第5章 灭菌及空气除菌解析

几个问题

1、灭菌对发酵的意义 2、灭菌的原理 3、灭菌的方法 4、灭菌的对象 5、空气的灭菌
灭菌的目的及内容

目的：为了保证纯种并安全发酵 内容： 培养基 补料液（流加料） 发酵过程的无菌控制 空气系统 直接关系到 发酵罐 生产的成败! 管道系统 环境：需要消毒
（2）加压法


常规加压灭菌法:将盛有适量水的加压蒸汽灭


菌锅加热煮沸，彻底驱尽气体后将锅密闭。 分为两种具体的方法： ①再继续加热至121℃（压力为1kg／cm2或15 磅／英寸2），时间维持15～20min； ②或采用在较低的温度115℃，（即压力为 0.7kg／cm2或10磅／英寸2）下维持35min。 用途：一切微生物学实验室、医疗保健机构或发 酵工厂中对培养基及多种器材、物料的灭菌。

连续加压灭菌法——“连消法”



用途：只在大规模的发酵工厂中作培养 基灭菌用。 主要操作：将培养基在发酵罐外连续不 断地进行加热、维持和冷却，然后才进 入发酵罐。 方法：培养基一般在135～140℃下处理 5～15秒钟以达到灭菌的目的。
连续加压灭菌法优点：




①因采用高温瞬时灭菌，故既可杀灭微生物，又 可最大限度减少营养成分的破坏，从而提高了原 料的利用率，比“实罐灭菌”（121℃，30min） 提高产量5～10％； ②由于总的灭菌时间较分批灭菌注明显减少，所 以缩短了发酵罐的占用周期，从而提高了它的利 用率； ③由于蒸汽负荷均匀，故提高了锅炉的利用率； ④适宜于自动化操作； ⑤降低了操作人员的劳动强度。
1．干热灭菌法



干热灭菌法： 将金属制品或清洁玻璃器皿放入电 热干燥箱内，在160～170℃下维持1～2h后，即可 达到彻底灭菌的目的。 原因：在这种条件下，可使细胞膜破坏、蛋白质变 性、原生质干燥，以及各种细胞成分发生氧化。 适用对象：玻璃器皿、金属材料、耐高温物品。 灼烧：是一种最彻底的干热灭菌方法，但它只能用 于接种环、接种针等少数对象的灭菌。
第一节 消毒与灭菌

一、控制有害微生物的主要措施
二、几个概念

（一）灭菌 （二）消毒 （三）防腐 （四）化疗
（一）灭菌（sterilization）

灭菌： （p128） 采用理化因素使任何物体内外部的一切微生 物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭 菌。 Sterilization就是失去繁殖力。 例如各种高温灭菌措施等。 灭菌实质上可分杀菌和溶菌两种，前者指菌 体虽死，但形体尚存，后者则指菌体杀死后， 其细胞发生溶化、消失的现象 。
（1）常压法



巴氏消毒法： 用于牛奶、啤酒、果酒和酱油 等不能进行高温灭菌的液体的一种消毒方法， 其主要目的是杀死其中无芽孢的病原菌（如牛 奶中的结核杆菌或沙门氏菌），而又不影响它 们的风味。它是一种低温消毒法。 低温维持法：在63℃下保持30min可进行牛奶 消毒； 高温瞬时法：用于牛奶消毒时只要在72℃下保 持15秒钟即可。
一、高温杀菌


（一）高温致死原理 （二）高温灭菌的方法 （三）高温对培养基成分的有害影响及其防止 （四）灭菌设备
（一）高温致死原理


高温使微生物的蛋白质和核酸等重要生 物高分子发生变性、破坏。 例如它可使核酸发生脱氨、脱嘌呤或降 解，以及破坏细胞膜上的类脂质成分等。
（二）高温灭菌的方法
（1）低温 （2）缺氧 （3）干燥 （4）高渗 （5）高酸度 （6）防腐剂




（四）化疗（chemotherapy）

化疗:即化学治疗。它是利用具有高度选择 毒力（即对病原菌具有高度毒力而对宿主 无显著毒性）的化学物质来抑制宿主体内 病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗该 传染病的一种措施。 用于化疗目的的化学物质称化学治疗剂。 最重要的化学治疗剂如各种抗生素、磺胺 类药物和中草药中的有效成分等。
第五章 发酵工业的灭菌及 空气除菌




第一节 第二节 第三节 第四节
消毒与灭菌 发酵工业的无菌技术 培养基与发酵设备的灭菌 空气的除菌
目的要求：


了解灭菌对发酵工业的意义，灭菌的原 理及常用的方法。 掌握培养基及发酵设备的灭菌方法。 了解生产中空气除菌的基本方法、原理 及设备。理解空气净化流程。


间歇灭菌法：又称丁达尔灭菌法或分段灭菌法。 方法：将待灭菌的培养基在80～100℃下蒸煮 15～60min，以杀死其中所有微生物的营养细 胞，然后置室温或37℃下保温过夜，诱导残留 的芽孢发芽，第二天再以同法蒸煮和保温过夜， 如此连续重复3天，即可在较低温度下达到彻 底灭菌的效果。 用途：适用于不耐热培养基的灭菌。

（二）消毒


从字义上来看，消毒就是消除毒害，这 里的“毒害”就是指传染源或致病菌的 意思。 消毒:是一种采用较温和的理化因素，仅 杀死物体表面或内部一部分对人体有害 的病原菌，而对被消毒的物体基本无害 的措施。
（三）防腐（antisepsis）


防腐:就是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。

第二节 发酵工业的无菌技术





常用的除菌方法（p128-129） 一、高温灭菌：干热灭菌和湿热灭菌。火焰灭 菌：接种时用。 二、射线灭菌：用紫外线、高能电磁波或放射 性物质产生的高能粒子进行灭菌的方法。 三、化学药剂灭菌：一些化学药剂能与微生物 反应而具杀菌作用。适用于环境、设备等方面 的消毒，一般不用于培养基的灭菌。 四、过滤除菌：利用过滤方法阻留微生物，达 灭菌目的。适用于澄清流体（如气体和液体） 的除菌以及热敏性培养基的除菌。
2．湿热灭菌法



湿热灭菌法：利用饱和蒸汽进行灭菌的方法。 湿热灭菌法与干热灭菌法的比较：湿热灭菌法比 干热灭菌法更有效，这一方面是由于湿热易于传 递热量，另一方面是由于湿热更易破坏保持蛋白 质稳定性的氢键等结构，从而加速其变性。 方法：常压和高压。
微生物的耐热情况： 多数细菌和真菌的营养细胞在60℃左右处理5～10min后即 可杀死； 酵母菌和真菌的孢子稍耐热些，要用80℃以上的温度处理 才能杀死； 细菌的芽孢最耐热，一般要在121℃下处理15min才能杀死。