发酵工程的灭菌与除菌1讲解

灭菌：是利用物理或化学的方法杀灭或去除物 料或设备中所有的有生命的有机体的技术或工 艺过程。
消毒：是采用较温和的理化方法，仅杀死对人 体有害的病原微生物的过程。
(消毒只能杀死营养细胞而不能杀死芽孢或孢子。)
除菌：是指用过滤方法除去空气或液体中所有 的微生物及其孢子。
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第一节 灭菌和除菌的基本原理
适用情况：①培养基里含有蛋白质等营养物质亦易与上述
化学物质发生化学反应， ②同时药物加入培养基之后很难除掉。 适合于局部空间或某些器具的消毒，但不适合用于 培养基的灭菌。
六、静电除菌
静电除菌是利用静电引力来吸附带电粒子而达到除 尘灭菌的目的。
电离部分 带微粒的空气 10000v 5000v 图4-2 静电除尘器装置图 除尘部分 清洁空气
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空气出
钢管沉 淀电极 钢丝电 晕电极
+
+
空气进
—
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优点：
阻力小，约0.01MPa； 除水、除油的效果好 耗电少，每处理1000m3的空气每小时仅耗电 0.2~0.8KW。
缺点： 静电除菌效果不是很高，一般在85~99%之间。
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七、臭氧（O3）灭菌
臭氧是一种强氧化剂，灭菌过程属生物化学氧化反应。原理
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。
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紫外线波长为2100~3100Å的紫外线有灭菌作用， 最常用的波长2537Å的紫外线。
主要是与菌体核酸发生光化学反应而造成菌体死亡。 紫外线对微生物菌体和芽胞均有杀灭作用，有高度致 死效果。但紫外线的穿透力很低，仅适用于表面和局 部空间灭菌，如台面、洁净室、更衣室等。 现在，紫外线常与HVAC相结合用于气相循环消毒。
HVAC是Heating, Ventilation and Air Conditioning 的英 文缩写，就是空气调节系统，是包含温度、湿度、 空气清净度以及空气循环的控制系统。
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五、化学物质灭菌
原理：某些化学药剂能与微生物细胞中的某种成分产生化
学反应，如使蛋白质变性、酶类失活、破坏细胞膜透性 而具有杀菌或消毒的作用。 常用的化学药剂：甲醛、氯(或次氯酸钠)、高锰酸钾、环氧 乙烷、苯酚、季氨盐(如新洁尔灭)、氯化汞等。
因此被广泛用于工业生产。
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几种杂菌适应温度范围 杂菌的名称 溫度/℃ 最适 65 30~37 30~37 25~30
嗜热芽孢杆菌 枯草芽孢杆菌 大肠杆菌 酵母菌
最低 52 15 10 0.5
最高 75 55 43 40
第一节 灭菌和除菌的基本原理
能够杀死微生物的温度称为致死温度。
几种杂菌致死温度范围 杂菌名称 嗜热芽孢杆菌 枯草芽孢杆菌 大肠杆菌 肺炎球菌 酵母菌 致死溫度/℃ 120 100 60 56 50~60 致死时间/min 12 6~17 10 5~7 5~10
一般来说，灭菌是否彻底，是以能否杀死热阻
大的芽孢杆菌为指标。

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。
灭菌方式 干热 湿热
大肠杆菌 1 1
细菌或酵母 噬菌体 细菌芽胞 霉菌孢子 营养细胞 和病毒 1 1 1000 3×106 2~10 2~10 1 1~5
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在致死温度下杀死全部微生物所需要的时间称为 致死时间。 不同的微生物的致死温度和致死时间也有差别。
一般无芽孢的营养菌体在60℃保温l0min即可全部 被杀死，而芽孢在100%下保温数十分钟乃至数小时才
能被杀死，某些嗜热细菌在121℃下可耐受20-30min 。
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热阻：指微生物在某一种特定条件下（主要指温度 和加热方式）的致死时间。
苯酚
甲醛 紫外线
1
1 1
Biblioteka Baidu
1
1 1
10×108
250 2~5
1~2
2~10 5~100
30
2 5~10
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三、干热灭菌
是指在干燥高温条件下，微生物细胞内的各种 与温度有关的氧化反应速度迅速增加，使微生物 的致死率迅速增高的过程。 常用灭菌条件：160℃下保温1~2 h。
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四、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。
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灭菌和除菌的基本原理
发酵工业生产中常用的灭菌方法：
① 化学物质灭菌、
② 热灭菌
③ 辐射灭菌
④ 过滤介质除菌
⑤ 臭氧（O3）灭菌
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干热灭菌法
火焰灼烧法 热空气灭菌法
巴氏消毒法 常压灭菌 煮沸消毒法 间歇灭菌法 高压灭菌 高压—121℃ 15min； 低压—105℃ 30min。
湿热灭菌法
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二、高温湿热灭菌
高温湿热灭菌是利用饱和蒸汽直接接触需要
灭菌的物品以杀死微生物。
湿热灭菌法是目前最常用的基本灭菌方法，
一般的湿热灭菌条件为121℃ (表压约0.1MPa) ，维
持20~30min 。
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湿热灭菌优点：
①蒸汽来源方便，操作简单，价格低廉，本身无毒；
②蒸汽有强的穿透力(能杀死耐热的芽孢杆菌)和很
大的潜热，灭菌效果可靠；
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。如： 低温，缺氧，干燥，高渗，高酸度， 防腐剂。 化疗即化学治疗：是利用具有高度选择毒力（即 对病原微生物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。
灭菌与除菌
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本章主要内容
第一节 染菌的危害 第二节 灭菌和除菌的基本原理 第三节 培养基和发酵设备的灭菌 第四节 空气除菌
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第一节 染菌的危害
杂菌污染会产生哪些不良后果？ 为防止杂菌污染应采取哪些措施？
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第二节 灭菌和除菌的基本原理
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第一节 灭菌和除菌的基本原理
一、常用灭菌方法
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第一节 灭菌和除菌的基本原理
是：
①臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧气
（O2）和单个氧原子（O）；后者具有极强的氧化作用，能氧 化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的酶，从而破坏其细胞膜，
将它杀死；
②直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞器和DNA、RNA，
使细菌的新陈代谢受阻，导致细菌死亡；
③作用于细胞外膜的脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透