1、 1 / 3培养基和设备的灭菌在发酵生产中，为什么要进行灭菌操作？1 由于杂菌的污染，使生物反应中的基质或产物因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降； 2、由于杂菌所产生的一些代谢产物，或在染菌后改变了培养液的某些理化性质，使产物 的提取和分离变得困难，造成收率降低或使产品的质量下降；3、杂菌会大量繁殖，会改变反应介质的 PH 值，从而使生物反应发生异常变化；4、杂菌可能会分解产物，从而使生产过程失败；5、发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生产失败，等等工业上具体的措施：1.使用的培养基和设备须经过灭菌 2.好氧培养中使用的空气应除菌处理 3.设备应严密，发酵罐维持正压环境 4.培养过程中
2、，加入的物料应经过灭菌 5.使用无污染的纯粹种子一、灭菌的原理和方法 消毒与灭菌在发酵工业中均有广泛应用。消毒是指用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病源微生物。一般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌芽孢。例如，用于消牛奶、啤酒和酿酒原汗等的巴氏消毒法，是将物料加热至60 维持 30min，以杀死不耐高温的物料中的微生物营养细胞。灭菌是用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌则可达到消毒的目的。1、化学试剂灭菌法:化学试剂：甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等 ; 适用范围：环境空气、皮肤及器械的表面消毒2、射线灭菌法：电磁波、紫
3、外线或放射性物质 适用范围：无菌室、接种箱3、干热灭菌法 ;常用烘箱，灭菌条件为在 160下保温 1h 适用范围：金属或玻璃器皿4、湿热灭菌法 :利用饱和蒸汽进行灭菌、条件为：121，30min 适用范围：广泛应用于生产设备及培养基的灭菌 例：高压灭菌锅5、过滤除菌法 :利用过滤方法阻留微生物 适用范围：制备无菌空气 6、火焰灭菌法 :火焰 :适用范围：接种针、玻璃棒、三角瓶口 、酒精灯二、培养基的灭菌 湿热灭菌原理：由于蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会放出大量的冷凝热，很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。 灭菌条件：121，30min。 灭菌不利方面：同时也会破坏培养基中的营养成分，甚
4、至会产生不利于菌体生长的物质。因此，在工业培养过程中，除了尽可能杀死培养基中的杂菌外，还要尽可能减少培养基中营养成分的损失。衡量热灭菌指标 ：热死时间：即在规定温度下杀死一定比例的微生物所需要的时间。致死温度：杀死微生物的极限温度。致死时间：在此温度下，杀死全部微生物所需要的时间。热阻：对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。2 / 3相对热阻：几种微生物对热的相对抵抗能力。指微生物在某一特定条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。三、微生物的热死规律和影响灭菌的因素 在发酵工业中，对培养基和发酵设备的灭菌，广泛使用湿热灭菌法。工厂里，蒸汽比
5、较容易获得，控制操作条件方便，是一种简单而又价廉、有效的灭菌方法。用湿热灭菌的方法处理培养基，其加热受热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系。营养成分的减少将影响菌种的培养和产物的生成，所以灭菌程度和营养成分的破坏成为灭菌工作中的主要矛盾，恰当掌握加热受热时间是灭菌工作的关键。1、 微生物的死亡速率：对数残留定律 2、死亡速率常数 （比死亡速率）3.灭菌温度的选择灭菌温度的选择应考虑的因素主要有：a.微生物的热致死温度。选择的温度应高于该温度。通常以芽孢为准。b.营养成分的破坏。灭菌的过程实质上也是营养成分破环的过程 因此，灭菌温度的选择，应是在保证灭菌效果的前提下，尽可能减少培养基中营养成
6、分的破坏。因此，可择合适的灭菌温度和时间来调和二者之间的矛盾。 4、影响培养基灭菌的其他因素（1）pH 值的影响 ：pH 值对微生物的耐热性影响很大，pH 为 6.08.0 时微生物最不易死亡， pH 6.0 时氢离子易渗入微生物的细胞内。从而改变细胞的生理反应，促其死亡。所以培养基的 PH 值越低，灭菌所需的时间越短。（2）培养基成分 ：培养基的成分中，油脂、糖类、蛋白质都是传热的不良介质，会增加微生物的耐热性，使灭菌困难。浓度较高的培养基相对需要较高温度和较长时间灭菌。高浓度的盐类、色素则削弱其耐热性，故较易灭菌。（3）培养基中的颗粒物质 ：培养基中的颗粒物质大，灭菌困难，反之，灭菌容易。
7、一般说来，含有颗粒对培养基灭菌影响不大，但在培养基混有较大颗粒，特别是存在凝结成团的胶体时，会影响灭菌效果，必须过滤除去。（4）泡沫： 泡沫中的空气形成隔热层，使传热困难，热难穿透过去杀灭空气中的微生物。所以，对易产生泡沫的培养基在灭菌时，可加入少量消泡剂。（5）细胞含水量： 细胞含水越多，蛋白质变性的温度越低（6）细胞菌龄：老细胞水分含量低，低龄细胞水分含量高。（7）空气排除情况在灭菌过程中，为什么要排除罐内空气？蒸汽灭菌过程中，温度的控制是通过控制罐内的蒸汽压力来实现。压力表显示的压力应与罐内蒸汽压力相对应，即压力表的压力所对应的温度应是罐内的实际温度。但是如果罐内空气排除不完全，压力表所
8、显示的压力就不单是罐内蒸汽压力，还包括了空气分压，因此，此时罐内的实际温度就低于压力表显示压力所对应的温度，以致造成灭菌温度不够而灭菌不彻底。四、分批灭菌和连续灭菌比较培养基的工业灭菌通常涉及到以下几个概念：1.空消:意义：由于空消时反应器内的死角少，蒸汽的传热效率高，对于反应器灭菌效果好，通常在较长时间没有使用的反应器、染菌的反应器、更换菌种时都要进行空消。采用培养基连续灭菌的工艺，需要空消。3 / 32.实消（实罐灭菌）：与空消对应，反应器里装有培养基。3、分批灭菌与连续灭菌的比较 分批灭菌或连续灭菌都有各自的优点和缺点，现比较如下 ：灭菌方式 优 点 缺 点连续灭菌1.灭菌温度高，可减少
9、培养基中营养物质的损失 ；2.操作条件恒定，灭菌质量稳定 ；3.易于实现管道化和自控操作 ；4.避免了反复的加热和冷却，提高了热的利用率；5.发酵设备利用率高。1.对设备的要求高，需另外设置加热、冷却装置；2.操作较麻烦；3.染菌的机会较多；4.不适合于含大量固体物料的灭菌；5.对蒸汽的要求高。分批灭菌1.设备要求低，不需另外设置加热、冷却装置；2.操作要求低，适于手动操作；3.适合于小批量生产规模；4.适合于含有大量固体物质的培养基的灭菌。1.培养基的营养物质损失较多，灭菌后培养基的质量下降；2.需进行反复的加热和冷却能耗较高；3.不适合于大规模生产过程的灭菌；4.发酵罐的利用率较低。由表可见，无论在理论上或者在实践上，与间歇灭菌过程相比，连续灭菌的优点十分明显。因此，连续灭菌越来越多地被用培养基的灭菌。 但是出于对设备的考虑，中小型罐还是采用分批灭菌比较好。
