第5章 灭菌及空气除菌解析

几个问题

1、灭菌对发酵的意义 2、灭菌的原理 3、灭菌的方法 4、灭菌的对象 5、空气的灭菌
灭菌的目的及内容

目的：为了保证纯种并安全发酵 内容： 培养基 补料液（流加料） 发酵过程的无菌控制 空气系统 直接关系到 发酵罐 生产的成败! 管道系统 环境：需要消毒


间歇灭菌法：又称丁达尔灭菌法或分段灭菌法。 方法：将待灭菌的培养基在80～100℃下蒸煮 15～60min，以杀死其中所有微生物的营养细 胞，然后置室温或37℃下保温过夜，诱导残留 的芽孢发芽，第二天再以同法蒸煮和保温过夜， 如此连续重复3天，即可在较低温度下达到彻 底灭菌的效果。 用途：适用于不耐热培养基的灭菌。
一、高温杀菌


（一）高温致死原理 （二）高温灭菌的方法 （三）高温对培养基成分的有害影响及其防止 （四）灭菌设备
（一）高温源自文库死原理


高温使微生物的蛋白质和核酸等重要生 物高分子发生变性、破坏。 例如它可使核酸发生脱氨、脱嘌呤或降 解，以及破坏细胞膜上的类脂质成分等。
（二）高温灭菌的方法
（1）常压法



巴氏消毒法： 用于牛奶、啤酒、果酒和酱油 等不能进行高温灭菌的液体的一种消毒方法， 其主要目的是杀死其中无芽孢的病原菌（如牛 奶中的结核杆菌或沙门氏菌），而又不影响它 们的风味。它是一种低温消毒法。 低温维持法：在63℃下保持30min可进行牛奶 消毒； 高温瞬时法：用于牛奶消毒时只要在72℃下保 持15秒钟即可。
（1）低温 （2）缺氧 （3）干燥 （4）高渗 （5）高酸度 （6）防腐剂




（四）化疗（chemotherapy）

化疗:即化学治疗。它是利用具有高度选择 毒力（即对病原菌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。 用于化疗目的的化学物质称化学治疗剂。 最重要的化学治疗剂如各种抗生素、磺胺 类药物和中草药中的有效成分等。

连续加压灭菌法——“连消法”



用途：只在大规模的发酵工厂中作培养 基灭菌用。 主要操作：将培养基在发酵罐外连续不 断地进行加热、维持和冷却，然后才进 入发酵罐。 方法：培养基一般在135～140℃下处理 5～15秒钟以达到灭菌的目的。
连续加压灭菌法优点：




①因采用高温瞬时灭菌，故既可杀灭微生物，又 可最大限度减少营养成分的破坏，从而提高了原 料的利用率，比“实罐灭菌”（121℃，30min） 提高产量5～10％； ②由于总的灭菌时间较分批灭菌注明显减少，所 以缩短了发酵罐的占用周期，从而提高了它的利 用率； ③由于蒸汽负荷均匀，故提高了锅炉的利用率； ④适宜于自动化操作； ⑤降低了操作人员的劳动强度。
第五章 发酵工业的灭菌及 空气除菌




第一节 第二节 第三节 第四节
消毒与灭菌 发酵工业的无菌技术 培养基与发酵设备的灭菌 空气的除菌
目的要求：


了解灭菌对发酵工业的意义，灭菌的原 理及常用的方法。 掌握培养基及发酵设备的灭菌方法。 了解生产中空气除菌的基本方法、原理 及设备。理解空气净化流程。
第一节 消毒与灭菌

一、控制有害微生物的主要措施
二、几个概念

（一）灭菌 （二）消毒 （三）防腐 （四）化疗
（一）灭菌（sterilization）

灭菌： （p128） 采用理化因素使任何物体内外部的一切微生 物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭 菌。 Sterilization就是失去繁殖力。 例如各种高温灭菌措施等。 灭菌实质上可分杀菌和溶菌两种，前者指菌 体虽死，但形体尚存，后者则指菌体杀死后， 其细胞发生溶化、消失的现象 。

第二节 发酵工业的无菌技术





常用的除菌方法（p128-129） 一、高温灭菌：干热灭菌和湿热灭菌。火焰灭 菌：接种时用。 二、射线灭菌：用紫外线、高能电磁波或放射 性物质产生的高能粒子进行灭菌的方法。 三、化学药剂灭菌：一些化学药剂能与微生物 反应而具杀菌作用。适用于环境、设备等方面 的消毒，一般不用于培养基的灭菌。 四、过滤除菌：利用过滤方法阻留微生物，达 灭菌目的。适用于澄清流体（如气体和液体） 的除菌以及热敏性培养基的除菌。

（二）消毒


从字义上来看，消毒就是消除毒害，这 里的“毒害”就是指传染源或致病菌的 意思。 消毒:是一种采用较温和的理化因素，仅 杀死物体表面或内部一部分对人体有害 的病原菌，而对被消毒的物体基本无害 的措施。
（三）防腐（antisepsis）

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。
2．湿热灭菌法



湿热灭菌法：利用饱和蒸汽进行灭菌的方法。 湿热灭菌法与干热灭菌法的比较：湿热灭菌法比 干热灭菌法更有效，这一方面是由于湿热易于传 递热量，另一方面是由于湿热更易破坏保持蛋白 质稳定性的氢键等结构，从而加速其变性。 方法：常压和高压。
微生物的耐热情况： 多数细菌和真菌的营养细胞在60℃左右处理5～10min后即 可杀死； 酵母菌和真菌的孢子稍耐热些，要用80℃以上的温度处理 才能杀死； 细菌的芽孢最耐热，一般要在121℃下处理15min才能杀死。
1．干热灭菌法



干热灭菌法： 将金属制品或清洁玻璃器皿放入电 热干燥箱内，在160～170℃下维持1～2h后，即可 达到彻底灭菌的目的。 原因：在这种条件下，可使细胞膜破坏、蛋白质变 性、原生质干燥，以及各种细胞成分发生氧化。 适用对象：玻璃器皿、金属材料、耐高温物品。 灼烧：是一种最彻底的干热灭菌方法，但它只能用 于接种环、接种针等少数对象的灭菌。
（2）加压法


常规加压灭菌法:将盛有适量水的加压蒸汽灭


菌锅加热煮沸，彻底驱尽气体后将锅密闭。 分为两种具体的方法： ①再继续加热至121℃（压力为1kg／cm2或15 磅／英寸2），时间维持15～20min； ②或采用在较低的温度115℃，（即压力为 0.7kg／cm2或10磅／英寸2）下维持35min。 用途：一切微生物学实验室、医疗保健机构或发 酵工厂中对培养基及多种器材、物料的灭菌。