灭菌工艺基础知识资料

消毒、发酵指标及常用参数
1、效价：抗生素是一种生理活性物质，其活性常用特 定的单位---“效价”来表示，它是衡量抗生素有效成分 的尺度，也是衡量其抗菌性能的标志。常用单位/毫升 （r/ml）或单位/毫克（u/mg）来表示。
2、PH值
要想得到比较理想的发酵单位，必须重视消前、消 后、发酵过程中PH值的控制，即应将PH值控制在抗生 素产生菌的生长繁殖及合成抗生素的最适合的PH值范 围内。
1、体积过大，容易造成逃液。 2、容易污染杂质，影响发酵水平。 3、空气利用不好，影响溶氧。
相反，体积过小，使放罐体积变小，发酵总 亿达不到要求，产量偏低，设备利用率差，成 本偏高。
无菌空气系统
1、无菌空气在发酵生产中的作用： 产生抗生素的微生物大多数是好氧菌（需氧菌），
整个发酵过程需要不断通入无菌压缩空气，为微生物 生长代谢持续供氧，并维持罐压防止外界杂菌侵入。 2、无菌空气的重要性：
死范围，菌体蛋白质或核酸发生变性、凝固、继而死 亡。
消毒介质----饱和蒸汽
抗生素培养基通常以饱和蒸汽做为灭菌介质。 饱和蒸汽灭菌（湿热灭菌）的优点(题解1）：
1）本身无毒、无公害。 2）蒸汽具有很大潜热，穿透力强，有利于彻底灭菌。 3）制备输送容易，调节方便，操作上易管理。
决定灭菌效果的主要因素
作为最安全的灭菌温度和灭菌时间。
灭菌对培养基的影响
湿热灭菌属于高温灭菌，灭菌的时间越长、温度越高， 营养成分破坏也越严重。
灭菌是一把双刃剑，在保证全部杀灭杂菌的同时为抗 生素纯种发酵提供无菌培养基，还不同程度地破坏培 养基，同时发生一系列物理、化学反应。
各车间根据培养基特点、工艺要求，在经过理论计算、 工艺验证的基础上，制定不同的灭菌温度和灭菌时间。
3、发酵液体积
（一）理论放罐体积=发酵罐空罐体积×装料系数
空罐体积=π×内半径的平方×罐体高度+下封头容积
（二）放罐体积=（一、二级种子液+发酵罐消后体积+ 全程补料液体积）-蒸发量
放罐总亿和发酵指数
根据发酵效价、体积、与泡沫系数，计算发酵产物 的总亿效价
实体积／虚体积=泡沫系数
虚体积×泡沫系数=实体积
嗜热杆菌
灭菌时间（min） 105 ℃ 110 ℃ 120 ℃
40
27
15
1
120
90
20
400
300
35
125 ℃ 8
灰黄霉素的菌体形态（发酵液）
决定灭菌效果的主要因素
由上表可以看出，芽胞比生长期细菌的耐热性强。 芽胞：是细菌抵抗外界不良环境（高温、低温、光线、
干燥、化学品）的休眠体，具有很强的耐热性。 因此，以杀灭最耐热的芽胞为标准，把121℃、30分钟
2、氮源：是构成生物体的蛋白质、核酸及其他氮素 化合物的材料。黄豆饼粉、豆粕粉、玉米浆、酵母粉、 硫酸铵、氨水属于氮源。黄豆饼粉、酵母粉为有机氮 源，硫酸铵为无机氮源。
3、无机盐：硫酸亚铁、磷酸二氢钾、碳酸钙、硫酸镁。 4、微量元素：氯化钴。 5、其它辅料：淀粉酶、抗生素 、消泡剂等。
此外，还要注意升温阶段、降温阶段，与保温阶段同
样有灭菌效果。
灭菌温度、时间对培养基的影响
灭菌温度（℃） 灭菌时间（min） 破坏程度（%）
100
400
99.3
110
30
67
115
15
50
120
4源自文库
27
130
0.50
8
140
0.08
2
150
0.01
＜1
发酵培养基各组分的性质及作用
1、碳源：为细胞生命活动提供能量以及合成产物的碳 架。淀粉、糊精、豆油、葡萄糖、鱼油属于碳源。
灭菌工艺基础知识
灭菌和消毒的目的与定义
消毒、灭菌的目的：抗生素发酵是纯种培养过程， 培养基在储存、运输、加工、配制过程中不同程度 污染了多种杂菌，需要通过严格的消毒、灭菌以彻 底清除杂菌。
消毒的定义：消毒是指应用消毒剂等方法杀灭物体 表面和内部的病原菌营养体， 但不一定能杀死细菌 芽孢的方法
实体积×放罐效价=发酵总亿
发酵指数是衡量发酵水平的技术指标。

平均发酵单位×平均放罐体积
发酵指数= ———————————————
平均发酵周期×发酵罐空罐体积
发酵指数单位（发酵液总亿/小时·m3）
消后体积的重要性
对于种子罐、发酵罐、补料罐消毒体积的要求，必须 保证碳、氮比例协调，符合工艺规定的消后指标。
空气系统带菌造成的染菌约占染菌总数的20%，合 理设计、安装空气净化设备，严格按无菌制度和操作 规程使用空气，是保证空气无菌的关键。 3、无菌空气的预处理：
空气中含有水分、尘埃、细菌，需要经过除水、多 级过滤除菌等处理过程，方可用于发酵生产。
2、物理灭菌：主要有射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌 和过滤除菌。
3、按温度划分：100℃为常用消毒杀菌温度，100120℃为高温灭菌，120-150℃为超高温灭菌。
4、湿热灭菌比干热灭菌更有效，对芽胞的杀灭效果更 佳。
湿热灭菌法
湿热灭菌法的原理
通过饱和蒸汽加热、加压，使温度上升到微生物致
对于种子罐的消后体积，体积过小，移入下级罐的接 种量偏低，使产生菌生长代谢缓慢，起步单位低；体 积过大，容易起沫染菌，不利于正常生产。
对于补料罐的消后体积，主要控制计料液的含糖量。
发酵罐消后体积的重要性（题解2）
对于发酵罐的消后体积，除了要保证工艺条件 外，还需考虑装料系数（理论放罐体积）和全 程补料量，过大的体积会造成许多不利之处：
灭菌效果取决于——菌的种类与灭菌温度。 微生物有一个共同的行为特征——耐热性。不同的
微生物耐热性（灭菌温度）不同；相同温度下，芽胞 比生长期细菌的耐热性强。灭菌效果仅与菌的种类与 灭菌温度有关。
细菌芽胞灭菌时间和温度
细菌芽胞
名称
100℃
炭疽杆菌
2-5
枯草杆菌 数小时
韦氏梭菌
45
肉毒梭菌 300
灭菌的定义：用物理或化学方法杀灭或除掉物料及 设备中所有的生命物质的工艺过程。包括致病和非 致病微生物以及芽孢。 灭菌比较彻底。
消毒、灭菌的重要性：消毒、灭菌工作在发酵车间 占有举足轻重的地位。
灭菌的方法
1、化学灭菌法：使用化学药剂如甲醛、苯酚、新洁尔 灭、过氧乙酸、高锰酸钾、漂白粉等进行某些容器或 物料及无菌区域的灭菌。