培養(yǎng)基滅菌 空氣滅菌課件

培養(yǎng)基滅菌空氣除菌姚璐曄第一節(jié)培養(yǎng)基滅菌滅菌的概念滅菌的方法濕熱滅菌的原理分批滅菌連續(xù)滅菌微生物的熱死動(dòng)力學(xué)滅菌的概念滅菌是用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。消毒是指用物理或化學(xué)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(yíng)養(yǎng)細(xì)胞而不能殺死細(xì)菌芽孢。例如，巴氏消毒法，是將物料加熱至60℃維持30min，以殺死不耐高溫的微生物營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。消毒不一定能達(dá)到滅菌要求，而滅菌則可達(dá)到消毒的目的。滅菌的概念消毒（disinfection）與滅菌（sterilization）的區(qū)別？殺滅所有微生物殺滅病源微生物滅菌的概念防腐就是利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長(zhǎng)繁殖，從而達(dá)到防止食品等發(fā)生霉腐的措施。（1）低溫（4）高滲（2）缺氧（5）高酸度（3）干燥（6）防腐劑防腐（antisepsis）滅菌的方法化學(xué)藥物滅菌射線滅菌空氣的過(guò)濾除菌加熱滅菌化學(xué)滅菌法甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒類別作用機(jī)制常用種類酚類蛋白變性，細(xì)胞膜損傷石炭酸醇類蛋白變性乙醇氧化劑氧化、蛋白沉淀高錳酸鉀、過(guò)氧乙酸、碘酒重金屬鹽氧化、蛋白酶變性紅汞、硫柳汞表面活性劑蛋白變性，細(xì)胞膜損傷新潔爾滅染料干擾氧化、抑制繁殖龍膽紫酸堿類破壞膜、壁，蛋白凝固醋酸、生石灰烷化劑蛋白質(zhì)、核酸烷基化環(huán)氧乙烷過(guò)濾除菌法利用過(guò)濾方法阻留微生物適用范圍：制備無(wú)菌空氣關(guān)于滅菌和消毒的不正確的理解是（）A．滅菌是指殺滅環(huán)境中的一切微生物的細(xì)胞、芽孢和孢子B．消毒和滅菌實(shí)質(zhì)上是相同的C．接種環(huán)用灼燒法滅菌D．常用滅菌的方法有加熱法、過(guò)濾法、紫外線法、化學(xué)藥品法濕熱滅菌

濕熱滅菌原理：蒸汽具有很強(qiáng)的穿透能力，在冷凝時(shí)會(huì)放出大量的冷凝熱，很容易使蛋白質(zhì)凝固而殺死各種微生物。

滅菌條件：121℃，30min滅菌不利方面：同時(shí)會(huì)破壞培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分，甚至產(chǎn)生不利于菌體生長(zhǎng)的物質(zhì)。分批滅菌（間歇滅菌）將配制好的培養(yǎng)基同時(shí)放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過(guò)程，也稱實(shí)罐滅菌。過(guò)程包括：升溫、保溫和冷卻三階段。各階段對(duì)滅菌的貢獻(xiàn)：20%、75%、5%。連續(xù)滅菌將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外通過(guò)連續(xù)滅菌裝置進(jìn)行加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅菌。問(wèn)題連續(xù)滅菌的基本設(shè)備有哪些？發(fā)酵罐蒸汽蒸汽冷卻水無(wú)菌培養(yǎng)基配料罐泵加熱塔維持罐冷卻管連續(xù)滅菌（1）配料預(yù)熱罐，將配制好的料液預(yù)熱到6070℃，以免連續(xù)滅菌時(shí)由于料液與蒸汽溫度相差過(guò)大而產(chǎn)生水汽撞擊聲；（2）加熱塔（連消塔），用高溫蒸汽使料液溫度很快升高到滅菌溫度（126132℃）；發(fā)酵罐蒸汽蒸汽冷卻水無(wú)菌培養(yǎng)基配料罐泵加熱塔維持罐冷卻管連續(xù)滅菌（3）維持罐，使料液在滅菌溫度下保持57min。因?yàn)椋哼B消塔加熱的時(shí)間很短，光靠這段時(shí)間的滅菌是不夠的；（4）冷卻管，使料液冷卻到4050℃后（冷水噴淋），輸送到預(yù)先滅菌過(guò)的罐內(nèi)。

發(fā)酵罐蒸汽蒸汽冷卻水無(wú)菌培養(yǎng)基配料罐泵加熱塔維持罐冷卻管間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)連續(xù)滅菌1.高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分損失少。2.發(fā)酵罐占用時(shí)間縮短，利用率高。

1.設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩,染菌機(jī)會(huì)多。2.不適合含大量固體物料的滅菌。間歇滅菌1.設(shè)備要求低，不需另外加熱、冷卻裝置。2.操作要求低，適合小批量生產(chǎn)規(guī)模3.適合含大量固體物料的滅菌1.培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失大，滅菌后培養(yǎng)基質(zhì)量下降2.發(fā)酵罐的利用率較低3.不適合大規(guī)模生產(chǎn)的滅菌微生物的熱死動(dòng)力學(xué)微生物受熱死亡的主要原因是高熱能使蛋白質(zhì)變性，這種反應(yīng)可認(rèn)為是單分子反應(yīng)，死亡速率可視為一級(jí)反應(yīng)，即與殘存的微生物數(shù)量成正比。微生物的熱死動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)菌孢子的熱死滅動(dòng)力學(xué)與營(yíng)養(yǎng)體細(xì)胞顯著不同。對(duì)于耐熱性的微生物芽孢，“菌體循序死亡模型”假說(shuō)，認(rèn)為：芽孢的死亡是漸進(jìn)的。有耐熱的芽孢（R型）轉(zhuǎn)變?yōu)樗劳龅难挎撸―型），需經(jīng)過(guò)敏感的中間過(guò)程（S型）。當(dāng)溫度超過(guò)120℃時(shí)，熱阻極強(qiáng)的芽孢與營(yíng)養(yǎng)體的熱死滅動(dòng)力學(xué)基本符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。微生物的熱死動(dòng)力學(xué)

T對(duì)K的影響式中：A——頻率因子，7.94×1038，min-1ΔE——活化能，J/molR——通用氣體常數(shù)，8.28J/（mol·K）在相同條件下，ΔE越高，K值越低，熱死速率越慢。不同菌的孢子的熱死滅反應(yīng)ΔE各不相同，且K值取決于ΔE和T。對(duì)上式取對(duì)數(shù)，得例1：當(dāng)殺菌溫度從120℃升至150℃，試計(jì)算維生素B1的分解速率常數(shù)KB和嗜熱脂肪芽孢桿菌的死亡速率常數(shù)KS。已知⊿ES=283460J/mol,As=1.06×1036(min-1)；⊿EB=92114J/mol,AB=1.06×1010(min-1)

解：由（1）式，即㏑K=㏑A－(⊿E/RT)得

lnKs=lnAs－⊿ES/(2.303RT)

∴Ks在120℃時(shí)為0.024(min-1)

150℃時(shí)為11.12(min-1)滅菌速率常數(shù)提高463倍。

同樣地：KB在120℃時(shí)為0.055(min-1)，150℃時(shí)為0.404(min-1)，同樣的溫度變化僅提高7.3倍。

1.殺滅芽胞最常用和最有效的方法是：____________。

a.紫外線照射b.煮沸5minc.巴氏消毒法

d.高壓蒸氣滅菌法

2.下述不可能殺滅細(xì)菌芽胞的方法是：____________。

a.煮沸法b.巴氏消毒法c.間歇滅菌法d.干熱滅菌法

e.高壓蒸氣滅菌法

3.常用于空氣或物體表面的消毒____________。

a.高壓蒸氣滅菌法b.紫外線照射法

c.濾過(guò)除菌法d.巴氏消毒法

4.常用于基礎(chǔ)培養(yǎng)基滅菌____________。

a.高壓蒸氣滅菌法b.紫外線照射法c.濾過(guò)除菌法

d.巴氏消毒法

第二節(jié)空氣除菌空氣除菌的引入空氣中的微生物空氣除菌方法空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)膜過(guò)濾器空氣除菌典型流程空氣除菌的引入在普通城市郊區(qū)，在干燥、晴朗的天氣條件下，空氣中微生物數(shù)目為102~104個(gè)/m3；好氧發(fā)酵的平均通氣量為0.8vvm（每分鐘每體積發(fā)酵液需要空氣體積）；次級(jí)代謝產(chǎn)品的發(fā)酵需要200h；一個(gè)100m3的發(fā)酵罐；在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中所需通入空氣中的微生物的量為1億~100億個(gè)?？諝庵械奈⑸锟諝庵袘腋≈罅康奈⑸?，它們附著在空氣中的灰塵及顆?；蛩樯稀＿@些微生物包括霉菌、細(xì)菌、放線菌、酵母及噬菌體等。城市空氣中微生物的密度較高，農(nóng)村和山區(qū)較低，夏季比冬季多，氣候溫和潮濕的地區(qū)，空氣中微生物比較多，工廠附近以主風(fēng)向上游密度較低。高度每升高2.5m，空氣中的塵埃粒子含量下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此高空取氣很重要?？諝獬椒o(wú)菌空氣是指自然界的空氣通過(guò)除菌處理使其含量降低到一個(gè)極限百分?jǐn)?shù)的凈化空氣。獲取方法利用加熱、化學(xué)藥劑或射線：蛋白質(zhì)變性利用過(guò)濾介質(zhì)及靜電除塵捕集空氣中的灰塵及顆?？諝獬椒訜釡缇恚何⑸镌诟邷叵氯菀妆粴⑺?；利用空氣被壓縮時(shí)產(chǎn)生的熱來(lái)滅菌。特點(diǎn)：空氣傳熱效率低，溫度分布不均勻，滅菌時(shí)間長(zhǎng)；不適合大量制造無(wú)菌空氣。空氣除菌方法輻射滅菌原理：波長(zhǎng)在226.5~328.7nm的紫外線對(duì)空氣中微生物的殺菌效力最強(qiáng)。

聲波、高能陰極射線及γ射線都可用于空氣滅菌。特點(diǎn)：滅菌時(shí)間長(zhǎng)；

大規(guī)模應(yīng)用不經(jīng)濟(jì)；

該法用于無(wú)菌室、接種間。空氣除菌方法化學(xué)滅菌常用的空氣滅菌用化學(xué)藥劑有苯酚、環(huán)氧乙烷、過(guò)氧化氫、重金屬鹽、新潔爾滅、甲醛溶液和硫磺等。原理：將殺菌劑溶于水配成合適的濃度，使空氣在殺菌劑溶劑中通過(guò)或噴灑于空氣中以殺死空氣中的微生物。特點(diǎn)：除菌結(jié)束后必須除去夾帶殺菌劑的水汽和霧。

應(yīng)用于無(wú)菌室、接種間和培養(yǎng)間的滅菌。空氣除菌方法靜電除塵原理：使空氣中的灰塵成為載電體，然后將其捕集在電極上。熱點(diǎn)：能量消耗少

設(shè)備龐大空氣最好為無(wú)油，濕度低空氣除菌方法介質(zhì)過(guò)濾發(fā)酵工業(yè)用于發(fā)酵罐制備無(wú)菌空氣的方法是介質(zhì)過(guò)濾。使用的過(guò)濾介質(zhì)有棉花、玻璃纖維、不銹鋼纖維、聚丙烯纖維。目前在發(fā)酵工業(yè)上普遍采用的是膜過(guò)濾器。空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)采用概率論進(jìn)行分析空氣過(guò)濾，基本假設(shè)有三點(diǎn)：纖維填充的空氣過(guò)濾器由多層介質(zhì)組成；微生物經(jīng)過(guò)每一層玻璃纖維時(shí)，與玻璃纖維碰撞存在一定概率；當(dāng)微生物與纖維碰撞次數(shù)小于一定值時(shí)，仍能通過(guò)過(guò)濾器中流出而返回空氣中。濾層厚度越大，空氣通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的時(shí)間越長(zhǎng)，捕集效率也就越大；纖維直徑越小，捕集效率也越大。捕集效率空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾器除菌機(jī)制直接截留慣性沖擊布朗運(yùn)動(dòng)或擴(kuò)散攔截重力沉降靜電吸引空氣過(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾器除菌機(jī)制直接截留

空氣流線中所夾帶的微粒由于和纖維相接觸而被捕集時(shí)稱為直接截留。過(guò)濾介質(zhì)起篩網(wǎng)的作用機(jī)械截留顆粒。

直接截留的截留效率完全決定于顆粒直徑?？諝膺^(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾器除菌機(jī)制2.

慣性沖擊顆粒以一定速度向纖維垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣受阻改變流向，繞過(guò)纖維前進(jìn)，微粒因慣性作用不能及時(shí)改變方向，便沖向纖維表面并滯留下來(lái)。在較低流速范圍內(nèi)，沖擊過(guò)濾效率隨氣流速度增加而降低；增至臨界流速時(shí)，效率隨氣流速度增加而提高；當(dāng)氣流速度再上升，效率會(huì)顯著下降?？諝膺^(guò)濾設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾器除菌機(jī)制3.

布朗運(yùn)動(dòng)或擴(kuò)散攔截微小的顆粒受空氣分子碰撞發(fā)生布朗運(yùn)動(dòng)。顆粒與介質(zhì)相碰而被捕集成為擴(kuò)散。纖維直徑越小，氣流運(yùn)動(dòng)速度越小，擴(kuò)散捕集效率越高。膜過(guò)濾器發(fā)酵工業(yè)初期采用棉花作為介質(zhì)逐漸被玻璃纖維、不銹鋼纖維和聚丙烯纖維代替目前都被膜過(guò)濾器取代預(yù)過(guò)濾器和可蒸汽滅菌的無(wú)菌過(guò)濾器膜過(guò)濾器預(yù)過(guò)濾器作用：除去空氣中的顆粒和塵埃以及液珠。分類：除去顆粒的預(yù)過(guò)濾器、除去液體霧滴的預(yù)過(guò)濾器。安裝位置：在可滅菌過(guò)濾器的上游膜過(guò)濾器可滅菌的無(wú)菌膜過(guò)濾器膜片由多孔的疏水有機(jī)材料制成，最常用的是聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯。無(wú)菌膜過(guò)濾器主要指膜孔為0.22um以下的膜過(guò)濾器。膜過(guò)濾器用于空氣過(guò)濾中的膜過(guò)濾器的質(zhì)量檢驗(yàn)無(wú)菌過(guò)濾膜系統(tǒng)的完整性檢驗(yàn)分成毀滅性檢驗(yàn)和非毀滅性檢驗(yàn)兩大類。毀滅性檢驗(yàn)是應(yīng)用某一合適的污染物（微生物）并檢驗(yàn)使用的膜組件是否能夠在特定的條件下滿足某一具體的截留效率。非毀滅性檢驗(yàn)主要有：泡點(diǎn)檢驗(yàn)、前流動(dòng)檢驗(yàn)、持壓檢驗(yàn)?？諝獬湫土鞒炭諝饪諌簷C(jī)貯氣罐冷卻除油水加熱空氣預(yù)處理總過(guò)濾器分過(guò)濾器無(wú)菌空氣

空氣過(guò)濾空氣除菌典型流程空氣預(yù)處理目的:提高壓縮前空氣的潔凈度（1）提高空氣吸氣口的位置；（2）在空氣入口處設(shè)置粗過(guò)濾器

——捕集較大的灰塵顆粒，并保護(hù)空壓機(jī)。去除壓縮后空氣中的油和水空氣除菌典型流程空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻（1）空氣壓縮：克服輸送過(guò)程中過(guò)濾介質(zhì)的阻力并維持一定的氣流速度。（2）壓縮后空氣溫度顯著上升，需冷卻。壓縮后的高溫空氣能引起過(guò)濾介質(zhì)的炭化或燃燒增大發(fā)酵罐的降溫負(fù)荷增加培養(yǎng)液水分的蒸發(fā)，一般用列管式冷卻器冷卻?？諝獬湫土鞒炭諝赓A罐消除壓縮機(jī)排出空氣量的脈沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力。利用重力沉降作用除去部分油霧。緊接空壓機(jī)安裝。有些裝有冷卻管?？諝獬湫土鞒虊嚎s空氣的除油除水冷卻降溫后的空氣濕度增大，會(huì)使過(guò)濾介質(zhì)受潮失效。兩類設(shè)備旋風(fēng)分離器——利用離心力進(jìn)行沉降，對(duì)于10m以上的微粒分離效率較高。絲網(wǎng)分離器——利用慣性進(jìn)行攔截，分離效率