第三章 培养基的制备和灭菌设备
第三章 培养基的制备和灭菌设备
间接加热时间：
GC 1 T t 1 1 ln KF T t 2
G—培养基的质量，Kg C1—培养基的比热，kJ/kg.℃ K—总传热系数， kJ/m2.h.℃ F—传热面积，m2
式中：τ1—间接加热时间，h
T—加热蒸汽温度，℃
t1—加热前培养基的温度，℃ t2—加热后培养基的温度，℃
三、连续灭菌流程与设备
一、灭菌的基本理论
（一）灭菌目的
1. 避免生物反应的基质或产物，因杂菌的消耗而
损失，造成生产转化率的下降 2. 杂菌的代谢物质，会使所要产物的提取和分离 变得困难，造成收得率降低或使产品质量下降 3. 有些杂菌会分解产物，或噬菌体裂解生产菌细 胞，使生产失败
（二）灭菌方法
灭菌：射线灭菌、药物灭菌、热灭菌 分离：离心沉淀、介质过滤
灭菌失败的几率为0.001所需的时间。
解：
N 0 40 106 2 107 8 1014 (个) N S 0.001(个 ） k 0.25( s ) 1 N0 t ln 2.7(m in ) k NS
1
二、分批灭菌过程与计算
（一）分批灭菌操作过程 (实罐灭菌或实消)
维持保温阶段
实罐灭菌的进汽和排汽原则 “非进即出”，所有与发酵 罐连接的管道在灭菌过程 中如果不进入蒸汽就一定 要进行排汽 进汽：凡开口在培养基液 面以下的各连接管道及冲 视镜管道都应进汽 排汽：凡开口在液面之上 者均应排汽
“三进四出”、“三进五 出”
冷却降温阶段
关汽：关闭各排汽、
T t1 T t
KF WC2
Ae
T t1 t T A
T t1 T t
培养基：
常用培养基制备 灭菌 与 消毒
高氏1号培养基
高氏1号培养基是用于分离和培养放线菌的 合成培养基。其配方如下： 可溶性淀粉20g，KNO3 1g，NaCl 0.5g， K2HPO4· 3H2O 0.5g，MgSO4· 7H2O 0.5g， FeSO4· 7H2O 0.01g，琼脂15～20g，水 1000mL，pH7.4～7.6。
超高温杀菌
135-150°C和2-8s对牛乳和其它液态食品灭菌。
优点
：保持食品价值和营养成分。
过滤除菌：
原理：介质在有压力时阻隔微生物。 适用范围：许多材料如血清、抗生素及糖溶液采用此法。 设备：蔡氏过滤器，滤膜过滤器。 优缺点：不破坏培养基成分，只适用少量滤液。 注意事项：1、压力适当； 2、无菌条件下进行； 3、防止渗透现象。
形态特征（ Morphological characteristics ）
属异养型真核生物，具有丝状或管状结构， 单个分支称为菌丝。菌丝形成的网络状结 构称为菌丝体。
营养菌丝（vegetative mycelium）：汲取营养 气生菌丝（aerial mycelium） 繁殖菌丝:孢子丝，进行繁殖。
查氏合成培养基
查氏合成培养基是用来分类和培养霉菌的 培养基,其配方如下：
NaNO3 3g,K2HPO4 1g, KCl 0.5g, MgSO4.7H2O 0.5g,FeSO4 0.01g,蔗糖 30g, H2O 1000ml,pH自然
麦芽汁培养基
用来培养酵母菌,干麦芽粉加4倍水,在5060℃保温糖化3-4小时，用碘液试验检查至 糖化完全为止,调整糖液浓度,煮沸后，过 滤，调pH为6.0。
能将淀粉转化为 糖，用于生产糖 化酶，酿造甜酒 等
曲霉属
培养基的配制及灭菌
培养基的配制及灭菌培养基的配制及灭菌一．实验目的1.三角瓶，培养皿，试剂瓶，试管，枪尖盒等仪器的清洗。
2.三角瓶棉塞的制作，三角瓶，吸管，培养皿，试剂瓶，试管，枪尖盒的包装与灭菌。
3.高温蒸汽灭菌原理的学习。
4.LB和MacConkey培养基的制作与灭菌。
二．实验原理1.高温灭菌的原理：由于培养基配置过程中并非是无菌操作，所以要通过立即灭菌来防止配制过程中混入的杂菌利用培养基中的营养物质进行繁殖从而破坏培养基的性能。
高压蒸汽灭菌是生物试验应用最广，效果最好的一种湿热灭菌法。
在密闭的蒸锅内，其中的蒸汽不能外溢，压力不断上升，使水的沸点不断提高，从而锅内温度也随之增加。
在0.1MPa的压力下，锅内温度达121℃。
在此蒸汽温度下，可以很快杀死各种细菌及其高度耐热的芽孢。
注意：①使用高压蒸汽灭菌前一定要完全排除锅内空气，使锅内全部是水蒸气，灭菌才能彻底。
否则在同一压力下，锅内实际温度和理想温度就会有差距，不能达到最好灭菌效果。
②在使用灭菌锅前切勿忘记加水，水加至与三角搁架相平，以防灭菌锅烧干而引起炸裂事故。
③使用完后要等到压力降为零再打开锅盖，否则会因为锅内外压力不平衡而导致棉塞蹦出造成污染，也容易伤害到操作者。
2.培养基的配置原理：微生物的生长依赖于可利用的营养物质和适宜的生长环境。
培养基是用于培养，转移，贮存微生物的固体，半固体或液体的营养物质。
培养基中含有微生物所需的全部营养物质，包括碳源、氮源、能源、无机盐、水分和生长因子。
适宜的pH对微生物的生长是必不可少的。
培养基的物理状态有三种：液体、半固体和固体。
这些培养基的主要区别是在固体和半固体培养基里面加了固化剂------琼脂。
当将琼脂加入溶液中时，在98℃能融化成有一定粘性的液体。
并在42℃凝固。
琼脂具有的特性有：不易被微生物降解；接近无色等。
对于固体培养基需要加入琼脂量约为 1.4%~1.6%，半固体培养基加入约0.6%~0.8%。
培养基在配制过程中容易受到污染，因此必须进行灭菌，同时不能将培养基中的营养物质破坏。
培养基的制备和灭菌
塞棉塞、包装
灭菌
第7页，本讲稿共12页
培养基的制备和灭菌
实验步骤之灭菌
高压蒸汽灭菌 灭菌条件：一般温度为121℃（压力1kg/cm2 ）
下,维持15～30min。 高压蒸汽灭菌原理是水的沸点随着压力的增加
而升高。当水在灭菌锅中煮沸，产生蒸汽驱逐
出锅内的空气后，随蒸汽的增加，锅内蒸汽压 力也随之升高，故而水的沸点也就随着上升，
阀，缓慢排气，待压力降为零时，开锅稍微冷
却后取出灭菌物品。
第9页，本讲稿共12页
培养基的制备和灭菌
高压蒸汽灭菌注意事项
1.灭菌完毕后，用排气阀排气不能太猛，
否则，压力骤降，导致锅内液体剧烈沸
腾，打湿棉塞，容易造成染菌；
2.容器内培养基液体装量不宜太多，以免
液体沸腾打湿棉塞； 3.瓶塞塞的不要太紧，不然会影响通气， 瓶内空气排不出，达不到灭菌温度。
培养基的制备和灭菌
第1页，本讲稿共12页
培养基的制备和灭菌
实验材料
1.成份：牛肉膏、蛋白胨、氯化钠、琼脂
2.试剂：1N NaOH溶液、1N HCl溶液
3.仪器：pH试纸、三角瓶、试管、烧杯、
玻棒、量筒、纱布、漏斗、台秤、吸管、 药匙、棉塞、牛皮纸、灭菌锅等
第2页，本讲稿共12页
培养基的制备和灭菌
第10页，本讲稿共12页
培养基的制备和灭菌
注意事项
1.原料称量中，快接近终点时，用左手轻轻拍
打右手手腕，将少量药品振落，以免过量；
2.成分中如含有磷酸盐和钙盐应分开溶解，否
则会产生沉淀； 3.待培养基冷却至室温时调节pH值。调节pH前 要先测一下培养基的原始pH，缓慢滴加碱液，
教学PPT培养基准备及培养基的灭菌设备
eW2c2
eW2c2
KF
d Gc1
W2c2
dt1 t2 t2s
Gc1 W2c2
eW2c2
KF
(eW2c2 1)
dt1 t1 t2s
KF
0
d
Gc1 W2c2
eW2c2
KF
(eW2c2 1)
t1 f t1s
dt1 t1 t2s
KF
Gc1 W2c2
eW2c2
KF
(eW2c2 1)
②管式维持器的计算与设计
c．培养基理论灭菌时间：
2.303 1 lg N0
k Ns
d．求取管式维持器的长度。 在Pe＞1000的前提下可取较小的值。 e．设备制造完成经密封性试验后，外置保
温层。
6、降温设备（冷却设备）
保温后的培养基需迅速降温至 接近培养温度（40－45℃）。
冷却设备要求严密性好，冷却 效率高。
①维持罐的计算与设计
c．维持罐容积
V维持罐体积
V物料流量
停留
V维持罐体积 V物料流量 停留
V维持罐体积
V封底
V圆筒
0.13D3
4
D2H
②管式维持器的计算与设计
a．要使培养基在管道内处于平推流（或称 活塞流）状态，Re＞10000。一般要求 培养基流速处于0.25～0.6m/s。
b．根据培养基的流量与培养基在管道里的 流速，即可计算出管道的直径，并根据 无缝钢管规格进行圆整。
连续灭菌系统设备
培养基连续灭菌系统设备由 配料罐（池）、送料泵、预热罐、 连消泵、加热器、维持罐和冷却 器7个关键设备组成
连续灭菌系统设备流程
• 连续灭菌流程
▪ 灭菌时间的计算
第三章生物细胞培养基灭菌设备
灭菌时间的计算
㏑(Ct/C0)=－kt t=2.303/k[lg(C0/Ct)]
式中：C0、Ct分别为单位体积培养基灭菌前、后 的含菌数。
1、连续灭菌时间的估算
例2．某发酵罐内装40m3培养基，采用连续灭菌，灭菌温 度为1310C，原污染程度为每1ml含有2×105个杂菌，已知 1310C时灭菌速度常数为15min-1，求灭菌所需的维持时间。
解：C0=2×105(个/ml) Ct=0.001/(40×106)=2.5×10-11(个/ml) t=2.303/k[lg(C0/Ct)]=2.303/15×lg[(2×105)/(2.5×10-11)] =2.37 min
2、连消塔-喷淋冷却连续灭菌流程
蒸汽
放汽
蒸汽
配料罐
连消泵 连消塔
加热
维持罐
保温
冷却水
无菌培养基 进发酵罐
冷却罐
冷却
（1）连消塔
在20~30s或更短的时间内将料液加热至130~140℃。 生产中一般用0.5~0.8Mpa的活蒸汽与预热后的料液直接接
触而加热。 套管式连消塔用:内外两根管子套合组成内管开有45°向下倾
斜的小孔，孔径6mm。孔距应从上到下减少，使蒸汽较为 均匀。 培养基由塔底进入，与小孔中喷出的蒸汽连续混合后在塔上 部流出。 培 养 基 在 塔 内 停 留 时 间 一 般 取 2 0 ~ 3 0 s； 线 速 度 要 求 <0.1m/s。
培养基的制备和灭菌设备课件
目 录
• 培养基的制备概述 • 灭菌设备概述 • 培养基的制备技术 • 灭菌设备的操作和维护 • 培养基制备和灭菌实验 • 培养基制备和灭菌设备的安全与防护
01 培养基的制备概述
培养基的定义和种类
定义
培养基是指供微生物生长繁殖的，由 不同营养物质组合配制而成的营养基 质。
VS
预防措施
为预防设备事故的发生，应采取一系列预 防措施。如定期对设备进行检查、保养； 加强操作人员的培训，提高其操作技能和 安全意识；制定并执行严格的安全管理制 度，确保设备的安全使用。
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零部件更换
在设备使用过程中，如有零部件损 坏，应及时更换。更换零部件时， 应选用原厂配件，以确保设备的性 能和安全性。
事故应急处理和预防措施
应急处理
在设备使用过程中，如发生意外事故， 应立即切断电源，并采取相应的应急处 理措施。如火灾事故，应使用灭火器等 消防设备进行灭火；如人员伤害事故， 应立即拨打急救电话，进行紧急救治。
设备维护
除了日常的清洁外，还需要定期对灭菌设备进行维护。这包括更换磨损 的部件，检查并调整设备的性能，以确保其始终保持良好的工作状态。
05 培养基制备和灭菌实验
实验目的和原理
实验目的 学习和掌握培养基制备的方法和技术。
熟悉和掌握灭菌设备的操作原理和使用方法。
实验目的和原理
• 通过实验操作，验证培养基制备和灭菌的效果。
灭菌设备的选择和使用
选择依据：在选择灭菌设备时，需考虑物品的性质、灭 菌效果、操作简便性、成本等因素。 • 操作前应对设备进行检查，确保其正常运行。
• 注意设备的安全使用，避免烫伤、辐射等危险。
微生物工程(发酵)第三章 培养基制备与灭菌
3.3 培养基及设备的灭菌
3.3.1常见灭菌方法： • 加热灭菌 • 过滤灭菌 • 辐射灭菌 • 化学灭菌 • 熏蒸灭菌
1、高温灭菌
• 1）干热灭菌
烘箱内热空气灭菌 160℃，2小时
干）煮沸消毒
3）丁达尔灭菌 4）常规高压灭菌 121℃，15分钟； 115℃，30分钟；
类胡萝卜素高产菌Y11的培养基的优化
郭秒,食品与工业发酵，2004
类胡萝卜素的作用：色素、营养保健
原培养基:
初步确定可能的培养基成分(以碳源为例)
通过单因子实验确定适宜的培养基成分(以碳源为例)
考虑到成本：乙酸钠是较为合适的碳源 进一步：乙酸钠的浓度2%比较好
结果： 碳源：乙酸钠 0. 2% 氮源：氯化铵 0.2% 酵母膏0.03%
3.1.1.6 前体物质、抑制剂和促进剂
前体物质指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼 微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身 的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有 较大的提高。
青霉素：分子量356
苯乙酸:分子量136
• 前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生 长不利 • 苯乙酸，一般基础料中仅仅添加 0.07%
有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。
抑制剂：能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白质 变性的物质； 可用透析或超滤的方式去除；
在培养基中添加抑制剂会抑制某些代谢途径的进行， 同时会使另一代谢途径活跃，从而获得人们所需要 的某一终产物或使正常代谢的某一代谢中间产物积 累起来;
3.1.2 发酵工业原料的选择原则
• • • • • • • • 因地制宜，就地取材； 营养丰富，浓度恰当； 资源丰富，容易收集； 易于储藏； 理化性质稳定，成分间无反应； 不影响通气、搅拌、产物分离，废物处理方便 不含毒副作用的物质 价格低廉
第三章__培养基的制备和灭菌设备
3dG1C A T2dT
0
W2C A1T 1 Tt1
冷却降温时间：
3G1C AlnT1t1
W2CA1 T2t1
式中： T1—培养基冷却前的温度，℃ T2—培养基冷却后的温度，℃
.
2、加热和冷却介质用量
加热蒸汽用量：
S1 GC1(T2 T1)
I
式中：I—加热蒸汽的焓，kJ/kg
λ—冷凝水的焓，kJ/kg
（三）加热灭菌方式
培养基→加热升温→维持保温→冷却降温→发酵
分批灭菌：三个过程在一个设备内完成 连续灭菌：三个过程分别在不同的设备内完成
（四）灭菌要求
❖ 达到无菌程度 ❖ 尽量减少营养成分损失 ❖ 降低能量消耗
.
（五）理论灭菌时间
微生物的受热死灭过程属于一级反应
dN kN
d
式中： τ——受热时间 N——活菌个数 k——反应速率常数，随反应温度变化
营养成分破坏较少 蒸汽负荷均衡，操作方便 降低了劳动强度，适宜自动
控制
缺点：需要专门设备，投资较大 设备较多，染菌机会也相.应较多
2、要求
①.加热设备：加热均匀， 1 4 4 ℃ 2 0 s 2 - 3 m i n 2 0 s 快速升温到灭菌温度
（温度一致）
②.维持设备：使培养基按
温 度
顺序流动，维持灭菌
N0 40106 2107 81014(个) NS 0.001(个） k 0.25(s1) t 1 ln N0 2.7(min)
k NS
.
二、分批灭菌过程与计算
（一）分批灭菌操作过程
(实罐灭菌或实消)
❖ 升温：将培养基置于 发酵罐中用蒸汽加热
❖ 保温：达到预定灭菌 温度后维持一定时间
培养基的制备与灭菌实验报告
培养基的制备与灭菌实验报告一、实验目的本实验旨在掌握培养基的制备方法和灭菌技术，为后续的微生物培养提供保障。
二、实验原理1. 培养基的制备方法：（1）选用适当的基质：如蛋白胨、肉汤、蔗糖等；（2）添加必需元素：如氮源、碳源、矿物质盐等；（3）调节pH值：使其接近微生物生长最适pH值；（4）加入琼脂：使液态培养基凝固成固态培养基。
2. 灭菌技术：灭菌是指将微生物及其孢子全部杀灭或去除，以保证培养基无菌。
常用的灭菌方法有高温灭菌法和化学药剂灭菌法。
三、实验材料和设备材料：蛋白胨、肉汤、琼脂、氧化钠等。
设备：量筒、天平、自动移液器、恒温水浴器等。
四、实验步骤1. 制备液态培养基：（1）称取所需的蛋白胨和肉汤，按比例混合加入适量的蒸馏水中，搅拌均匀；（2）调节pH值至7.0-7.2，若pH值过高可加入适量的氧化钠溶液；（3）将制好的液态培养基分装到不锈钢培养皿中，每个培养皿约20ml；（4）将分装好的液态培养基在恒温水浴器中加热至沸腾，持续煮沸10分钟。
2. 制备固态培养基：（1）按照液态培养基制备方法制备好液态培养基；（2）将琼脂加入到液态培养基中，搅拌均匀；（3）将制好的固态培养基分装到无菌试管或无菌平板中；（4）在恒温水浴器中加热至琼脂完全溶解。
3. 灭菌：将制备好的液态和固态培养基放入高压灭菌锅中进行灭菌处理，温度和时间根据不同材料和设备而定。
五、实验结果经过灭菌处理后，制备好的液态和固态培养基均无菌，可以用于微生物培养。
六、实验注意事项1. 实验过程中要严格遵守无菌操作规范，以保证培养基无菌。
2. 制备液态培养基时，要注意加入必需元素的比例和pH值的调节。
3. 制备固态培养基时，要注意琼脂的加入量和溶解度。
4. 灭菌处理时，要根据实验材料和设备选择合适的灭菌方法和时间。
5. 实验结束后，要对实验器材进行消毒处理。
七、实验结论本实验通过制备液态和固态培养基以及灭菌处理等操作，掌握了培养基制备和灭菌技术。
培养基准备与培养基灭菌的设备
培养基准备与培养基灭菌的设备引言在微生物学、生物学实验中，培养基是一种基础性的工具，用于培养细菌、真菌等微生物。
为了确保培养基的质量，必须严格遵守一定的操作程序，并使用适当的设备进行培养基的准备和灭菌。
本文将介绍培养基准备与培养基灭菌的设备，以及它们的使用方法。
培养基准备设备秤量仪器在培养基的制备过程中，需要精确地称量不同的成分。
常用的秤量仪器有：•电子天平：精确称量各种粉末、液体等成分。
•药匙：适用于称量较大颗粒的固体成分。
•称量瓶：常用于称量固体成分，集成了容器和秤量功能。
筛网与漏斗在称量固体成分时，有时会出现颗粒聚结的情况。
为了消除聚结，可以使用筛网将固体成分过筛。
常用的筛网孔径为0.5mm至1mm。
漏斗则用于将固体成分流入培养基容器中，避免洒落。
搅拌设备搅拌设备主要用于混合培养基的各种成分，确保培养基均匀。
常用的搅拌设备包括：•磁力搅拌器：将磁子放入培养基容器中，通过磁场的作用使培养基不断搅拌。
•搅拌棒：手动搅拌培养基，适用于小规模的制备。
培养基灭菌设备为了防止培养基被外界的微生物污染，必须对培养基进行灭菌处理。
常用的培养基灭菌设备包括：高压灭菌器高压灭菌器是使用高温和高压来灭菌的设备。
其工作原理是将培养基容器放入高压灭菌器中，然后进行加热并提高压力，达到杀灭微生物的目的。
高压灭菌器广泛应用于实验室和工业中，能够保证灭菌效果的同时不破坏培养基的成分。
紫外线灭菌器紫外线灭菌器是一种使用紫外线辐射来杀灭微生物的设备。
其工作原理是将培养基容器放入紫外线灭菌器中，并进行一定时间的辐射。
这种设备适用于一些比较小型和易受热的培养基。
设备使用方法培养基准备设备的使用方法1.使用秤量仪器准确称量所需的固体和液体成分，并将其放入培养基容器中。
2.如有需要，使用筛网将固体成分过筛，以消除颗粒聚结。
3.使用搅拌设备将培养基的各种成分充分混合，直至得到均匀的培养基溶液。
培养基灭菌设备的使用方法1.将制备好的培养基容器放入高压灭菌器中，并按照设备说明书设置好温度和压力。
培养基的制备与灭菌(讲解)
实训内容与步骤
1、高压蒸汽灭菌（属于湿热灭菌） （3）操作步骤
①首先将内层锅取出，向外层锅内加入适量的水，使水面 与三角搁架相平为宜。
提示：切勿忘记加水，以防灭菌锅烧干而引起炸裂事故。 ② 放回内层锅，并装入待灭菌物品。
材料与用具
用具：烘箱、高压蒸汽灭菌锅、电磁炉、不锈钢锅、天平、试 管、试管塞、玻璃搅拌棒、漏斗、纱布、橡皮筋、牛皮纸等。
（一）分组与前期准备
实训内容与步骤
1、分组 4人或6人一组，共8组，若出现单数，就为5人。
（将组编号，如一（1）、一（2）、二（1）、一（2） ……）（所有材料的领取按照 6人规格准备） 。
培养基的制作与灭菌
主讲人：钱兰华
目录
一、目的要求 二、材料与用具 三、实训内容与步骤
（一）分组与前期准备 （二）培养基的制作 （三）灭菌 （四）实训过程中的清理
目的要求
•掌握培养基的配制、分装、灭菌等操作方法； •掌握高压蒸汽灭菌和干热灭菌的操作步骤及方 法。
材料与用具
材料：马铃薯、葡萄糖（或蔗糖）、牛肉膏、蛋白胨、琼脂、 1mol/L NaOH溶液、 1mol/L HCl溶液等。
实训内容与步骤
3、配置流程——NA培养基 （1）称量 按需按比称量牛肉膏和琼脂的份量
提示：①牛肉膏比较粘稠，用硫酸纸称取； ②蛋白胨容易吸湿粘结成块，用时再称取。 ③琼脂量取决于琼脂的质量及气温。
（2）烧煮 连着称取牛肉膏的硫酸纸一起放入锅中，加水1000ml，
等牛肉膏完全溶解后用镊子取出硫酸纸。
用人工方法配制而成的营养基质。－般，真菌为微酸，
第三章--培养基的制备和灭菌设备PPT优秀课件
1、灭菌操作时间
① 加热升温阶段(先间接加热，后直接加热)
❖ 间接加热时间：（不稳定传热）
传热速率： dQkF(Tt) 蒸汽 T
d
Gt
培养基： dQGC1dt
两式合并： 上式积分：
GC1dt kF(Tt)
d
01dG KC F 1 tt12Td-tt
冷凝水
16
间接加热时间： 1 GC1lnTt1
第三章 培养基的制备设备
主要内容：第一节 培养基的灭菌设备 第二节 原料的蒸煮与糖化设备 第三节 麦芽汁的制备设备 第四节 淀粉水解制糖设备
学习要求：掌握培养基的分批灭菌计算、连 续灭菌流程和设备的结构及设计 了解培养基制备设备的结构和设计
1
第一节 培养基的灭菌设备
一、灭菌的基本理论 二、分批灭菌过程与计算 三、连续灭菌流程与设备
❖ 降温：冷却到发酵温 度后接种发酵
10
加热升温阶段
❖ 间接加热：打开各 排气阀，将蒸汽引 入夹套或蛇管进行 间接加热，待罐温 升至80~90℃，将 排气阀逐渐关小
❖ 直接加热：将蒸汽
从进气口温上升到
118~120℃
11
维持保温阶段
实罐灭菌的进汽和排汽原则
“非进即出”，所有与发酵
E
k Ae RT
式中： E—活化能
T—加热温度
R—气体常数
A—常数
6
（六）灭菌温度
加热温度和受热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系
细菌死亡的活化能与培养基营养成分破坏的活化能
活化能E
细菌死亡(kJ/mol) 4.187×(50～100)
酶、蛋白质或维生素破坏 4.187×(2～26)
葡萄糖破坏 4.187×24
培养基的制备与灭菌实验报告
培养基的制备与灭菌实验报告一、实验目的。
本实验旨在掌握培养基的制备方法和灭菌技术，为后续微生物培养提供基础支持。
二、实验原理。
1.培养基的制备。
培养基是微生物生长繁殖的基础，其主要成分包括碳源、氮源、矿物盐和生长因子。
按照微生物的需求，可以选择适当的培养基配方进行制备。
2.灭菌技术。
灭菌是指将培养基、培养器皿和其他实验用具中的微生物全部杀灭，以保证实验过程的纯净和结果的可靠性。
常用的灭菌方法包括高压蒸汽灭菌、紫外线灭菌和化学灭菌等。
三、实验材料。
1.所需培养基原料，葡萄糖、蛋白胨、酵母提取物、琼脂等；2.灭菌设备，高压蒸汽灭菌器、紫外线灭菌仪等；3.实验用具，培养皿、试管、移液器等。
四、实验步骤。
1.培养基的制备。
（1）称取适量葡萄糖、蛋白胨、酵母提取物等原料，按照配方比例加入蒸馏水中；（2）搅拌均匀，加热至溶解；（3）加入适量琼脂，再次搅拌均匀；（4）分装至培养皿或试管中，待凝固后即可使用。
2.灭菌实验。
（1）将制备好的培养基放入高压蒸汽灭菌器中，进行高压蒸汽灭菌；（2）将培养器皿等实验用具放入紫外线灭菌仪中，进行紫外线灭菌；（3）取出灭菌后的培养基和实验用具，进行后续的微生物培养实验。
五、实验结果与分析。
经过培养基的制备和灭菌实验后，观察到培养基无明显异物和霉菌生长，实验用具无细菌污染。
说明培养基制备和灭菌实验取得了成功。
六、实验总结。
通过本次实验，我们掌握了培养基的制备方法和灭菌技术，为后续微生物培养实验奠定了基础。
同时，也提醒大家在实验过程中要注意操作规范，保证实验结果的可靠性。
七、实验注意事项。
1.培养基制备过程中要注意原料的准确称取和比例的精确控制；2.灭菌实验中要严格按照灭菌方法和时间进行操作，确保实验用具的无菌状态；3.实验结束后要及时清理实验台面和设备，保持实验环境的整洁。
八、参考文献。
1. 《微生物实验技术手册》。
2. 《生物实验技术指南》。
以上就是本次培养基的制备与灭菌实验报告的全部内容，希望对大家有所帮助。
培养基的制备与灭菌实验报告
培养基的制备与灭菌实验报告实验目的，通过本次实验，掌握培养基的制备方法和灭菌技术，为后续微生物培养实验打下基础。
一、培养基的制备。
1.准备所需试剂和设备，蔗糖、蛋白胨、酵母提取物、琼脂、蒸馏水、培养皿、量筒、坩埚、移液器等。
2.称取适量蔗糖、蛋白胨、酵母提取物加入蒸馏水中，充分溶解后调节pH值至7.0。
3.加入适量琼脂，搅拌均匀。
4.分装至培养皿中，待凝固后进行灭菌处理。
二、培养基的灭菌。
1.将制备好的培养基装入培养皿中，封口。
2.将培养皿放入高压灭菌锅中，进行高压灭菌处理。
3.灭菌条件，121℃，压力为15psi，持续20分钟。
4.取出培养皿，放置在无菌工作台上待凉，避免细菌再次污染。
5.观察培养基表面是否有凝固不均匀或气泡，如有则说明灭菌不彻底，需重新处理。
三、实验结果。
1.经过灭菌处理的培养基表面平整，无气泡，无明显异物。
2.在无菌条件下打开培养皿，用无菌移液器移取适量微生物菌种接种于培养基表面。
3.将接种好的培养皿放入培养箱中，进行培养观察。
4.培养箱条件，温度控制在37℃，培养时间根据不同微生物而定。
四、实验结论。
本次实验通过制备培养基和灭菌处理，成功培养出微生物菌种，并观察到了微生物的生长情况。
培养基的制备和灭菌是微生物实验中非常重要的步骤，只有保证培养基的无菌，才能得到准确的实验结果。
通过本次实验的学习，相信对于今后的微生物实验有了更深入的认识和理解。
五、实验注意事项。
1.在制备培养基时，需注意称取试剂的准确性和加入顺序。
2.灭菌处理时，要确保培养基充分接受高压蒸汽的灭菌作用。
3.实验操作要在无菌条件下进行，避免外界污染。
4.培养箱的温度和培养时间要根据不同微生物的生长特性进行调整。
六、实验延伸。
在今后的实验中，可以尝试不同种类的培养基制备和灭菌处理，观察其对微生物生长的影响，进一步探索微生物的生长规律和特性。
总之，培养基的制备和灭菌是微生物实验中不可或缺的重要环节，只有掌握了这些基本技能，才能进行准确可靠的微生物实验。
培养基的制备与灭菌实验报告
培养基的制备与灭菌实验报告实验目的：掌握培养基制备的基本操作技巧，理解培养基的重要性以及灭菌操作的必要性。
实验原理：培养基是一种提供营养物质和环境条件的物质，用于微生物的培养和繁殖。
通常包括碳源、氮源、无机盐和其他必需营养物质等。
培养基的配制主要包括以下步骤：1.称取所需的化学试剂和溶质，按照一定比例称取固体试剂和溶液试剂。
2.将固体试剂加入蒸馏水中，溶解并搅拌均匀。
然后加入相应量的溶液试剂。
3.调节溶液的pH值，通常使用酸和碱进行调节，直至达到所需的pH 值。
4.将培养基溶液装入培养瓶或试管中，密封和标记。
灭菌操作是为了杀灭或去除试验中的微生物，以保证实验的可靠性和安全性。
常见的灭菌方法有高温热处理、高压灭菌和化学灭菌等。
实验材料和设备：1.培养基配制所需化学试剂和溶液。
2.培养瓶和试管。
3.电子天平、酸碱仪和pH计。
4.高压灭菌锅。
实验步骤：1.根据实验要求选择合适的培养基配方。
2.按照所需比例称取固体试剂和溶液试剂。
3.将固体试剂加入适量蒸馏水中，溶解并搅拌均匀。
4.加入相应量的溶液试剂。
5.使用酸和碱调节溶液的pH值，直至达到所需值。
6.将培养基溶液装入培养瓶或试管中，密封和标记。
7.准备好待灭菌的培养基样品和高压灭菌锅。
8.将培养基样品放入高压灭菌锅中，进行高压灭菌操作。
9.灭菌结束后取出培养基样品，观察样品的无菌性。
实验结果：制备完成的培养基溶液应该是透明且无悬浮物的。
经过高压灭菌处理后的培养基样品应该是无菌的，没有任何微生物的生长。
实验讨论：在实验中，我们使用了高压灭菌锅进行灭菌操作。
高压灭菌通常可以在较短时间内灭菌，且能够彻底杀灭微生物，保证培养基的无菌性。
然而，操作时需要注意灭菌锅的安全使用，并遵循相应的操作规程，确保操作人员的安全。
总结：通过本实验，我掌握了培养基制备的基本操作技巧，了解了培养基的重要性以及灭菌操作的必要性。
制备无菌培养基是微生物实验中的基础工作，对于后续实验的结果和判断具有重要影响。
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间接加热时间：
GC 1 T t 1 1 ln KF T t 2
G—培养基的质量，Kg C1—培养基的比热，kJ/kg.℃ K—总传热系数， kJ/m2.h.℃ F—传热面积，m2
式中：τ1—间接加热时间，h
T—加热蒸汽温度，℃
t1—加热前培养基的温度，℃ t2—加热后培养基的温度，℃
细胞死亡的活化能比培养基中营养成分破坏的活化能大得多
当温度升高时，细菌的死亡速率的增加要比营养成分的破坏
速率的增加大得多，而所需灭菌时间大大缩短
采用高温短时间的灭菌方法，可以减少营养成分的损失
例1：有一发酵罐，内装培养基40m3，在121℃的温度
下进行实罐灭菌。设每毫升培养基含有耐热菌的芽孢 2×107个，在121 ℃时的灭菌速率常数为0.0287s-1。 试求灭菌失败的几率为0.001所需的时间。 解：
（三）分批灭菌的计算
确定灭菌操作的时间和所需加热及冷却介质用量 1、灭菌操作时间 ① 加热升温阶段(先间接加热，后直接加热) ② 维持保温阶段（维持灭菌温度到灭菌时间） ③ 冷却降温阶段（间接冷却到发酵温度） 2、加热和冷却介质用量 ① 加热蒸汽用量（热量衡算） ② 保温蒸汽用量（估算） ③ 冷却水用量 （冷却水流量和冷却时间）
1、灭菌操作时间
①加热升温阶段(先间接加热，后直接加热) 间接加热时间（不稳定传热）
传热速率： 培养基：
dQ kF (T t ) 蒸汽 T d
G
t
dQ GC1dt
冷凝水
GC 1dt 两式合并： kF (T t ) d GC t dt 上式积分： d t T - t 0 KF
第三章 培养基的制备设备
主要内容：第一节 培养基的灭菌设备
第二节 原料的蒸煮与糖化设备
第三节 麦芽汁的制备设备
第四节 淀粉水解制糖设备
学习要求：掌握培养基的分批灭菌计算、连
续灭菌流程和设备的结构及设计 了解培养基制备设备的结构和设计
第一节 培养基的灭菌设备
一、灭菌的基本理论 二、分批灭菌过程与计算
①.加热设备：加热均匀，
20s 2-3min 20s
快速升温到灭菌温度 144℃ （温度一致） ②.维持设备：使培养基按 温 度 顺序流动，维持灭菌 温度达到灭菌时间 27℃ （时间一致） ③.冷却设备：传热速率高， 时间(min) 尽快冷却到发酵要求 温度，密封性好，回 图2-3 培养基连续灭菌过程中温度的变化 收热能
km—τp阶段的平均灭菌速率常数，s-1
km
T2
T1
kdT
T1 T 2
1 近似计算： km (k 1 k 2 4k中) 6
式中：k1—T1（ 100℃）时灭菌速率常数，s-1 k2—T2（ 灭菌温度）时灭菌速率常数，s-1
K中—(T1＋T2)/2时灭菌速率常数，s-1
保温时间：
k Ae
E RT
式中： E—活化能 T—加热温度 R—气体常数 A—常数
（六）灭菌温度
加热温度和受热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系
细菌死亡的活化能与培养基营养成分破坏的活化能
细菌死亡(kJ/mol) 活化能E 4.187×(50～100) 酶、蛋白质或维生素破坏 4.187×(2～26) 葡萄糖破坏 4.187×24
1 Np 2.303 N p 2 ln lg k NS k NS
③冷却降温阶段（间接冷却到发酵温度） 冷却降温时间（双变量不稳定传热）
冷却水：
dQ kF tm WC 2(t t1) d
t
G T
式中： W-冷却水的流量， kg/h C2-冷却水的比热， kJ/kg.℃ t1-冷却水的进口温度，℃
灭菌失败的几率为0.001所需的时间。
解：
N 0 40 106 2 107 8 1014 (个) N S 0.001(个 ） k 0.25( s ) 1 N0 t ln 2.7(m in ) k NS
1
二、分批灭菌过程与计算
（一）分批灭菌操作过程 (实罐灭菌或实消)
3 2 1 1
冷却降温时间：
GC 1 A T 1 t1 3 ln WC 2 A 1 T 2 t 1
式中： T1—培养基冷却前的温度，
℃
T2—培养基冷却后的温度，
2、加热和冷却介质用量
加热蒸汽用量
GC 1(T 2 T 1) S1 I
式中：I—加热蒸汽的焓，kJ/kg λ—冷凝水的焓，kJ/kg
GC1 A T 1 t1 3 ln KF A 1 T 2 t 1 ln A
分批灭菌讨论：
对于工业规模的灭菌操作，完成整个灭菌周期 一般约需3h~5h，其各阶段对灭菌效果贡献大 致如下： N加/N总=20% N保/N总=75% N冷/N总=5%
习题：有一发酵罐，内装培养基18.5m3，于121℃下进行实 罐灭菌。若每毫升培养基中含耐热芽孢杆菌2×107个，灭 菌失败几率是10－3，试求 ① 不计升、降温阶段的灭菌作用，灭菌所需时间？ （logK ＝－14854/T+36.127） ② 其它条件不变，培养基体积增大一倍，灭菌时间是多少？ ③ 若已知升降温阶段培养基从100℃升至121℃共需15min， 那么升温结束时，培养基中残存芽孢数及在121℃保温时 间？ ④ 若发酵罐的传热面积为25m2，则用2kg/cm2（表）的蒸汽 间接加热使培养基由25℃升至90℃，所需时间？ （K=4.187×400KJ/m2· ℃ 、 ρ=1000kg/m3） h· ⑤ 若用10℃的冷却水，冷却灭菌后的培养基，将其从121℃ 降至30℃。已知当培养基降至80℃时，冷却水出口温度为 30℃，求冷却水用量及冷却时间？
三、连续灭菌流程与设备
连续灭菌（连消）：将培养基连续加热升温、 1、特点
保温灭菌、冷却降温
优点： 提高产量，设备利用率高 培养基受热时间较短，所含 营养成分破坏较少 蒸汽负荷均衡，操作方便 降低了劳动强度，适宜自动 控制 缺点：需要专门设备，投资较大 设备较多，染菌机会也相应较多
2、要求
N 0 40 106 2 107 8 1014 (个) N S 0.001 个） ( k 0.0287( s 1 ) 1 N0 t ln 23.9(min) k NS
例2：有一发酵罐，内装培养基40m3，在131℃的温度
下进行连续灭菌。设每毫升培养基含有耐热菌的芽孢 2×107个，在131 ℃时的灭菌速率常数为0.25s-1。试求
保温蒸汽用量
S 2 1.19F 2 P
式中：F—排汽口的面积，m2 P—罐内蒸汽压力，atm υ—蒸汽比容，m3/kg
冷却水用量
已知冷却水流量W，计算A
Ae
KF WC 2
计算冷却时间τ3和冷却水用量
要求τ3时间完成冷却，试差求A
Q= W τ3
KF W C 2 ln A
A KF 3 ln A T 1 t1 A 1 GC 1 ln T 2 t1 计算W和Q
②.喷射加热－真空冷却连续灭菌流程 流程：喷射加热、管道维持、真空冷却 培养基用泵打入喷 射加热器与蒸汽混 合升温 进入管道维持器保温 一定时间
蒸汽 喷射加热器 生培养液 膨胀阀 维持管 急聚蒸发室 真空
进入真空闪急蒸发室 冷却降温
灭菌好的培养液
图2-5 加热-真空冷却连续灭菌流程
特点
T t1 T t
KF WC2
Ae
T t1 t T A
T t1 T t
培养基：
∵
dQ GC1dT
dQ GC 1dT WC 2(t t1) d d
T t1 WC 2(T t1) A
T t1 WC (T t1) A
进汽阀门
通水：向罐夹套或
蛇管中通入冷却水 降温
送气：向罐内送入
无菌空气，降温不 降压
（二）分批灭菌特点
优点：不需要专门的灭菌设备，投资少
对设备要求简单，对蒸汽的要求也比较低
操作简单易行，灭菌效果可靠
缺点：占罐时间长，发酵罐的利用率低
受热时间较长，培养基中营养成分破坏较多 用汽不平衡 适用：生产规模较小或品种多 极易发泡、粘度较大难以连续流动的培养基
②维持保温阶段（维持灭菌温度到灭菌时间） 维持保温时间 不考虑升、降温阶段的灭菌作用时：
（灭菌时间）
1 N 0 2.303 N 0 lg 保温时间： 2 ln k NS k NS
计算升温阶段的灭菌作用时： ∵
∴
N0 1 p ln km Np
N0 Np k m p e
式中：τp—升温时间，h （一般是指从100℃到灭菌温度的时间）
升温：将培养基臵于 发酵罐中用蒸汽加热 保温：达到预定灭菌 温度后维持一定时间 降温：冷却到发酵温 度后接种发酵
加热升温阶段
间接加热：打开各
排气阀，将蒸汽引 入夹套或蛇管进行 间接加热，待罐温 升至80~90℃，将排 气阀逐渐关小 直接加热：将蒸汽 从进气口、排料口、 取样口直接通入罐 中，使罐温上升到 118~120℃
（三）加热灭菌方式
培养基→加热升温→维持保温→冷却降温→发酵
分批灭菌：三个过程在一个设备内完成 连续灭菌：三个过程分别在不同的设备内完成
（四）灭菌要求
达到无菌程度 尽量减少营养成分损失 降低能量消耗
（五）理论灭菌时间
微生物的受热死灭过程属于一级反应 式中： τ—受热时间
dN kN d
维持保温阶段
实罐灭菌的进汽和排汽原则 “非进即出”，所有与发酵 罐连接的管道在灭菌过程 中如果不进入蒸汽就一定 要进行排汽 进汽：凡开口在培养基液 面以下的各连接管道及冲 视镜管道都应进汽 排汽：凡开口在液面之上 者均应排汽