滅菌與除菌優(yōu)選課件

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)完整發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程:

（1）原料的選擇和預(yù)處理（2）微生物菌種的選育和種子擴大培養(yǎng)（3）培養(yǎng)基的配制和滅菌（4）無菌空氣的制備（5）發(fā)酵（6）產(chǎn)物的分離提?。?）產(chǎn)物的精制干燥（8）廢物的回收利用?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)完整發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程:1現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害一、經(jīng)濟上巨大損失；消耗營養(yǎng)；分解產(chǎn)物；抑制產(chǎn)生菌生長；產(chǎn)物合成下降；影響提?。挥绊懏a(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量；擾亂生產(chǎn)秩序，破壞生產(chǎn)計劃,影響工人的情緒和生產(chǎn)積極性?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害一、經(jīng)濟上巨大損失；2現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害二、生產(chǎn)危害；雜菌使生產(chǎn)菌菌體自溶產(chǎn)生大量泡沫，影響發(fā)酵過程的通氣攪拌，造成逃液；發(fā)酵液發(fā)粘，過濾時不能或很難形成濾餅，過濾困難。染菌發(fā)酵液中含有比正常發(fā)酵液更多的水溶性蛋白和其它雜質(zhì)。采用有機溶劑萃取的提煉工藝，則極易發(fā)生乳化，很難使水相和溶劑相分離，影響進一步提純?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害二、生產(chǎn)危害；3現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害-實例谷氨酸發(fā)酵過程中混入放線菌，則放線菌分泌的抗生素就會使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡；染芽孢桿菌，芽孢耐熱，不易殺死，往往一次染菌后會反復(fù)染菌。青霉素發(fā)酵染菌絕大多數(shù)雜菌都能被青霉素誘導而產(chǎn)生青霉素酶；不論在發(fā)酵前期、中期或后期，染有能產(chǎn)生青霉素酶的雜菌，都能使青霉素迅速破壞?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害-實例谷氨酸發(fā)酵過程中混入放線菌，則放4現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)工業(yè)發(fā)酵滅菌消除雜菌要求：培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵罐及附屬設(shè)備滅菌空氣滅菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)工業(yè)發(fā)酵滅菌5現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第一節(jié)滅菌的方法定義：滅菌：指用化學或物理方法殺滅或除掉物料及設(shè)備中所有生命體的工藝過程，包括微生物的營養(yǎng)體和芽孢。消毒：用物理化學方法殺死環(huán)境中的病源微生物。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第一節(jié)滅菌的方法定義：6現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第一節(jié)滅菌的方法分類加熱滅菌化學藥品滅菌輻射滅菌過濾除菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第一節(jié)滅菌的方法分類7培養(yǎng)基滅菌過程中，除微生物被殺死外，還伴隨著培養(yǎng)基成分被破壞，在加熱下氨基酸及維生素等受破壞。（二）連續(xù)滅菌(連消）影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量；各種機理各自所作貢獻的大?。阂话阏J為慣性沖擊截留、攔截滯留截留和布朗運動截留的作用較大，而重力和靜電引力的作用則很小。營養(yǎng)成分的破壞

滅菌的過程實質(zhì)上也是營養(yǎng)成分破環(huán)的過程，保證滅菌效果的前提下，盡可能減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的破壞。設(shè)計合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，選擇合適的空氣凈化流程，以達到除油、水和雜質(zhì)的目的。培養(yǎng)基的物理狀態(tài)：

液體培養(yǎng)基中除熱的傳道傳遞外，還有對流，所以比較容易滅菌，而固體則比較難于滅菌。培養(yǎng)基的物理狀態(tài)：

液體培養(yǎng)基中除熱的傳道傳遞外，還有對流，所以比較容易滅菌，而固體則比較難于滅菌。1、設(shè)立吸氣口：5～10米，宜在郊區(qū)或農(nóng)村建場；而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。t總=t1+t2+t3氧氣、氮氣、二氧化碳、（1）連消塔加熱滅菌的連續(xù)滅菌流程干熱與濕熱穿透力及滅菌效果比較6、加熱：30～35℃（相對濕度60％）；四、臭氧滅菌——無污染消毒劑2、壓縮前過濾：粗過濾器（油浸鐵絲網(wǎng)），減少空氣壓縮機的磨損，減輕介質(zhì)負荷；在恒定滅菌溫度下，對某一種微生物而言k可為常數(shù)，對兩邊積分，得對數(shù)殘留定律公式：－dN/dT=kN1、分批滅菌（實罐滅菌)現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)一熱滅菌法原理：干燥高溫條件加快使蛋白變性，致死率增高；適用：耐高溫、需保持干燥的器皿、器械分類：火焰滅菌；干熱滅菌。干熱滅菌

原理：蒸汽的穿透力；潛熱；使蛋白變性。適用：培養(yǎng)基、發(fā)酵罐體、附屬設(shè)備等分類：煮沸滅菌法；巴氏滅菌；間歇滅

菌；高壓蒸汽滅菌等。濕熱滅菌培養(yǎng)基滅菌過程中，除微生物被殺死外，還伴隨著培養(yǎng)基成分被破壞8現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)9現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)干熱滅菌1.干熱滅菌法:

將金屬制品或清潔玻璃器皿放入電熱烘箱內(nèi)，在150～170℃下維持1～2小時后，即可達到徹底滅菌的目的。在這種條件下，可使細胞膜破壞、蛋白質(zhì)變性、原生質(zhì)干燥，以及各種細胞成分發(fā)生氧化。灼燒，是一種最徹底的干熱滅菌方法，但它只能用于接種環(huán)、接種針等少數(shù)對象的滅菌。

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)干熱滅菌1.干熱滅菌法:將金屬制品或清潔玻璃器10濕熱滅菌法比干熱滅菌法更有效。－dN/dT=kN適用：潔凈室及凈化設(shè)備在接近纖維時，氣流碰到纖維而受阻，空氣就改變運動方向繞過纖維繼續(xù)前進。2）以微孔濾紙、濾板、濾棒構(gòu)成的過濾器。在這種條件下，可使細胞膜破壞、蛋白質(zhì)變性、原生質(zhì)干燥，以及各種細胞成分發(fā)生氧化。保證進口空氣清潔度，減少進口空氣的含菌數(shù)。在氣流速度在臨界速度以下，由于速度很低時，在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)，在滯留區(qū)內(nèi)氣流速度更慢，在滯留區(qū)內(nèi)的顆粒緩慢接近纖維，并與之接觸，由于摩擦、粘著作用而被滯留，這種作用稱為阻截作用。高空采風→無油潤滑空氣壓縮→貯罐→冷卻→一次過濾→二次過濾→進入發(fā)酵罐而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。不同微生物的耐熱性不同，細菌芽孢最強，營養(yǎng)體最弱，放線菌、霉菌比細菌營養(yǎng)體要強。高空采風→無油潤滑空氣壓縮→貯罐→冷卻→一次過濾→二次過濾→進入發(fā)酵罐1、分批滅菌（實罐滅菌)例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，需70℃4~6min，在30%糖液中70℃30min。適用：培養(yǎng)基、發(fā)酵罐體、附屬設(shè)備等因此對數(shù)穿透定律是指在滅菌過程中，活菌數(shù)逐漸減少，其減少量隨殘留活菌數(shù)的減少而遞減，也就是說微生物的死亡速率與任一瞬間殘存的活菌數(shù)成正比。而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。適用：潔凈室及凈化設(shè)備發(fā)酵液發(fā)粘，過濾時不能或很難形成濾餅，過濾困難。以lgk對1／T標繪得一直而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。培養(yǎng)基中的顆粒小，滅菌容易，顆粒大，滅菌難?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2.濕熱滅菌法濕熱滅菌法比干熱滅菌法更有效。多數(shù)細菌和真菌的營養(yǎng)細胞在60℃左右處理5～10min后即可殺死；酵母菌和真菌的孢子稍耐熱些，要用80℃以上的溫度處理才能殺死；而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。濕熱滅菌法比干熱滅菌法更有效?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2.濕熱滅菌法濕熱11現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)干熱與濕熱穿透力及滅菌效果比較溫度(℃)時間(小時)透過布層的溫度(℃)滅菌20層40層100層干熱130-1404867270.5不完全濕熱105.3310l10l10l完全現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)干熱與濕熱穿透力及滅菌效果比較溫度(℃)時間透12現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)蛋白質(zhì)含水量與凝固所需溫度蛋白含水量(%)30min內(nèi)凝固所需溫度(℃)50562574-801880-9061450160-170現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)蛋白質(zhì)含水量與凝固所需溫度蛋白含水量(%)30m13現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)蒸汽壓力與蒸汽溫度換算關(guān)系蒸汽壓力(大氣壓)壓力表讀數(shù)(kg/cm2)蒸汽溫度(℃)1.001.251.501.752.002.503.000.000.250.500.751.001.502.00100.0107.0112.0115.0121.0128.0134.5現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)蒸汽壓力與蒸汽溫度換算關(guān)系蒸汽壓力14現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)常見的濕熱滅菌法煮沸滅菌法巴氏滅菌間歇滅菌高壓蒸汽滅菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)常見的濕熱滅菌法煮沸滅菌法15現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)A.常壓法煮沸滅菌法：100℃下保持15-20分鐘，一般不能殺死芽孢。巴氏消毒法是一種低溫消毒法低溫：60-62℃下保持30分鐘可進行牛奶消毒；高溫：72℃下保持15分鐘即可?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)A.常壓法煮沸滅菌法：100℃下保持15-2016現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)間歇滅菌法，又稱丁達爾滅菌法或分段滅菌法。適用于不耐熱培養(yǎng)基的滅菌。方法是：將待滅菌的培養(yǎng)基在80～100℃下蒸煮15～60分鐘，以殺死其中所有微生物的營養(yǎng)細胞，然后置室溫或37℃下保溫過夜，誘導殘留的芽孢發(fā)芽，第二天再以同法蒸煮和保溫過夜，如此連續(xù)重復(fù)3天，即可在較低溫度下達到徹底滅菌的效果?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)間歇滅菌法，又稱丁達爾滅菌法或分段滅菌法。適用于17現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)B.加壓法盛有適量水的加壓蒸汽滅菌鍋加熱煮沸，徹底驅(qū)盡后將鍋密閉，再繼續(xù)加熱至121℃維持15～20分鐘，也可采用在較低的溫度115℃下維持30分鐘的方法。此法適合于一切微生物學實驗室、醫(yī)療保健機構(gòu)或發(fā)酵工廠中對培養(yǎng)基及多種器材、物料的滅菌。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)B.加壓法盛有適量水的加壓蒸汽滅菌鍋加熱煮沸，徹18現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)濕熱法滅菌要點注意事項：排凈冷空氣；滅菌終了，緩慢降壓；滅菌結(jié)束，趁熱取出物品?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)濕熱法滅菌要點19現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)

C.連續(xù)加壓滅菌法在發(fā)酵行業(yè)里也稱“連消法”。此法只在大規(guī)模的發(fā)酵工廠中作培養(yǎng)基滅菌用。主要操作：將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外連續(xù)不斷地進行加熱、維持和冷卻，然后才進入發(fā)酵罐。培養(yǎng)基一般在135～140℃下處理5～15秒鐘。

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)

C.連續(xù)加壓滅菌法在發(fā)酵行業(yè)里也稱“連消法”。20現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)高溫滅菌的操作高溫短時間滅菌高壓蒸汽滅菌能有效地殺滅雜菌，也能破壞營養(yǎng)成分；熱的作用下，某些營養(yǎng)還相互發(fā)生反應(yīng)，甚至生成毒物：滅菌中，溫度升高，菌體死亡速率的增加遠大于營養(yǎng)成分破壞的增加。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)高溫滅菌的操作高溫短時間滅菌21例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，需70℃4~6min，在30%糖液中70℃30min。（2）滅菌程度即殘留菌數(shù)，如果要求完全滅菌，即Ns＝0，則t接近于無窮大，這在事實上是不可能的。1、分批滅菌（實罐滅菌)設(shè)計和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)。當溫度低于35℃時即可接種發(fā)酵。提高過濾除菌效率的措施影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量；2、典型的空氣除菌流程很多微生物都帶電荷（譬如枯草芽孢桿菌孢子中20％帶正電荷，15％帶負電荷）；培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應(yīng)，符合一級動力學反應(yīng)，可用下式表示：t打開溫度控制器的電源開關(guān)。巴氏消毒法是一種低溫消毒法2、典型的空氣除菌流程營養(yǎng)成分的破壞

滅菌的過程實質(zhì)上也是營養(yǎng)成分破環(huán)的過程，保證滅菌效果的前提下，盡可能減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的破壞。適用：培養(yǎng)基、發(fā)酵罐體、附屬設(shè)備等1~2%的NaCl溶液對微生物有保護作用。4、冷卻：一級空氣冷卻：40～50℃，此法只在大規(guī)模的發(fā)酵工廠中作培養(yǎng)基滅菌用。6、加熱：30～35℃（相對濕度60％）；實際生產(chǎn)中取N2為0.擾亂生產(chǎn)秩序，破壞生產(chǎn)計劃,影響工人的情緒和生產(chǎn)積極性。提高過濾除菌效率的措施現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)二、輻射滅菌紫外線、X射線等。原理：高能量的電磁輻射和微粒輻射使核酸、蛋白質(zhì)和酶變性；適用：表面、局部空間例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，22現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)三、化學物質(zhì)滅菌甲醛、苯酚、高錳酸鉀、潔爾滅等。原理：蛋白質(zhì)變性；酶失活；破壞細胞膜透性。適用：廠房、無菌室、器具等的消毒。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)三、化學物質(zhì)滅菌甲醛、苯酚、高錳酸鉀、潔爾滅等。23現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)四、臭氧滅菌——無污染消毒劑原理：利用臭氧的氧化作用滅菌；適用：潔凈室及凈化設(shè)備現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)四、臭氧滅菌——無污染消毒劑原理：利用臭氧的氧化24現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)五、過濾滅菌醋酸纖維、尼龍、聚丙烯等。原理：微孔濾膜；適用：熱敏性物質(zhì)、空氣。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)五、過濾滅菌醋酸纖維、尼龍、聚丙烯等。25現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第二節(jié)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌滅菌方法——濕熱滅菌一培養(yǎng)基滅菌條件1.滅菌溫度和時間的選擇2影響培養(yǎng)基滅菌效果的因素二、發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌（一）分批滅菌（二）連續(xù)滅菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第二節(jié)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌滅菌方法——濕熱26現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)

高溫對培養(yǎng)基成分的有害影響及其防止

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)高溫對培養(yǎng)基成分的有害影響及其防止27現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1.滅菌溫度和時間的選擇a.微生物的熱致死溫度

應(yīng)高于該溫度,通常以芽孢為準。b.營養(yǎng)成分的破壞

滅菌的過程實質(zhì)上也是營養(yǎng)成分破環(huán)的過程，保證滅菌效果的前提下，盡可能減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的破壞。應(yīng)采用高溫短時

滅菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1.滅菌溫度和時間的選擇a.微生物的熱致死溫度

28現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1、滅菌時間的確定在一定溫度下，微生物熱死遵循分子反應(yīng)速度理論。因此對數(shù)穿透定律是指在滅菌過程中，活菌數(shù)逐漸減少，其減少量隨殘留活菌數(shù)的減少而遞減，也就是說微生物的死亡速率與任一瞬間殘存的活菌數(shù)成正比。－dN/dT=kN現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1、滅菌時間的確定29現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)一級反應(yīng)動力學－dN/dT=kNN－殘留的活菌數(shù)

K-滅菌死亡速率常數(shù),S-1或min-1T-滅菌時間，s或min現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)一級反應(yīng)動力學30現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)在恒定滅菌溫度下，對某一種微生物而言k可為常數(shù)，對兩邊積分，得對數(shù)殘留定律公式：－dN/dT=kN現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)在恒定滅菌溫度下，對某一種微生物而言k可為常數(shù)，31現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)例1：有一發(fā)酵罐內(nèi)裝40m3培養(yǎng)基，在121℃溫度下進行實罐滅菌。原污染程度為每1ml有2×105個耐熱細菌芽孢，121℃時滅菌速度常數(shù)為1.8min-1。求滅菌失敗機率為0.001時所需要的滅菌時間t

。解:N0=40×106×2×105=8×1012(個)Nt=0.001(個)k=1.8min-1則:滅菌時間現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)例1：有一發(fā)酵罐內(nèi)裝40m3培養(yǎng)基，在121℃溫32現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)應(yīng)注意的問題：（1）滅菌時間取決于污染程度(N0)滅菌程度(Ns)；（2）滅菌程度即殘留菌數(shù)，如果要求完全滅菌，即Ns＝0，則t接近于無窮大，這在事實上是不可能的。故在工程上進行滅菌設(shè)計時常以Ns＝10－3。也就是每處理1000批培養(yǎng)基只允許一次失敗作為計算的依據(jù)。（3）滅菌速率常數(shù)K是判斷微生物受熱死亡難易程度的基本依據(jù)，隨物種和滅菌溫度而異。在相同溫度下，k值越小，微生物越耐熱。（4）同一種微生物在不同滅菌溫度下，k值不同，滅菌溫度越低，K值越小，滅菌溫度越高，K值越大?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)應(yīng)注意的問題：（1）滅菌時間取決于污染程度(N0330時微生物最不易死亡,pH<6.在發(fā)酵行業(yè)里也稱“連消法”?？諝獾谝淮卫鋮s到30～35℃，第二級冷卻至20～25℃，經(jīng)分水后加熱到30～35℃，因為溫度升高，相對濕度下降。高壓蒸汽滅菌能有效地殺滅雜菌，也能破壞營養(yǎng)成分；（4）同一種微生物在不同滅菌溫度下，k值不同，滅菌溫度越低，K值越小，滅菌溫度越高，K值越大。培養(yǎng)基中的顆粒小，滅菌容易，顆粒大，滅菌難。001時所需要的滅菌時間t。培養(yǎng)基的物理狀態(tài)：

液體培養(yǎng)基中除熱的傳道傳遞外，還有對流，所以比較容易滅菌，而固體則比較難于滅菌。每立方米大氣中約有103~104個微生物：2）以微孔濾紙、濾板、濾棒構(gòu)成的過濾器。巴氏消毒法是一種低溫消毒法例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，需70℃4~6min，在30%糖液中70℃30min。冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，需70℃4~6min，在30%糖液中70℃30min。灼燒，是一種最徹底的干熱滅菌方法，但它只能用于接種環(huán)、接種針等少數(shù)對象的滅菌。t為反應(yīng)時間（min）保證進口空氣清潔度，減少進口空氣的含菌數(shù)。高濃度有機物會在細胞周圍形成一層薄膜，影響熱的傳入，所以滅菌溫度高些。打開攪拌器的電源開關(guān)，使攪拌器轉(zhuǎn)速控制在300~350rpm；培養(yǎng)基一般在135～140℃下處理5～15秒鐘。t為反應(yīng)時間（min）（2）深層介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇培養(yǎng)基滅菌過程中，除微生物被殺死外，還伴隨著培養(yǎng)基成分被破壞，在加熱下氨基酸及維生素等受破壞。在生產(chǎn)中必需選擇既能達到滅菌目的，又能使培養(yǎng)基成分破壞減至最少的條件。滅菌過程微生物死亡是屬于一級反應(yīng)動力學類型，在其它條件不變時，反應(yīng)速度常數(shù)κ與溫度的關(guān)系可用阿累尼烏斯方程式表示A為比例常數(shù)E為殺死細菌所需活化能R為氣體常數(shù)T為絕對溫度（K）0時微生物最不易死亡,pH<6.現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基滅菌溫度的34現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)以lgk對1／T標繪得一直線，其斜率為截距為lgA，從斜率和截距可求得A和E現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)以lgk對1／T標繪得一直35現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應(yīng)，符合一級動力學反應(yīng)，可用下式表示：t培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應(yīng)，符合一級動力學反應(yīng)，可用下式表示：c為反應(yīng)物濃度（mol/L）t為反應(yīng)時間（min）k’為化學反應(yīng)速度常數(shù)（min）T為絕對溫度（K）現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應(yīng)，符合一級動力學36現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)在化學反應(yīng)中，其他條件不變時，反應(yīng)速度常數(shù)與溫度的關(guān)系也可用阿累尼烏斯方程式表示：

在滅菌時，當溫度變化，菌體死亡速度常數(shù)k和培養(yǎng)基成分破壞速度常數(shù)k’都發(fā)生了改變。溫度由T1升高到T2，k值分別為：現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)在化學反應(yīng)中，其他條件不變時，反應(yīng)速度常數(shù)與溫度37現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)同樣，滅菌時，培養(yǎng)基成分的破壞也可得類似關(guān)系：所以：現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)同樣，滅菌時，培養(yǎng)基成分的破壞也可得類似關(guān)系：所38現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)殺滅細菌芽孢的活化能E大于B族維生素破壞的活化能E’（見

下表）。因此，大于，即隨著溫度上升，滅菌速率常數(shù)增加倍數(shù)大于培養(yǎng)基成分分解的速度常數(shù)的增加倍數(shù)。也就是說，溫度升高，菌死亡速率大于培養(yǎng)基成分破壞的速率。

達到相同的滅菌效果，提高滅菌溫度可以明顯縮短滅菌時間，并可減少培養(yǎng)基因受熱時間長使營養(yǎng)成分遭到破壞的損失。不同溫度的滅菌時間及培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的破壞情況，見表?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)殺滅細菌芽孢的活化能E大于B族維生素破壞的活化能39現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)在實際生產(chǎn)中以芽胞的死亡作為滅菌的依據(jù)；不可能絕對殺滅微生物（無活菌殘留），一般要求微生物污染降低到處理1000罐中只殘留1個活菌，此數(shù)已能滿足生產(chǎn)的要求?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)在實際生產(chǎn)中以芽胞的死亡作為滅菌的依據(jù)；40吸附于電極上的顆粒、油滴和水滴等要定期清洗；以lgk對1／T標繪得一直擾亂生產(chǎn)秩序，破壞生產(chǎn)計劃,影響工人的情緒和生產(chǎn)積極性。2、典型的空氣除菌流程（8）廢物的回收利用。適用：潔凈室及凈化設(shè)備培養(yǎng)基一般在135～140℃下處理5～15秒鐘。過濾介質(zhì)失效（活性炭灰化、棉花粉末化）造成漏風適用：培養(yǎng)基、發(fā)酵罐體、附屬設(shè)備等優(yōu)點：

不需要其他附屬設(shè)備，操作簡便，是國內(nèi)外生產(chǎn)中常用方法：熱能利用合理，自動化控制不同微生物的耐熱性不同，細菌芽孢最強，營養(yǎng)體最弱，放線菌、霉菌比細菌營養(yǎng)體要強。蛋白質(zhì)含水量與凝固所需溫度培養(yǎng)基預(yù)熱：配制罐或預(yù)熱罐，60～75C，避免料液與蒸汽溫差過大而產(chǎn)生水汽撞擊；1~2%的NaCl溶液對微生物有保護作用。實際生產(chǎn)中取N2為0.培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應(yīng)，符合一級動力學反應(yīng)，可用下式表示：不適合粘度大或固型物含量高的培養(yǎng)基，因此對數(shù)穿透定律是指在滅菌過程中，活菌數(shù)逐漸減少，其減少量隨殘留活菌數(shù)的減少而遞減，也就是說微生物的死亡速率與任一瞬間殘存的活菌數(shù)成正比。培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應(yīng)，符合一級動力學反應(yīng)，可用下式表示：t（2）深層介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)（4）同一種微生物在不同滅菌溫度下，k值不同，滅菌溫度越低，K值越小，滅菌溫度越高，K值越大。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)二、影響培養(yǎng)基滅菌的因素

1.培養(yǎng)基成份:

油脂、糖類及一定濃度的蛋白質(zhì)會提高微生物的耐熱性。高濃度有機物會在細胞周圍形成一層薄膜，影響熱的傳入，所以滅菌溫度高些。例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，需70℃4~6min，在30%糖液中70℃30min。

1~2%的NaCl溶液對微生物有保護作用。隨著濃度的增加，保護作用減弱，如濃度超過8~10％，則微生物的耐熱性降低。吸附于電極上的顆粒、油滴和水滴等要定期清洗；現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)二、41現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)二、影響培養(yǎng)基滅菌的因素

2.培養(yǎng)基的物理狀態(tài)：

液體培養(yǎng)基中除熱的傳道傳遞外，還有對流，所以比較容易滅菌，而固體則比較難于滅菌。

培養(yǎng)基中的顆粒小，滅菌容易，顆粒大，滅菌難。一般含有小于1mm的顆粒對培養(yǎng)基滅菌影響不大，但顆粒大時，影響滅菌效果，應(yīng)過濾除去。

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)二、影響培養(yǎng)基滅菌的因素2.培養(yǎng)基的物理狀態(tài)：42現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)3.pH值的影響

pH值對微生物的耐熱性影響很大，pH為6.0-8.0時微生物最不易死亡,pH<6.0時氫離子易滲入微生物的細胞內(nèi)。

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)3.pH值的影響43現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)4.培養(yǎng)基中微生物數(shù)量

微生物數(shù)量越多，滅菌需要的時間越長，滅菌難度越大。5.微生物細胞中含水量

微生物含水量越高，細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)凝固溫度越低，越容易受熱而喪失生命力。6.微生物細胞的菌齡

年輕細胞含水量高，年老細胞含水量低，所以年老細胞不容易被殺死。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)4.培養(yǎng)基中微生物數(shù)量44現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)7.微生物的耐熱性

不同微生物的耐熱性不同，細菌芽孢最強，營養(yǎng)體最弱，放線菌、霉菌比細菌營養(yǎng)體要強。8.空氣排除情況現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)7.微生物的耐熱性45現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)二、培養(yǎng)基的滅菌方法分批滅菌連續(xù)滅菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)二、培養(yǎng)基的滅菌方法分批滅菌46現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1、分批滅菌（實罐滅菌)定義：

將配置好的培養(yǎng)基加入發(fā)酵罐內(nèi)，直接用蒸汽加熱，達到滅菌要求的溫度和壓力后維持一定的時間，再冷卻至發(fā)酵所需溫度。優(yōu)點：

不需要其他附屬設(shè)備，操作簡便，是國內(nèi)外生產(chǎn)中常用方法：缺點：

加熱和冷卻時間長，營養(yǎng)成分有一定損失，罐利用率低，不能采用高溫快速工藝?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1、分批滅菌（實罐滅菌)定義：47現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1、分批滅菌（實罐滅菌)過程分批滅菌三個過程：

升溫、保溫和冷卻；發(fā)酵罐容積越大，加熱和冷卻時間越長，這兩段時間也在滅菌，滅菌主要在保溫過程；t總=t1+t2+t3（t1、t2

和t3分別表示加熱、維持和冷卻所需要的時間）現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1、分批滅菌（實罐滅菌)過程48現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)3滅菌的主要步驟：（1）培養(yǎng)基的輸送：通過專用管道輸入發(fā)酵罐中。（2）滅菌前的準備工作：檢查水、電、氣以及發(fā)酵罐的密封性是否正常，將空氣過濾器滅菌，滅菌后將過濾器裝上發(fā)酵罐?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)3滅菌的主要步驟：49現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（3）加熱：控制進水閥和出水閥，調(diào)節(jié)水壓使水壓表指針指示在0.25~0.3之間，使水充滿加熱器，防止燒壞加熱器；打開發(fā)酵罐的總電源；打開攪拌器的電源開關(guān)，使攪拌器轉(zhuǎn)速控制在300~350rpm；打開溫度控制器的電源開關(guān)。

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（3）加熱：控制進水閥和出水閥，調(diào)節(jié)水壓使水壓表50現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（4）保溫：121℃，滅菌30min（5）冷卻：滅菌結(jié)束后，發(fā)酵罐會自動降溫，當溫度低于90℃時，通過無菌操作，安裝好已滅菌的空氣過濾器，然后，通入無菌空氣，使培養(yǎng)基快速降溫，并使發(fā)酵罐保持一定的正壓，以減少污染；當溫度低于35℃時即可接種發(fā)酵?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（4）保溫：121℃，滅菌30min51現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（二）連續(xù)滅菌(連消）定義：培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外經(jīng)過一套滅菌設(shè)備連續(xù)的加熱滅菌，冷卻后送入已滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)的工藝過程。主要操作：將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外連續(xù)不斷地進行加熱、維持和冷卻，然后才進入發(fā)酵罐。培養(yǎng)基一般在135～140℃下處理5～15秒鐘。

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（二）連續(xù)滅菌(連消）定義：52當微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒就沉降。在恒定滅菌溫度下，對某一種微生物而言k可為常數(shù)，對兩邊積分，得對數(shù)殘留定律公式：－dN/dT=kN當溫度低于35℃時即可接種發(fā)酵。（2）深層介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)灼燒，是一種最徹底的干熱滅菌方法，但它只能用于接種環(huán)、接種針等少數(shù)對象的滅菌。（2）深層介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)利用熱空氣加熱冷空氣的流程

適用范圍：空氣濕含量中等地區(qū)2、典型的空氣除菌流程例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，需70℃4~6min，在30%糖液中70℃30min。隨著濃度的增加，保護作用減弱，如濃度超過8~10％，則微生物的耐熱性降低。濾材要求：耐高溫高壓、不易被油水污染、除菌效率高、阻力小、成本低、易更換等；高濃度有機物會在細胞周圍形成一層薄膜，影響熱的傳入，所以滅菌溫度高些。滅菌過程微生物死亡是屬于一級反應(yīng)動力學類型，在其它條件不變時，反應(yīng)速度常數(shù)κ與溫度的關(guān)系可用阿累尼烏斯方程式表示001時所需要的滅菌時間t。而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。年輕細胞含水量高，年老細胞含水量低，所以年老細胞不容易被殺死。因此對數(shù)穿透定律是指在滅菌過程中，活菌數(shù)逐漸減少，其減少量隨殘留活菌數(shù)的減少而遞減，也就是說微生物的死亡速率與任一瞬間殘存的活菌數(shù)成正比。在相同溫度下，k值越小，微生物越耐熱。過濾介質(zhì)失效（活性炭灰化、棉花粉末化）造成漏風適用：廠房、無菌室、器具等的消毒。在氣流速度在臨界速度以下，由于速度很低時，在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)，在滯留區(qū)內(nèi)氣流速度更慢，在滯留區(qū)內(nèi)的顆粒緩慢接近纖維，并與之接觸，由于摩擦、粘著作用而被滯留，這種作用稱為阻截作用。－dN/dT=kN現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（二）連續(xù)滅菌(連消）優(yōu)點：可用高溫快速滅菌發(fā)酵罐利用率高熱能利用合理，自動化控制缺點：不適合粘度大或固型物含量高的培養(yǎng)基，增加操作環(huán)節(jié)，增加染菌機會。當微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒就沉降。現(xiàn)代發(fā)酵53現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基預(yù)熱：配制罐或預(yù)熱罐，60～75C，避免料液與蒸汽溫差過大而產(chǎn)生水汽撞擊；連續(xù)滅菌：連消塔，126~132C，20～30S；保溫：維持罐，5～7min；冷卻：冷水噴淋冷卻至40～50C。3.培養(yǎng)基連消工藝流程現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基預(yù)熱：配制罐或預(yù)熱罐，60～75C，避免54現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（1）連消塔加熱滅菌的連續(xù)滅菌流程現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（1）連消塔加熱滅菌的連續(xù)滅菌流程55現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)套管式連消塔現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)套管式連消塔56現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)維持罐現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)維持罐57現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)不同滅菌方式溫度的變化連消實消現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)不同滅菌方式溫度的變化連消實消58現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第三節(jié)空氣除菌發(fā)酵中的通氣每立方米發(fā)酵液每分鐘通氣0.8m3，培養(yǎng)周期170h，每個周期需通氣2.86×105m3；空氣成分氧氣、氮氣、二氧化碳、惰性氣體、水蒸氣及灰塵（細菌等）空氣中的微生物每立方米大氣中約有103~104個微生物：城市多于農(nóng)村，夏季多于冬季；通常細菌芽孢、霉菌孢子居多；空氣中的微生物一般附著在塵埃、霧滴上?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第三節(jié)空氣除菌發(fā)酵中的通氣59現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)一、空氣除菌方法1.加熱滅菌：采用加熱手段（電、蒸汽、空壓機）將空氣加熱到滅菌溫度進行滅菌。2.靜電電除菌：被電離的空氣離子在向電極快速移動過程中撞擊上空氣中的塵埃、菌體后，使菌體、塵埃移向電極，最終沉降吸附在電極上，以達到除塵除菌的目的。3.介質(zhì)過濾除塵、除菌把空氣中的各種微粒和極少量的游離微生物用過濾介質(zhì)捕集起來予以清除方法現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)一、空氣除菌方法1.加熱滅菌：60現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1、加熱滅菌蒸汽、電——既不經(jīng)濟，又不安全；空氣壓縮機——可行！對于無菌程度要求不高利用空氣壓縮產(chǎn)熱滅菌PV=nRT

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1、加熱滅菌蒸汽、電——既不經(jīng)濟，又不安全；利用614、冷卻：一級空氣冷卻：40～50℃，應(yīng)注意的問題：（1）滅菌時間取決于污染程度(N0)滅菌程度(Ns)；在氣流速度在臨界速度以下，由于速度很低時，在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)，在滯留區(qū)內(nèi)氣流速度更慢，在滯留區(qū)內(nèi)的顆粒緩慢接近纖維，并與之接觸，由于摩擦、粘著作用而被滯留，這種作用稱為阻截作用。（4）同一種微生物在不同滅菌溫度下，k值不同，滅菌溫度越低，K值越小，滅菌溫度越高，K值越大。（2）滅菌程度即殘留菌數(shù)，如果要求完全滅菌，即Ns＝0，則t接近于無窮大，這在事實上是不可能的。在相同溫度下，k值越小，微生物越耐熱。在這種條件下，可使細胞膜破壞、蛋白質(zhì)變性、原生質(zhì)干燥，以及各種細胞成分發(fā)生氧化。t總=t1+t2+t3在相同溫度下，k值越小，微生物越耐熱。提高過濾除菌效率的措施濕熱滅菌法比干熱滅菌法更有效。（1）連消塔加熱滅菌的連續(xù)滅菌流程一般含有小于1mm的顆粒對培養(yǎng)基滅菌影響不大，但顆粒大時，影響滅菌效果，應(yīng)過濾除去。完整發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程:培養(yǎng)基一般在135～140℃下處理5～15秒鐘。設(shè)計和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)。每立方米大氣中約有103~104個微生物：冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程培養(yǎng)基一般在135～140℃下處理5～15秒鐘。達到相同的滅菌效果，提高滅菌溫度可以明顯縮短滅菌時間，并可減少培養(yǎng)基因受熱時間長使營養(yǎng)成分遭到破壞的損失。蒸汽壓力熱能利用合理，自動化控制現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、靜電除菌：原理：含灰塵和微生物的空氣通過高壓直流電場，氣體電離，產(chǎn)生的離子使灰塵和微生物等成為載電體，捕集于電極上；特點吸附于電極上的顆粒、油滴和水滴等要定期清洗；特點：能耗低、捕集效率高、設(shè)備龐大4、冷卻：一級空氣冷卻：40～50℃，現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、靜電除62現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)3、介質(zhì)過濾除菌絕對介質(zhì)過濾深層介質(zhì)過濾現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)3、介質(zhì)過濾除菌絕對介質(zhì)過濾63現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（1）絕對過濾定義

介質(zhì)之間的空隙小于被濾除的微生物，當空氣流過介質(zhì)層后，空氣中的微生物被濾除。介質(zhì)的空隙小于0.5μm，

從可靠性、經(jīng)濟性、可操控性上不如深層介質(zhì)過濾?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（1）絕對過濾定義

64現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（2）深層介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)除菌原理慣性沖擊作用阻截作用布朗擴散重力沉降靜電吸附現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（2）深層介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)除菌原理65現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1）慣性沖擊作用當微生物等顆粒隨空氣以一定的速度流動在接近纖維時，氣流碰到纖維而受阻，空氣就改變運動方向繞過纖維繼續(xù)前進。微生物等顆粒由于具有一定的質(zhì)量，在以一定速度運動時具有慣性，碰到纖維時，由于慣性作用而離開氣流碰在纖維表面上，由于摩擦、粘附作用，被滯留在纖維表面上，這叫做慣性滯留作用當氣流達到一定速度時，它是介質(zhì)過濾除塵的主要作用。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1）慣性沖擊作用當微生物等顆粒隨空氣以一定的速度66現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2）阻截作用在氣流速度在臨界速度以下，由于速度很低時，在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)，在滯留區(qū)內(nèi)氣流速度更慢，在滯留區(qū)內(nèi)的顆粒緩慢接近纖維，并與之接觸，由于摩擦、粘著作用而被滯留，這種作用稱為阻截作用?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2）阻截作用在氣流速度在臨界速度以下，由于速度很67現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)3）布朗運動

很小的顆粒在流動速度很慢的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則直線運動，稱為布朗運動4）重力沉降：當微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒就沉降。5）靜電吸附：很多微生物都帶電荷（譬如枯草芽孢桿菌孢子中20％帶正電荷，15％帶負電荷）；受摩擦產(chǎn)生的靜電吸引而沉降。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)3）布朗運動

很小的顆粒在流動速度很慢的氣流中68現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)

各種機理各自所作貢獻的大?。阂话阏J為慣性沖擊截留、攔截滯留截留和布朗運動截留的作用較大，而重力和靜電引力的作用則很小。特點：介質(zhì)空隙大于微生物，必須一定厚度才能達到過濾除菌的目的，所以稱為深層過濾除菌。深層過濾除菌的作用比較現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)各種機理各自所作貢獻的大?。阂话阏J為慣性69現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)

深層介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)濾材要求：耐高溫高壓、不易被油水污染、除菌效率高、阻力小、成本低、易更換等；常用：棉花、棒狀活性炭、玻璃棉、超細玻璃纖維紙、石棉濾板等?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)深層介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)70現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)空氣過濾除菌的介質(zhì)濾材要求：耐高溫高壓、不易被油水污染、除菌效率高、阻力小、成本低、易更換等；常用介質(zhì)：纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì)棉花；玻璃纖維；活性炭；超細玻璃纖維紙；石棉濾板燒結(jié)過濾介質(zhì)新型過濾介質(zhì)

（微孔濾膜類過濾介質(zhì)）活性炭微孔濾膜現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)空氣過濾除菌的介質(zhì)濾材要求：活性炭微孔濾膜71二級空氣冷卻：20～25℃（相對濕度100％）；（二）連續(xù)滅菌(連消）培養(yǎng)基預(yù)熱：配制罐或預(yù)熱罐，60～75C，避免料液與蒸汽溫差過大而產(chǎn)生水汽撞擊；多數(shù)細菌和真菌的營養(yǎng)細胞在60℃左右處理5～10min后即可殺死；微生物數(shù)量越多，滅菌需要的時間越長，滅菌難度越大。2）以微孔濾紙、濾板、濾棒構(gòu)成的過濾器。（5）冷卻：滅菌結(jié)束后，發(fā)酵罐會自動降溫，當溫度低于90℃時，通過無菌操作，安裝好已滅菌的空氣過濾器，然后，通入無菌空氣，使培養(yǎng)基快速降溫，并使發(fā)酵罐保持一定的正壓，以減少污染；滅菌中，溫度升高，菌體死亡速率的增加遠大于營養(yǎng)成分破壞的增加。微生物含水量越高，細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)凝固溫度越低，越容易受熱而喪失生命力。在發(fā)酵行業(yè)里也稱“連消法”。四、臭氧滅菌——無污染消毒劑2）以微孔濾紙、濾板、濾棒構(gòu)成的過濾器。優(yōu)點：

不需要其他附屬設(shè)備，操作簡便，是國內(nèi)外生產(chǎn)中常用方法：設(shè)計合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，選擇合適的空氣凈化流程，以達到除油、水和雜質(zhì)的目的。分批滅菌三個過程：

升溫、保溫和冷卻；營養(yǎng)成分的破壞

滅菌的過程實質(zhì)上也是營養(yǎng)成分破環(huán)的過程，保證滅菌效果的前提下，盡可能減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的破壞。t為反應(yīng)時間（min）8m3，培養(yǎng)周期170h，不論在發(fā)酵前期、中期或后期，染有能產(chǎn)生青霉素酶的雜菌，都能使青霉素迅速破壞。特點：兩次冷卻、兩次分油水、適當加熱。適用：潔凈室及凈化設(shè)備甲醛、苯酚、高錳酸鉀、潔爾滅等?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)過濾器的失效過濾介質(zhì)失效（活性炭灰化、棉花粉末化）造成漏風塵餅堵塞介質(zhì)造成壓降過大，過濾緩慢。二級空氣冷卻：20～25℃（相對濕度100％）；現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)72現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)穿透率（P）為：過濾效率：：過濾前空氣中的微粒數(shù)；：過濾后空氣中的微粒數(shù)；介質(zhì)除菌效率實際生產(chǎn)中取N2為0.001，即1000發(fā)酵只有一次染菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)穿透率（P）為：過濾效率：：過濾前空氣中的微粒數(shù)73現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)影響介質(zhì)過濾的效率介質(zhì)種類介質(zhì)的直徑與粒度介質(zhì)填充厚度介質(zhì)填充密度空氣的流速空氣中微粒的大小現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)影響介質(zhì)過濾的效率介質(zhì)種類74現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)提高過濾除菌效率的措施設(shè)計合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，選擇合適的空氣凈化流程，以達到除油、水和雜質(zhì)的目的。設(shè)計和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)。保證進口空氣清潔度，減少進口空氣的含菌數(shù)。降低進入空氣過濾器的空氣相對濕度，保證過濾介質(zhì)能在干燥狀態(tài)下工作?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)提高過濾除菌效率的措施設(shè)計合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，75現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)空氣過濾器類型1、分類1）以纖維狀物（棉花、玻璃纖維、滌綸、微尼綸等）或顆粒狀物質(zhì)（如活性炭）為介質(zhì)所構(gòu)成的過濾器.特點：過濾層厚度大，體積大，壓力降大，操作麻煩2）以微孔濾紙、濾板、濾棒構(gòu)成的過濾器。特點：過濾層薄、體積小、壓降小，操作簡單，價格貴現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)空氣過濾器類型1、分類76現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、過濾器的結(jié)構(gòu)類型現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、過濾器的結(jié)構(gòu)類型77現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)四、空氣過濾流程1、對空氣的要求無菌、干燥、有一定的溫度，一定的壓力一般流程如下：高空采風→無油潤滑空氣壓縮→貯罐→冷卻→一次過濾→二次過濾→進入發(fā)酵罐現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)四、空氣過濾流程1、對空氣的要求78現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、典型的空氣除菌流程1）將空氣冷卻至露點以上的流程適用范圍：氣候干燥地區(qū)現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、典型的空氣除菌流程1）將空氣冷卻至露點以上的79現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)一次冷卻一次析水的空氣預(yù)處理流程

適用范圍：空氣濕含量較大地區(qū)2、典型的空氣除菌流程現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)一次冷卻一次析水的空氣預(yù)處理流程

適用范80現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、典型的空氣除菌流程高空采風、兩次冷卻、兩次分油水、適當加熱流程

特點：兩次冷卻、兩次分油水、適當加熱?？諝獾谝淮卫鋮s到30～35℃，第二級冷卻至20～25℃，經(jīng)分水后加熱到30～35℃，因為溫度升高，相對濕度下降。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、典型的空氣除菌流程高空采風、兩次冷卻、兩次分81現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、典型的空氣除菌流程利用熱空氣加熱冷空氣的流程

適用范圍：空氣濕含量中等地區(qū)現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、典型的空氣除菌流程利用熱空氣加熱冷空氣的流程82現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、典型的空氣除菌流程冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、典型的空氣除菌流程冷熱空氣直接混合式空氣除菌83灼燒，是一種最徹底的干熱滅菌方法，但它只能用于接種環(huán)、接種針等少數(shù)對象的滅菌。甲醛、苯酚、高錳酸鉀、潔爾滅等。蒸汽壓力與蒸汽溫度換算關(guān)系營養(yǎng)成分的破壞

滅菌的過程實質(zhì)上也是營養(yǎng)成分破環(huán)的過程，保證滅菌效果的前提下，盡可能減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的破壞。多數(shù)細菌和真菌的營養(yǎng)細胞在60℃左右處理5～10min后即可殺死；－dN/dT=kN在氣流速度在臨界速度以下，由于速度很低時，在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)，在滯留區(qū)內(nèi)氣流速度更慢，在滯留區(qū)內(nèi)的顆粒緩慢接近纖維，并與之接觸，由于摩擦、粘著作用而被滯留，這種作用稱為阻截作用。而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。同樣，滅菌時，培養(yǎng)基成分的破壞也可得類似關(guān)系：（2）滅菌程度即殘留菌數(shù)，如果要求完全滅菌，即Ns＝0，則t接近于無窮大，這在事實上是不可能的。利用熱空氣加熱冷空氣的流程

適用范圍：空氣濕含量中等地區(qū)在接近纖維時，氣流碰到纖維而受阻，空氣就改變運動方向繞過纖維繼續(xù)前進。（2）深層介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)當微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒就沉降。而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。設(shè)計合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，選擇合適的空氣凈化流程，以達到除油、水和雜質(zhì)的目的。實際生產(chǎn)中取N2為0.城市多于農(nóng)村，夏季多于冬季；1）將空氣冷卻至露點以上的流程以lgk對1／T標繪得一直利用熱空氣加熱冷空氣的流程

適用范圍：空氣濕含量中等地區(qū)連續(xù)滅菌：連消塔，126~132C，20～30S；現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)空氣除菌操作步驟1、設(shè)立吸氣口：5～10米，宜在郊區(qū)或農(nóng)村建場；2、壓縮前過濾：粗過濾器（油浸鐵絲網(wǎng)），減少空氣壓縮機的磨損，減輕介質(zhì)負荷；3、空氣壓縮機：

20×105Pa,120~150C;4、冷卻：一級空氣冷卻：40～50℃，

二級空氣冷卻：20～25℃（相對濕度100％）；5、空氣儲藏罐：除去油滴和水滴，防止污染介質(zhì)；6、加熱：

30～35℃（相對濕度60％）；7、總空氣過濾器：8、分空氣過濾器：得到無菌空氣。灼燒，是一種最徹底的干熱滅菌方法，但它只能用于接種環(huán)、接種針84現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)85現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)過濾除菌注意事項高度每上升10米，大氣中微生物數(shù)量下降一個數(shù)量級；過濾前，須進行減濕除油步驟為：冷卻、分離、加熱等，保證空氣相對濕度在50～60％?？諝饫鋮s器的列管有無穿孔棉花、活性炭的效能；過濾器用蒸汽滅菌時滅菌完畢應(yīng)立即緩慢通入壓縮空氣，將水分吹干?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)過濾除菌注意事項高度每上升10米，大氣中微生物數(shù)86現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)工業(yè)發(fā)酵滅菌消除雜菌要求：培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵罐及附屬設(shè)備滅菌空氣滅菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)工業(yè)發(fā)酵滅菌87現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)

C.連續(xù)加壓滅菌法在發(fā)酵行業(yè)里也稱“連消法”。此法只在大規(guī)模的發(fā)酵工廠中作培養(yǎng)基滅菌用。主要操作：將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外連續(xù)不斷地進行加熱、維持和冷卻，然后才進入發(fā)酵罐。培養(yǎng)基一般在135～140℃下處理5～15秒鐘。

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)

C.連續(xù)加壓滅菌法在發(fā)酵行業(yè)里也稱“連消法”。88現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)四、臭氧滅菌——無污染消毒劑原理：利用臭氧的氧化作用滅菌；適用：潔凈室及凈化設(shè)備現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)四、臭氧滅菌——無污染消毒劑原理：利用臭氧的氧化89現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇培養(yǎng)基滅菌過程中，除微生物被殺死外，還伴隨著培養(yǎng)基成分被破壞，在加熱下氨基酸及維生素等受破壞。在生產(chǎn)中必需選擇既能達到滅菌目的，又能使培養(yǎng)基成分破壞減至最少的條件。滅菌過程微生物死亡是屬于一級反應(yīng)動力學類型，在其它條件不變時，反應(yīng)速度常數(shù)κ與溫度的關(guān)系可用阿累尼烏斯方程式表示A為比例常數(shù)E為殺死細菌所需活化能R為氣體常數(shù)T為絕對溫度（K）現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇培養(yǎng)基滅菌過程中，除微生物被90現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)二、影響培養(yǎng)基滅菌的因素

2.培養(yǎng)基的物理狀態(tài)：

液體培養(yǎng)基中除熱的傳道傳遞外，還有對流，所以比較容易滅菌，而固體則比較難于滅菌。

培養(yǎng)基中的顆粒小，滅菌容易，顆粒大，滅菌難。一般含有小于1mm的顆粒對培養(yǎng)基滅菌影響不大，但顆粒大時，影響滅菌效果，應(yīng)過濾除去。

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)二、影響培養(yǎng)基滅菌的因素2.培養(yǎng)基的物理狀態(tài)：91現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（4）保溫：121℃，滅菌30min（5）冷卻：滅菌結(jié)束后，發(fā)酵罐會自動降溫，當溫度低于90℃時，通過無菌操作，安裝好已滅菌的空氣過濾器，然后，通入無菌空氣，使培養(yǎng)基快速降溫，并使發(fā)酵罐保持一定的正壓，以減少污染；當溫度低于35℃時即可接種發(fā)酵。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（4）保溫：121℃，滅菌30min92現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（二）連續(xù)滅菌(連消）優(yōu)點：可用高溫快速滅菌發(fā)酵罐利用率高熱能利用合理，自動化控制缺點：不適合粘度大或固型物含量高的培養(yǎng)基，增加操作環(huán)節(jié)，增加染菌機會?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)（二）連續(xù)滅菌(連消）優(yōu)點：93現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、典型的空氣除菌流程高空采風、兩次冷卻、兩次分油水、適當加熱流程

特點：兩次冷卻、兩次分油水、適當加熱?？諝獾谝淮卫鋮s到30～35℃，第二級冷卻至20～25℃，經(jīng)分水后加熱到30～35℃，因為溫度升高，相對濕度下降?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2、典型的空氣除菌流程高空采風、兩次冷卻、兩次分94現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)完整發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程:

（1）原料的選擇和預(yù)處理（2）微生物菌種的選育和種子擴大培養(yǎng)（3）培養(yǎng)基的配制和滅菌（4）無菌空氣的制備（5）發(fā)酵（6）產(chǎn)物的分離提取（7）產(chǎn)物的精制干燥（8）廢物的回收利用?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)完整發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程:95現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害一、經(jīng)濟上巨大損失；消耗營養(yǎng)；分解產(chǎn)物；抑制產(chǎn)生菌生長；產(chǎn)物合成下降；影響提取；影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量；擾亂生產(chǎn)秩序，破壞生產(chǎn)計劃,影響工人的情緒和生產(chǎn)積極性。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害一、經(jīng)濟上巨大損失；96現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害二、生產(chǎn)危害；雜菌使生產(chǎn)菌菌體自溶產(chǎn)生大量泡沫，影響發(fā)酵過程的通氣攪拌，造成逃液；發(fā)酵液發(fā)粘，過濾時不能或很難形成濾餅，過濾困難。染菌發(fā)酵液中含有比正常發(fā)酵液更多的水溶性蛋白和其它雜質(zhì)。采用有機溶劑萃取的提煉工藝，則極易發(fā)生乳化，很難使水相和溶劑相分離，影響進一步提純。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害二、生產(chǎn)危害；97現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害-實例谷氨酸發(fā)酵過程中混入放線菌，則放線菌分泌的抗生素就會使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡；染芽孢桿菌，芽孢耐熱，不易殺死，往往一次染菌后會反復(fù)染菌。青霉素發(fā)酵染菌絕大多數(shù)雜菌都能被青霉素誘導而產(chǎn)生青霉素酶；不論在發(fā)酵前期、中期或后期，染有能產(chǎn)生青霉素酶的雜菌，都能使青霉素迅速破壞?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)染菌的危害-實例谷氨酸發(fā)酵過程中混入放線菌，則放98現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)工業(yè)發(fā)酵滅菌消除雜菌要求：培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵罐及附屬設(shè)備滅菌空氣滅菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)工業(yè)發(fā)酵滅菌99現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第一節(jié)滅菌的方法定義：滅菌：指用化學或物理方法殺滅或除掉物料及設(shè)備中所有生命體的工藝過程，包括微生物的營養(yǎng)體和芽孢。消毒：用物理化學方法殺死環(huán)境中的病源微生物?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第一節(jié)滅菌的方法定義：100現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第一節(jié)滅菌的方法分類加熱滅菌化學藥品滅菌輻射滅菌過濾除菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第一節(jié)滅菌的方法分類101培養(yǎng)基滅菌過程中，除微生物被殺死外，還伴隨著培養(yǎng)基成分被破壞，在加熱下氨基酸及維生素等受破壞。（二）連續(xù)滅菌(連消）影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量；各種機理各自所作貢獻的大小：一般認為慣性沖擊截留、攔截滯留截留和布朗運動截留的作用較大，而重力和靜電引力的作用則很小。營養(yǎng)成分的破壞

滅菌的過程實質(zhì)上也是營養(yǎng)成分破環(huán)的過程，保證滅菌效果的前提下，盡可能減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的破壞。設(shè)計合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，選擇合適的空氣凈化流程，以達到除油、水和雜質(zhì)的目的。培養(yǎng)基的物理狀態(tài)：

液體培養(yǎng)基中除熱的傳道傳遞外，還有對流，所以比較容易滅菌，而固體則比較難于滅菌。培養(yǎng)基的物理狀態(tài)：

液體培養(yǎng)基中除熱的傳道傳遞外，還有對流，所以比較容易滅菌，而固體則比較難于滅菌。1、設(shè)立吸氣口：5～10米，宜在郊區(qū)或農(nóng)村建場；而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。t總=t1+t2+t3氧氣、氮氣、二氧化碳、（1）連消塔加熱滅菌的連續(xù)滅菌流程干熱與濕熱穿透力及滅菌效果比較6、加熱：30～35℃（相對濕度60％）；四、臭氧滅菌——無污染消毒劑2、壓縮前過濾：粗過濾器（油浸鐵絲網(wǎng)），減少空氣壓縮機的磨損，減輕介質(zhì)負荷；在恒定滅菌溫度下，對某一種微生物而言k可為常數(shù)，對兩邊積分，得對數(shù)殘留定律公式：－dN/dT=kN1、分批滅菌（實罐滅菌)現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)一熱滅菌法原理：干燥高溫條件加快使蛋白變性，致死率增高；適用：耐高溫、需保持干燥的器皿、器械分類：火焰滅菌；干熱滅菌。干熱滅菌

原理：蒸汽的穿透力；潛熱；使蛋白變性。適用：培養(yǎng)基、發(fā)酵罐體、附屬設(shè)備等分類：煮沸滅菌法；巴氏滅菌；間歇滅

菌；高壓蒸汽滅菌等。濕熱滅菌培養(yǎng)基滅菌過程中，除微生物被殺死外，還伴隨著培養(yǎng)基成分被破壞102現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)103現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)干熱滅菌1.干熱滅菌法:

將金屬制品或清潔玻璃器皿放入電熱烘箱內(nèi)，在150～170℃下維持1～2小時后，即可達到徹底滅菌的目的。在這種條件下，可使細胞膜破壞、蛋白質(zhì)變性、原生質(zhì)干燥，以及各種細胞成分發(fā)生氧化。灼燒，是一種最徹底的干熱滅菌方法，但它只能用于接種環(huán)、接種針等少數(shù)對象的滅菌。

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)干熱滅菌1.干熱滅菌法:將金屬制品或清潔玻璃器104濕熱滅菌法比干熱滅菌法更有效。－dN/dT=kN適用：潔凈室及凈化設(shè)備在接近纖維時，氣流碰到纖維而受阻，空氣就改變運動方向繞過纖維繼續(xù)前進。2）以微孔濾紙、濾板、濾棒構(gòu)成的過濾器。在這種條件下，可使細胞膜破壞、蛋白質(zhì)變性、原生質(zhì)干燥，以及各種細胞成分發(fā)生氧化。保證進口空氣清潔度，減少進口空氣的含菌數(shù)。在氣流速度在臨界速度以下，由于速度很低時，在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)，在滯留區(qū)內(nèi)氣流速度更慢，在滯留區(qū)內(nèi)的顆粒緩慢接近纖維，并與之接觸，由于摩擦、粘著作用而被滯留，這種作用稱為阻截作用。高空采風→無油潤滑空氣壓縮→貯罐→冷卻→一次過濾→二次過濾→進入發(fā)酵罐而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。不同微生物的耐熱性不同，細菌芽孢最強，營養(yǎng)體最弱，放線菌、霉菌比細菌營養(yǎng)體要強。高空采風→無油潤滑空氣壓縮→貯罐→冷卻→一次過濾→二次過濾→進入發(fā)酵罐1、分批滅菌（實罐滅菌)例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，需70℃4~6min，在30%糖液中70℃30min。適用：培養(yǎng)基、發(fā)酵罐體、附屬設(shè)備等因此對數(shù)穿透定律是指在滅菌過程中，活菌數(shù)逐漸減少，其減少量隨殘留活菌數(shù)的減少而遞減，也就是說微生物的死亡速率與任一瞬間殘存的活菌數(shù)成正比。而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。適用：潔凈室及凈化設(shè)備發(fā)酵液發(fā)粘，過濾時不能或很難形成濾餅，過濾困難。以lgk對1／T標繪得一直而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。培養(yǎng)基中的顆粒小，滅菌容易，顆粒大，滅菌難。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2.濕熱滅菌法濕熱滅菌法比干熱滅菌法更有效。多數(shù)細菌和真菌的營養(yǎng)細胞在60℃左右處理5～10min后即可殺死；酵母菌和真菌的孢子稍耐熱些，要用80℃以上的溫度處理才能殺死；而細菌的芽孢最耐熱，一般要在120℃下處理15min才能殺死。濕熱滅菌法比干熱滅菌法更有效。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)2.濕熱滅菌法濕熱105現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)干熱與濕熱穿透力及滅菌效果比較溫度(℃)時間(小時)透過布層的溫度(℃)滅菌20層40層100層干熱130-1404867270.5不完全濕熱105.3310l10l10l完全現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)干熱與濕熱穿透力及滅菌效果比較溫度(℃)時間透106現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)蛋白質(zhì)含水量與凝固所需溫度蛋白含水量(%)30min內(nèi)凝固所需溫度(℃)50562574-801880-9061450160-170現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)蛋白質(zhì)含水量與凝固所需溫度蛋白含水量(%)30m107現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)蒸汽壓力與蒸汽溫度換算關(guān)系蒸汽壓力(大氣壓)壓力表讀數(shù)(kg/cm2)蒸汽溫度(℃)1.001.251.501.752.002.503.000.000.250.500.751.001.502.00100.0107.0112.0115.0121.0128.0134.5現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)蒸汽壓力與蒸汽溫度換算關(guān)系蒸汽壓力108現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)常見的濕熱滅菌法煮沸滅菌法巴氏滅菌間歇滅菌高壓蒸汽滅菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)常見的濕熱滅菌法煮沸滅菌法109現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)A.常壓法煮沸滅菌法：100℃下保持15-20分鐘，一般不能殺死芽孢。巴氏消毒法是一種低溫消毒法低溫：60-62℃下保持30分鐘可進行牛奶消毒；高溫：72℃下保持15分鐘即可。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)A.常壓法煮沸滅菌法：100℃下保持15-20110現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)間歇滅菌法，又稱丁達爾滅菌法或分段滅菌法。適用于不耐熱培養(yǎng)基的滅菌。方法是：將待滅菌的培養(yǎng)基在80～100℃下蒸煮15～60分鐘，以殺死其中所有微生物的營養(yǎng)細胞，然后置室溫或37℃下保溫過夜，誘導殘留的芽孢發(fā)芽，第二天再以同法蒸煮和保溫過夜，如此連續(xù)重復(fù)3天，即可在較低溫度下達到徹底滅菌的效果?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)間歇滅菌法，又稱丁達爾滅菌法或分段滅菌法。適用于111現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)B.加壓法盛有適量水的加壓蒸汽滅菌鍋加熱煮沸，徹底驅(qū)盡后將鍋密閉，再繼續(xù)加熱至121℃維持15～20分鐘，也可采用在較低的溫度115℃下維持30分鐘的方法。此法適合于一切微生物學實驗室、醫(yī)療保健機構(gòu)或發(fā)酵工廠中對培養(yǎng)基及多種器材、物料的滅菌?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)B.加壓法盛有適量水的加壓蒸汽滅菌鍋加熱煮沸，徹112現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)濕熱法滅菌要點注意事項：排凈冷空氣；滅菌終了，緩慢降壓；滅菌結(jié)束，趁熱取出物品?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)濕熱法滅菌要點113現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)

C.連續(xù)加壓滅菌法在發(fā)酵行業(yè)里也稱“連消法”。此法只在大規(guī)模的發(fā)酵工廠中作培養(yǎng)基滅菌用。主要操作：將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外連續(xù)不斷地進行加熱、維持和冷卻，然后才進入發(fā)酵罐。培養(yǎng)基一般在135～140℃下處理5～15秒鐘。

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)

C.連續(xù)加壓滅菌法在發(fā)酵行業(yè)里也稱“連消法”。114現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)高溫滅菌的操作高溫短時間滅菌高壓蒸汽滅菌能有效地殺滅雜菌，也能破壞營養(yǎng)成分；熱的作用下，某些營養(yǎng)還相互發(fā)生反應(yīng)，甚至生成毒物：滅菌中，溫度升高，菌體死亡速率的增加遠大于營養(yǎng)成分破壞的增加。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)高溫滅菌的操作高溫短時間滅菌115例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，需70℃4~6min，在30%糖液中70℃30min。（2）滅菌程度即殘留菌數(shù)，如果要求完全滅菌，即Ns＝0，則t接近于無窮大，這在事實上是不可能的。1、分批滅菌（實罐滅菌)設(shè)計和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)。當溫度低于35℃時即可接種發(fā)酵。提高過濾除菌效率的措施影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量；2、典型的空氣除菌流程很多微生物都帶電荷（譬如枯草芽孢桿菌孢子中20％帶正電荷，15％帶負電荷）；培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應(yīng)，符合一級動力學反應(yīng)，可用下式表示：t打開溫度控制器的電源開關(guān)。巴氏消毒法是一種低溫消毒法2、典型的空氣除菌流程營養(yǎng)成分的破壞

滅菌的過程實質(zhì)上也是營養(yǎng)成分破環(huán)的過程，保證滅菌效果的前提下，盡可能減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的破壞。適用：培養(yǎng)基、發(fā)酵罐體、附屬設(shè)備等1~2%的NaCl溶液對微生物有保護作用。4、冷卻：一級空氣冷卻：40～50℃，此法只在大規(guī)模的發(fā)酵工廠中作培養(yǎng)基滅菌用。6、加熱：30～35℃（相對濕度60％）；實際生產(chǎn)中取N2為0.擾亂生產(chǎn)秩序，破壞生產(chǎn)計劃,影響工人的情緒和生產(chǎn)積極性。提高過濾除菌效率的措施現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)二、輻射滅菌紫外線、X射線等。原理：高能量的電磁輻射和微粒輻射使核酸、蛋白質(zhì)和酶變性；適用：表面、局部空間例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，116現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)三、化學物質(zhì)滅菌甲醛、苯酚、高錳酸鉀、潔爾滅等。原理：蛋白質(zhì)變性；酶失活；破壞細胞膜透性。適用：廠房、無菌室、器具等的消毒。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)三、化學物質(zhì)滅菌甲醛、苯酚、高錳酸鉀、潔爾滅等。117現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)四、臭氧滅菌——無污染消毒劑原理：利用臭氧的氧化作用滅菌；適用：潔凈室及凈化設(shè)備現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)四、臭氧滅菌——無污染消毒劑原理：利用臭氧的氧化118現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)五、過濾滅菌醋酸纖維、尼龍、聚丙烯等。原理：微孔濾膜；適用：熱敏性物質(zhì)、空氣?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)五、過濾滅菌醋酸纖維、尼龍、聚丙烯等。119現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第二節(jié)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌滅菌方法——濕熱滅菌一培養(yǎng)基滅菌條件1.滅菌溫度和時間的選擇2影響培養(yǎng)基滅菌效果的因素二、發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌（一）分批滅菌（二）連續(xù)滅菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)第二節(jié)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌滅菌方法——濕熱120現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)

高溫對培養(yǎng)基成分的有害影響及其防止

現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)高溫對培養(yǎng)基成分的有害影響及其防止121現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1.滅菌溫度和時間的選擇a.微生物的熱致死溫度

應(yīng)高于該溫度,通常以芽孢為準。b.營養(yǎng)成分的破壞

滅菌的過程實質(zhì)上也是營養(yǎng)成分破環(huán)的過程，保證滅菌效果的前提下，盡可能減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的破壞。應(yīng)采用高溫短時

滅菌現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1.滅菌溫度和時間的選擇a.微生物的熱致死溫度

122現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1、滅菌時間的確定在一定溫度下，微生物熱死遵循分子反應(yīng)速度理論。因此對數(shù)穿透定律是指在滅菌過程中，活菌數(shù)逐漸減少，其減少量隨殘留活菌數(shù)的減少而遞減，也就是說微生物的死亡速率與任一瞬間殘存的活菌數(shù)成正比。－dN/dT=kN現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1、滅菌時間的確定123現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)一級反應(yīng)動力學－dN/dT=kNN－殘留的活菌數(shù)

K-滅菌死亡速率常數(shù),S-1或min-1T-滅菌時間，s或min現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)一級反應(yīng)動力學124現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)在恒定滅菌溫度下，對某一種微生物而言k可為常數(shù)，對兩邊積分，得對數(shù)殘留定律公式：－dN/dT=kN現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)在恒定滅菌溫度下，對某一種微生物而言k可為常數(shù)，125現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)例1：有一發(fā)酵罐內(nèi)裝40m3培養(yǎng)基，在121℃溫度下進行實罐滅菌。原污染程度為每1ml有2×105個耐熱細菌芽孢，121℃時滅菌速度常數(shù)為1.8min-1。求滅菌失敗機率為0.001時所需要的滅菌時間t

。解:N0=40×106×2×105=8×1012(個)Nt=0.001(個)k=1.8min-1則:滅菌時間現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)例1：有一發(fā)酵罐內(nèi)裝40m3培養(yǎng)基，在121℃溫126現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)應(yīng)注意的問題：（1）滅菌時間取決于污染程度(N0)滅菌程度(Ns)；（2）滅菌程度即殘留菌數(shù)，如果要求完全滅菌，即Ns＝0，則t接近于無窮大，這在事實上是不可能的。故在工程上進行滅菌設(shè)計時常以Ns＝10－3。也就是每處理1000批培養(yǎng)基只允許一次失敗作為計算的依據(jù)。（3）滅菌速率常數(shù)K是判斷微生物受熱死亡難易程度的基本依據(jù)，隨物種和滅菌溫度而異。在相同溫度下，k值越小，微生物越耐熱。（4）同一種微生物在不同滅菌溫度下，k值不同，滅菌溫度越低，K值越小，滅菌溫度越高，K值越大?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)應(yīng)注意的問題：（1）滅菌時間取決于污染程度(N01270時微生物最不易死亡,pH<6.在發(fā)酵行業(yè)里也稱“連消法”?？諝獾谝淮卫鋮s到30～35℃，第二級冷卻至20～25℃，經(jīng)分水后加熱到30～35℃，因為溫度升高，相對濕度下降。高壓蒸汽滅菌能有效地殺滅雜菌，也能破壞營養(yǎng)成分；（4）同一種微生物在不同滅菌溫度下，k值不同，滅菌溫度越低，K值越小，滅菌溫度越高，K值越大。培養(yǎng)基中的顆粒小，滅菌容易，顆粒大，滅菌難。001時所需要的滅菌時間t。培養(yǎng)基的物理狀態(tài)：

液體培養(yǎng)基中除熱的傳道傳遞外，還有對流，所以比較容易滅菌，而固體則比較難于滅菌。每立方米大氣中約有103~104個微生物：2）以微孔濾紙、濾板、濾棒構(gòu)成的過濾器。巴氏消毒法是一種低溫消毒法例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，需70℃4~6min，在30%糖液中70℃30min。冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程例如，大腸桿菌在水中加熱60~65℃便死亡，在10%糖液中，需70℃4~6min，在30%糖液中70℃30min。灼燒，是一種最徹底的干熱滅菌方法，但它只能用于接種環(huán)、接種針等少數(shù)對象的滅菌。t為反應(yīng)時間（min）保證進口空氣清潔度，減少進口空氣的含菌數(shù)。高濃度有機物會在細胞周圍形成一層薄膜，影響熱的傳入，所以滅菌溫度高些。打開攪拌器的電源開關(guān)，使攪拌器轉(zhuǎn)速控制在300~350rpm；培養(yǎng)基一般在135～140℃下處理5～15秒鐘。t為反應(yīng)時間（min）（2）深層介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇培養(yǎng)基滅菌過程中，除微生物被殺死外，還伴隨著培養(yǎng)基成分被破壞，在加熱下氨基酸及維生素等受破壞。在生產(chǎn)中必需選擇既能達到滅菌目的，又能使培養(yǎng)基成分破壞減至最少的條件。滅菌過程微生物死亡是屬于一級反應(yīng)動力學類型，在其它條件不變時，反應(yīng)速度常數(shù)κ與溫度的關(guān)系可用阿累尼烏斯方程式表示A為比例常數(shù)E為殺死細菌所需活化能R為氣體常數(shù)T為絕對溫度（K）0時微生物最不易死亡,pH<6.現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基滅菌溫度的128現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)以lgk對1／T標繪得一直線，其斜率為截距為lgA，從斜率和截距可求得A和E現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)以lgk對1／T標繪得一直129現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應(yīng)，符合一級動力學反應(yīng)，可用下式表示：t培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應(yīng)，符合一級動力學反應(yīng)，可用下式表示：c為反應(yīng)物濃度（mol/L）t為反應(yīng)時間（min）k’為化學反應(yīng)速度常數(shù)（min）T為絕對溫度（K）現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學分解反應(yīng)，符合一級動力學130現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)在化學反應(yīng)中，其他條件不變時，反應(yīng)速度常數(shù)與溫度的關(guān)系也可用阿累尼烏斯方程式表示：

在滅菌時，當溫度變化，菌體死亡速度常數(shù)k和培養(yǎng)基成分破壞速度常數(shù)k’都發(fā)生了改變。溫度由T1升高到T2，k值分別為：現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)在化學反應(yīng)中，其他條件不變時，反應(yīng)速度常數(shù)與溫度131現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)同樣，滅菌時，培養(yǎng)基成分的破壞也可得類似關(guān)系：所以：現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)同樣，滅菌時，培養(yǎng)基成分的破壞也可得類似關(guān)系：所132現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)殺滅細菌芽孢的活化能E大于B族維生素破壞的活化能E’（見

下表）。因此，大于，即隨著溫度上升，滅菌速率常數(shù)增加倍數(shù)大于培養(yǎng)基成分分解的速度常數(shù)的增加倍數(shù)。也就是說，溫度升高，菌死亡速率