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1、Lecture 5 Sterilization（灭菌）灭菌的概念 所谓灭菌，是指用物理或化学方法杀灭或 物料或设备中一切有生命物质的过程 培养基灭菌、气体除菌、设备及管道灭菌灭菌的方法 化学灭菌：常用的化学药剂有甲醛、氯（次氯酸 钠）、高锰酸钾、环氧乙烷、季铵盐、臭氧 射线灭菌：利用紫外线、高能电磁波或放射性物 质产生的射线进行灭菌。紫外线：穿透力低，仅用于表面消毒和空气消毒 。微波灭菌射线灭菌灭菌的方法 干热灭菌：常用的干热条件为在160下保温1小 时，不如湿热灭菌有效，一些要求保持干燥的实 验器具和材料等可以用干热灭菌。 湿热灭菌：利用饱和水蒸汽进行灭菌。蒸汽有很 强的穿透力，且在冷凝时放
2、出大量冷凝热，易使 蛋白质凝固而杀灭各种微生物。培养基、发酵设 备与管理的灭菌以及实验器材的灭菌，普遍采用 湿热灭菌。121,20-30min湿热灭菌比干热灭菌更有效p 细菌蛋白质在有水的情况下易于凝固变性p 湿热穿透力强p 湿热蒸气有潜热存在，水蒸气凝固成水释放潜热，迅速提 高被灭菌物体的温度灭菌的方法 过滤除菌：利用过滤方法截留微生物，达 到除菌的目的。适用于澄清流体的除菌： 空气、热敏性培养基组分；产品提取也可 利用无菌过滤处理料液，获得无菌产品。过滤除菌灭菌的方法 火焰灭菌法 物理方法：超高静压等 培养基的湿热灭菌 对数残留定律：对培养基进行湿热灭菌时，培养 基中的微生物受热死亡的速率
3、与残存的微生物数 量成正比。在一定温度下，微生物受热后，其死活细胞个数 的变化如化学反应的浓度变化一样，其热死速率 可以分子反应速率来表示，即微生物个数减少的 速率与任一瞬间残存的菌数成正比。 -dN/dt=kN N：培养基中活微生物的个数；t：为微生物受热时间，s；k：为比死亡速率，s-1培养基的湿热灭菌t=2.303/Kt-活菌数在受热过程中减少到原菌数的1/10时所需的时间 温度对k的影响遵循阿仑尼乌斯定律 k=Ae-E/RTA为系数，s-1; E为活化能，J/mol; R为气体常数，8.314J/(mol K)；T为绝对温度，K培养基的湿热灭菌对细菌芽孢来说，并不始终符合对数残留规律，
4、 通常必要的灭菌条件是110-130，5-20min，一 般为121，20-30min。培养基的湿热灭菌 培养基热灭菌时，不仅微生物会死亡，培 养基的一些热敏性物质也会因受热而破坏 ：糖溶液会焦化变色、蛋白质变性、维生 素失活、醛糖与氨基化合物反应等-dc/dt=kdcc为对热敏性物质的浓度；kd为分解速率常数培养基的湿热灭菌 温度对kd的影响也遵循阿仑尼乌斯定律 kd=Ae-E/RT 由于微生物的E比维生素高，因此一般都采 用高温短时加热的方式，可以达到彻底灭菌 和把营养分的破坏减少到最低限度的目的分批灭菌 分批灭菌：将配制好的培养基放在发酵罐或其它窗 口中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起灭
5、菌的操 作过程，也称实罐灭菌。 优点：无需专门的灭菌设备，设备投资少，灭菌效 果可靠，对蒸汽要求低（0.20.3MPa） 缺点：灭菌温度低、时间长而对培养基成分破坏大 ，操作难于实现自动控制。连续灭菌 连续灭菌：以“高温、快速”为特征的连续灭菌， 是将配制好的培养基在通入发酵罐时进行加热、 保温、降温的灭菌过程，也称之为连消。 优点：对培养基破坏小，可以实现自动控制、提 高发酵罐的设备利用率、蒸汽用量 缺点：蒸汽的要求较高，一般不小于0.45MPa， 同时需要一组附加调和，设备投资大空气的除菌压缩冷却减湿过滤自然界 的空气无菌 空气进入发酵罐的 空气温度可比 培养温度高10 30进入过滤器 之
6、前，空气 的相对湿度 70压缩空气的 洁净度要达 到100级空气的除菌 发酵用无菌空气的质量标准：100级是指每立方米空气中，尘埃粒子数最 大允许值0.5m的为3500,的为0；微生物 最大允许数为5个浮游菌/m3，1个沉降菌/m3空气的过滤除菌 按过滤介质孔隙将空气过滤器分为两类 第一类为绝对过滤，介质孔隙小于被拦截的微生 物大小，如用聚四氟乙烯或者纤维素枉费材料做 成的微孔滤膜空气的过滤除菌 第二类为深层过滤，介质孔 隙大于被拦截的微生物大小 但介质层有一定的厚度，机 理是静电、扩散、惯性及拦 截作用，如棉花过滤器、超 细纤维纸、石棉滤板、金属 烧结管发酵废气废物的安全处理 排气经碱液处理后排向大气 若发酵染菌，则应经过灭菌处理后排放
