教学PPT培养基准备及培养基的灭菌设备
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
k Ae RT
将上式代入 1 ln N0
k NS
，得：
1
E
e RT
ln
N0
A
NS
lnK ln A E RT
d ln K E d( 1 ) RT
液体培养基的制备及杀菌设备
• 培养基热灭菌的动力学
细菌死亡的活化能与培养基营养成分破坏的活化能
细菌死亡(kJ/mol) 活化能E 4.187×(50～100)
W2c2
t2
t2s
d
Gc1 W2c2
dt1
t2 t2s
又有W2c2
t2
t2s
KF tm
KF
t1
t2s t1 t2
ln t1 t2s
t1 t2
ln t1 t2s KF t1 t2 W2c2
KF
t2
t eW2c2
3．培养基实罐灭菌时间的计算
在工业化发酵生产中通常不考虑培养 基由室温升至121℃和由121℃冷却到 发酵培养温度这两个阶段的灭菌效应， 只是把保温维持阶段看作是培养基实 罐灭菌的时间。
培养基实罐灭菌时间的计算
lg K 14845 36.127 T
1 ln N0
k Ns
若考虑加热升温阶段的灭菌效应 升温阶段
培养基升温至T2时菌的总数由N0减少至NP
培养基实罐灭菌过程的热量计算
培养基实罐灭菌过程的热量计算
升温阶段间接加热
培养基实罐灭菌过程的热量计算
升温阶段
培养基实罐灭菌过程的热量计算
升温阶段直接加热
培养基实罐灭菌过程的热量计算
保温阶段
实
罐
灭
升温阶段
菌
操
保温阶段
作
培养基冷
过
却阶段
程
实罐灭菌过程中要牢记：
凡是与培养基接触的管道都 要进蒸汽，
凡是不与培养基接触的管道 都要排汽。
实罐灭菌的质量优劣判别标准
培养基灭菌后达到无菌要求； 营养成分破坏少； 灭菌后培养基体积与计料体积相
符； 泡沫要少。
特别注意
在高温灭菌时糖类物质容易被破坏 且易和有机氮源相结合，并产生氨 基糖，而对微生物会产生一定的毒 性，严重时将会抑制微生物的生长 发育，破坏整个发酵代谢过程。
1．实罐灭菌前的准备
为了保证灭菌的成功，在实罐灭菌 前，除培养基配制要注意溶解均一， 不要含有结块、结团物或异物外， 检查发酵罐的严密性尤为重要，特 别要检查与发酵罐直接相连的阀门 的严密性。
2．实罐灭菌操作过程
根据实罐灭菌过程，用表压 0.3～0.4MPa的饱和蒸汽把培养 基先加热升温到灭菌温度，保温 维持一段时间，再冷却降温到发 酵温度。
对数残留公式与理论灭菌时间
微生物的受热死灭过程属于一级反应，所以： dN kN d
上式积分：
NS dN
k
d
N N0
0
得： 1 ln N0 2.303 lg N0
k NS
k
NS
0.9
2.303 k
液体培养基的制备及杀菌设备
培养基热灭菌的动力学
灭菌温度与菌死亡的反应速率常数的关系 E
酶、蛋白质或维生素破坏 4.187×(2～26)
葡萄糖破坏 4.187×24
可见，细胞死亡的活化能比培养基中营养成分破坏的活化能 大得多，所以细菌的死亡速率要比营养成分的破坏速率快得多。
采用湿热法对液体培养基进行灭菌时，采用高温短时间的灭 菌方法，以减少营养成分的破坏。
• 培养基及发酵设备的灭菌
分批灭菌（实罐灭菌或实消） 空罐灭菌（空消） 连续灭菌（连消） 过滤器及管道灭菌
培养基实罐灭菌时间的计算
发酵罐体积在40m3以下，可以不考虑加热 升温阶段的灭菌效应，这样可以避免复杂 的变温灭菌过程的计算。
在灭菌操作时不要人为地再延长灭菌时间 作为安全系数，这样会导致培养基营养成 分破坏过大。
• 分批灭菌（实罐灭菌）
灭菌时间的计算
例：有一发酵罐，内装培养基40m3，在121℃的温度下进行实罐灭菌。设
培养基实罐灭菌过程的热量计算
保温阶段
培养基实罐灭菌过程的热量计算
冷却阶段
冷却水流量的计算
W2c2
t2
t2s
KF tm
KF
t1
t2s t1
ln t1 t2s
t2
t1 t2
KF
W2
c2
ln
t1 t2s t1 t2
冷却时间的计算
G
d
c1dt1
1
t1 t2s
KF
eW2c2
冷却时间的计算
KF
KF
KF
t2
t2s
t eW2c2
1
t1 t2s
KF
t2seW2c2
Βιβλιοθήκη Baidu
每毫升培养基含有耐热菌的芽孢2×107个，在121 ℃时的灭菌速率常数为 0.0287s-1。试求灭菌失败的机率为0.001所需的时间。
解：
N0 40106 2107 81014 (个) NS 0.001(个） k 0.0287(s1)
t 1 ln N0 23.9(min) k NS
（一）实罐灭菌的计算
又称：间歇灭菌、分批灭菌、实消
将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，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，又称分批灭菌。
• 分批灭菌（实罐灭菌）
要保证分批灭菌的成功，必须有： 1.内部结构合理，焊缝及轴封装置 可靠，蛇管无穿孔现象的发酵罐； 2.压力稳定的蒸汽； 3.合理的操作方法。
灭菌方法
常用的灭菌方法有： （1）化学试剂灭菌：常用试剂有甲醛、氯、
高锰酸钾、环氧乙烷等；
（2）射线灭菌：x-射线、 β-射线、紫外线；
（3）干热灭菌； （4）湿热灭菌； （5）过滤除菌
对于液体培养基，我国仍采用蒸汽加热 灭菌的较多。
液体培养基的制备及杀菌设备
培养基热灭菌的动力学
2、培养基准备及培养基的 灭菌设备
培养基的灭菌
灭菌：利用物理或化学方法杀灭或除去
物料及设备中一切有生命物质的过程。
发酵工业需纯种培养，若在培养过程中污染 杂菌，则会导致：
①基质或产物因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的 下降；
②产物的提取或分离困难，造成收率降低或使产品的 质量下降；
③改变反应介质的pH，使生物反应发生变化； ④分解产物，使生产过程失败； ⑤发生噬菌体污染，使生产过程失败。 对大部分微生物的培养，均需严格的灭菌。
将上式代入 1 ln N0
k NS
，得：
1
E
e RT
ln
N0
A
NS
lnK ln A E RT
d ln K E d( 1 ) RT
液体培养基的制备及杀菌设备
• 培养基热灭菌的动力学
细菌死亡的活化能与培养基营养成分破坏的活化能
细菌死亡(kJ/mol) 活化能E 4.187×(50～100)
W2c2
t2
t2s
d
Gc1 W2c2
dt1
t2 t2s
又有W2c2
t2
t2s
KF tm
KF
t1
t2s t1 t2
ln t1 t2s
t1 t2
ln t1 t2s KF t1 t2 W2c2
KF
t2
t eW2c2
3．培养基实罐灭菌时间的计算
在工业化发酵生产中通常不考虑培养 基由室温升至121℃和由121℃冷却到 发酵培养温度这两个阶段的灭菌效应， 只是把保温维持阶段看作是培养基实 罐灭菌的时间。
培养基实罐灭菌时间的计算
lg K 14845 36.127 T
1 ln N0
k Ns
若考虑加热升温阶段的灭菌效应 升温阶段
培养基升温至T2时菌的总数由N0减少至NP
培养基实罐灭菌过程的热量计算
培养基实罐灭菌过程的热量计算
升温阶段间接加热
培养基实罐灭菌过程的热量计算
升温阶段
培养基实罐灭菌过程的热量计算
升温阶段直接加热
培养基实罐灭菌过程的热量计算
保温阶段
实
罐
灭
升温阶段
菌
操
保温阶段
作
培养基冷
过
却阶段
程
实罐灭菌过程中要牢记：
凡是与培养基接触的管道都 要进蒸汽，
凡是不与培养基接触的管道 都要排汽。
实罐灭菌的质量优劣判别标准
培养基灭菌后达到无菌要求； 营养成分破坏少； 灭菌后培养基体积与计料体积相
符； 泡沫要少。
特别注意
在高温灭菌时糖类物质容易被破坏 且易和有机氮源相结合，并产生氨 基糖，而对微生物会产生一定的毒 性，严重时将会抑制微生物的生长 发育，破坏整个发酵代谢过程。
1．实罐灭菌前的准备
为了保证灭菌的成功，在实罐灭菌 前，除培养基配制要注意溶解均一， 不要含有结块、结团物或异物外， 检查发酵罐的严密性尤为重要，特 别要检查与发酵罐直接相连的阀门 的严密性。
2．实罐灭菌操作过程
根据实罐灭菌过程，用表压 0.3～0.4MPa的饱和蒸汽把培养 基先加热升温到灭菌温度，保温 维持一段时间，再冷却降温到发 酵温度。
对数残留公式与理论灭菌时间
微生物的受热死灭过程属于一级反应，所以： dN kN d
上式积分：
NS dN
k
d
N N0
0
得： 1 ln N0 2.303 lg N0
k NS
k
NS
0.9
2.303 k
液体培养基的制备及杀菌设备
培养基热灭菌的动力学
灭菌温度与菌死亡的反应速率常数的关系 E
酶、蛋白质或维生素破坏 4.187×(2～26)
葡萄糖破坏 4.187×24
可见，细胞死亡的活化能比培养基中营养成分破坏的活化能 大得多，所以细菌的死亡速率要比营养成分的破坏速率快得多。
采用湿热法对液体培养基进行灭菌时，采用高温短时间的灭 菌方法，以减少营养成分的破坏。
• 培养基及发酵设备的灭菌
分批灭菌（实罐灭菌或实消） 空罐灭菌（空消） 连续灭菌（连消） 过滤器及管道灭菌
培养基实罐灭菌时间的计算
发酵罐体积在40m3以下，可以不考虑加热 升温阶段的灭菌效应，这样可以避免复杂 的变温灭菌过程的计算。
在灭菌操作时不要人为地再延长灭菌时间 作为安全系数，这样会导致培养基营养成 分破坏过大。
• 分批灭菌（实罐灭菌）
灭菌时间的计算
例：有一发酵罐，内装培养基40m3，在121℃的温度下进行实罐灭菌。设
培养基实罐灭菌过程的热量计算
保温阶段
培养基实罐灭菌过程的热量计算
冷却阶段
冷却水流量的计算
W2c2
t2
t2s
KF tm
KF
t1
t2s t1
ln t1 t2s
t2
t1 t2
KF
W2
c2
ln
t1 t2s t1 t2
冷却时间的计算
G
d
c1dt1
1
t1 t2s
KF
eW2c2
冷却时间的计算
KF
KF
KF
t2
t2s
t eW2c2
1
t1 t2s
KF
t2seW2c2
Βιβλιοθήκη Baidu
每毫升培养基含有耐热菌的芽孢2×107个，在121 ℃时的灭菌速率常数为 0.0287s-1。试求灭菌失败的机率为0.001所需的时间。
解：
N0 40106 2107 81014 (个) NS 0.001(个） k 0.0287(s1)
t 1 ln N0 23.9(min) k NS
（一）实罐灭菌的计算
又称：间歇灭菌、分批灭菌、实消
将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，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，又称分批灭菌。
• 分批灭菌（实罐灭菌）
要保证分批灭菌的成功，必须有： 1.内部结构合理，焊缝及轴封装置 可靠，蛇管无穿孔现象的发酵罐； 2.压力稳定的蒸汽； 3.合理的操作方法。
灭菌方法
常用的灭菌方法有： （1）化学试剂灭菌：常用试剂有甲醛、氯、
高锰酸钾、环氧乙烷等；
（2）射线灭菌：x-射线、 β-射线、紫外线；
（3）干热灭菌； （4）湿热灭菌； （5）过滤除菌
对于液体培养基，我国仍采用蒸汽加热 灭菌的较多。
液体培养基的制备及杀菌设备
培养基热灭菌的动力学
2、培养基准备及培养基的 灭菌设备
培养基的灭菌
灭菌：利用物理或化学方法杀灭或除去
物料及设备中一切有生命物质的过程。
发酵工业需纯种培养，若在培养过程中污染 杂菌，则会导致：
①基质或产物因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的 下降；
②产物的提取或分离困难，造成收率降低或使产品的 质量下降；
③改变反应介质的pH，使生物反应发生变化； ④分解产物，使生产过程失败； ⑤发生噬菌体污染，使生产过程失败。 对大部分微生物的培养，均需严格的灭菌。