灭菌及无菌空气的制备
无菌空气的制备
如用棉花、玻璃纤维和颗粒活性炭填充的过滤器。
5
一、空气过滤除菌的原理
介质过滤是以大空隙的介质过滤层除去较小颗粒，这显然不是 面积过滤（即不是绝对过滤），而是一种滞留（截留）现象。这种 滞留现象是由多种作用机制构成的，主要有惯性碰撞、拦截、布朗 运动、重力沉降和静电吸引等。
4、介质过滤 ◇ 使空气通过能透过空气的多孔介质（如棉花、活性 炭、烧结玻璃、超细纤维丝等）将空气所携带的尘、 菌截阻 ◇ 这是目前发酵工业中最广泛使用的方法
4
第二节 空气的过滤除菌原理和过滤介质
一、空气过滤除菌的原理
1.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。
本章内容
一、空气中的微生物和除菌方法 二、空气的过滤除菌原理和过滤介质 三、空气过滤除菌的工艺技术
1
第一节 空气中的微生物和除菌方法
无菌空气的标准----百分数：99.99％ 美国联邦宇航局等级标准： 100级（直径小于0.5微米粒子数少于3.5个/L） 温度：25 ℃—40℃ 湿度：30%—45%
2
（一）无菌空气获得方法
1、辐射灭菌：利用Uv、X-ray、超声波杀菌 目前尚不能用于大量无菌空气的制备；一般用于静止空
间的灭菌。 2、热灭菌法
电热（218℃，24s, 效果可达99.9999%）， 目前大量处理空气技术上还有困难
3
3、静电除尘、除菌 此法效果仅达99. 9%, 不符合发酵用气要求， 并需高压电 （一般用于超静台）
高空取气管
21
2.空气压缩和压缩空气的冷却
（1）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。
第四章-发酵工程的灭菌与空气除菌
7、杀灭细菌芽孢的温度和时间
成熟的细菌芽孢除含有大量的钙-吡啶二羧酸成分外，还处于脱水 状态，成熟芽孢的核心只含有营养细胞水分的10%～30%。这些特性 大大增加了芽孢的抗热和抵抗化学物质的能力。
在相同温度下杀灭不同细菌芽孢所需时间不同，一方面因为不同 细菌芽孢对热的耐受性不同，另外培养条件的不同也使耐热性产生差 别。
在发酵过程中夹杂其它杂菌会造成严重的后果
如，生产菌和杂菌同时生长，生产菌丧失生产能力；在连 续发酵过程中，杂菌的生长速度有时会比生产菌生长得 更快，结果使发酵罐中以杂菌为主；杂菌及其产生的物 质，使提取精制发生困难；杂菌会降解目的产物；杂菌 会污染最终产品；发酵时如污染噬菌体，可使生产菌发 生溶菌现象。
优点：无需专一灭菌设备，操作简便。 缺点：加热和冷却时间较长，易发生过热破坏营养分的现象，发 酵罐利用率低。 灭菌流程：培养基的加热一般用直接蒸汽通入罐内，冷却是冷却 水通入蛇管或夹层间接进行。灭菌时间过程包括：加热、维持、 冷却所需要的时间。
• 流程操作：先预热一定时 间，使物料溶胀均匀受热， 预热90℃以上时，将蒸汽 直接通入培养基及罐中，
一、定义 1、培养基灭菌的定义
是指从培养基中杀灭有生活能力的细菌营养体及 其孢子，或从中将其除去。工业规模的液体培养 基灭菌，杀灭杂菌比除去杂菌更为常用。 2、灭菌与消毒的区别 • 灭菌（sterilization）：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 • 消毒：用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿 内外的病源微生物。
表 多数细菌芽孢的灭菌温度与时间
8、影响培养基灭菌的因素
（1）培养基成分
培养液中油脂、糖类及一定浓度的蛋白质会增加微生物的耐热性。高 浓度盐类、色素能削减其耐热性。
无菌空气的制备-专题知识
无菌空气的制备 专题知识
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第三节 空气净化流程
空气净化普通是吸气口吸入空气先经过压缩前过滤，然后进入空气压 缩机。从空压机出来空气（普通压力在1.96×105Pa以上，温度120150℃），先冷却到适当温度（20-25℃）除去油和水，再加热到30-35 ℃ ， 最终经过总过滤器和分过滤器除菌，从而取得洁净度、压力、温度和流量 都符合要求无菌空气。
无菌空气的制备 专题知识
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• 空气经空压机压缩后压力会升高，同时温度也会升高， 再后续过程中会产生冷凝水，水分一旦进入过滤器会 堵塞过滤介质，增大空气压力损失，严重话还会浸润 介质而破坏过滤效果；空气在压缩过程中可能夹带空 压机润滑油烟雾，油雾会降低空气给热系数，给空气 冷却造成困难，另外也会和冷凝水一样浸润介质破坏 过滤效果
利用空气压缩时所产生热量进行灭菌原理对制备大量无菌空 气含有尤其主要意义。
在实际应用时，对培养装置与空气压缩机相对位置，连接压 缩机与培养装置管道灭菌以及管道长度等问题都必须加以仔细 考虑。
无菌空气的制备 专题知识
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2、辐射灭菌
a-射线、 b-射线、X-射线、g-射线和紫外线等理论 上能破坏蛋白质等生物活性物质，从而起到杀菌作 用。
• 该法广泛应用，是取得大量无菌空气常规方法， 在生产中使用最多。
无菌空气的制备 专题知识
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第二节 空气深层过滤除菌原理和介质
1、空气过滤除菌原理
① 布朗扩散截留作用 ② 拦截截留作用 ③ 惯性撞击截留作用 ④ 重力沉降作用 ⑤ 静电吸引作用
无菌空气的制备 专题知识
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在过滤除菌中，有时极难分辨上述各种机理各自所作贡 献大小。 伴随参数改变，各种作用之间有着复杂关系，当前还未 能作准确理论计算。 普通认为惯性撞击截留、拦截截留和布朗运动截留作用 较大，而重力和静电引力作用则很小。
无菌空气的制备
3、布朗扩散作用
• 直径很小的微粒在流速很小的气流中能产生一种不规则的
直线运动，称为布朗扩散
• 布朗扩散除菌作用在较大的气速或较大的纤维间隙中是不
• 0.1—常数，其量纲为μ m。
3、空气含菌量的测定
• 培养法
– 平皿落菌法（沉降－平板法）
– 撞击法（有缝隙采样器、筛板采样器和针孔采样器）
– 过滤法
• 光学法
– 粒子计数器 • 利用微粒对光线散射作用来测量粒子的大小和 含量。
• 测量时使试样空气以一定速度通过检测区，仪
器内的聚光透镜将光源来的光线聚成强烈光束 射入测检区，在测检区内，空气试样受到光线 强烈照射，空气中的微粒把光线散射出去，由 聚光透镜将散射光聚集投入光电倍增管，将光
维、有机和无机烧结材料等。由于被过滤的气溶胶中微生
物的粒子很小，一般只有0.5~2μ m，而过滤介质的材料 一般孔径都大于微粒直径几倍到几十倍，因此过滤机理比 较复杂。 • 随着工业的发展，过滤介质逐渐由天然材料棉花过渡到玻
璃纤维、超细玻璃纤维和石棉板、烧结材料(烧结金属、
烧结陶瓷、烧结塑料)、微孔超滤膜等。而且过滤器的形 式也在不断发生变化，出现了一些新的形式和新的结构， 把发酵工业中的染菌控制在极小的范围。
的蒙乃尔合金板(钛锰合金)。
• 特点：强度高，不须经常更换，使用寿命长，能耐受高 温反复杀菌，且受潮后影响不大，不易损坏，使用方便， 故对空气前处理除水除油要求不很严格，但价格贵。
6）新型介质
• 膜过滤器主要有聚丙烯过滤器作为预过滤器，聚四氟乙
烯（PTFE）膜和聚偏氟乙烯（PVDF）膜作为终过滤器， 膜孔径0.1-0.22um，对细菌做到绝对过滤。 • 如微孔直径小于菌体粒子的所谓绝对过滤。如德国 Sartorius公司生产的Sartofluor GA滤芯就是一种代表
标准无菌空气制备流程各环节的作用
标准无菌空气制备流程各环节的作用英文回答：The standard aseptic air preparation process consists of several steps, each with its own purpose and role. Here, I will explain each step and provide examples to illustrate their importance.1. Filtration: This is the initial step where the air is passed through a high-efficiency particulate air (HEPA) filter to remove any particles or contaminants. The HEPA filter is designed to trap particles as small as 0.3 micrometers, ensuring that the air is clean and free from any potential sources of contamination. For example, in a pharmaceutical manufacturing facility, the air used in the cleanroom is filtered to remove dust, bacteria, and other contaminants that could compromise the quality of the products being produced.2. Sterilization: After filtration, the air issubjected to a sterilization process to eliminate any remaining microorganisms. This is typically achieved through the use of ultraviolet (UV) radiation or heat. UV radiation damages the DNA of microorganisms, rendering them unable to reproduce and causing their death. Heat sterilization, on the other hand, involves exposing the air to high temperatures to kill any microorganisms present. For instance, in a hospital operating room, the air is sterilized to reduce the risk of surgical site infections and ensure a sterile environment for the surgical team.3. Pressurization: Once the air has been filtered and sterilized, it is pressurized to create a positive pressure environment. This helps to prevent the entry of contaminants from outside the controlled area. For example, in a cleanroom used for semiconductor manufacturing, the positive pressure prevents outside air from entering and contaminating the sensitive electronic components being produced.4. Monitoring: Throughout the process, the quality of the aseptic air is continuously monitored to ensure that itmeets the required standards. This is done by regularly sampling the air and testing it for the presence of microorganisms or other contaminants. If any deviations from the acceptable limits are detected, corrective actions can be taken to maintain the integrity of the aseptic environment. For instance, in a biotechnology laboratory, air samples may be collected and analyzed to ensure that the environment is free from any microbial contamination that could affect the experiments being conducted.In summary, the various steps in the standard aseptic air preparation process work together to ensure that theair used in controlled environments is clean, sterile, and free from any potential sources of contamination.Filtration removes particles and contaminants,sterilization eliminates microorganisms, pressurization prevents the entry of outside contaminants, and monitoring ensures the ongoing quality of the aseptic air.中文回答：标准无菌空气制备流程包括几个环节，每个环节都有其特定的作用和角色。
课用第五章_发酵工程的灭菌与空气除菌
6、物理法
① 干热灭菌法 ：灼烧灭菌法；玻璃器皿、金属器材和其他耐高温的物品 在干热灭菌器中，于160℃下保存1h。有纸或棉塞者灭菌不能超过170℃。
②射线灭ห้องสมุดไป่ตู้法：利用紫外线、高能电磁波或放射性物质产生的γ射线进行 灭菌的方法，波长范围在200～275nm的紫外线具有杀菌作用，杀菌作用 最强的范围是250 ～270nm，波长为253.7nm的紫外线杀菌作用最强。在 紫外灯下直接暴露，一般繁殖型微生物约3 ～5min，芽孢约10min即可 杀灭。但其穿透力较差，一般只适于接种室、超净工作台、无菌培养室 及物质表面杀菌。不同微生物对紫外线的抵抗力不同，对杆菌杀灭力强， 对球菌次之，对酵母菌、霉菌等较弱，因此常与化学灭菌结合使用。 ③ 过滤除菌：使用适当的过滤材料或介质对液体或气体进行过滤，出去微 生物的方法。主要适用于：热敏感物质（生长因子、抗生素、培养基） 的灭菌和发酵用无菌空气的制备。
臭氧灭菌在药品生产中具有广泛的用途。 ①对管道容器的灭菌；
②与HVAC相结合，利用中央空调净化系统对洁净 区的灭菌；
③对原辅助材料和工作器具的灭菌； ④对密闭空间的灭菌； ⑤对药厂用水的灭菌处理。
3、辐射灭菌
辐射灭菌是利用高能量的电磁辐射和微粒辐射来杀灭 微生物。 α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超 声波等从理论上讲都能破坏蛋白质，破坏生物活性物 质，从而起到杀菌作用。 X射线、γ射线，波长0.1~1.4Å，含有极高的能量，使 菌体内的水和有机物产生强烈的离子化反应，产生自 由基，进一步与氧作用，产生一些具强氧化性的过氧 化物，如HO2 、H2O2，使细胞内某些蛋白质和酶发生 变化，阻碍微生物的代谢活动而导致菌体损伤或迅速 死亡。 X射线的穿透力极强，但不经济，并且向四面八方辐射， 不适于发酵生产使用。
简述无菌空气的制备流程
简述无菌空气的制备流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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目的，去除空气中的灰尘、杂质和微生物，为后续的过滤和灭菌提供清洁的空气。
微生物发酵制药技术无菌空气的制备
（七）空气过滤器
深层纤维介质过滤器
通常是立式圆筒形，内部充填过 滤介质，空气由下向上通过介质， 从而达到除菌的目的。纤维介质 主要有棉花，玻璃纤维等。
纤维介质过滤器的填装方法大致如下
孔板 —— 金属丝网—— 麻布织品——棉花— —麻布织品——活性炭——麻布织品——棉花— —麻布织品——金属丝网——孔板
两级冷却，加热除菌流程
空 气 除 菌 总 流 程 如 下 ：
高空采风→ 粗滤器→ 空压机→ 贮罐→冷却器→ 油水分 离器 → 丝网分离器 →加热器→ 总过滤器→ 分过滤器 → 发酵罐
除菌流程中的各种设备
（一）高空取气管 高空取气管是远离地面几十米的管子。一般而言， 地面附近空气中所含的 微生物和灰尘等均比高空空 气中含的多，据资料介绍，每升高10米，空气中杂 菌 可降低一个数量级，因此从高空取气要比从低空 取气有利得多。
• 二、注意事项
• • • • 1.高空背风取气。 2.空气进入压缩机前，需先经过粗过滤器的粗滤。 3.空压机出来的压缩空气需要一个储气罐缓冲。 4.压缩空气进入介质过滤器前需适当加热至空气露点 以上。 5.介质过滤器要定期拆洗杀菌。 6.无菌空气进入发酵罐前要经过分过滤器的过滤。 7.过滤器壁不要形成氧化层，氧化铁是多孔物质，带 菌空气可从中穿过。 8.操作过程需注意气流速度和压力的变化，防止介质 移位或损坏。 9.注意控制好油水分离器的液位。 10.防止空气冷却器漏水。
（二）粗过滤器
一般作为空气压缩机的附件，安排在空压机的空气进口，有的则 单独设置。其结构为一个内装过滤介质的方形或圆形器体。经过 除尘器可把空气中的杂质，特别是硬度较大的灰 尘过滤除掉， 防止这些东西进入压缩机而使气缸磨损。
1、布袋过滤：结构简单，过滤效率和阻力损失因滤布材 料不同而有所差别。滤布要定时清洗。 2、填料式过滤 油浸铁回丝、玻璃纤维、合成 纤维作填体的空气。 • 深层过滤：利用介质纤维的层层阻隔，迫 使空气在流动过程中出现无数次改变气速 大小和方向的绕流运动，导致微粒与滤层 纤维间产生撞击、拦截、布朗扩散、重力 及静电引力等作用，从而把微粒截留、捕 集在纤维表面上，实现了过滤除菌的目的。
灭菌及无菌空气的制备
温度 （℃）
120 115 110 100
孢子数 （个/mL) pH6.1
10000
8
10000
25
10000
70
10000
740
灭菌时间（min）
pH5.3
pH5.0
pH4.7
7
5
3
25
12
13
65
35
30
720
180
150
pH4.5
3 13 24 150
影响灭菌效果的因素
升温
4、冷却保压：把培养基降低到接种的温度
分批灭菌过程包括：升温、保温和冷 却等三个阶段。各阶段对灭菌的贡献： 20%、75%、5%。应当避免长时间的 升温加热阶段，因为加热时间过长， 不仅破坏营养物质，而且也有可能引 起培养液中某些有害物质的生成，从 而影响培养过程的顺利进行。
0
80 120 160
分批灭菌的时间计算
若不计升温阶段所杀灭的菌数，把培养基中所有的菌均看成在保 温阶段被杀死，可粗略计算灭菌所需时间。
例：发酵罐内装40m3培养基，在温度121℃下进行实罐灭菌。原 污染程度为每毫升2×105感染耐热细菌芽孢， 121℃时灭菌速率常数 为-1，求灭菌失败概率为时所需要的灭菌时间。
解：N0=40 ×106 × 2×105（个） Nt（个）
连续灭菌时间的计算：
连续灭菌的时间的计算，含菌数应改为每毫升培养基的含菌数。
例：发酵罐内装40m3培养基，在温度131℃下进行连续灭菌。 原污染程度为每毫升2×105感染耐热细菌芽孢， 131℃时灭菌速 率常数为15min-1，求所需要的灭菌时间。
解：c0= 2×105（个/ml） ct=1 /40 ×106 ×103 =2.5 ×10-11 （个/ml） k=15min-1
发酵工程 第4章 无菌空气的制备
空气流速大时，惯性冲击就起主导作用。
3、拦截滞留作用
气流速度降到临界速度以下，微粒不能因惯性 碰撞而滞留于纤维上，捕集效率下降。
乙烯醇、聚四氟乙烯等为介质
一、过滤除菌的原理
常见的悬浮于空气中的微生物直径在0.5-2微米 之间，深层过滤所用的过滤介质-棉花的纤维直 径约为20微米，棉花纤维所形成网格的孔隙为 20-50微米。
微粒随气流通过滤层时，滤层纤维所形成的网 格阻碍气流前进，使气流出现无数次改变运动 速度和运动方向，绕过纤维前进，这些改变引 起微粒以对滤层纤维产生布朗扩散、惯性冲击、 拦截、重力沉降、静电吸引等作用大多带有不同 的电荷，没有带电荷的微粒在进入高压静电场时都 会被电离变成带电微粒。
但对于一些直径很小的微粒，它所带的电荷很小， 当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或 微粒布朗扩散运动的动量时，则微粒就不能被吸附 而沉降所以静电除菌对很小的微粒效率很低。
一般只能作为初步除菌。
本节小结
空气除菌即除去或杀灭空气中的微生物。
灭菌方法： 1、介质过滤除菌法 2、加热灭菌 3、静电除菌 4、辐射灭菌等
第2节 空气的过滤除菌原理和过滤介质
过滤除菌是发酵工业中广泛使用的空气除菌法。
按除菌的机制不同分为： 绝对过滤和深层介质过滤
绝对过滤：
采用很细小的纤维介质制成，介质空隙小于0.5μm， 多限于实验室使用。
第一篇 工业微生物和发酵工业原料
Why？
第四章 无菌空气的制备How？
第一节 空气中的微生物和除菌方法
第二节 空气的过滤除菌原理和过滤介质
第三节 空气过滤除菌的工艺技术
第1节 空气中的微生物和除菌方法
发酵工业生产菌株大多数为好氧菌。 工业生产上均采用空气作为氧气来源。 然而，空气中有各种各样的微生物，为保
无菌空气的制备医学知识
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
对数穿透定律：
空气通过滤层，其微粒数随着滤层的厚度逐渐 降低，即：
dN KN dL
ln N2 KL N1
N2
过滤介质 N1
L
N－滤层中空气的微粒浓度，个/m3. L– 过滤介质的厚度，m。 dN/dL-----单位滤层除去的微粒数，个/m3. K---过滤常数
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
对数穿透定律公式揭示了深层介质过滤除
菌时进入滤层的空气微粒浓度与穿过滤层的微
粒浓度之比的对数是滤层厚度的函数。
常数K值与多个因素有关，如纤维种类、纤
维直径、填充密度、空气流速、空气中微粒的
直径等，通常可选择特定的条件通过实验方法
求得。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
如果气速过大η又会下降，可能是已扑集的微粒又被卷起
的原因。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
2.空气除菌效率（衡量过滤设备的过滤效能的指标）：
滤层所滤去的微粒与原来微粒数的比值。
N1N2 1N2
N1
N1
N1 — _过滤前空气的微粒数；
N2 — 过滤后空气的微粒数
2.穿透率
' N2
N1
影响过滤效率的因素很多：微粒的大小、过滤介 质的种类和规格、介质的填充密度、过滤介质厚 度及所通过的空气气流速度有关。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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气速与除菌效率的关系：
当气流速度较小时，除菌 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
效率随气流速度的增加而降低，扩散起主要作用；当气流
速度中等时，可能截流起主要作用；当气流速度较大时，
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pH值对灭菌时间的影响
温度 （℃）
120 115 110 100
适用范围：对压缩空气制备无菌空气；酶溶液、啤酒 及其他不耐热化合物溶液除菌。
灭菌及无菌空气的制备
第一节 培养基和发酵设备的灭菌
高压蒸汽灭菌利用饱和蒸汽的高温杀死微生物的同时， 高温还可能造成培养基成分的损失。
培养基灭菌的要求： • 达到要求的无菌程度 • 尽量减少营养成分的破坏。在灭菌过程中，培养基组分的
适用范围：广泛应用于生产设备及培养基的灭菌 • 例如：实验室内的高压蒸汽灭菌、发酵车间采用的
设备空消和培养基实消。
灭菌及无菌空气的制备
过滤介质除菌法
• 过滤介质除菌
– 采用适当的过滤介质对热敏性的液体或气体进行过 滤，去除微生物的方法。
– 液体：0.22μm或0.45μm滤膜 – 气体：纤维介质滤材捕捉极微小的悬浮微生物
制发生困难； – 杂菌可能会降解目的产物，使得生产过程失败； – 杂菌会污染最终产品； – 发酵时如污染噬菌体，可使生产菌发生溶菌现象，使生产失败
灭菌及无菌空气的制备
➢ 为了保证培养过程的正常进行，在接种要培养的微生 物之前，需要进行灭菌与消毒。
灭菌对象：培养基；设备与管道；空气系统；流加料、消泡剂； 必要时还有对生产环境进行消毒，防止杂菌和噬菌体
• 工业上具体措施包括：
– 1）使用的培养基和设备须经灭菌； – 2）好氧培养中使用的空气应经除菌处理 – 3）设备应严密，发酵罐维持正压环境； – 4）培养过程中加入的物料应经过灭菌； – 5）使用无污染的种子。
灭菌及无菌空气的制备
• 消毒与灭菌在发酵工业中的应用
消毒(disinfection)：用物理或化学方法杀死物料、容器器具 内外病原微生物，而对被消毒的物体基本无害的措施。 一般只能杀死营养细胞，例如巴氏消毒法（60℃，30min）。
破坏，是由两个基本类型的反应引起的： – 培养基中不同营养成分间的相互作用； – 对热不稳定的组分如氨基酸和维生素等的分解
• 合理选择灭菌条件的关键：了解灭菌温度、时间对微生物
死亡和培养基成分破坏的关系。
灭菌及无菌空气的制备
致死温度：杀死微生物的极限（最低）温度。 在致死温度下，杀死全部微生物所需要的时间成为致死时间； 在致死温度以上，温度愈高，致死时间愈短。
灭菌及无菌空气的制备
在计算灭菌时间过程中需考虑两个问题： 一是一般只考虑芽孢细菌和细菌的芽孢数之和作为计
算依据； 二是灭菌程度，即残留菌数，一般采用Nt=0.001，即
1000次灭菌中有一次失败。
灭菌及无菌空气的制备
二、影响培养基灭菌的其它因素
除了灭菌温度和时间外，影响灭菌效果的因素还有：
1．培养基 pH值 ：
灭菌(sterilization)：用物理或化学方法杀死或除去物料、 空气容器等环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽 孢和孢子。
关系：消毒不一定达到灭菌的要求，而灭菌可以达到消毒的目的。
灭菌及无菌空• 化学药剂消毒：甲醛或新洁尔灭、高锰酸钾等
– 使蛋白质凝固变性、酶失活；破坏细胞膜；
微生物
反应速度常数增加的倍数
K值为比死亡速率
灭菌及无菌空营气养的制成备分
反应速率常数
k是微生物耐热性的一种特征，它随微生物的种类和灭菌温度而异。
T相同，k值越小，则微生物越是耐热。
同一种微生物在不同灭菌温度下，k值不同，灭菌温度越低，k值越小， 温度越高，k值增大。
细菌芽孢名称
121℃某些细菌芽孢的k值
• 在实际生产中为了既达到灭菌目的又较好地保存营养成分，最好采用较 高的温度，较短时间进行灭菌，瞬时高温灭菌UHT。即可达到杀死培养 基中的全部微生物的目的，又可减少营养成分的破坏。
• 通常情况选择灭菌温度为121℃，当培养基中含热敏成分，则降低温度
微生物
营养成分
芽孢
VB2
118℃, 15min
99.99%
10%
120℃, 1. 5min
99.99%
5%
灭菌及无菌空气的制备
在确定了培养基灭菌的温度后，如何来计 算灭菌时间？
t 2.303logNo
k
Nt
t: 发酵培养基的灭菌时间
k: 比死亡速率，min -1,不同微生物在某一温度下的k值差异
N0: 开始灭菌时培养基物料中的活菌数，污染程度
Nt: 培养基经灭菌时间t后中的残留活菌数（灭菌程度一般为0.001， 即1000次有一次失败），灭菌程度
灭菌及无菌空气的制备
一、培养基的灭菌温度选择
用湿热灭菌方法对培养基灭菌时，加热的温度和时间 对微生物死亡和营养成分均有破坏作用，因而选择一种既 能达到灭菌要求又能减少营养成分被破坏的温度和受热时 间，是研究培养基灭菌质量的重要内容。
培养基的营养成分的破坏和菌体死亡都符合Arrhenius Equation方程:
发酵的一般流程
培养基配制
种子扩大培养 培养基灭菌
发酵设备
发酵生产
灭菌及下无菌游空气处的制理备
第五章 灭菌及无菌空气制备
• 发酵工程无菌技术：
– 纯培养发酵技术：发酵全过程只有生产菌，无杂菌
• 在发酵过程中夹杂其它杂菌造成的不良后果：
– 杂菌污染使基质或产物被杂菌消耗，造成生产能力下降； – 杂菌产生的某些代谢产物，改变了培养液的理化性质，使提取精
• 物理方法
– 辐射灭菌：紫外线、X射线，高能辐射与菌体核酸光化学反应 – 干热灭菌法：氧化作用、高温使蛋白质变性和电解质浓缩中毒 – 湿热灭菌法（最常用）：蒸汽热使蛋白质变性，大分子氢键收到
破坏；
– 过滤介质除菌√：微生物不能透过滤膜而除菌
灭菌及无菌空气的制备
湿热灭菌法
• 蒸汽具有强的热穿透力，灭菌易于彻底，效果最好，应用 饱和蒸汽进行灭菌最为普遍。
k值/min-1
枯草芽孢杆菌FS5230 硬脂嗜热芽孢杆菌FS1518 硬脂嗜热芽孢杆菌FS617 产气梭状芽孢杆菌PA3679
3.8~2.6 0.77 2.9 1.8
灭菌及无菌空气的制备
随温度的升高，灭菌反应速度常数增加的倍数大于营养成分破坏反 应速度常数增加的倍数。
• 达到相同灭菌效果时，温度T越高，K值越大（比死亡速率常数），所需 灭菌的时间t 越短。