1）雜菌孢子的熱滅死動力學（2）反應器的形式和操作方式（3）培養(yǎng)基中有效成分受熱破壞的可接受范圍二、微生物的熱死滅動力學方程實驗證明，微生物營養(yǎng)細胞的均相熱死滅動力學符合化學反應的一級反應動力學，即：N：任一時刻的活細菌濃度（個/L）t：時間（min）K：比熱死速率常數(shù)（min-1）取邊界條件t0=0，N=N0，對（1）積分得或?qū)嶒炦€證明，細菌孢子的熱殺

6、滅動力學與營養(yǎng)細胞的有所不同。它表現(xiàn)為非對數(shù)的死亡動力學。這可能與孢子壁的化學成分及結(jié)構(gòu)有關(guān)。但當溫度超過120?C時，熱阻極強的嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子的熱殺滅動力學也接近對數(shù)死亡動力學即符合一級反應規(guī)律。三、溫度對K的影響微生物的熱死滅動力學接近一級反應動力學，它的比熱死滅速率常數(shù)K與滅菌溫度T的關(guān)系可用阿累尼烏斯方程表征A：頻率因子（min-1）ΔE：活化能（J/mol）R：通用氣體常數(shù)[J/（mol.k）]從方程（4）可以看出：（1）活化能ΔE的大小對K值有重大影響。其它條件相同時，ΔE越高，K越低，熱死速率越慢

7、。（2）不同菌的孢子的熱死滅反應ΔE可能各不相同。對方程（4）兩邊取對數(shù)，得方程（5）K是ΔE和T的函數(shù)，K的對T的變化率與有關(guān)，對方程（5）兩邊對T取導數(shù)，得方程（6）。由方程（6）可得出結(jié)論：反應的ΔE越高，lnK對T的變化率越大，即T的變化對K的影響越大試驗表明，細菌孢子熱死滅反應的ΔE很高，而某些有效成分熱破壞反應的ΔE較低（見下表）。將溫度提高到一定程度，會加速細菌孢子的死滅速度，縮短滅菌時間，由于有效成分的ΔE很低，溫度的提高只能稍微增大其破壞速度，但由于滅菌時間的顯著縮短，有效成分的破壞反而減少。受熱物

8、質(zhì)ΔE（J/mol）維生素B12維生素B1鹽酸鹽嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子肉毒梭菌孢子枯草桿菌孢子9623292048283257343088317984如嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子的ΔEBS=67000×4.184（J/mol），維生素B1的ΔEVB=22000×4.184（J/mol），將滅菌溫度從105?C提高到127?C，KVB從0.02（min-