生物工藝原理-滅菌技術(shù)

生物工藝原理—滅菌技術(shù)1、染菌對(duì)發(fā)酵的影響：染菌對(duì)發(fā)酵的危害極大，生產(chǎn)不同的品種，可污染不同種類和性質(zhì)的微生物。不同污染時(shí)間，不同污染途徑，污染不同菌量，不同培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件又可產(chǎn)生不同后果2、不同時(shí)間染菌對(duì)發(fā)酵的影響（1）種子培養(yǎng)期染菌：種子培養(yǎng)期是指產(chǎn)生菌生長(zhǎng)繁殖階段。這時(shí)的培養(yǎng)液中幾乎沒(méi)有抗生素（產(chǎn)物）或只有很少抗生素（產(chǎn)物）。因而它防御雜菌能力低，容易污染雜菌。如在此階段染菌，應(yīng)將培養(yǎng)液全部廢棄。（2）發(fā)酵前期染菌：抵御雜菌能力弱，容易污染雜菌。如果染菌，可以用降低培養(yǎng)溫度，調(diào)整補(bǔ)料量，用酸堿調(diào)pH值，縮短培養(yǎng)周期等措施予以補(bǔ)救。但是這些措施的效果均不理想。如果前期染菌，且培養(yǎng)基養(yǎng)料消耗不多，可以重新滅菌，補(bǔ)加一些營(yíng)養(yǎng)，重新接種再用。（3）發(fā)酵中期染菌：如果染菌，可降溫培養(yǎng)，減少補(bǔ)料，密切注意代謝變化情況。也可降低空氣流量，減速攪拌或停止攪拌。如果發(fā)酵單位到達(dá)一定水平可以提前放罐，或者抗生素生產(chǎn)中可以將高單位的發(fā)酵液輸送一部分到染菌罐，抑制雜菌。（4）發(fā)酵后期染菌：發(fā)酵后期發(fā)酵液內(nèi)已積累大量的產(chǎn)物，特別是抗生素，對(duì)雜菌有一定的抑制或殺滅能力。因此如果染菌不多，對(duì)生產(chǎn)影響不大。如果染菌嚴(yán)重，又破壞性較大，可以提前放罐。3、發(fā)酵染菌對(duì)過(guò)濾的影響染菌的發(fā)酵液一般發(fā)粘，有的甚至發(fā)臭，菌體大多數(shù)自溶，所以在發(fā)酵液過(guò)濾時(shí)不能或很難形成濾餅，導(dǎo)致過(guò)濾困難。由于過(guò)濾困難，過(guò)濾時(shí)間拉長(zhǎng)，從而影響發(fā)酵液儲(chǔ)罐和過(guò)濾設(shè)備的周轉(zhuǎn)使用，破壞了生產(chǎn)平衡。染菌發(fā)酵液還會(huì)因過(guò)濾困難而大幅度降低過(guò)濾收率，直接影響提煉總收率。4、染菌原因：設(shè)備滲漏、空氣帶菌、種子帶菌、滅菌不徹底、技術(shù)管理不善5、染菌后的措施：（1）發(fā)酵液必須滅菌后才可放下水道（2）尋找染菌的原因（3）染菌嚴(yán)重時(shí)，車間環(huán)境要用石灰消毒6、產(chǎn)生噬菌體的原因：活菌體隨意排放，造成噬菌體的感染源危害：造成斷種，無(wú)法生產(chǎn)噬菌體的防治：（有無(wú)染噬菌體，根本的要做噬菌斑檢驗(yàn)）（1）建立工廠環(huán)境清潔衛(wèi)生制度（2）感染噬菌體的培養(yǎng)物不得帶入菌種室、搖瓶間（3）發(fā)現(xiàn)噬菌體停攪拌、小通風(fēng)，將發(fā)酵液加熱到70~800C殺死噬菌體，才可排放。（4）環(huán)境用漂白粉消毒（5）選育抗噬菌體的菌種7、滅菌的方法：（1）化學(xué)滅菌：甲醛、氯、高錳酸鉀、環(huán)氧乙烷、臭氧、季銨鹽（如新潔爾滅），一般不用于培養(yǎng)基滅菌。（2）射線滅菌：利用紫外線、高能電磁波或放射性物質(zhì)產(chǎn)生的γ射線進(jìn)行滅菌，波長(zhǎng)為2.1～3.1×10－7的紫外線具有滅菌作用，最常用的波長(zhǎng)為2.537×10－7m的紫外線，紫外線穿透能力弱，僅適于表面消毒和空氣消毒，也可利用0.061～1.4×10－10m的X射線或Co60產(chǎn)生的γ—射線進(jìn)行滅菌（3）干熱滅菌：160℃，1h。效果不如濕熱滅菌，Q10為2～3，濕熱滅菌對(duì)耐熱芽孢的Q10為8～10。需要保持干燥的實(shí)驗(yàn)器具和材料可用此法；（4）濕熱滅菌：利用飽和水蒸氣進(jìn)行滅菌。蒸汽穿透能力強(qiáng)，滅菌效果好；（5）過(guò)濾除菌：利用過(guò)濾方法截留微生物。8、滅菌時(shí)間的計(jì)算例：某發(fā)酵罐內(nèi)裝培養(yǎng)基40m3，在121℃下進(jìn)行分批滅菌。設(shè)每毫升培養(yǎng)基中含耐熱的芽孢為107個(gè)，求理論滅菌時(shí)間？解:N0=40×106×107個(gè)Ns=0.001個(gè)lgk=－14845/T+36.127=－14845/(273+121)+36.127=－1.55k=0.0281s-1τ=1/kln（N0/Ns）=1/0.028ln（4×1014／0.001）=1442.6s=24min。分批培養(yǎng)保溫時(shí)間計(jì)算：例：根據(jù)上題的條件，并且已知升溫階段培養(yǎng)基溫度從100℃升到121℃需要20min，考慮這一階段的滅菌作用，求保溫時(shí)間？解：考慮培養(yǎng)基升溫階段（100℃升到121℃）的滅菌作用，在升溫到121℃時(shí)，培養(yǎng)基中活微生物數(shù)已由N0降為Np個(gè)。由公式（5）可知k是T的函數(shù)，在升溫階段（100℃升到121℃），k不是常數(shù)而是隨溫度變化。T1=273+100=373KT2=273+121=384K積分得：9、培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌：連續(xù)滅菌的特征：高溫、快速特點(diǎn)：對(duì)培養(yǎng)基破壞小、可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、提高發(fā)酵罐的設(shè)備利用率、蒸汽用量平穩(wěn)缺點(diǎn)：對(duì)加熱蒸汽的壓力要求較高，一般不小于0.45MPa。