工业发酵灭菌与消毒

培养基的pH为６.0－8.0时，微生物耐热性好
pH＜6.0时氢离子容易渗透入微生物细胞内， 从而改变细胞的生理反应使其死亡。所以pH 低，湿热灭菌效果好。
（2）培养基成分
培养基中的油脂、糖类、蛋白质等有机 化合物，会在微生物细胞周围形成一层薄膜， 影响热的传导，增加了灭菌难度。
（3）培养基含菌量
第三节
发酵设备灭菌
发酵罐灭菌： 实罐灭菌时，与培养基一起灭菌 连续灭菌时，发酵罐需在培养基灭菌前进行空消
附属设备灭菌： 空气过滤器 补料系统 消沫剂系统
•培养基采用连续灭菌时，发酵罐、种子罐、计量罐等需在 培养基灭菌之前，直接用蒸汽进行空罐灭菌，灭菌压力为 0.147~0.18MPa（127-131℃ ），维持45~60min。空消之后 不能立即冷却，先用无菌空气保压，待灭菌的培养基或相关 物料输入罐内后，才可以开冷却系统进行冷却。 •分空气过滤器在发酵罐灭菌之前进行灭菌，灭菌后用空气吹 干备用。 •管路可与罐同时进行灭菌，但保温时间为1h。上述各种管路 在灭菌之前，要进行严格检查，以防泄漏和“死角”的存在。
(二)深层过滤介质
1.深层介质过滤器除菌的机制 重力沉降：可以忽略 惯性冲击：空气流速大时，起主导作用
阻截：空气流速小时，起主导作用
扩散：布朗运动
静电吸附
第一节
一、灭菌概念
灭菌的概念和方法
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、芽孢或孢子的方法。 消毒：用物理或化学方法消除物料、容器、环 境的病原微生物的措施。 在工业中一般都笼统地称为杀菌或灭菌。
灭菌是为了保证进行纯培养（纯种）发酵。 工业上采取的措施:



培养基灭菌 设备灭菌 好氧培养中空气除菌 培养过程中加入的物料要灭菌 使用无污染的纯种 设备严密，罐内保持正压 环境灭菌
优点：设备投资少，操作简便，染菌机会少。 缺点：蒸汽耗用大，发酵设备的利用率较低。
（2）连续灭菌
直接蒸汽加热灭菌
间接蒸汽加热灭菌


优点 保留较多的营养质量 容易放大，较易自动控制 糖受蒸汽的影响较少 缩短灭菌周期 在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少 发酵罐利用率高，蒸汽负荷均匀。 缺点 设备比较复杂，投资较大 灭菌不易彻底。
1.培养基灭菌的目的：
杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无菌的 条件。
2.灭菌方法： 工业上培养基灭菌使用的方法是湿热灭菌。 湿热灭菌简便、有效、经济。
一、培养基灭菌条件的选择
1. 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 2. 灭菌条件（灭菌温度和时间）的选择 灭菌条件选择原则：选择一种即能达到灭菌 要求又能减少营养成分被破坏的温度和受热 时间，是提高培养基灭菌质量的重要措施。 措施：高温短时灭菌法。
第四节
一、加热空气
空气除菌
常用压缩空气的方法,适用于无菌程度要求不高的发酵过程
二、静电除菌
机制：空气在高压直流电场中电
离，产生的离子使灰尘和
微生物带电，被捕集于电
极上
优点：能耗低；空气压力损失 小；除尘效率高 缺点：高压技术，设备庞大
三、介质过滤除菌
（一）绝对介质过滤 机制：微生物大于孔径 介质：微孔滤膜、微孔虑棒、折叠微孔膜滤心 (孔径0.2 um)

（1）分批灭菌
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。
实消的步骤：配料→夹套进蒸汽→液面以下进蒸 汽入培养基→直接升温→ 液面以上排汽打开→ 恒温→通无菌空气→降温
注意事项：



经一段预热时间预热至90℃，使物料受热均匀， 减少冷凝水量 达到灭菌温度（120 ℃）时，开始计算维持时间 （保温时间）。生产上采用30min 采用快速冷却方式，减少营养成份的损失
灭菌措Fra Baidu bibliotek考核指标：灭菌程度
灭菌程度（残留菌数）：由于芽孢比 较耐热，故一般只考虑将芽孢细菌和细菌 的芽孢数作为计算的依据。完全彻底灭菌， 一般取1000次灭菌中有一次失败。
二、影响培养基灭菌的因素
灭菌效果取决于：
灭菌时间
灭菌温度
培养基的pH、营养成分、杂菌浓度、泡沫。
（1）pH
温度 （℃） 120 115 110 100 孢子数 （个/mL） 10000 10000 10000 10000 灭菌时间（min） pH6.1 8 25 70 740 pH5.3 7 25 65 720 pH5.0 5 12 35 180 pH4.7 3 13 30 150 pH4.5 3 13 24 150
不同成分的培养基其含菌量是不同的，天然 基质培养基，特别是营养丰富或变质的原料中含 菌量远比化工原料的含菌量多，因此灭菌时间要 适当延长。含芽孢杆菌多的培养基，要适当提高 灭菌温度和延长时间。
（4）泡沫
泡沫中的空气能形成隔热层，而 影响热量发挥杀菌作用。因此灭菌前 可适当加些消泡剂。操作时需注意排 汽速度，尽量不引发泡沫。
（5）培养基中颗粒物质
培养基中有直径大于1mm的颗粒物质则明 显影响灭菌效果。因此蒸汽很难渗透到颗粒 内部，故称为“灭菌不透”。
三、 发酵培养基灭菌的操作

分批灭菌（实消）：将培养基置于反应器 中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后维持 一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种 发酵，这叫分批灭菌。
连续灭菌（连消）：将培养基在罐外连续 进行加热、维持和冷却然后进入到灭菌反 应器的灭菌方法就是连续灭菌。
二、灭菌的方法
1. 加热灭菌 火焰灭菌、干热灭菌、湿热灭菌 2. 射线灭菌 紫外线、阴极射线、X射线、γ射线 3. 化学药剂灭菌 0.2%~0.25%KMnO4溶液、0.5%~1%漂白粉溶液、 75%酒精、0.25%新洁尔灭、10%甲醛溶液、苯 酚溶液、来苏尔 4.臭氧灭菌 5.过滤除菌
第二节
工业发酵培养基灭菌