【微生物工程】_發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基

1、第四章 發(fā)酵工業(yè)的培養(yǎng)基一、培養(yǎng)基的配制原那么、類型及應(yīng)用概念二、培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)與優(yōu)化三、培養(yǎng)基的滅菌一、培養(yǎng)基的配制原那么、類型及應(yīng)用概念 培養(yǎng)基：按照微生物生長繁殖所需要的，用人工方法配制而成的適合于微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。用途：1.促進(jìn)特定微生物的生長繁殖。2.用于微生物純種的別離、鑒定。3.制造微生物制品。實(shí)現(xiàn)有效控制微生物生長繁殖前提條件是： 合理配制培養(yǎng)基培養(yǎng)基應(yīng)具有的條件：1.含有滿足微生物生長發(fā)育的水分、碳源、氮源、生長因子及根本的離子磷、硫、鈉、鈣、鎂、鉀、鐵及各種微量元素。2.具有適宜的酸堿度(pH)。3.具有一定的緩沖能力及一定的氧化復(fù)原電位和適宜的滲透壓。

2、 配制培養(yǎng)基的原那么 根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基。 如：自養(yǎng)、異養(yǎng) 細(xì)菌 - 牛肉膏蛋白胨(普通肉湯)培養(yǎng)基； 放線菌 - 高氏1號(hào)合成培養(yǎng)基； 酵母菌 - 麥芽汁培養(yǎng)基，馬鈴薯蔗糖 霉菌- 查氏培養(yǎng)基，馬鈴薯蔗糖適宜1營養(yǎng)物的濃度 濃度大-抑制作用，如高糖，鹽； 濃度小-不能滿足微生物生長的需要。2營養(yǎng)物質(zhì)配比-影響微生物生長繁殖和代謝產(chǎn)物積累。 碳氮比C/N=碳元素與氮元素 碳源過多-抑制作用； 碳源過少-菌種衰老和自溶 氮源過多菌體生長旺盛，積累代謝產(chǎn)物少。 氮源過少-菌體生長繁殖緩慢。 谷氨酸發(fā)酵： C/N=4:l時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少。 C/N=3:1時(shí)，菌體繁

3、殖受抑制，谷氨酸大量增加。 正常 :細(xì)菌：C:N=6:1 真菌：C:N=10:1 各類微生物生長的最適pH各不相同。 細(xì) 菌：7 放線菌： 酵母菌、霉菌： 生長和代謝-改變培養(yǎng)基pH。 維持pH值的恒定方式： 在培養(yǎng)基里加PH緩沖劑)或不溶性的碳酸鹽。磷酸二氫鉀(堿性)或磷酸氫二鉀(酸性)CaCO34.原料來源的選擇 微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)-便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 原料：選擇易加工，使用方便的原料。 碳源-試劑純葡萄糖、蔗糖、淀粉等。 氮源-蛋白胨、牛肉膏、酵母膏。 發(fā)酵生產(chǎn) 原料-廉價(jià)且易于獲得的原料 生產(chǎn)醬油：碳源:麩皮 氮源:豆粕。 甲烷發(fā)酵廢水、廢渣; 人畜糞便及禾草 常用的發(fā)酵工業(yè)原料：麩皮 、米糠

4、、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅等。培養(yǎng)基的種類及應(yīng)用 (1)微生物種類不同，需要的營養(yǎng)物質(zhì)不同。 (2)同一種微生物，培養(yǎng)或研究目的不同，配制的培養(yǎng)基也不同。按組成成分分：合成、天然、半合成培養(yǎng)基按物理狀態(tài)分：固體、半固體、液體培養(yǎng)基。按功能分：根底、選擇、加富、鑒別培養(yǎng)基。按照培養(yǎng)微生物的種類分：細(xì)菌、霉菌、酵母菌、放線菌培養(yǎng)基。一根據(jù)培養(yǎng)基成分 又稱限定性培養(yǎng)基，指由化學(xué)成分的營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)的成分的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量配制而成的培養(yǎng)基。優(yōu)點(diǎn):化學(xué)成分精確、重復(fù)性強(qiáng)。缺點(diǎn):配制過程復(fù)雜，微生物生長較慢，價(jià)格昂貴。應(yīng)用：實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，研究微生物營養(yǎng)、代謝、菌種選育、菌種鑒定、生物測(cè)定等定量要求

5、較高的研究。 又稱復(fù)雜培養(yǎng)基，采用動(dòng)植物組織或微生物細(xì)胞或其提取物和粗消化產(chǎn)物制成的。 營養(yǎng)物質(zhì)來源于天然物質(zhì)。天然物質(zhì)：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、麥芽汁、玉米粉、馬鈴薯、牛奶和血清等。 蒸熟的馬鈴薯、豆芽汁、麥芽汁-霉菌、酵母菌 普通牛肉湯、酵母膏、牛肉膏、蛋白胨等-細(xì)菌。 優(yōu)點(diǎn)：配制方便，營養(yǎng)豐富，價(jià)格低廉。 缺點(diǎn)：成分不穩(wěn)定，營養(yǎng)成分難以控制，結(jié)果復(fù)重性差。 應(yīng)用：生產(chǎn)上大規(guī)模培養(yǎng)菌種。 即有天然有機(jī)物，又有成分化學(xué)藥品的培養(yǎng)基。在天然培養(yǎng)基的根底上適當(dāng)參加無機(jī)鹽類或在合成培養(yǎng)基的根底上添加某些有機(jī)物。 如馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基。馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基成分: 去皮馬鈴薯200克，葡萄糖20克，水100

6、0mL. 優(yōu)點(diǎn)：有效地滿足微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的要求，適合大多數(shù)微生物。 應(yīng)用：生產(chǎn)上、實(shí)驗(yàn)室二根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分 在液體培養(yǎng)基中參加凝固劑2.0%的瓊脂，使液體培養(yǎng)基凝固呈固體狀態(tài)，或直接由天然的固體營養(yǎng)物質(zhì)制成的培養(yǎng)基，如白酒、固體食醋生產(chǎn)。用途：別離、鑒定、活菌計(jì)數(shù)、菌種保藏等 。凝固劑：瓊脂、明膠和硅膠三種。凝固劑要求:不被微生物利用分解，生長溫度范圍為固體。凝固點(diǎn)溫度不能太低。瓊脂:96，45 無毒，滅菌不會(huì)破壞。透明及粘著力強(qiáng)。配制方便；廉價(jià)。 在液體培養(yǎng)基中參加少量凝固劑,使之呈柔軟的糨糊狀或直接將營養(yǎng)物質(zhì)配制成半流體狀態(tài)的培養(yǎng)基。 凝固劑加量：0.2 % 0.7%的瓊脂。 應(yīng)用

7、:觀察細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)特征(有無鞭毛)、培養(yǎng)微好氧細(xì)菌，檢驗(yàn)噬菌體。 把各種營養(yǎng)物質(zhì)都溶解于水中，混合制成的液體狀態(tài)的培養(yǎng)基。 培養(yǎng)基中不加任何凝固劑。通過振蕩和攪拌增加通氣量。 特點(diǎn)：成分均勻，便于滅菌處理、運(yùn)輸和監(jiān)測(cè)。 應(yīng)用：微生物生理生化特性研究、大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)啤酒、葡萄酒、乳制品生產(chǎn)。 三按照培養(yǎng)基的功能分 (1)根底培養(yǎng)基:含有一般微生物生長繁殖所需的根本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基。 用途:作為一些特殊培養(yǎng)基的根底成分。 細(xì)菌:牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 霉菌:馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基 酵母菌:麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基 (2)選擇培養(yǎng)基 在培養(yǎng)基中參加某些化學(xué)藥品以抑制不需要的微生物生長，而促進(jìn)需要的微生物生長的培

8、養(yǎng)基。 化學(xué)藥品-抑菌劑和殺菌劑 常用染色劑結(jié)晶紫、亮綠、孟加拉紅或抗生素青霉素、鏈霉素. 別離革蘭氏陰性菌-加青霉素或結(jié)晶紫(抑制G+). 別離酵母菌和霉菌-加抗生素(青霉素、鏈霉素，抑制細(xì)菌和放線菌)。 用途:將所需要的微生物從混雜的微生物中別離出來。 (3)加富培養(yǎng)基 在根底培養(yǎng)基里專門參加待別離微生物特別需要的營養(yǎng)物質(zhì)，而使待別離微生物到達(dá)選擇的目的。 如：血清、血液、動(dòng)植物組織液、酵母浸膏等。用途：培養(yǎng)營養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)微生物。富集或別離某種微生物。 纖維素-富集纖維素降解微生物 石蠟油-富集分解石油的微生物與選擇培養(yǎng)基區(qū)別： 加富培養(yǎng)基：增加所要?jiǎng)e離的微生物數(shù)量，成為優(yōu)勢(shì)菌，逐

9、步淘汰其他微生物。 選擇培養(yǎng)基：抑制不需要微生物的生長，使所需要菌成為優(yōu)勢(shì)菌。 (4)鑒別培養(yǎng)基 培養(yǎng)基中加有指示劑，從而用肉眼就能使目的微生物或待別離微生物的菌落與其他微生物菌落區(qū)別開來。 常用的鑒別培養(yǎng)基：伊紅-美藍(lán)瓊脂培養(yǎng)基EMP成分：蛋白胨10克 乳糖5克 蔗糖5克 K2HPO42克 *伊紅克 美藍(lán)克 蒸餾水1000ml伊紅和美藍(lán)作用:抑菌某些細(xì)菌生長和鑒別染色，產(chǎn)酸指示劑?？捎糜趨^(qū)分大腸桿菌和沙門氏菌和志賀氏菌大腸桿菌：發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸，使伊紅與美藍(lán)結(jié)合生成沉淀，呈現(xiàn)紫黑色菌落，經(jīng)反射可看到綠色金屬光澤。沙門氏菌和志賀氏菌:不能發(fā)酵乳糖,形成無色菌落.一些鑒別培養(yǎng)基培養(yǎng)基名稱加入化學(xué)物質(zhì)

10、微生物代謝產(chǎn)物培養(yǎng)基特性變化主要用途酪素培養(yǎng)基酪素胞外蛋白酶蛋白水解圈鑒別產(chǎn)蛋白酶的菌種明膠培養(yǎng)基明膠胞外蛋白酶明膠液化鑒別產(chǎn)蛋白酶的菌種油脂培養(yǎng)基食用油、吐溫中性紅批示劑胞外脂肪酶由淡紅色變成深紅色鑒別產(chǎn)脂肪酶菌株淀粉培養(yǎng)基可溶性淀粉胞外淀粉酶淀粉水解圈鑒別產(chǎn)淀粉酶的菌種H2S試驗(yàn)培養(yǎng)基醋酸鉛H2S產(chǎn)生黑色沉淀鑒別產(chǎn)H2S菌糖發(fā)酵培養(yǎng)基溴甲酚紫乳酸、醋酸由紫色變黃色鑒別腸道細(xì)菌伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基伊紅、美藍(lán)酸帶金屬光澤深紫色菌落鑒別水中大腸菌群(四)按照培養(yǎng)微生物的種類分培養(yǎng)基按微生物的種類可分為四類：細(xì)菌培養(yǎng)基、放線菌培養(yǎng)基、酵母菌培養(yǎng)基和霉菌培養(yǎng)基。常用的細(xì)菌培養(yǎng)基-營養(yǎng)肉湯和營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基；

11、常用的放線菌培養(yǎng)基-高氏1號(hào)培養(yǎng)基；常用的酵母菌培養(yǎng)基-馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基和麥芽汁培養(yǎng)基；常用的霉菌培養(yǎng)基-馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基、豆芽汁葡萄糖或蔗糖瓊脂培養(yǎng)基和察氏培養(yǎng)基等。 培養(yǎng)基是微生物菌種生長繁殖和發(fā)酵的重要物質(zhì)根底，也是微生物賴以生存的外界環(huán)境。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)遇到許多問題，有些培養(yǎng)基即是液體培養(yǎng)基，又是選擇培養(yǎng)基也可能是天然培養(yǎng)基，掌握不同類型的培養(yǎng)基特點(diǎn)，并將之靈活地應(yīng)用于具體的實(shí)際工作之中。二、培養(yǎng)基的優(yōu)化在設(shè)計(jì)、優(yōu)化配方時(shí)，常常要對(duì)培養(yǎng)基的碳源、氮源、無機(jī)鹽等多種因子進(jìn)行反復(fù)的優(yōu)化試驗(yàn)，工作量極大，如分析11種培養(yǎng)基因子，每種有3個(gè)水平，那么需要進(jìn)行311(即177147次

12、)實(shí)驗(yàn) 。如果能借助正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(orthogonal design)、響應(yīng)面分析(response surface analysis, RSA)、均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)(uniform design)、遺傳算法(genetic algorithm, GA)等行之有效的生物數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，可以明顯提高工作效率。 三 培養(yǎng)基的滅菌在工業(yè)微生物培養(yǎng)過程中，只允許生產(chǎn)菌存在和生長繁殖，不允許其它微生物共存，因此，幾乎所有發(fā)酵過程，必須進(jìn)行純種培養(yǎng)；整個(gè)發(fā)酵過程必須牢固樹立無菌觀念，強(qiáng)調(diào)無菌操作；除了設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定保證沒有死角，沒有構(gòu)成染菌可能的因素外，必須對(duì)培養(yǎng)基和生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌和消毒，防止雜菌和噬菌

13、體的污染。滅菌：利用物理和化學(xué)的方法殺滅或除去物料及設(shè)備中一切生命物質(zhì)的過程。消毒：用物理或化學(xué)的方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病原微生物，一般只能殺死營養(yǎng)細(xì)胞而不能殺死芽胞。消毒不一定能到達(dá)滅菌的要求，而滅菌那么可到達(dá)消毒的目的。在發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中，為了保證純種培養(yǎng)，在生產(chǎn)菌種接種培養(yǎng)前，要對(duì)培養(yǎng)基、空氣系統(tǒng)、消泡劑、流加物料、設(shè)備、管道等進(jìn)行滅菌，還要對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行消毒，防止雜菌和噬菌體的大量繁殖。只有不受雜菌污染，發(fā)酵過程才能正常進(jìn)行。一、滅菌的方法干熱滅菌法火焰滅菌法電磁波、射線滅菌法濕熱滅菌法主要是高壓蒸汽滅菌化學(xué)藥劑滅菌法過濾除菌法進(jìn)行干熱滅菌時(shí)，微生物細(xì)胞發(fā)生氧化，微生物體內(nèi)蛋白質(zhì)

14、變性和電解質(zhì)濃縮引起中毒等作用，氧化作用導(dǎo)致微生物死亡是主要依據(jù)。由于微生物對(duì)于熱的耐受力比對(duì)濕熱強(qiáng)得多，故干熱滅菌所需的溫度要高，時(shí)間要長，一般160170、1。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，對(duì)一些要求保持枯燥的實(shí)驗(yàn)器具和材料可以采用干熱滅菌法。利用火焰直接殺死微生物的滅菌法稱為火焰滅菌法。該法方法簡(jiǎn)單，滅菌徹底，但使用范圍有限，僅適用于接種針、玻璃棒、三角瓶口等的滅菌。利用電磁波、紫外線、X射線、射線或放射性物質(zhì)產(chǎn)生的高能粒子進(jìn)行滅菌，以紫外線最常用。紫外線對(duì)芽胞和營養(yǎng)細(xì)胞都能起作用，但細(xì)菌芽胞和霉菌孢子對(duì)紫外線的抵抗力強(qiáng)。紫外線的穿透力低，僅適用于外表滅菌和無菌室、培養(yǎng)室等空間的滅菌，對(duì)固體物料滅菌不徹底

15、，也不能用于液體物料的滅菌。250270nm之間殺菌效率高，以波長在260nm左右滅菌效率最高。除紫外線外，X射線和射線也可進(jìn)行滅菌。一、滅菌的方法利用飽和蒸汽進(jìn)行滅菌原理：水的沸點(diǎn)隨水蒸氣壓力的增加而上升，高壓情況下可獲得高溫的水蒸汽。借助蒸汽的高溫和蒸汽釋放的潛熱使微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、酶和核酸分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，特別是氫鍵受到破壞，引起不可逆的變性，使微生物死亡從滅菌效果來看，由于蒸汽有很強(qiáng)的穿透能力，濕熱滅菌對(duì)耐熱芽胞桿菌來說，溫度升高10時(shí)，滅菌速度常數(shù)可增加810倍，對(duì)營養(yǎng)細(xì)胞更高。另外蒸汽冷凝為水時(shí)還要釋放出潛熱，因此溫度可進(jìn)一步提高蒸汽來源方便，價(jià)格低廉，滅菌效果可靠濕熱滅菌法是

16、目前最常用的滅菌方法，一般的濕熱滅菌條件為121，30min某些化學(xué)藥劑能與微生物發(fā)生反響而具有殺菌的作用?；瘜W(xué)藥劑適用于生產(chǎn)車間環(huán)境的滅菌，接種操作前小型器具的滅菌等。化學(xué)藥品的滅菌使用方法，根據(jù)滅菌對(duì)象的不同有浸泡、添加、擦拭、噴灑、氣態(tài)熏蒸等。藥劑殺菌原理使用濃度高錳酸鉀使蛋白質(zhì)、氨基酸氧化從而使微生物死亡。0.13漂白粉次氯酸鈉在水溶液中分解為新生態(tài)氧和氯，使細(xì)菌受強(qiáng)烈氧化作用而導(dǎo)致死亡。1 5%酒精溶液使細(xì)胞脫水，引起蛋白質(zhì)凝固變性。對(duì)營養(yǎng)細(xì)胞、病毒、霉菌孢子均有殺死作用。75新潔而滅表面活性劑類潔凈消毒劑，在水溶液中以陽離子形式與菌體表面結(jié)合，引起菌體外膜損傷和蛋白質(zhì)變性。一般用于

17、器具和生產(chǎn)環(huán)境的消毒，不能與合成洗滌劑合用。0.25甲醛強(qiáng)還原劑，與氨基結(jié)合使蛋白質(zhì)或酶變性。2份37甲醛溶液1份KMnO4；37甲醛溶液加熱過氧乙酸強(qiáng)氧化劑，廣譜、高效、速效，對(duì)營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽胞、真菌孢子和病毒都有殺滅作用。戊二酸在堿性條件下具有殺死芽胞的能力2酚類如石炭酸,使蛋白質(zhì)變性,沉淀或使酶系統(tǒng)失活;酚能抑制和殺死大部分細(xì)菌的繁殖體.真菌,病毒對(duì)石炭酸不太敏感15二、濕熱滅菌的原理1. 微生物的熱阻 每一種微生物都有一定的最適生長溫度范圍，當(dāng)微生物處于最低限溫度以下時(shí)，代謝作用幾乎停止而處于休眠狀態(tài)。當(dāng)溫度超過最高限度時(shí)，微生物細(xì)胞中的原生質(zhì)體和酶的根本成分蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆的變化，

18、即凝固變性，使微生物在很短時(shí)間內(nèi)死亡。濕熱滅菌就是根據(jù)微生物的這種特性進(jìn)行的一般無芽胞細(xì)菌，在60下經(jīng)過10min即可全部殺死；芽胞細(xì)菌的芽胞在100下經(jīng)過幾分鐘至數(shù)小時(shí)才能殺死；某些嗜熱菌能在120下耐受2030min。一般講，滅菌的徹底與否 以 能否殺死芽胞細(xì)菌為標(biāo)準(zhǔn)。二、濕熱滅菌的原理致死溫度：殺死微生物的最低溫度。致死時(shí)間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需的時(shí)間。在致死溫度以上，溫度愈高，致死時(shí)間愈短。由于一般細(xì)菌、產(chǎn)芽胞細(xì)菌、微生物細(xì)胞和微生物孢子對(duì)熱的抵抗力不同，因此，它們的致死溫度和致死時(shí)間也有差異。微生物對(duì)熱的抵抗力常用“熱阻表示熱阻：微生物在某一特定條件下主要是溫度和加熱方式

19、下的致死時(shí)間。相對(duì)熱阻：某一微生物在某條件下的致死時(shí)間與另一微生物在相同條件下的致死時(shí)間的比值。微生物對(duì)濕熱的相對(duì)抵抗力微生物大腸桿菌細(xì)菌芽胞霉菌孢子病毒相對(duì)抵抗力1300000021015二、濕熱滅菌的原理2. 微生物的熱死規(guī)律對(duì)數(shù)殘留定律微生物熱死：指微生物受熱失活直到死亡，主要是由于微生物細(xì)胞內(nèi)酶蛋白受熱凝固，喪失活力所致。在微生物受熱失活的過程中，微生物不斷被殺死，活菌數(shù)不斷被減少。微生物熱死速率可以用分子反響速率來表示，即微生物活體個(gè)數(shù)減少的速度與任一瞬間殘存的菌數(shù)成正比。d Nd t= -k NN培養(yǎng)基中殘留活菌數(shù)，個(gè)；t受熱時(shí)間，min；k反應(yīng)速率常數(shù)，或比死亡速率常數(shù)，min-

20、1。反應(yīng)速率常數(shù)k隨微生物種類和加熱溫度而變化。t=2.303klgN0Nt對(duì)數(shù)殘留定律N0開始滅菌時(shí)原菌數(shù)，個(gè)Nt經(jīng)時(shí)間t后殘留菌數(shù)，個(gè)。二、濕熱滅菌的原理隨時(shí)間的延長，加熱滅菌后的殘存菌數(shù)呈對(duì)數(shù)減少，且溫度越高，死亡越快。通常必要的滅菌時(shí)間是110130，520min。芽胞對(duì)熱耐受力強(qiáng)，為此需要更高的溫度并維持更長的時(shí)間。對(duì)細(xì)菌芽胞來說，并不始終符合對(duì)數(shù)殘留規(guī)律，特別是在受熱后很短的時(shí)間內(nèi)，培養(yǎng)液中油脂、糖類及一定濃度的蛋白質(zhì)會(huì)增加微生物的耐熱性；高濃度鹽類、色素能削減其耐熱性。隨著滅菌條件的加強(qiáng)，培養(yǎng)基成分的熱變性加速，特別是維生素，因此培養(yǎng)液滅菌一般都采用高溫短時(shí)間加熱的方式，這樣可以

21、到達(dá)徹底滅菌和把營養(yǎng)成分的破壞減少到最低限度的目的。滅菌時(shí)間取決于污染的程度N0、滅菌的程度殘留菌數(shù)Nt和k值。一般考慮產(chǎn)芽胞細(xì)菌和細(xì)菌的芽胞之和作為計(jì)算依據(jù)。在設(shè)計(jì)時(shí)常采用Nt即1000次滅菌中有一次失敗的時(shí)機(jī)。反響速率常數(shù)k是微生物耐熱性的一種特征，它隨微生物的種類和滅菌溫度而異。在相同的溫度下，k值愈小，那么此微生物愈耐熱。同一種微生物在不同的滅菌溫度下，k值不同，滅菌溫度愈低，k值愈低。某些芽胞細(xì)菌的k值細(xì)菌名稱k值/min-1枯草芽胞桿菌3.82.6硬脂嗜熱芽胞桿菌FS15180.77硬脂嗜熱芽胞桿菌FS6172.9產(chǎn)氣梭狀芽胞桿菌PA36791.8在培養(yǎng)基滅菌的過程中，除微生物被殺

22、死外，還伴隨著營養(yǎng)成分的破壞，如糖液焦化變色、蛋白質(zhì)變性、維生素失活、醛基和氨基反響、不飽和醛聚合、一些化合物發(fā)生水解等。因此，必須選擇一個(gè)既能到達(dá)滅菌的目的，又能使培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分破壞至最小的滅菌工藝條件。二、濕熱滅菌的原理3. 培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程阿倫尼烏斯方程dcdt=-kck=Ae-E/RT反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系c反響物濃度，mol/L；t反響時(shí)間，min；k化學(xué)反響常數(shù)隨溫度及反響類型而變，min-1。A頻率因子；E反響所需的活化能，J/mol；T絕對(duì)溫度，K。雜菌的死亡也屬于一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，與上式類似。一般殺滅微生物營養(yǎng)細(xì)胞的E值約為2.091052.71105J/

23、mol；殺死微生物芽胞的E值約為4.48105J/mol；一般酶及維生素等營養(yǎng)成分分解的E值為8.361038.36104J/mol。由于滅菌時(shí)的活化能E大于培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞的活化能E，因此，隨著溫度升高，滅菌速率常數(shù)增加的倍數(shù)培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分分解的速率常數(shù)的增加倍數(shù)。即當(dāng)滅菌溫度升高時(shí)，微生物殺滅速度提高，超過了培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞的速度。據(jù)測(cè)定，每升高10，速率常數(shù)的增加倍數(shù)為Q10。在熱滅菌的過程中，同時(shí)發(fā)生微生物死亡和培養(yǎng)基成分破壞兩個(gè)過程。溫度能加速其過程進(jìn)行的速度，當(dāng)溫度升高時(shí)，微生物死亡的速度更快;因此可以采用較高的溫度，較短的滅菌時(shí)間，以減少培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的破壞，這就是通常所說

24、的“高溫瞬時(shí)滅菌法。一般化學(xué)反響Q10為；殺滅芽胞的反響Q10為510；殺滅微生物細(xì)胞的反響Q10為35左右。滅菌溫度較高而時(shí)間較短，要比溫度較低時(shí)間較長效果好。對(duì)同樣的培養(yǎng)基進(jìn)行126132、57min連續(xù)滅菌，其所得培養(yǎng)基質(zhì)量要比采用120、30min的實(shí)罐滅菌好，可以得到較高的發(fā)酵水平；對(duì)同一類培養(yǎng)基進(jìn)行120、20min的實(shí)罐滅菌，其所得培養(yǎng)基的發(fā)酵水平高于120、30min的對(duì)照，而同樣到達(dá)滅菌的要求。不同滅菌條件下培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞情況溫度/滅菌時(shí)間/min營養(yǎng)成分破壞/%10040099.3110306711515501204271300.581400.0821500.0180，

25、進(jìn)蒸氣口蒸氣閥關(guān)掉，出蒸氣口排氣閥關(guān)小。翻開空氣閥，蒸氣直接進(jìn)罐，121，2030min。從80100上升很快，大于100后溫度上升很慢，到118時(shí)就開始計(jì)時(shí)，到計(jì)時(shí)25min時(shí)立即關(guān)掉蒸氣閥。關(guān)掉蒸氣閥后通入無菌空氣，使罐內(nèi)一直保持正壓高于大氣壓，空氣不會(huì)倒灌入罐內(nèi)。在夾套中立即加自來水冷卻，從下向上，使溫度盡快降到55左右，到3738時(shí)關(guān)掉水，也有緩沖性。因?yàn)橛芯彌_性，蒸氣會(huì)沖到121。在80以上沖入蒸氣不容易產(chǎn)生冷凝水，罐內(nèi)體積不會(huì)增加很大，培養(yǎng)基不會(huì)被稀釋很大。過程：先蒸煮滅菌，但固體培養(yǎng)基呈粒狀、片狀或粉狀，流動(dòng)性差，不易翻動(dòng)，吸水加熱易成團(tuán)，冷卻困難。針對(duì)這些特點(diǎn)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)鼓式滅菌機(jī)常用于酒廠、醬油廠。三、培養(yǎng)基的滅菌1. 培養(yǎng)基濕熱滅菌方法（3）固體培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基成分pH值培養(yǎng)基中的顆粒泡沫三、培養(yǎng)基的滅菌2. 影響培養(yǎng)基滅菌的因素影響培養(yǎng)基滅菌的因素除了所污染雜菌的種