培養(yǎng)基滅菌及滅菌設(shè)備

1、培養(yǎng)基滅菌與空氣凈化培養(yǎng)基滅菌與空氣凈化 第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌一、滅菌的原理和方法一、滅菌的原理和方法 消毒消毒（disinfectiondisinfection）與滅菌與滅菌（sterilizationsterilization）的區(qū)別？的區(qū)別？ 用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、器用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病原微生物。一般只能殺死營養(yǎng)細(xì)具內(nèi)外的病原微生物。一般只能殺死營養(yǎng)細(xì)胞而不能殺死細(xì)菌芽孢。胞而不能殺死細(xì)菌芽孢。 例如，巴氏消毒法，是將物料加熱至例如，巴氏消毒法，是將物料加熱至6060維持維持30min30min，以殺死不耐高溫的微生物以殺死不耐高溫的微生物

2、營養(yǎng)細(xì)胞。營養(yǎng)細(xì)胞。 消毒消毒 用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。有微生物，包括營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。滅菌條件：滅菌條件：121121，20-30min20-30min。 消毒不一定能達(dá)到滅菌要求，而滅菌消毒不一定能達(dá)到滅菌要求，而滅菌則可達(dá)到消毒的目的。則可達(dá)到消毒的目的。 滅菌滅菌n 關(guān)于滅菌和消毒的不正確的理解是（關(guān)于滅菌和消毒的不正確的理解是（ ） A A滅菌是指殺滅環(huán)境中的一切微生物的細(xì)滅菌是指殺滅環(huán)境中的一切微生物的細(xì) 胞、芽孢和孢子胞、芽孢和孢子 B B消毒和滅菌實(shí)質(zhì)上是相同的消毒和滅菌實(shí)質(zhì)上是相同的

3、C C接種環(huán)用灼燒法滅菌接種環(huán)用灼燒法滅菌 D D常用滅菌的方法有加熱法、過濾法、紫外常用滅菌的方法有加熱法、過濾法、紫外 線法、化學(xué)藥品法線法、化學(xué)藥品法防腐（防腐（antisepsisantisepsis） 利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達(dá)到防止食品等發(fā)生霉腐的生長繁殖，從而達(dá)到防止食品等發(fā)生霉腐的措施。的措施。 （1 1）低溫）低溫 （4 4）高滲）高滲 （2 2）缺氧）缺氧 （5 5）高酸度）高酸度 （3 3）干燥）干燥 （6 6）防腐劑）防腐劑 除菌的方法除菌的方法 培養(yǎng)基的加熱滅菌培養(yǎng)基的加熱滅菌 空氣的過濾除菌空氣的過濾除菌

4、紫外線或電離輻射紫外線或電離輻射 化學(xué)藥物滅菌化學(xué)藥物滅菌 1.1.化學(xué)試劑滅菌法化學(xué)試劑滅菌法 甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等甲醛、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適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒2.2.射線滅菌射線滅菌法法3.3.干熱滅菌法干熱滅菌法 電磁波、紫外線或放射性物質(zhì)電磁波、紫外線或放射性物質(zhì)適用范圍：無菌室、接種箱適用范圍：無菌室、接種箱常用烘箱，滅菌條件：常用烘箱，滅菌條件：160160下保溫下保溫1h 1h 適用范圍：金屬或玻璃器皿適用范圍：金屬或玻璃器皿4.4.濕熱滅菌法濕熱滅菌法 利用飽和蒸汽滅菌，條件：利用飽和蒸汽滅菌，條件：12

5、1121，30min 30min 適用范圍：生產(chǎn)設(shè)備及培養(yǎng)基滅菌適用范圍：生產(chǎn)設(shè)備及培養(yǎng)基滅菌5.5.過濾除菌法過濾除菌法 利用過濾方法阻留微生物利用過濾方法阻留微生物 適用范圍：制備無菌空氣適用范圍：制備無菌空氣 6.6.火焰滅菌法火焰滅菌法 火焰火焰 適用范圍：接種針、玻璃棒、三角瓶口適用范圍：接種針、玻璃棒、三角瓶口 谷氨酸棒狀桿菌的培養(yǎng)液常采用的滅菌谷氨酸棒狀桿菌的培養(yǎng)液常采用的滅菌方法是（方法是（ ）A A高壓蒸汽滅菌高壓蒸汽滅菌B B高溫滅菌高溫滅菌C C加入抗生素滅菌加入抗生素滅菌D D酒精滅菌酒精滅菌 培養(yǎng)基的濕熱滅菌培養(yǎng)基的濕熱滅菌 蒸汽具有很強(qiáng)的穿透能力，而且在冷凝蒸汽具有

6、很強(qiáng)的穿透能力，而且在冷凝時(shí)會(huì)放出大量的冷凝熱，很容易使蛋白時(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。質(zhì)凝固而殺死各種微生物。 濕熱濕熱滅菌原理滅菌原理滅菌條件滅菌條件滅菌不利方面滅菌不利方面121，20-30min。 同時(shí)會(huì)破壞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分，甚同時(shí)會(huì)破壞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分，甚至產(chǎn)生不利于菌體生長的物質(zhì)。至產(chǎn)生不利于菌體生長的物質(zhì)。 將配制好的培養(yǎng)基將配制好的培養(yǎng)基同時(shí)放在同時(shí)放在發(fā)酵罐發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過程，也稱用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過程，也稱實(shí)罐滅菌。實(shí)罐滅菌。（一）間歇滅菌（一）間歇滅

7、菌 （常用）（常用）24016012080時(shí)間（min)050100150溫度升溫冷卻保溫培養(yǎng)基間歇滅菌過程培養(yǎng)基間歇滅菌過程中的溫度變化情況中的溫度變化情況過程包括：過程包括：升溫、保溫和冷卻升溫、保溫和冷卻三階段。三階段。各階段對滅菌的各階段對滅菌的貢獻(xiàn)：貢獻(xiàn)： 20%20%、75%75%、5%5%。發(fā)酵罐發(fā)酵罐蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽冷卻水冷卻水無菌無菌培養(yǎng)基培養(yǎng)基配料罐配料罐泵泵加熱塔加熱塔維持罐維持罐冷卻管冷卻管（二）連續(xù)滅菌（又稱連消）（二）連續(xù)滅菌（又稱連消） 將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外通過連續(xù)滅菌裝置進(jìn)行將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外通過連續(xù)滅菌裝置進(jìn)行加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅菌。加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅

8、菌。 連續(xù)滅菌的基本設(shè)備有哪些連續(xù)滅菌的基本設(shè)備有哪些 ？問題問題連續(xù)滅菌的流程與設(shè)備連續(xù)滅菌的流程與設(shè)備（1 1）配料預(yù)熱罐，）配料預(yù)熱罐，將配制好的料液預(yù)熱到將配制好的料液預(yù)熱到6060 70 70 C ，以免連續(xù)滅菌時(shí)由于料液與蒸汽溫度相差以免連續(xù)滅菌時(shí)由于料液與蒸汽溫度相差過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲；過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲；（2 2）連消塔，）連消塔，用高溫蒸汽使料液用高溫蒸汽使料液溫度很快升高溫度很快升高到滅菌溫度（到滅菌溫度（126126 132132C ）；）；（3 3）維持罐，維持罐，使料液在滅菌溫度下保持使料液在滅菌溫度下保持10min10min。因?yàn)椋阂驗(yàn)椋哼B消塔加熱的時(shí)間很短，光

9、靠這段時(shí)間連消塔加熱的時(shí)間很短，光靠這段時(shí)間的滅菌是不夠的的滅菌是不夠的；（4 4）冷卻管，）冷卻管，使料使料液冷卻到液冷卻到4040 5050C后（冷水后（冷水噴淋）噴淋） ，輸送到預(yù)先滅菌過的罐內(nèi)。，輸送到預(yù)先滅菌過的罐內(nèi)。 連續(xù)滅菌過程中溫度的變化連續(xù)滅菌過程中溫度的變化( (虛線虛線) ) 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)缺缺 點(diǎn)點(diǎn)連連續(xù)續(xù)滅滅菌菌1.1.高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基 營養(yǎng)成分損失少。營養(yǎng)成分損失少。2.2.發(fā)酵罐占用時(shí)間縮短，發(fā)酵罐占用時(shí)間縮短， 利用率高。利用率高。1.1.設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩, , 染菌機(jī)會(huì)多。染菌機(jī)會(huì)多。2.2.不適合含大量固體物不適合含大

10、量固體物 料的滅菌。料的滅菌。間間歇歇滅滅菌菌1.1.設(shè)備要求低，不需另外設(shè)備要求低，不需另外 加熱、冷卻裝置。加熱、冷卻裝置。2.2.操作要求低，適合小批操作要求低，適合小批 量生產(chǎn)規(guī)模量生產(chǎn)規(guī)模3.3.適合含大量固體物料的適合含大量固體物料的 滅菌滅菌1.1.培養(yǎng)基的營養(yǎng)物質(zhì)損培養(yǎng)基的營養(yǎng)物質(zhì)損 失大，滅菌后培養(yǎng)基失大，滅菌后培養(yǎng)基 質(zhì)量下降質(zhì)量下降2.2.發(fā)酵罐的利用率較低發(fā)酵罐的利用率較低3.3.不適合大規(guī)模生產(chǎn)的不適合大規(guī)模生產(chǎn)的 滅菌滅菌間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較空氣凈化（除菌）空氣凈化（除菌）發(fā)酵對空氣無菌程度的要求發(fā)酵對空氣無菌程度的要求 一般要求一般要求

11、10001000次使用周期中只允許有次使用周期中只允許有一個(gè)菌通過，即經(jīng)過濾后空氣的無菌程度一個(gè)菌通過，即經(jīng)過濾后空氣的無菌程度為為N=10N=10-3-3。空氣除菌空氣除菌 空氣中微生物空氣中微生物(包括細(xì)菌、酵母、霉菌和病毒包括細(xì)菌、酵母、霉菌和病毒) 含量含量一般為一般為10103 3 米。一般附著在空氣中的灰塵上或米。一般附著在空氣中的灰塵上或霧滴上?；覊m粒子的平均大小約霧滴上?；覊m粒子的平均大小約0.6m左右，空氣除菌左右，空氣除菌主要去除空氣中的微粒主要去除空氣中的微粒(0.61m）。）。10104 4 空氣除菌的方法空氣除菌的方法 過濾除菌過濾除菌熱殺菌熱殺菌試劑滅菌試劑滅菌輻射

12、滅菌輻射滅菌無菌室、培養(yǎng)室、無菌室、培養(yǎng)室、倉庫倉庫空氣過濾除菌的原理與介質(zhì)空氣過濾除菌的原理與介質(zhì)過濾除菌的種類過濾除菌的種類絕對過濾：絕對過濾：過濾介質(zhì)的濾孔小于細(xì)胞和孢子。過濾介質(zhì)的濾孔小于細(xì)胞和孢子。 如聚乙烯醇縮甲醛樹脂（如聚乙烯醇縮甲醛樹脂（PVFPVF）制成的制成的 0.3 0.3 m m的的微孔微孔濾膜。濾膜。深層介質(zhì)過濾：深層介質(zhì)過濾：介質(zhì)的孔隙一般大于微生物細(xì)胞。介質(zhì)的孔隙一般大于微生物細(xì)胞。如用棉花、玻璃纖維和顆?；钚蕴刻畛涞倪^濾器。如用棉花、玻璃纖維和顆?；钚蕴刻畛涞倪^濾器。深層介質(zhì)過濾的原理深層介質(zhì)過濾的原理1 1、慣性沖擊作用：、慣性沖擊作用：2 2、攔截滯留作用：

13、、攔截滯留作用：3 3、布朗擴(kuò)散：、布朗擴(kuò)散：1um 1um 慢氣流慢氣流 不規(guī)則不規(guī)則 直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)4 4、重力沉降：重力、重力沉降：重力 氣流拖帶力氣流拖帶力5 5、靜電引力作用、靜電引力作用深層介質(zhì)過濾的原理深層介質(zhì)過濾的原理 微粒隨氣流通過濾層時(shí)，由于濾層纖維的層微粒隨氣流通過濾層時(shí)，由于濾層纖維的層層阻礙，使氣流出現(xiàn)無數(shù)次改變運(yùn)動(dòng)速度和方向?qū)幼璧K，使氣流出現(xiàn)無數(shù)次改變運(yùn)動(dòng)速度和方向的繞流運(yùn)動(dòng)，引起微粒與濾層纖維間產(chǎn)生的繞流運(yùn)動(dòng)，引起微粒與濾層纖維間產(chǎn)生慣性沖慣性沖擊、攔截、布朗擴(kuò)散、重力沉降、靜電引力擊、攔截、布朗擴(kuò)散、重力沉降、靜電引力等作等作用把微粒滯留在纖維表面上，實(shí)現(xiàn)過濾

14、的目的。用把微粒滯留在纖維表面上，實(shí)現(xiàn)過濾的目的。 空氣過濾除菌介質(zhì)空氣過濾除菌介質(zhì) （）纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì)（）纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì) 棉花：有彈性，纖維長度適中（常用）棉花：有彈性，纖維長度適中（常用） 玻璃纖維：直徑小，不易折斷，過濾效果好。玻璃纖維：直徑小，不易折斷，過濾效果好。 活性炭：要求質(zhì)地堅(jiān)硬，顆粒均勻?；钚蕴浚阂筚|(zhì)地堅(jiān)硬，顆粒均勻。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：體積大，裝填費(fèi)時(shí)費(fèi)力，松緊度不易掌握，空氣壓降大。體積大，裝填費(fèi)時(shí)費(fèi)力，松緊度不易掌握，空氣壓降大。（）紙類過濾介質(zhì)（）紙類過濾介質(zhì) 超細(xì)玻璃纖維紙超細(xì)玻璃纖維紙：3 3 6 6張疊在一起使用，過濾效率高，壓降小。張疊在一起使用，

15、過濾效率高，壓降小。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：強(qiáng)度不大（特別是受潮后）。強(qiáng)度不大（特別是受潮后）。發(fā)酵生產(chǎn)中制備無菌空氣的發(fā)酵生產(chǎn)中制備無菌空氣的大致過程大致過程 空氣空氣 空壓機(jī)空壓機(jī) 貯氣罐貯氣罐 冷卻冷卻 除油水除油水 加熱加熱 空氣預(yù)處理空氣預(yù)處理 總過濾器總過濾器 分過濾器分過濾器 無菌空氣無菌空氣 空氣過濾空氣過濾空氣過濾除菌流程空氣過濾除菌流程 p 高空取氣高空取氣 為遠(yuǎn)離地面幾十米的管子。為遠(yuǎn)離地面幾十米的管子。 每升高每升高1010米，空氣中雜菌降低一個(gè)米，空氣中雜菌降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此從高空取氣要比從低數(shù)量級(jí)。因此從高空取氣要比從低空取氣有利得多?？杖庥欣枚?。 p 粗過濾器粗過濾器

16、 作用：捕集較大的灰塵顆粒，并保護(hù)空壓機(jī)作用：捕集較大的灰塵顆粒，并保護(hù)空壓機(jī) 要求：過濾效率高、阻力小。要求：過濾效率高、阻力小。前兩步目的：提高壓縮前空氣的潔凈度前兩步目的：提高壓縮前空氣的潔凈度。p 空氣壓縮空氣壓縮 克服輸送過程中過濾介質(zhì)的阻力并維持克服輸送過程中過濾介質(zhì)的阻力并維持一定的氣流速度。一定的氣流速度。 p空氣貯罐空氣貯罐緊接空壓機(jī)安裝緊接空壓機(jī)安裝消除壓縮機(jī)排出空消除壓縮機(jī)排出空氣量的脈沖，維持氣量的脈沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力。穩(wěn)定的空氣壓力。利用重力沉降作用利用重力沉降作用除去部分油霧。除去部分油霧。p 壓縮空氣的冷卻壓縮空氣的冷卻 壓縮后空氣溫度顯著上升，能引起過濾介質(zhì)

17、壓縮后空氣溫度顯著上升，能引起過濾介質(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)，需冷卻。養(yǎng)液水分的蒸發(fā)，需冷卻。p 壓縮空氣的除油除水壓縮空氣的除油除水 冷卻降溫后的空氣濕度增大，會(huì)使過濾介冷卻降溫后的空氣濕度增大，會(huì)使過濾介質(zhì)受潮失效。質(zhì)受潮失效。 旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器利用離心力進(jìn)行沉降，對于利用離心力進(jìn)行沉降，對于1010 m m以上的微粒分離效率較高。以上的微粒分離效率較高。絲網(wǎng)分離器絲網(wǎng)分離器利用慣性進(jìn)行攔截，分離效利用慣性進(jìn)行攔截，分離效率較高，能除去率較高，能除去2 25 5 m m的細(xì)小顆粒。的細(xì)小顆粒。含 塵 氣 體清

18、潔 氣 體排 氣 管排塵BB旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器 采用慣性攔截等采用慣性攔截等機(jī)理，有效去除空氣中機(jī)理，有效去除空氣中的水、油霧、塵埃，不的水、油霧、塵埃，不銹鋼絲網(wǎng)可清洗，使用銹鋼絲網(wǎng)可清洗，使用壽命長。壽命長。p 空氣的加熱空氣的加熱 將除油水的空氣加熱（溫差在將除油水的空氣加熱（溫差在10101515C 左右），降低相對濕度（達(dá)左右），降低相對濕度（達(dá)50%50%60%60%）后）后，輸入過濾器。輸入過濾器。發(fā)酵生產(chǎn)中制備無菌空氣的發(fā)酵生產(chǎn)中制備無菌空氣的大致過程大致過程 空氣空氣 空壓機(jī)空壓機(jī) 貯氣罐貯氣罐 冷卻冷卻 除油水除油水 加熱加熱 空氣預(yù)處理空氣預(yù)處理 總過濾器總過濾器 分過

19、濾器分過濾器 無菌空氣無菌空氣 空氣過濾空氣過濾為什么要進(jìn)行空氣的預(yù)處理？為什么要進(jìn)行空氣的預(yù)處理？提高壓縮前空氣的潔凈度提高壓縮前空氣的潔凈度去除壓縮后空氣中的油和水去除壓縮后空氣中的油和水空氣過濾器空氣過濾器過濾除菌的關(guān)鍵設(shè)備過濾除菌的關(guān)鍵設(shè)備發(fā)酵車間的空氣過濾器發(fā)酵車間的空氣過濾器空氣凈化的流程空氣凈化的流程 吸氣口吸入的空氣先經(jīng)過壓縮前的過濾吸氣口吸入的空氣先經(jīng)過壓縮前的過濾 進(jìn)入空氣壓縮機(jī)（進(jìn)入空氣壓縮機(jī)（120120 150150C） 冷卻（冷卻（2020 2525C），），除去油、水，再加熱至除去油、水，再加熱至30 30 3535C。 最后通過總過濾器和分過濾器，獲得潔凈度、最

20、后通過總過濾器和分過濾器，獲得潔凈度、壓力、溫度和流量都符合要求的無菌空氣壓力、溫度和流量都符合要求的無菌空氣。180M180M3 3發(fā)酵罐車間發(fā)酵罐車間大型空氣壓縮機(jī)大型空氣壓縮機(jī)發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵罐發(fā)酵罐u發(fā)酵罐的特點(diǎn)軸封嚴(yán)密，泄漏少能承受一定壓力、溫度攪拌通風(fēng)裝置保證氣液充分混合具有足夠的冷卻面積死角少，滅菌徹底適宜的徑高比（高與直徑的比值為2.54）發(fā)酵罐的類型發(fā)酵罐的類型 攪拌釜反應(yīng)器 鼓泡式反應(yīng)器 氣升式反應(yīng)器鼓泡式反應(yīng)器鼓泡式反應(yīng)器 氣升式反應(yīng)器氣升式反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 產(chǎn)酶菌株的篩選產(chǎn)酶菌株的篩選 定方案：定方案：首先要查閱資料，了解所需菌種的生長培養(yǎng)特性。 采樣：采樣：有針對性地采集樣品。 增殖：增殖：人為地通過控制養(yǎng)分或培條件，使所需菌種增殖培養(yǎng)后，在數(shù)量上占優(yōu)勢。 分離：分離：利用分離技術(shù)得到純種。 發(fā)酵性能測定：發(fā)酵性能測定：進(jìn)行生產(chǎn)性能測定。這些特性包括形態(tài)、培養(yǎng)特征、營養(yǎng)要求、生理生化特性、發(fā)酵周期、產(chǎn)品品種和產(chǎn)量、耐受最高溫度、生長和發(fā)酵最適溫度、最適pH值、提取工藝等。 新種分離與篩選的步驟新種分離與篩選的步驟 （一）采樣一）采樣1、采樣對象 以采集土壤為主。一般園田土和耕作過的沼澤土中，以細(xì)菌和放線菌為主，富含碳水化合物的土壤和沼澤