培养基灭菌及灭菌设备

培养基灭菌与空气净化第一节培养基灭菌一、灭菌的原理和方法消毒（disinfection）与灭菌（sterilization）的区别？用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物。一般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌芽孢。例如，巴氏消毒法，是将物料加热至60℃维持30min，以杀死不耐高温的微生物营养细胞。消毒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。灭菌条件：121℃，20-30min。＊消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌则可达到消毒的目的。灭菌关于灭菌和消毒的不正确的理解是（）A．灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细胞、芽孢和孢子B．消毒和灭菌实质上是相同的C．接种环用灼烧法灭菌D．常用灭菌的方法有加热法、过滤法、紫外线法、化学药品法防腐（antisepsis）利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等发生霉腐的措施。（1）低温（4）高渗（2）缺氧（5）高酸度（3）干燥（6）防腐剂除菌的方法•培养基的加热灭菌•空气的过滤除菌•紫外线或电离辐射•化学药物灭菌1.化学试剂灭菌法甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等适用范围：环境、皮肤及器械的表面消毒2.射线灭菌法3.干热灭菌法电磁波、紫外线或放射性物质适用范围：无菌室、接种箱常用烘箱，灭菌条件：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灭菌，条件：121℃，30min适用范围：生产设备及培养基灭菌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•谷氨酸棒状杆菌的培养液常采用的灭菌方法是（）A．高压蒸汽灭菌B．高温灭菌C．加入抗生素灭菌D．酒精灭菌培养基的湿热灭菌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。湿热灭菌原理灭菌条件灭菌不利方面121℃，20-30min。同时会破坏培养基中的营养成分，甚至产生不利于菌体生长的物质。将配制好的培养基同时放在发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌的过程，也称实罐灭菌。（一）间歇灭菌（常用）24016012080时间（min)050100150温度升温冷却保温培养基间歇灭菌过程中的温度变化情况过程包括：升温、保温和冷却三阶段。各阶段对灭菌的贡献：20%、75%、5%。发酵罐蒸汽蒸汽冷却水无菌培养基配料罐泵加热塔维持罐冷却管（二）连续灭菌（又称连消）将培养基在发酵罐外通过连续灭菌装置进行加热、保温和冷却而进行灭菌。连续灭菌的基本设备有哪些？问题连续灭菌的流程与设备（1）配料预热罐，将配制好的料液预热到6070°C，以免连续灭菌时由于料液与蒸汽温度相差过大而产生水汽撞击声；（2）连消塔，用高温蒸汽使料液温度很快升高到灭菌温度（126132°C）；（3）维持罐，使料液在灭菌温度下保持10min。因为：连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的；（4）冷却管，使料液冷却到4050°C后（冷水喷淋），输送到预先灭菌过的罐内。连续灭菌过程中温度的变化(虚线)优点缺点连续灭菌1.高温短时灭菌，培养基营养成分损失少。2.发酵罐占用时间缩短，利用率高。1.设备复杂，操作麻烦,染菌机会多。2.不适合含大量固体物料的灭菌。间歇灭菌1.设备要求低，不需另外加热、冷却装置。2.操作要求低，适合小批量生产规模3.适合含大量固体物料的灭菌1.培养基的营养物质损失大，灭菌后培养基质量下降2.发酵罐的利用率较低3.不适合大规模生产的灭菌＊间歇灭菌与连续灭菌的比较空气净化（除菌）发酵对空气无菌程度的要求一般要求1000次使用周期中只允许有一个菌通过，即经过滤后空气的无菌程度为N=10-3。空气除菌空气中微生物(包括细菌、酵母、霉菌和病毒)含量一般为103~／米。一般附着在空气中的灰尘上或雾滴上。灰尘粒子的平均大小约0.6μm左右，空气除菌主要去除空气中的微粒(0.6~1μm）。104空气除菌的方法过滤除菌热杀菌试剂灭菌辐射灭菌无菌室、培养室、仓库空气过滤除菌的原理与介质过滤除菌的种类绝对过滤：过滤介质的滤孔小于细胞和孢子。如聚乙烯醇缩甲醛树脂（PVF）制成的0.3m的微孔滤膜。深层介质过滤：介质的孔隙一般大于微生物细胞。如用棉花、玻璃纤维和颗粒活性炭填充的过滤器。深层介质过滤的原理1、惯性冲击作用：2、拦截滞留作用：3、布朗扩散：＜1um慢气流不规则直线运动4、重力沉降：重力气流拖带力5、静电引力作用深层介质过滤的原理微粒随气流通过滤层时，由于滤层纤维的层层阻碍，使气流出现无数次改变运动速度和方向的绕流运动，引起微粒与滤层纤维间产生惯性冲击、拦截、布朗扩散、重力沉降、静电引力等作用把微粒滞留在纤维表面上，实现过滤的目的。空气过滤除菌介质（１）纤维状或颗粒状过滤介质棉花：有弹性，纤维长度适中（常用）玻璃纤维：直径小，不易折断，过滤效果好。活性炭：要求质地坚硬，颗粒均匀。缺点：体积大，装填费时费力，松紧度不易掌握，空气压降大。（２）纸类过滤介质超细玻璃纤维纸：36张叠在一起使用，过滤效率高，压降小。缺点：强度不大（特别是受潮后）。发酵生产中制备无菌空气的大致过程空气空压机贮气罐冷却除油水加热空气预处理总过滤器分过滤器无菌空气空气过滤空气过滤除菌流程高空取气•为远离地面几十米的管子。•每升高10米，空气中杂菌降低一个数量级。因此从高空取气要比从低空取气有利得多。粗过滤器作用：捕集较大的灰尘颗粒，并保护空压机要求：过滤效率高、阻力小。前两步目的：提高压缩前空气的洁净度。空气压缩克服输送过程中过滤介质的阻力并维持一定的气流速度。空气贮罐•紧接空压机安装•消除压缩机排出空气量的脉冲，维持稳定的空气压力。•利用重力沉降作用除去部分油雾。压缩空气的冷却压缩后空气温度显著上升，能引起过滤介质的炭化或燃烧，增大发酵罐的降温负荷，增加培养液水分的蒸发，需冷却。压缩空气的除油除水冷却降温后的空气湿度增大，会使过滤介质受潮失效。旋风分离器——利用离心力进行沉降，对于10m以上的微粒分离效率较高。丝网分离器——利用惯性进行拦截，分离效率较高，能除去2～5m的细小颗粒。含尘气体清洁气体排气管排尘BB旋风分离器采用惯性拦截等机理，有效去除空气中的水、油雾、尘埃，不锈钢丝网可清洗，使用寿命长。空气的加热将除油水的空气加热（温差在10～15°C左右），降低相对湿度（达50%～60%）后，输入过滤器。发酵生产中制备无菌空气的大致过程空气空压机贮气罐冷却除油水加热空气预处理总过滤器分过滤器无菌空气空气过滤为什么要进行空气的预处理？•提高压缩前空气的洁净度•去除压缩后空气中的油和水空气过滤器过滤除菌的关键设备发酵车间的空气过滤器空气净化的流程•吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤•进入空气压缩机（120150°C）•冷却（2025°C），除去油、水，再加热至3035°C。•最后通过总过滤器和分过滤器，获得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。180M3发酵罐车间大型空气压缩机发酵设备——发酵罐发酵罐的特点轴封严密，泄漏少能承受一定压力、温度搅拌通风装置保证气液充分混合具有足够的冷却面积死角少，灭菌彻底适宜的径高比（高与直径的比值为2.5—4）发酵罐的类型•搅拌釜反应器•鼓泡式反应器•气升式反应器鼓泡式反应器气升式反应器发酵控制Fermentationcontrol实验一产酶菌株的筛选•定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。•采样：有针对性地采集样品。•增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。•分离：利用分离技术得到纯种。•发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。新种分离与筛选的步骤（一）采样1、采样对象以采集土壤为主。一般园田土和耕作过的沼泽土中，以细菌和放线菌为主，富含碳水化合物的土壤和沼泽地中，酵母和霉菌较多，如一些野果生长区和果园内。采样的对象也可以是植物，腐败物品，某些水域等。从自然界筛选•2、采样季节：以温度适中，雨量不多的秋初为好。•3、采土方式：在选好适当地点后，用小萨子除去表土，取离地面5-15cm处的土约10g，盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中，扎好，标记，记录采样时间、地点、环境条件等，以备查考。为了使土样中微生物的数量和类型尽少变化，宜将样品逐步分批寄回，以便及时分离。（二）增殖培养•为了容易分离到所需的菌种，让无关的微生物至少是在数量上不要增加，可以通过配制选择性培养基，选择一定的培养条件来控制。•例如碳源利用的控制，可选定糖，淀粉、纤维素，或者石油等，以其中的一种为唯一碳源，那么只有利用这一碳源的微生物才能大量正常生长，而其它微生物就可能死亡或淘汰。这样对下阶段的纯种分离就会顺利得多。（三）培养分离•尽管通过增殖培养效果显著，但还是处于微生物的混杂生长状态。因此还必须分离，纯化。在这—步，增殖培养的选择性控制条件还应进一步应用，而且控制得细一点，好一点。纯种分离的方法有划线分离法、稀释分离法。（四）筛选•这一步是采用与生产相近的培养基和培养条件，通过三角瓶的容量进行小型发酵试验，以求得适合于工业生产用菌种。（五）毒性试验•自然界的一些微生物是在一定条件下产毒的，将其作为生产菌种应当十分当心，尤其与食品工业有关的菌种，更应慎重。据有的国家规定，微生物中除啤酒酵母、脆壁酵母、黑曲霉、米曲霉和枯草杆菌作为食用无须作毒性试验外，其他微生物作为食用，均需通过两年以上的毒性试验。