发酵工程灭菌技术
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发酵工程灭菌技术
本章学习要点 1、掌握发酵工程培养基灭菌和空气除菌的原理、方法和相关 计算设计。理解培养基灭菌的残留定律和空气过滤除菌的对数 穿透定律。 2、了解培养基灭菌和空气除菌的方法及设备流程；提高空气 过滤效率措施；理解培养基连续灭菌和分批灭菌的特点及高温 短时灭菌技术原理；培养基连续灭菌和分批灭菌技术的应用。 3、了解影响培养基灭菌的因素；掌握常用空气过滤介质类型 和特点；理解L90的意义。
•2)由于杂菌所产生的一些代谢产物改变了发酵液的某些理 化性质，使目标产物的提取困难，造成收得率降低或使 产品质量下降。
•3)污染的杂菌可能会分解产物，而使生产失效。 •4)发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生产失效。
3 工业上具体措施
包括： 1）使用的培养基和设备须经灭菌； 2）好氧培养中使用的空气应经除菌处理； 3）设备应严密，发酵罐维持正压环境； 4）培养过程中加入的物料应经过灭菌； 5）使用无污染的纯粹种子。
紫外线、阴极射线、X射线、γ射线
3.加热灭菌
高温致死原理：由于它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。
每一种微生物都有一定的最适生长温度范围。当微生物 处于最低温度以下时，代谢作用几乎停止而处于休眠状 态。当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质胶 体和酶起了不可逆的凝固变性，使微生物在很短时间内 死亡，加热灭菌即是根据微生物这一特性而进行的。
目前国际上通用的巴氏高温消毒法主要有两种：
一种是将牛奶加热到62~65℃，保持30分钟。采用这一 方法，可杀死牛奶中各种生长型致病菌，灭菌效率可达 97.3%~99.9%，经消毒后残留的只是部分嗜热菌及耐热性菌 以及芽孢等，但这些细菌多数是乳酸菌，乳酸菌不但对人无 害反而有益健康。
第二种方法将牛奶加热到75~90℃，保温15~16秒，其杀 菌时间更短，工作效率更高。但杀菌的基本原则是，能将病 原菌杀死即可，温度太高反而会有较多的营养损失。
消毒是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。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。 灭菌的目的：纯种发酵。
2 灭菌的必要性
为什么要进行培养基灭菌？
由于生物反应系统中通常含有比较丰实的营养物质，容 易受到杂菌污染，由于杂菌的存在，会有以下各种不良 后果：
•1)生物反应的基质或产物因杂菌的消耗而损失，造成生产 能力的下降。
主要原理
在一定温度范围内，温度越低，细菌繁殖越慢；温度越高， 繁殖越快。但温度太高，细菌就会死亡。不同的细菌有不同的 最适生长温度和耐热、耐冷能力。
巴氏消毒其实就是利用病原体不是很耐热的特点，用适当的温 度和保温时间处理，将其全部杀灭。但经巴氏消毒后，仍保留 了小部分无害或有益、较耐热的细菌或细菌芽孢，因此巴氏消 毒牛奶要在4℃左右的温度下保存，且只能保存3~10天，最多16 天。
1. 化学药物灭菌
利用化学试剂对微生物的氧化作用或损伤细胞等 进行灭菌。
常用的化学试剂： 氧化剂：0.%~0.25%KMnO4溶液、0.5%~1%漂白粉溶液 醇醛类：75%酒精、0.25%新洁尔灭、10%甲醛溶液、环氧
乙烷 酚类：苯酚溶液、来苏尔
2.电磁波、射线灭菌
利用高能电磁波、紫外线或放射性物质产生的高能 粒子射线穿透微生物细胞进行灭菌。
连
巴氏灭菌法(pasteurization)，亦称低温消毒法，冷杀菌法，是 一种利用较低的温度既可杀死病菌又能保持物品中营养物质风 味不变的消毒法。
巴氏灭菌法的产生来源于巴斯德解决啤酒变酸问题的努力。当 时，法国酿酒业面临着一个头疼的问题：啤酒在酿出后会变酸， 根本无法饮用。而且这种变酸现象还时常发生。巴斯德受人邀 请去研究这个问题。经过长时间的观察，他发现使啤酒变酸的 罪魁祸首是乳酸杆菌。营养丰富的啤酒简直就是乳酸杆菌生长 的天堂。采取简单的煮沸的方法是可以杀死乳酸杆菌的，但是， 这样一来啤酒也就被煮坏了。巴斯德尝试使用不同的温度来杀 死乳酸杆菌，而又不会破坏啤酒本身。最后，巴斯德的研究结 果是：以50~60摄氏度的温度加热啤酒半小时，就可以杀死啤酒 里的乳酸杆菌和芽孢，而不必煮沸。这一方法挽救了法国的酿 酒业。这种灭菌法也就被称为“巴氏灭菌法”。
主要应用
主要为牛奶的一种灭菌法，既可杀死对健康有害的病原 菌又可使乳质尽量少发生变化。也就是根据对耐高温性极强 的结核菌热致死曲线和乳质中最易受热影响的奶油分离性热 破坏曲线的差异原理，在低温下长时间或高温下短时间进行 加热处理的一种方法。其中，在60℃以下加热30分钟的方式， 作为低温灭菌的标准，早为世界广泛采用。利用高温处理， 虽对乳质多少有些影响，但可增强灭菌效果，这种方法称为 高温灭菌（sterilization），也就是在95℃以上加热20分钟。 巴氏灭菌法除牛奶之外，也可应用于发酵产品。
4 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。
（二）灭菌的方法
1.化学试剂灭菌 2.电磁波、射线灭菌
紫外线、阴极射线、X射线、γ射线 3.加热灭菌（包括常压或蒸汽高压加热法）
火焰灭菌、干热灭菌、湿热灭菌
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。
现行方法
当今使用的巴氏杀菌程序种类繁多。
“低温长时间”(LTLT)处理是一个间歇过程，如今只被小型乳 品厂用来生产一些奶酪制品。 “高温短时间”(HTST)处理是一个“流动”过程，通常在板式 热交换器中进行，如今被广泛应用于饮用牛奶的生产。通过该 方式获得的产品不是无菌的，即仍含有微生物，且在储存和处 理的过程中需要冷藏。“快速巴氏杀菌”主要应用于生产酸奶 乳制品。
第一节 培养基灭菌
一、概述 知识点：染菌的危害性
灭菌的方法 培养基灭菌的要求 液体培养基灭菌的ຫໍສະໝຸດ Baidu点
重点： 热灭菌原理
（一）灭菌的概念和必要性
微生物的培养过程： 培养基配制→灭菌→接种→培养
1. 灭菌的定义
用物理或化学因素除去物品上所有生活微生物的方法。
工程上的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。
本章学习要点 1、掌握发酵工程培养基灭菌和空气除菌的原理、方法和相关 计算设计。理解培养基灭菌的残留定律和空气过滤除菌的对数 穿透定律。 2、了解培养基灭菌和空气除菌的方法及设备流程；提高空气 过滤效率措施；理解培养基连续灭菌和分批灭菌的特点及高温 短时灭菌技术原理；培养基连续灭菌和分批灭菌技术的应用。 3、了解影响培养基灭菌的因素；掌握常用空气过滤介质类型 和特点；理解L90的意义。
•2)由于杂菌所产生的一些代谢产物改变了发酵液的某些理 化性质，使目标产物的提取困难，造成收得率降低或使 产品质量下降。
•3)污染的杂菌可能会分解产物，而使生产失效。 •4)发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生产失效。
3 工业上具体措施
包括： 1）使用的培养基和设备须经灭菌； 2）好氧培养中使用的空气应经除菌处理； 3）设备应严密，发酵罐维持正压环境； 4）培养过程中加入的物料应经过灭菌； 5）使用无污染的纯粹种子。
紫外线、阴极射线、X射线、γ射线
3.加热灭菌
高温致死原理：由于它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。
每一种微生物都有一定的最适生长温度范围。当微生物 处于最低温度以下时，代谢作用几乎停止而处于休眠状 态。当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质胶 体和酶起了不可逆的凝固变性，使微生物在很短时间内 死亡，加热灭菌即是根据微生物这一特性而进行的。
目前国际上通用的巴氏高温消毒法主要有两种：
一种是将牛奶加热到62~65℃，保持30分钟。采用这一 方法，可杀死牛奶中各种生长型致病菌，灭菌效率可达 97.3%~99.9%，经消毒后残留的只是部分嗜热菌及耐热性菌 以及芽孢等，但这些细菌多数是乳酸菌，乳酸菌不但对人无 害反而有益健康。
第二种方法将牛奶加热到75~90℃，保温15~16秒，其杀 菌时间更短，工作效率更高。但杀菌的基本原则是，能将病 原菌杀死即可，温度太高反而会有较多的营养损失。
消毒是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。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。 灭菌的目的：纯种发酵。
2 灭菌的必要性
为什么要进行培养基灭菌？
由于生物反应系统中通常含有比较丰实的营养物质，容 易受到杂菌污染，由于杂菌的存在，会有以下各种不良 后果：
•1)生物反应的基质或产物因杂菌的消耗而损失，造成生产 能力的下降。
主要原理
在一定温度范围内，温度越低，细菌繁殖越慢；温度越高， 繁殖越快。但温度太高，细菌就会死亡。不同的细菌有不同的 最适生长温度和耐热、耐冷能力。
巴氏消毒其实就是利用病原体不是很耐热的特点，用适当的温 度和保温时间处理，将其全部杀灭。但经巴氏消毒后，仍保留 了小部分无害或有益、较耐热的细菌或细菌芽孢，因此巴氏消 毒牛奶要在4℃左右的温度下保存，且只能保存3~10天，最多16 天。
1. 化学药物灭菌
利用化学试剂对微生物的氧化作用或损伤细胞等 进行灭菌。
常用的化学试剂： 氧化剂：0.%~0.25%KMnO4溶液、0.5%~1%漂白粉溶液 醇醛类：75%酒精、0.25%新洁尔灭、10%甲醛溶液、环氧
乙烷 酚类：苯酚溶液、来苏尔
2.电磁波、射线灭菌
利用高能电磁波、紫外线或放射性物质产生的高能 粒子射线穿透微生物细胞进行灭菌。
连
巴氏灭菌法(pasteurization)，亦称低温消毒法，冷杀菌法，是 一种利用较低的温度既可杀死病菌又能保持物品中营养物质风 味不变的消毒法。
巴氏灭菌法的产生来源于巴斯德解决啤酒变酸问题的努力。当 时，法国酿酒业面临着一个头疼的问题：啤酒在酿出后会变酸， 根本无法饮用。而且这种变酸现象还时常发生。巴斯德受人邀 请去研究这个问题。经过长时间的观察，他发现使啤酒变酸的 罪魁祸首是乳酸杆菌。营养丰富的啤酒简直就是乳酸杆菌生长 的天堂。采取简单的煮沸的方法是可以杀死乳酸杆菌的，但是， 这样一来啤酒也就被煮坏了。巴斯德尝试使用不同的温度来杀 死乳酸杆菌，而又不会破坏啤酒本身。最后，巴斯德的研究结 果是：以50~60摄氏度的温度加热啤酒半小时，就可以杀死啤酒 里的乳酸杆菌和芽孢，而不必煮沸。这一方法挽救了法国的酿 酒业。这种灭菌法也就被称为“巴氏灭菌法”。
主要应用
主要为牛奶的一种灭菌法，既可杀死对健康有害的病原 菌又可使乳质尽量少发生变化。也就是根据对耐高温性极强 的结核菌热致死曲线和乳质中最易受热影响的奶油分离性热 破坏曲线的差异原理，在低温下长时间或高温下短时间进行 加热处理的一种方法。其中，在60℃以下加热30分钟的方式， 作为低温灭菌的标准，早为世界广泛采用。利用高温处理， 虽对乳质多少有些影响，但可增强灭菌效果，这种方法称为 高温灭菌（sterilization），也就是在95℃以上加热20分钟。 巴氏灭菌法除牛奶之外，也可应用于发酵产品。
4 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。
（二）灭菌的方法
1.化学试剂灭菌 2.电磁波、射线灭菌
紫外线、阴极射线、X射线、γ射线 3.加热灭菌（包括常压或蒸汽高压加热法）
火焰灭菌、干热灭菌、湿热灭菌
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。
现行方法
当今使用的巴氏杀菌程序种类繁多。
“低温长时间”(LTLT)处理是一个间歇过程，如今只被小型乳 品厂用来生产一些奶酪制品。 “高温短时间”(HTST)处理是一个“流动”过程，通常在板式 热交换器中进行，如今被广泛应用于饮用牛奶的生产。通过该 方式获得的产品不是无菌的，即仍含有微生物，且在储存和处 理的过程中需要冷藏。“快速巴氏杀菌”主要应用于生产酸奶 乳制品。
第一节 培养基灭菌
一、概述 知识点：染菌的危害性
灭菌的方法 培养基灭菌的要求 液体培养基灭菌的ຫໍສະໝຸດ Baidu点
重点： 热灭菌原理
（一）灭菌的概念和必要性
微生物的培养过程： 培养基配制→灭菌→接种→培养
1. 灭菌的定义
用物理或化学因素除去物品上所有生活微生物的方法。
工程上的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。