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1、第三章滅菌(sterilization)滅菌的原理及方法培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌工藝空氣除菌滅菌：指用化學(xué)或物理的方法殺滅或去除物料及設(shè)備中所有生命物質(zhì)的技術(shù)或工藝過程。第一節(jié)滅菌的原理及方法一幾種常見的滅菌方法1化學(xué)物質(zhì)滅菌原理：藥物與微生物細(xì)胞中的成分反應(yīng)，使蛋白質(zhì)變性酶失活。常用的滅菌劑:使用范圍：器皿、雙手和實(shí)驗(yàn)室、無菌室的環(huán)境滅菌，不能用于培養(yǎng)基滅菌常用的滅菌劑化學(xué)物質(zhì)名稱有效濃度化學(xué)物質(zhì)名稱有效濃度新潔爾滅(苯扎溴銨)0.25%甲醛37%杜滅芬0.25%戊二醛2%高錳酸鉀0.1%-0.25%苯酚0.1%-0.15%漂白粉5%過氧乙酸0.02%-0.2%酒精75%焦碳酸二乙酯0.01%
2、-0.1%煤酚皂（來蘇爾）1%—5%*2.輻射滅菌原理：利用高能量的電磁輻射與菌體核酸的光化學(xué)反應(yīng)造成菌體死亡。常用：紫外線、X射線和γ射線。使用范圍：用于室內(nèi)空氣及器皿表面滅菌3．干熱滅菌原理：利用高溫對(duì)微生物有氧化、蛋白質(zhì)變性和電解質(zhì)濃縮作用而殺滅微生物。常用方法：灼燒和電熱箱加熱，140-180℃1-2小時(shí)使用范圍：玻璃及金屬用具及沙土管滅菌4．濕熱滅菌原理：蒸汽冷凝放出大量潛熱，具有穿透力，且在高溫有水分條件下，蛋白質(zhì)易變性。常用方法：水煮常壓滅菌：100℃飽和蒸汽滅菌：一般121℃，30分鐘使用范圍：培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備滅菌。5．過濾除菌原理：利用微生物不能透過濾膜除菌。方法:0.01~
3、0.45?m孔徑濾膜，使用范圍：用于壓縮空氣、酶溶液及其他不耐熱化合物溶液除菌。二.濕熱滅菌原理1.生物熱死動(dòng)力學(xué)（對(duì)數(shù)殘存定律）dN/dt=-KNN：菌體個(gè)數(shù)（個(gè)）t:滅菌時(shí)間（min）k：反應(yīng)速度常數(shù)（min-1）dN/dt:菌受熱死亡速率(個(gè)/min)LnN/N0=-KtN=N0e-Kt以菌的殘留數(shù)LnN/N0的對(duì)數(shù)與時(shí)間t作圖，得出一條直線，其斜率為-K（P222圖14-1）如何通過實(shí)驗(yàn)根據(jù)對(duì)數(shù)殘存定律確定某一溫度,某一微生物的K？1).K與菌種的特性有關(guān)相同溫度下，微生物越耐熱，k值越小。相同溫度下，微生物越不耐熱，k值越大。2.反應(yīng)速率常數(shù)K2).K與滅菌溫度有關(guān)K=Ae–E/RT
4、（阿累尼烏斯方程）LnK=LnA-E/RTA：比例常數(shù)R：氣體常數(shù)(J/molK)T：絕對(duì)溫度(K)△E：殺死細(xì)菌所需的活化能（J/mol）121℃118℃115℃110℃105℃第二節(jié)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌工藝一．培養(yǎng)基滅菌時(shí)間的選擇t=1/k*Ln(N0/N)其中K：一般耐熱的細(xì)菌芽孢的K值N0：細(xì)菌及芽孢數(shù)之和N：10-3二.培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇選擇即能達(dá)到滅菌要求， 又保證營養(yǎng)成分不被破壞的溫度1.培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞動(dòng)力學(xué)方程-dC/dt=K’C-dC/dt:營養(yǎng)物降解速度mol/LhC:營養(yǎng)物濃度mol/LK’:營養(yǎng)物降解反應(yīng)速度常數(shù)1/st：時(shí)間(S)Ln(C/C0)=-K'tK’
5、=A’e-E’/RTLnK’=LnA’-E’/RTA’：比例常數(shù)R：氣體常數(shù)(J/molK)T：絕對(duì)溫度(K)E’：營養(yǎng)物破壞所需的活化能（J/mol）2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果滅菌活化能大于培養(yǎng)基破壞活化能E＞E’P225表14-113.滅菌反應(yīng)營養(yǎng)物破壞反應(yīng)T1LnK1=LnA-E/RT1LnK1’=LnA’-E’/RT1T2LnK2=LnA-E/RT2LnK2’=LnA’-E’/RT2Ln(K2/K1)=E/R(1/T1-1/T2)Ln(K2’/K1’)=E’/R(1/T1-1/T2)Ln(K2/K1)=ELn(K2’/K1’)E’Ln(K2/K1)＞Ln(K2’/K1’)K2/K1＞K2’/K1
6、’當(dāng)溫度升高時(shí)微生物死亡速度常數(shù)比營養(yǎng)物質(zhì)降解速度常數(shù)變化得大4．達(dá)到相同滅菌效果，T越高，K越大，所需t越短，采用高溫短時(shí)（HTST）滅菌效果好三影響滅菌效果的因素微生物種類：不同的微生物k值不同。初始菌量：在保持N值不變的前提下，t與初始菌量N0的對(duì)數(shù)成正比。培養(yǎng)基成份：油脂、蛋白質(zhì)增加微生物的耐熱性。傳熱與混合狀況：影響受熱均勻度。培養(yǎng)基中固體顆粒的存在影響熱穿透。蒸汽中空氣的存在降低蒸汽分壓和滅菌溫度。pH：酸性pH下可加快微生物熱死速率四.培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌方法（一）實(shí)驗(yàn)室種子培養(yǎng)基滅菌方法使用高壓蒸汽滅菌鍋手提式滅菌鍋。容量小。立式或臥式滅菌鍋。容量較大，一般能裝幾十瓶或幾百瓶
7、。滅菌柜。要和蒸汽鍋爐配套，用于大量種瓶培養(yǎng)基的滅菌，一次能裝幾百至幾千瓶(袋)。四.培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌方法（二）分批滅菌(batchsterilization)1．定義：將配制好的培養(yǎng)基輸入發(fā)酵罐中，用蒸汽加熱，使培養(yǎng)基和設(shè)備同時(shí)滅菌的一種滅菌方式。2．操作過程：空罐準(zhǔn)備：清洗、檢修和檢測。升溫：把培養(yǎng)基加熱到滅菌所需的溫度。保溫維持：在滅菌溫度下保持滅菌所需時(shí)間。冷卻保壓：把培養(yǎng)基的溫度降
