《培养基灭菌》PPT课件
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培养基和灭菌
1、无机氮源（快速利用N源）：铵盐（如氯化铵、
硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵），硝酸盐（如硝酸钠、硝 酸钾）和氨水等。
特点：（1）分解快，能被微生物迅速利用；
（2）引起pH变化。
(NH4)2S04 →2NH3+H2S04
生理酸性物质
NaNO3+4H2→NH3+2H20+NaOH 生理碱性物质
2、有机氮源（慢速利用氮源，多为天然有机 物） ：花生饼粉，黄豆饼粉，玉米浆，玉米蛋 白粉，蛋白胨，酵母膏。
2、原理：高温时微生物各种与温度有关的氧化 过程速率增快。
3、特点：时间长、耗热量大，应用不广。一般 用于灭菌后要求保持干燥状态的物料。
（三）湿热灭菌
1、方法： 直接用加压湿蒸汽进行物料或设备容器 的灭菌。用蒸汽将物料升温到115－140℃保持一 定时间，可杀死各种微生物。常用的灭菌条件是 120℃，20－30min。
P、S（可构成细胞物质） Mg、Fe（可作为酶的组成成分或维持酶活性） K、Na（调节细胞渗透压） Cu、Zn、Mn（作为酶的辅基和激活剂）
四、 水：
（1）构成生物体的成分； （2）培养基的组成部分； （3）参与代谢反应； （4）作为代谢反应介质； （5）作为物质传递介质； （6）良好的热导体。
染菌对抗生素生产过程的危害： （1）消耗培养基的营养成分； （2）使培养条件如溶氧、粘度发生变化； （3）有的杂菌会分泌一些对抗生素产生菌有毒或
能使抗生素降解失活的物质，从而造成抗生素产量 大幅度下降； （4）影响后道工序的正常生产、影响产品外观及 内在质量； （5）如果污染了噬菌体，不仅引起产生菌自溶， 而且还会迅速大面积蔓延，严重威胁抗生素的生产。
1培养基灭菌和空气除菌技术
因此工业上常采用高温快速方法进行灭菌，以保 留更多的营养成分。
工业上实际使用的蒸汽灭菌方法有 两种：
(1)实罐灭菌（即分批灭菌） 将配制好的培养基放入发酵罐，连同发酵罐进行灭菌。开 始时蒸汽先通过夹套或蛇管间接加热，以免过多的冷凝水 稀释培养基。待罐温达80～90℃时，可直接将蒸汽通入 培养基直至到达灭菌温度（一般为121℃，即表压为 0.1MPa）后，维持此温度20～30分钟。此时有关排汽 阀门仍应适当开启，以使蒸汽流动通畅，并同时对附属管 道灭菌。灭菌完毕后，应及时通入无菌空气使罐内维持正 压，然后通过夹套或蛇管将培养基尽快冷却。
热灭菌法，因其中有血清、氨基酸等易受
热破坏的成分。这种培养基应采用孔径小
于0.2微米的滤膜来除菌。
2. 空气的除菌技术
在生物生产过程中，特别是在好气发酵过程和进行
无菌操作的工作室中，都需要使用大量无菌空气。
工业上大规模的无菌空气是用过滤方法获得的。用 于空气除菌的过滤器有两大类，即早期采用的深层 过滤法和后来发展起来的绝对过滤法。
全和合理的。
扩散作用是指小于1微米的颗粒所产生的布朗运动而形成的扩散，当 颗粒遇到介质后被去除。 静电作用是指当颗粒与介质间具有不同电荷时的静电吸引作用，细菌 表面常带负电荷。 介质除菌是上述四种作用的综合作用，也可说总除菌效率是这四种除 菌效率之和。
在以上四种除菌作用中，惯性和拦截作用
随气流速度增大而加强，而扩散和静电作
由于微孔很易被堵塞，因此在微孔膜的外
表应用孔径较大的过滤材料覆盖，并串联
前过滤器，以免空气中的较大颗粒尘埃或
夹带的铁锈等杂物对微孔的损害。使用一
段时间后，可反吹再生，以延长使用寿命。
工业上实际使用的蒸汽灭菌方法有 两种：
(1)实罐灭菌（即分批灭菌） 将配制好的培养基放入发酵罐，连同发酵罐进行灭菌。开 始时蒸汽先通过夹套或蛇管间接加热，以免过多的冷凝水 稀释培养基。待罐温达80～90℃时，可直接将蒸汽通入 培养基直至到达灭菌温度（一般为121℃，即表压为 0.1MPa）后，维持此温度20～30分钟。此时有关排汽 阀门仍应适当开启，以使蒸汽流动通畅，并同时对附属管 道灭菌。灭菌完毕后，应及时通入无菌空气使罐内维持正 压，然后通过夹套或蛇管将培养基尽快冷却。
热灭菌法，因其中有血清、氨基酸等易受
热破坏的成分。这种培养基应采用孔径小
于0.2微米的滤膜来除菌。
2. 空气的除菌技术
在生物生产过程中，特别是在好气发酵过程和进行
无菌操作的工作室中，都需要使用大量无菌空气。
工业上大规模的无菌空气是用过滤方法获得的。用 于空气除菌的过滤器有两大类，即早期采用的深层 过滤法和后来发展起来的绝对过滤法。
全和合理的。
扩散作用是指小于1微米的颗粒所产生的布朗运动而形成的扩散，当 颗粒遇到介质后被去除。 静电作用是指当颗粒与介质间具有不同电荷时的静电吸引作用，细菌 表面常带负电荷。 介质除菌是上述四种作用的综合作用，也可说总除菌效率是这四种除 菌效率之和。
在以上四种除菌作用中，惯性和拦截作用
随气流速度增大而加强，而扩散和静电作
由于微孔很易被堵塞，因此在微孔膜的外
表应用孔径较大的过滤材料覆盖，并串联
前过滤器，以免空气中的较大颗粒尘埃或
夹带的铁锈等杂物对微孔的损害。使用一
段时间后，可反吹再生，以延长使用寿命。
细菌培养基的制备灭菌及接种培养技术(共34张PPT)
2.半合成培
养基：有一部分纯化学物质和另一部分天然物质配制而成。
3.天然培养基：利用天然来源的有机物配制而成。
从培养基的物理状态可分为
1.
液体培养基：不加凝固剂的液体状态培养基。
2.固体培养
基：在液体培养基中加入15～30g/L左右的琼脂。
3.半固体培养基：在液体培养基中加入3～5g/L左右的琼脂。
17
实验程序4
（培养基和玻璃器材的灭菌方法）
过滤除菌法： 不能用加热灭菌的液 体物质（如维生素、 血清），一般可用细 菌过滤器进行除菌。
18
第二部分 细菌纯种分离、培养和接
种技术
目的要求
实验材料
实验程序
19
目的要求
掌握从环境中分离培养细菌的方法，从 而获得若干种细菌纯培养技能。 掌握几种接种技术。
注意：器物不能装得太满。 3. 接通电源，进行加热。 4. 排除高压锅内的冷空气，可将排气阀打开，待温度计指示 温度为100℃时关闭排气阀；或当排出的蒸气相当猛烈且微 带蓝色时关闭排气阀。
14
实验程序4
（培养基和玻璃器材等的灭菌） 22) ，延长时间。
6. 灭菌时间一到，切断电源，待压力降至零时，才能打开 排气阀，然后打开灭菌器盖，取出物品，排出锅内剩余水 。 7. 待培养基冷却后置于37℃恒温箱内培养24h，若无菌生长 则放入冰箱或阴凉处保存备用。
④ 取对照无菌培养皿，倒平板待凝固后，打开皿盖10min后盖上，倒置于30℃培养24～48h，然后观察结果。
其它：接种环、酒精灯、恒温箱。 实验程序4
（培养基和玻璃器材等的灭菌）
① 取10套无菌培养皿编号， 10－4、10－5、10－6各3个，另一个为空气对照。
1第一章 培养基灭菌
4.工程实践要求使培养基中残存的杂菌孢子数为（） A.10-1 B.10-2 C.10-3 D.10-4 5.其他条件相同的条件下,活化能△E对灭菌的影响是 △E越小,则 ( ) A.比热死亡速率值越大 B.微生物越容易死亡 C.微生 物较不容易死亡 D.灭菌所需时间越短 E.灭菌所 需温度越高 6.其他条件相同的条件下，活化能△E对灭菌的影响是 △E越大，则（ ） A 比热死亡速率值越大 B 微生物越容易死亡 C 微生物 较不容易死亡 D 灭菌所需要时间越短 E 灭菌所需时间越高 7.微生物的比热死灭速率常数K受哪些因素影响? ( ) A.微生物抗热性 B.微生物数量 C.灭菌时间 D.灭菌方式 E.灭菌温度
k h t 2 t1
t3 E / RT t2
A e
dt
2、保证间歇灭 菌成功的要素
The microscopic worms infect snails, which in
turn lay infected eggs. Humans become infected when they enter fresh water where the snails live. The worms dig through skin to enter the body. They move into blood vessels that supply the intestinal and urinary systems. Then, if worm eggs in human waste enter fresh water, more snails and people become infected.
复习
1.灭菌彻底与否的标准是（ ） A 是否杀灭酵母 B 能否杀灭细菌 C 能否杀灭霉菌孢子 D 能否杀灭细菌芽孢 2.在对数残留方程式中，设计上常采用（ ） A.N=0.1 B. N=0.01 C.N=0.001 D.N=0.0001 3.一定温度下，微生物营养细胞的均相热死灭动力 学符合化学反应的 （ ） A．零级反应动力学 B．一级反应动力学 C．二 级反应动力学 D．多级反应动力学
第三章 培养基的灭菌
ln （
K2 K `2 ） ln > （ ） K1 K `1
ln （
K `2 ） ∆E ` K `1
即随着温度的上升，微生物的死亡速率常数增加倍数 微生物的死亡速率常数增加倍数要大于培养基成分的破坏速 微生物的死亡速率常数增加倍数 率的增加倍数。也就是说， 结论1：当灭菌温度上升时， 结论 ：当灭菌温度上升时，微生物死亡速率的提高要超过培养基成分的破坏速率 的增加。 的增加。 从上述的分析可知，在热灭菌过程中，同时会发生微生物死亡和培养基破坏这 两种过程，且这两种过程的进行速度都随温度的升高而加速，但微生物的死亡速率 随温度的升高更为显著。据测定，每升高10℃时一般化学反应的反应
5、过滤除菌法 、
利用过滤方法阻留微生物 适用范围： 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、 适用范围：接种针、玻璃棒、三角瓶口 酒精灯
二、湿热灭菌原理
湿热灭菌原理
由于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(潜热)，很容易使蛋白质 凝固而杀死各种微生物。
速率的增加倍数是1.5-2.0，而杀死芽孢为5-10，杀死微生物细 胞为35左右。 。
灭菌温度℃
灭菌时间（分） 400 36 15 4 0.5 0.08 0.01
营养成分破坏量% 99.3 67.0 50.0 27.0 8.0 2.0 1.0
再看表3-21灭菌温度、 时间与营养成分破坏量的 关系（N/No=0.001） 同样的灭菌效果
一、灭菌的原理和方法
消毒与灭菌的区别？
消毒与灭菌在发酵工业中均有广泛应用。 消毒与灭菌在发酵工业中均有广泛应用。 消毒是指用物理或化学方法杀死物料 容器、 是指用物理或化学方法杀死物料、 消毒是指用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内 外的病源微生物。 外的病源微生物。一般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌 芽孢。例如，用于消牛奶、 芽孢。例如，用于消牛奶、啤酒和酿酒原汗等的巴氏消毒 是将物料加热至60℃维持30min，以杀死不耐高温的 法，是将物料加热至 ℃维持 ， 物料中的微生物营养细胞。 物料中的微生物营养细胞。 灭菌是用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生 灭菌是用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生 包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。 物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。 消毒不一定能达到灭菌要求， 消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌则可达到消毒的 目的。 目的。
培养基的灭菌
3 热致死反应的速度常数K
K是表达微生物耐热性的特征常数 ，与微生物的种类 和灭菌温度有关。K越小，微生物越耐热
E
K A e RT
• 式中 ΔE为菌体死灭反应的活化能 （J/mol），它是菌体死灭反应的特征常数， 所以，不同菌其热死灭反应的ΔE不同。
反应的△E越高，lnK对T的变化率越大，即T的变化对K 的影响越大
1 湿热灭菌法
借助蒸汽释放的热使微生物细胞中的蛋白质、酶和核酸分 子内部的化学键，特别是氢键受到破坏，引起不可逆的变性， 使微生物死亡。 优点：1）蒸汽来源容易，操作费用低廉，本身无毒
2)蒸汽具有很强的穿透力，灭菌易于彻底 3）蒸汽均有很大的潜热，冷凝后的水分有利于湿热灭菌 4）蒸汽输送可借助本身的压强，调节方便，技术管理容 易 缺点：1)设备费用高 2）不能用于怕受潮的物料灭菌
三 分批式灭菌
典型的分批灭菌全过程包括升温、保温、降温三个过 程
四 连续灭菌流程：
连续灭菌：采用专一灭菌设备-连消塔，在高 温下对液体培养基进行短时间加热灭菌
优点：（1）培养基受热时间短（可在20~30s达到预定 灭菌温度），营养成分破坏少；(2)质量均匀；（3）适应 与制动控制。
适用条件：大规模生产，培养基中不含有固体颗粒或泡 沫较少
积分边界条件：N0→Nθ；t0=0
N dN
N N0
K
d
ln
N
0
N0
K N
N0 eK
ln N K ln N0 K 1 ln N0
N0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
N
K N
式中，θ 灭菌时间（s）； N0 灭菌开始时，培养基中杂菌个数（个）； Nθ 经过灭菌时间θ后，残存的活菌数（个）。
生物化工工艺学--第5章--培养基的灭菌
应用范围：空气消毒 手术室、传染病房、细菌实验室 不耐热物品的表面消毒
电离辐射
包括高速电子、X射线和 γ 射线 杀菌机理：产生游离基，破坏DNA。
应用范围： 一次性医用塑料制品的消毒
食品的消毒不破坏其营养成分
1.3 过滤除菌法
用物理阻留的方法 将液体或空气中的细菌除去，以达到除菌目的
滤菌器
含有微细小孔<0.22微米，只允许液体或气体通过，而大 于孔径的细菌等颗粒不能通过
方法二： ①求T1和T2时对应的K1和K2值； ②则有：
E ln K1 ln A RT1
两式相减有： ln
K 2 E 1 1 K1 R T1 T2
E ln K 2 ln A RT2
可计算ΔE
小结： ①ΔE一定时，T增加则K值变大；
龙胆紫
3%~5%
浅表创伤消毒
影响灭菌作用的因素
种类
菌龄
试剂
细菌
浓度
种类
作用时间
环境
有机物 温度 酸碱度
选择适当的消毒剂
有效 低毒 低破坏 方便 价廉 易贮藏
各种灭菌方法的特点及适用范围
灭菌方法
火焰灭菌法
原理及条件
火焰杀死微生物
特点
方法简单、灭菌彻底，适 用范围有限
适用范围
接种针、玻璃棒、 试管口、三角瓶口、 接种管 金属或玻璃器皿
适用范围 血清、毒素、抗生素以及空气等的除菌
1.4 低温与干燥
冷冻真空干燥法： 在低温状态下真空抽去水分
用途：保存菌种
二 化学消毒灭菌法
常用消毒剂种类
类别 作用机制
蛋白变性，细胞膜损伤 蛋白凝固 氧化、蛋白沉淀 氧化、蛋白酶变性 氧化、蛋白沉淀 蛋白变性，细胞膜损伤 干扰氧化、抑制繁殖 石炭酸 75%乙醇 高锰酸钾 红汞、硫柳汞 过氧乙酸、碘酒 新洁而灭 龙胆紫
培养基的制备及消毒与灭菌ppt实用资料
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• 在使用高压蒸气灭菌锅灭菌时，灭菌锅内冷空 气的排除是否完全极为重要，因为空气的膨胀 压大于水蒸气的膨胀压，所以，当水蒸气中含 有空气时，在同一压力下，含空气蒸气的温度 低于饱和蒸气的温度。
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不能灭菌的物质：
• 硝化丙烷 、硝化甘油、硝化纤维，含氮硅酯。 • 三硝基苯、三硝基甲苯、苦味酸、和其它爆炸性
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牛肉膏蛋白胨培养基的制备
❖ 牛肉膏蛋白胨培养基是一种应用最广泛和最普 通的细菌基础培养基；
❖ 牛肉膏为微生物提供碳源、能源、磷酸盐和维 生素；
❖ 蛋白胨主要提供氮源和维生素； ❖ NaCl提供无机盐； ❖ 在配制固体培养基时还要加入一定量琼脂作凝
固剂； ❖ 用稀酸稀碱将其pH调至中性或微碱性。
• 要检查压力表上的指数为“0Mpa”后才能打开 锅盖。
• 外来物质（金属、液体）不能堵塞通风孔，否则 会引起装置故障、起火、短路。
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一般培养基用0.1Mpa，121.5℃,15～ 30min可达到彻底灭菌的目的。灭菌的温度 及维持的时间随灭菌物品的性质和容量等 具体情况而有所改变。例如含糖培养基用 0.06Mpa,112.6℃灭菌，然后以无菌操作手 续加入灭菌的糖溶液。又如盛于试管内的 培养基以0.1Mpa,121.5℃灭菌20min即可， 而盛于大瓶内的培养基最好以0.1Mpa， 122℃灭菌30min。
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半合成培养基
❖ 在以天然有机物作为微生物营养来源的同时，适 当补充一些成分已知的化学药品所配制的培养基 叫半合成培养基。大多数微生物都能在此种培养 基上生长，应用广泛。
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培养基灭菌的目的和要求课件
PART 02
培养基灭菌的方法
高压பைடு நூலகம்汽灭菌法
高效、广泛应用 注意事项
高压蒸汽灭菌法是一种常用的培养基灭菌方法， 利用高温高压蒸汽杀灭培养基中的微生物。由于 其高效、操作简便且灭菌效果可靠，被广泛应用 于实验室和工业生产中。
使用高压蒸汽灭菌法时，需注意温度和压力的控 制，以确保达到最佳的灭菌效果。同时，要确保 培养基的密封性，以防蒸汽进入培养基中影响其 成分。
过滤除菌法
01
适用于液体培养基
02
03
过滤除菌法是通过过滤介质 去除培养基中的微生物，适 用于液体培养基的灭菌。过 滤介质能够阻挡微生物通过， 从而达到除菌目的。
注意事项
04
过滤除菌法的关键在于选择 合适的过滤介质和确保过滤 前的培养基充分混匀，以保 证过滤效果。此外，对于一 些较大颗粒的物质，可能需 要预处理以避免堵塞过滤器。
灭菌压力的要求
压力控制
灭菌压力必须达到规定的要求， 以确保微生物的完全杀灭。不同 的灭菌方法所需的压力不同，常 见的灭菌压力范围在1-2个大气
压之间。
压力均匀性
在灭菌过程中，培养基内的压力 必须均匀，以避免部分微生物逃
脱灭菌过程。
压力稳定性
灭菌压力应保持稳定，以避免因 压力波动而影响灭菌效果。
PART 04
应定期更换灭菌设备的配件，如密封圈、过滤器等，以确保其正常 运转和灭菌效果。
THANKS
感谢观看
避免过度加热
过度加热会导致培养基成分发生变化，影响其质 量和实验效果。
避免干燥
在灭菌过程中，应保持培养基湿润，避免干燥， 以免影响其质量和实验效果。
注意对灭菌设备的维护和保养
定期检查
第6章培养基的灭菌
主要灭菌方法
湿热灭菌相关定义 • 杀死微生物的极限温度称为致死温度。在致死温度
下，杀死全部微生物所需的时间称为致死时间；在 致死温度以上，温度愈高，致死时间愈短。 • 微生物的热阻：是指微生物在某一特定条件（主 要是温度和加热方式）下的致死时间。相对热阻是 指某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物 在相同条件下的致死时间的比值。
组分的破坏，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。
主要灭菌方法
灭菌的方法 • 化学法
– 化学药品灭菌法 • 物理法
– 干热灭菌法 – 热灭菌法 – 射线灭菌法
主要灭菌方法
主要灭菌方法
• 干热灭菌法：将金属制品或清洁玻璃器皿放入电热烘箱内， 在150～170℃下维持1～2 h后，即可达到彻底灭菌的目 的。
第一节 培养基灭菌的目的、要求 和方法
第二节 湿热灭菌的理论基础 第三节 培养基灭菌的工程设计
培养基灭菌的要求和方法
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：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微
湿热灭菌的理论基础
湿热灭菌的优点 • 蒸汽来源容易，操作费用低，本身无毒； • 蒸汽有强的穿透力，灭菌易于彻底； • 蒸汽有很大的潜热； • 操作方便，易管理。
第二节 湿热灭菌的理论基础
培养基湿热灭菌需解决的工程问题 • 将培养基中的杂菌总数N0杀灭到可以接受的总数N
（10-3），需要多高的温度、多长的时间为合理。 • 灭菌温度和时间的确定取决于：
灭菌与除菌工艺及设备—培养基灭菌
（1）灭菌前的准备 （2）进料 （3）灭菌
①升温
夹套预热 三路进气，四路出气
②保温 三路进气，四路出气
③降温
关一路排气，再关一路进气 引入无菌空气维持罐压，夹套冷却
在发酵罐中进行实罐灭菌，是典型的分批灭菌。全过程
包括升温、保温、降温三个过程。
各阶段对灭菌的贡献： 升温 → 保温 → 降温
温度 150 100
表3-2 微生物对湿热灭菌条件下的相对热阻
微生物名称 相对热阻
营养细胞和酵母 细菌芽孢
1
3000000
霉菌孢子 2-10
病毒和噬菌体 1-5
●衡量灭菌是否彻底，一般以能否杀死细菌芽孢为标准。相对热阻 越大微生物越耐热。 ●相对热阻的大小关系是： 细菌芽孢> 霉菌孢子> 病毒和噬菌体>0℃ 140℃ 20~30s
30~120s
3种连续灭菌流程比较
连续灭菌流程 类型
预热
加热
1.连消塔-喷淋 调浆罐 冷却连续灭菌
连消塔
2.喷射加热连 续灭菌
喷射式 加热器
3.薄板换热器 第1个热交
连续灭菌
换器
第2个热 交换器
维持保温
降温
维持罐
喷淋冷却 器
维持管 真空冷却器
维持管
第二节 培养基灭菌
一、湿热灭菌的操作原理
（一）微生物的热阻
•致死温度：杀死微生物的极限温度。 •致死时间：在致死温度下，杀死全部微生物所需的时间。在致死温度以上， 温度愈高致死时间愈短。 •热阻：表示微生物对热的抵抗力。抵抗能力越强，热阻越大，是指微生物 在某一特定条件(温度和加热方式)下的致死时间。 •相对热阻：是指某一微生物在某一条件下的致死时间与另一微生物在相同 条件下的致死时间之比。
第三章__培养基的制备和灭菌设备PPT课件
KF Tt2
式中：τ1—间接加热时间，h
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 T—加热蒸汽温度，℃ t1—加热前培养基的温度，℃ t2—灭菌温度到灭菌时间） ❖ 维持保温时间：
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 三、连续灭菌流程与设备
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，使所有管道 都被加热蒸汽（或二次蒸 汽）经过而实现热灭菌 ❖ 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、 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；灭 菌所需时间较长，使培养基中营养成 分破坏较多；用汽不平衡 适用：生产规模较小或极易发泡、粘度较大 难以连续灭菌的培养基灭菌
上式积分
NS dNk d
N N0
0
.
对数残留定律 1lnN0 2.30l3gN0
k NS k NS
式中： τ——理论灭菌时间，s
式中：τ1—间接加热时间，h
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 T—加热蒸汽温度，℃ t1—加热前培养基的温度，℃ t2—灭菌温度到灭菌时间） ❖ 维持保温时间：
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 三、连续灭菌流程与设备
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，使所有管道 都被加热蒸汽（或二次蒸 汽）经过而实现热灭菌 ❖ 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、 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；灭 菌所需时间较长，使培养基中营养成 分破坏较多；用汽不平衡 适用：生产规模较小或极易发泡、粘度较大 难以连续灭菌的培养基灭菌
上式积分
NS dNk d
N N0
0
.
对数残留定律 1lnN0 2.30l3gN0
k NS k NS
式中： τ——理论灭菌时间，s
培养基的制备与灭菌PPT课件
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三、实验器材
1. 药品：牛肉膏；蛋白胨；氯化钠；琼脂；可溶 性淀粉；葡萄糖；蔗糖；K2HPO4；KNO3； MgSO4.7H2O；FeSO4.7H2O；NaNO3；KCl；1N NaOH； 1N HCl；链霉素；孟加拉红；
2. 仪器及其他：试管；移液管；锥形瓶；烧杯； 量筒；玻璃棒；漏斗；纱布；棉花；报纸；天平或 台秤；马铃薯；黄豆芽等。
配制培养基时，按100 mL马铃薯浸汁加入葡萄糖 2克，琼脂1.5-2.0克。
4. 无菌水的制备
在每个250 mL锥形瓶内装99 mL自来水（或生理 盐水），在每个小试管内装4.5 mL自来水（或生 理盐水），塞上棉塞，15磅/寸2灭菌20分钟待用。
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（二）培养基的分装及棉塞的制作
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3. 马铃薯葡萄糖培养基（分离霉菌用）
制法：将马铃薯去皮，并切成薄片，立即放入水 中。否则马铃薯易氧化变黑。每200克马铃薯加 自来水1000 mL。80℃温水浸泡1小时，用纱布过 滤，然后稀释到1000 mL。15磅/寸2灭菌20分钟， 即为20%的马铃薯浸汁，贮存备用。
用锥形瓶分装培养基时，容量应不超过容积 的一半为宜。
图2-1 分装培养基
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2. 棉塞的制作 为了过滤空气，避免污染，试管或锥形瓶口需用棉花堵塞（脱脂棉易吸水，勿
用）。为了节省棉花或节省时间，在配置实验临时所用的无菌水和培养基时，也 可以用金属试管帽代替棉塞。装液体培养基的锥形瓶口，可包扎6-8层纱布以代 替棉花。 制作棉塞时，应选用大小、厚薄适中的普通棉花一块，铺展于左手拇指和食指扣 成的圆孔上，用右手食指将棉花从中央压入圆孔中制成棉塞，然后直接压入试管 或锥形瓶口。也可借用玻璃棒塞入，也可以用折叠卷塞法制作棉塞（见图2-2）。
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一.灭菌的概念和必要性
灭菌：是指用物理或化学因子杀灭有生活 能力的细菌营养体和芽孢或孢子的方法。 消毒：消除病原微生物的措施。 在工业中一般都笼统地称为杀菌或灭菌。
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灭菌的意义：
微生物是无孔不入、无处不在的，但在自然 界却很难找到纯培养状态下生长的微生物。自从发 酵工业利用纯培养技术以来，许多发酵过程特别是 氨基酸等新型发酵工业都要求纯种培养，即在培养 期间除大量繁殖生产菌外，不允许其他微生物存在 （通常称之为杂菌）。
微生物细胞是由蛋白质组成，加热可导致蛋白 质变性，从而达到消灭微生物的目的。微生物对高温 的敏感性大于对低温的敏感性，所以采用高温灭菌是 一种有效的灭菌方法。细胞内蛋白质的凝固性与其本 身的含水量有关，在菌体受热时，当环境和细胞内的 含水量越大，蛋白质凝固越快。
13.物品的不同，选择各种不同温度
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生，因此不能使一个物体的前后左右均匀加热。 红外线的杀菌作用与干热相似，利用红外线烤 箱灭菌的所需温度和时间亦同于干烤。多用于 医疗器械的灭菌。
人受红外线照射较长会感觉眼睛疲劳及头 疼；长期照射会造成眼内损伤。因此，工作人 至少应戴能防红外线伤害的防护镜。
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（4）微波：微波是一种波长为1mm到1m左右的电 磁波，频率较高，可穿透玻璃、塑料薄膜与陶瓷 等物质，但不能穿透金属表面。微波能使介质内 杂乱无章的极性分子在微波场的作用下，按波的 频率往返运动，互相冲撞和磨擦而产生热，介质 的温度可随之升高，因而在较低的温度下能起到 消毒作用。
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（5）高压蒸汽灭菌法：压力蒸汽灭菌是在专门的压 力蒸汽灭菌器中进行的，是热力灭菌中使用最普遍、 效果最可靠的一种方法。其优点是穿透力强，灭菌 效果可靠，能杀灭所有微生物。
目前使用的压力灭菌器可分为两类：下排气式 压力灭菌器和预真空压力灭菌器，适用于耐高温、 耐水物品的灭菌。
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绝大多数的发酵过程需要在无菌条件下进 行，因此培养基的灭菌必须合理的设计，使之既 能达到所需的无菌程度，又能保证培养基中有效 成分的破坏在允许的围之内,培养基的优劣直接关 系到实验和研究的成败与否及微生物发酵生产的 效率。
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主要内容
1. 灭菌的概念和必要性 2. 灭菌的方法 3. 湿热灭菌的原理 4. 培养基在工程上要解决的课题 5. 微生物的热死动力学 6. 影响培养基灭菌的因素 7. 分批灭菌设计 8. 连续灭菌设计
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（4）巴氏消毒法（Pasteurization）：利用热 力杀死液体中的病原菌或一般的杂菌，同时不致 严重损害其质量的消耗方法。由巴斯德创用以消 毒酒精类，故名。加温61.1～62.8℃ 30min，或 71.7℃ 15～30s。常用于消毒牛奶和酒类等。
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2、干热灭菌 干热灭菌比湿热灭菌需要更高的温度与较长的时间。
（1）干烤：利用干烤箱，加热160～180℃2小时，可 杀死一切微生物，包括芽胞菌。主要用于玻璃器 皿、瓷器等的灭菌。
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（2）烧灼和焚烧：烧灼是直接用火焰杀死微生物， 适用于微生物实验室的接种针等不怕热的金属器 材的灭菌。焚烧是彻底的消毒方法，但只限于处 理废弃的污染物品，如无用的衣物、纸张、垃圾 等。焚烧应在专用的焚烧炉内进行。
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如有杂菌，可引起以下的后果：
①生产菌和杂菌同时在培养基中生长，结果丧失 了生产能力。 ②杂菌的生长速度有时比生产菌生长得快，结果 使反应器中以杂菌为主。 ③杂菌会污染最终产品。
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④杂菌所产生的物质，使提取产物时发生困难。 ⑤杂菌降解所需要的产物。 ⑥发酵如污染了噬菌体，可使生产菌株发生溶菌
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（2）流通蒸汽灭菌法：利用100℃左右的水蒸汽 进行消毒，一般采用流通蒸汽灭菌器（其原理相 当于我国的蒸笼），加热15-39min，可杀死细菌 繁殖体。消毒物品的包装不宜过大、过紧以利于 蒸汽穿透。
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（3）间歇灭菌法：利用反复多次的流通蒸汽，以达 到灭菌的目的。一般用流通蒸汽灭菌器，100℃加热 15～30min，可杀死其中的繁殖体；但芽胞尚有残存。 取出后放37℃孵箱过夜，使芽胞发育成繁殖体，次 日再蒸一次，如此连续三次以上。本法适用于不耐 高温的营养物（如血清培养基）的灭菌。
的蒸汽进行灭菌，是工业上常用的灭菌方法。湿 热灭菌简便、有效、经济。
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（1）煮沸法：煮沸100℃，5分钟，能杀死一般细 菌的繁殖体。许多芽胞需经煮沸5～6小时才死亡。 水中加入2%碳酸钠，可提高其沸点105℃，既可促 进芽胞的杀灭，又能防止金属器皿生锈。煮沸法 可用于饮水和一般器械（刀剪、注射器等）的消 毒。
现象。
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工程上灭菌：是指使用物理或化学方法将培 养基中的杂菌的细胞和孢子杀灭至不影响发 酵为限。 灭菌是为了保证进行纯培养（纯种）发酵。
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二. 灭菌的方法(所有的灭菌，不全针对培养基）
单元三 灭菌技术
教学目的与要求：了解灭菌的概念及必要性， 掌握灭菌方法、湿热灭菌的原理、微生物的热 死动力学、影响培养基灭菌的因素，以达到在 工业生产上能进行简单的灭菌操作，并且能应 用该理论解决简单的实际问题。
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教学重点：微生物的热死动力学、影响培养基 灭菌的因素、分批灭菌设计、连续灭菌设计 教学难点：分批灭菌设计、连续灭菌设计
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(3) 红外线：红外线辐射是一种0.77～1000微米 波长的电磁波,有较好的热效应,尤以1～10微米波 长的热效应最强。亦被认为一种干热灭菌。红外 线由红外线灯泡产生,不需要经空气传导，所以加 热速度快，但热效应只能在照射到的表面产
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