第四章---滅菌

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第四章 滅菌(sterilization) 第一節(jié)滅菌的原理及方法 第二節(jié)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌工藝 第三節(jié)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)胞中的成分發(fā)生反應(yīng)而具有殺菌作用，如使蛋白質(zhì)變性或酶失活。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 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射線和射線。 使用范圍：用于室內(nèi)空氣及器皿表面滅菌

2、 3干熱滅菌 原理：利用高溫對(duì)微生物進(jìn)行有氧化、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：火焰灼燒和電熱箱加熱，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過濾除菌 原理：利用微生物不能透過濾膜除菌。 方法: 0.010.45 mm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。5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。二、 濕熱滅菌原理 1.生物熱死動(dòng)力學(xué)（對(duì)數(shù)殘留定律） - dN / d

3、t =K N N：殘留活菌體個(gè)數(shù)（個(gè)） t : 滅菌時(shí)間（min） k：滅菌速率常數(shù)（min-1）dN / dt: 菌受熱死亡速率(個(gè)/min)Ln N/ N0 = - K t N / N0 = e- K t以菌的殘留數(shù)N/ N0的對(duì)數(shù)與時(shí)間t 作圖，得出一條直線，其斜率為- K （P66 圖4-5） 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 ？ 2 .反應(yīng)速率常數(shù)K1). 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). K 與滅菌溫度有關(guān)K=A e E / RT（阿累尼烏斯方程）Ln K =Ln A- E/ RTA：比例

4、常數(shù)R：氣體常數(shù)(J/ mol K)T：絕對(duì)溫度( K)E：殺死細(xì)菌所需的活化能（J/ mol）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 / L sC: 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/ RT Ln K =Ln A- E/ RTA：阿累尼烏斯常數(shù) (s -1) R： 氣體常數(shù) 8.314 J/ (mol K)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 P68 表4-4 3. 滅菌反應(yīng)營養(yǎng)物破壞反應(yīng) T1 Ln K1 =Ln A- E/ RT1 Ln K1 =Ln A- E/ RT1 T2 Ln K2 =Ln A- E/ RT2 Ln K2 =Ln A- E/ RT2 Ln ( K2/ K1) = E/ R(1/ T1- 1/ T2 ) Ln ( K2 / K1 )= E/ R(1/T1-

6、 1/T2)Ln( K2/ K1) = ELn ( K2 / K1 ) E Ln ( K2 / K1) Ln ( K2 / K1 ) K2 / K1 K2 / K1 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。 液體：傳熱與混合狀況，影響受熱均勻度。 固體：培養(yǎng)基中固體顆粒的存在影響熱穿透。 泡沫：蒸汽中空氣的存在降低蒸

7、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。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)。 （二）分批滅菌(batch sterilization) 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。也稱實(shí)罐滅菌。 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

8、降低到接種的溫度， 并通入無菌空氣保壓。分批滅菌設(shè)備示意圖 三路進(jìn)汽：直接蒸汽從通風(fēng)、取樣和出料口進(jìn)入罐內(nèi)直接加熱，直到所規(guī)定的溫度，并維持一定的時(shí)間。這就是所謂的“三路進(jìn)氣”。四路出汽：直接蒸汽從排氣、接種、進(jìn)料和消沫劑管排氣溫度隨滅菌時(shí)間的變化 （三）連續(xù)滅菌(continuous sterilization)1定義：將培養(yǎng)基通過專門設(shè)計(jì)的滅菌器，進(jìn)行連續(xù)流動(dòng)滅菌后，進(jìn)入預(yù)先滅過菌的發(fā)酵罐中的滅菌方式。 2流程： 1)由熱交換器組成的滅菌系統(tǒng) 2)蒸汽直接噴射型的連續(xù)滅菌系統(tǒng) 3）由連消塔、維持罐和噴淋冷卻組成的滅菌系統(tǒng) 四）連續(xù)滅菌與分批滅菌的比較與選擇分批滅菌優(yōu)點(diǎn)：1不需附加設(shè)備2蒸汽

9、利用率高3節(jié)約勞動(dòng)力缺點(diǎn)1培養(yǎng)基質(zhì)量比較差2罐的利用率低3. 冷卻水用量大連續(xù)滅菌優(yōu)點(diǎn)：1 采用高溫快速滅菌法2可以把培養(yǎng)基按其性質(zhì)分開滅菌3 有利于自動(dòng)控制4 節(jié)省冷卻水缺點(diǎn)1投資費(fèi)用高2對(duì)物料要求高3蒸汽用量大選擇原則： 1培養(yǎng)基成份（易降解成分、液化情況等） 2設(shè)備狀況（冷卻面積、傳動(dòng)裝置等） 3. 動(dòng)力條件 五、高溫對(duì)培養(yǎng)基成分的有害影響及其防止消除高溫有害影響的措施 （1）采用特殊加熱滅菌法(連續(xù)滅菌方法） （2）對(duì)易破壞的含糖培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌時(shí)，應(yīng)先將糖液與其他成分分別滅菌后再合并； （3）對(duì)含Ca2+或Fe3+的培養(yǎng)基與磷酸鹽先作分別滅菌，然后再混合，就不易形成磷酸鹽沉淀； （4）

10、對(duì)含有在高溫下易破壞成分的培養(yǎng)基（如含糖組合培養(yǎng)基）可進(jìn)行低壓滅菌第二節(jié) 空氣除菌一、無菌空氣的要求 1 .空氣中的微生物 空氣中的微生物種類以細(xì)菌和細(xì)菌芽孢較多，也有酵母，霉菌孢子和病毒。 這些微生物大小不一，一般附著在空氣中的灰塵上或霧滴上，空氣中微生物的含量一般為103104個(gè)米3。 灰塵粒子的平均大小約0.6m左右，所以空氣除菌主要是去除空氣中的微粒(0.6-1m ） 無菌空氣的標(biāo)準(zhǔn) 百分?jǐn)?shù)：99.99美國聯(lián)邦宇航局等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：100級(jí)（直徑大于0.5微米粒子數(shù)少于3.5個(gè)/L）溫度：25 40 濕度：30%45% n 二、 介質(zhì)除菌：n 原理：過濾介質(zhì)填充到過濾器中，空氣流過時(shí)借助慣性碰撞、阻截、擴(kuò)散、靜電吸附、沉降等作用將塵埃微生物截留在介質(zhì)中，達(dá)到除菌的目的。n 主要設(shè)備：填充床過濾器n 1.纖維或顆粒介質(zhì)填充床過濾器：棉花、玻璃纖維、腈綸、滌綸、維尼綸或活性炭等n 2.折疊式硼硅酸超細(xì)纖維過濾器：超細(xì)玻璃纖維 n 3.燒結(jié)金屬、陶瓷過濾器 發(fā)酵生產(chǎn)中制備無菌空氣的大致過程空氣介質(zhì)除菌流程 高空取氣管是遠(yuǎn)離地面幾十米的管子。一般而言，地面附近空氣中所含的 微生物和灰塵等均比高空空氣中含的多，