(完整版)发酵培养基的灭菌
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11
微生物对热的抵抗力称为热阻（heat resistance）
微生物 细菌和酵母的营养细胞 细菌芽孢 霉菌孢子 病毒及噬菌体
相对热阻 1
3×106 2-10 1-5
12
某些微生物的相对热阻。
灭菌方式
干热灭菌 湿热灭菌 苯酚 甲醛 紫外线
大肠杆菌
1 1 1 1 1
霉菌孢子
2-10 2-10 1-2 2-10 5-100
➢在培养基中有各种各样的微生物，不可能逐一加以考虑。
一般只考虑芽孢细菌和细菌的芽孢数之和作为计算依据。
➢灭菌程度，即残留菌数，如果要求完全彻底灭菌，即N = 0，
则 为∞，上式无意义，事实上也不可能。
一般取N = 0.001，即1000次灭菌中有1 次失败。
20
例：有一发酵罐内装40m3培养基，在121温度下进行实罐灭菌 原污染程度为每1mL有2*105个耐热细菌芽孢，121度时灭菌速 度常数为1.8min-1。求灭菌失败机率为0.001时所需要的灭菌 时间。
9
1.热灭菌的原理
湿热灭菌原理 灭菌条件 灭菌不利方面
由于蒸汽具有很强的穿透能力，而且在 冷凝时会放出大量的冷凝热，很容易使 蛋白质凝固而杀死各种微生物。
121℃，30min。
同时也会破坏培养基中的营养成分，甚
至会产生不利于菌体生长的物质。因此，
在工业培养过程中，除了尽可能杀死培
养基中的杂菌外，还要尽可能减少培养
各种微生物在同样的温度 下K值是不同的，K值愈小， 则此微生物愈耐热
在121度，枯草杆菌 FS5230的K为0.047s-1， 梭状芽孢杆菌PA3679 的K值为0.03 s-1 ，请问 哪一种微生物更耐热?
19
= (2.303 logN0/N) /
可见灭菌时间取决于污染程度(N0)、灭菌程度（残留菌数 N）和值
利用饱和蒸汽进行灭菌、条件为：121℃， 30min 。由于蒸汽有很强的穿透力，冷凝时放出大量
的潜热，来源方便，价格低廉，灭菌效果好，是目前最基
本的适合培养基和设备的灭菌方法。
适用范围：广泛应用于生产设备及培养基 的灭菌 。例：高压灭菌锅
（五）过滤除菌法 利用过滤方法阻留微生物 适用范围：制备无菌空气
灭
汁等的巴氏消毒法，是将物料加热至
菌
60℃维持30min，以杀死不耐高温的物
的
料中的微生物营养细胞。
区 别
灭菌是用物理或化学方法杀死或除去 环境中所有微生物，包括营养细胞、细
菌芽孢和孢子。
消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌
则可达到消毒的目的
4
一、常用灭菌方法的基本原理
（一）化学试剂灭菌法
化学试剂：甲醛、乙醇或新洁尔灭、 高锰酸钾等 适用范围：环境空气、皮肤及器械的 表面消毒
（六）火焰灭菌法
酒精灯火焰 。方法简单、灭菌彻底，但 适用范围有限
适用范围：接种针、玻璃棒、 三角瓶口
8
灭菌方法连线题
接种针、试管口 皮肤表面
无菌室、接种箱 培养基的灭菌 空气
过滤除菌法 火焰灭菌法 湿热灭菌法 射线灭菌法 化学试剂灭菌法
比较各种微生 物对热的抵抗
能力大小
营养细胞、芽孢、病毒或孢子？
答：从理论研究和生产实践都可证明，在灭菌过程中，同 时会发生微生物死亡和培养基破坏这两种过程，且这两种过程 的进行速度都随温度的升高而加速，但微生物的死亡速率随温 度的升高更为显著。因此，对于同一灭菌效果，选择较高的温 度、较短的时间，这样便既可达到需要的灭菌程度，同时又可 减少营养物质的损失。
26
在灭菌时，当温度变化，菌死亡速率常数和培养基成分破 坏速率常数′都变化。温度由T1升高到T2，值分别为：
E －—
1= A e
R T1
相除取对数
ln
2
E
=〔
1 －1
〕
E －—
1 R T1 T2
2= A e R T2
同样，灭菌时培养基成分的破坏也可得类似关系：
2 ′ ln 1 ′
25
灭菌时，培养基成分分解速率常数K`与温度之间的关系 也可用阿累尼乌斯公式表示：
′= A′ e
－—E′ RT
A ′— 比例常数； E′ — 分解活化能，(E′) （×4.18 J/mol）; T — 绝对温度，(K) R — 气体常数，[1.978×4.18 J/(mol·K)]
e — 2.71 (exp)
细菌芽孢
1000 3×105 1×109 250 2-5
噬菌体或 病毒 1
1-5
30
2
5-10
说说芽孢或孢子的热阻要比营养细胞的热阻大的原因？ 13
芽孢或孢子的热阻要比生长
嗜热脂肪芽孢杆菌芽
期营养细胞的热阻大得多，
孢在不同温度下的死
这是由于芽孢或孢子内吡啶
亡曲线
二羧酸含量对热阻的增加有关。N0/N 1
ln（ K 2 ） K1
E
ln（ K `2 ） E`
K `1
ln（ K 2 ） ln（ K`2 ）
K1
K `1
结论1：当灭菌温度上升时，微生物杀死速率的提高要超过培养 基成分的破坏速率的增加。
30
从上述的分析可知，在热灭菌过程中，同时会发生微生物死亡 和培养基破坏这两种过程，且这两种过程的进行速度都随温度 的升高而加速，但微生物的死亡速率随温度的升高更为显著。 因此，可选择合适的灭菌温度和时间来调和二者之间的矛盾。
实践证明，在高压加热的情况下，培养基中的 氨基酸和维生素极易被破坏，如在121℃，仅 20min，就有59%的赖氨酸和精氨酸及其他碱性 氨基酸被破坏，蛋氨酸和色氨酸也有相当数量被 破坏。因此，必须选择一个既能满足灭菌需要， 又可使培养基的破坏尽可能养活的灭菌工艺条件。
24
微生物的受热死亡属于单分子反应，其灭菌速率常数K与 温度之间的关系可用阿累尼乌斯公式表示：
连续灭菌（连消）
t 1 ln N 0 2.303 lg N 0 K Nt K Nt
连续灭菌的灭菌时间，仍可用灭菌公式计算，但培养 基中的含菌数，应改为每单位体积(1mL)培养基的含菌数， 则灭菌公式变换为下式
式中 c0—单位体积培养基灭菌前的含菌数，个／mL ; cs—单位体积培养基灭菌后的含菌数，个／mL。
15
1、 微生物的死亡速率：对数残留定律
微生物受热死亡的原因，主要是因高温使 微生物体内的一些重要蛋白质，如酶等，发 生凝固、变性，从而导致微生物无法生存而 死亡。微生物受热而丧失活力，但其物理性 质不变。
16
在一定温度下，微生物的受热死亡遵照分 子反应速度理论。在灭菌过程中，微生物 的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正 比,对数残留定律.
= A e －—E K—灭菌速度常数（s-1），也称 R T 反应速度常数或比死亡速度常数.
A — 比例常数； E — 杀死细菌所需的活化能，(E) （×4.18 J/mol）; T — 绝对温度，(K) R — 气体常数，[1.978×4.18 J/(mol·K)] e — 2.71 (exp)
t 1 ln N 0 2.303 lg N 0 K Ns K Ns
解： N0=40× 106× 2× 105=8× 1012（个）
Ns=0.001（个）
K= 1.8min-1
t 2.303 lg N 0 2.303 lg(81015 ) 20.34(min) K Ns 1.8
21
▪ 3、杂菌会大量繁殖，会改变反应介质的PH值，从 而使生物反应发生异常变化；
▪ 4、杂菌可能会分解产物，从而使生产过程失败； ▪ 5、发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生
产失败，等等
2
问题2
1、为防止杂菌的污染，哪些需要灭菌？
培养基、发酵设备、空气
灭菌的定义 ▪ 灭菌利用物理和化学的方法杀灭或除去
另外，芽孢子中蛋白质含水
10-1
量较营养细胞低（特别是游
10-2
105
离水分少），也是芽孢耐热
10-3
强的一个原因。图FS7954芽 孢杆菌的芽孢在不同温度下 的死亡情况。
10-4
110 108
121 116
0
5 10 15 20 25
t (min)
14
微生物的热死规律和影响灭菌的因素
受热时间如何确定？
130
0.5
8.0
145
0.08
2.0
150
0.01
1.0
31
由此可见，若要减少营养成分的破坏，可升高温度灭菌。
结论2：在灭菌时选择较高的温度、较短的时间，这样便既可达到 需要的灭菌程度，同时又可减少营养物质的损失。
问题
灭菌要达到杀死99.99%的细菌芽孢，有两种方法可以采用，一种 是118灭菌15min，另一种是128灭菌5min。哪一种方法好，为什 么？
=
E ′1
〔
R T1
1
〕
T2
27
上面两式相除，得
ln(2 /1) ln(2′ /1′)
E ＝
E′
28
名称
叶酸 泛酸 维生素B12 维生素B1 嗜热脂肪芽孢杆菌 枯草杆菌 肉毒梭菌
E (J/mol)
70.3 87.9 96.7 92.1 283 318 343
29
通过实验测定可知：
灭菌时杀死微生物的活化能大于培养基成分的破坏活化能值， 因此：
22
【例】若将上例中的培养基采用连续灭菌，灭菌温 度为131℃，此温度下灭菌速率常数为15min-1，求 灭菌所需的维持时间。 解
23
2、灭菌的温度和时间
上面说过，当培养基被加热灭菌时，常会出现 这样的矛盾，这就是，加热时，微生物固然会被 杀死，但培养基中的有用成分也会随之遭到破坏， 那么有何良策可以既达到灭菌要求，同时又不破 坏或尽可能少破坏培养基中的有用成分呢？
物料及设备中一切生命物质的过程。 。 ▪ 消毒是指用物理或化学的方法杀死物料、
容器、器具内外的病源微生物，一般只 能杀死营养细胞而不能杀死芽孢。
3
消毒与灭菌在发酵工业中均有广泛应
用。消毒是指用物理或化学方法杀死物
消
料、容器、器具内外的病源微生物。一
毒
般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌芽
与
孢。例如，用于消牛奶、啤酒和酿酒原
再看表灭菌温度、时间与营养成分破坏
据量测的定关，系每（升N高/1N0o℃=时0.0一0般1）化学反应
灭菌温度℃ 的反灭应菌速时率间的（增分加）倍数是营1.养5-成2.分0，破坏量%
100
而为3杀405死0左芽右孢。为5-10，杀死99微.3生物细胞
110
36
67.0
115
15
50.0
120
4
27.0
数学表达式： - dN/d = N
N ：培养基中活的微生物个数； ：时间（s）; ：比死亡速率（s-1） (死亡速率常数) dN/d ： 微生物的瞬间变化率，即死亡速率
17
若开始灭菌（ = 0）时，培养基中活的微生物数为N0
- dN/d = N
积分
lnN/N0 = - or 2.303logN0/N =
第三部分 微生物工程生产设备
18 培养基灭菌及灭菌设备
1
问题1 在发酵生产中，为什么要进行灭菌操作？
▪ 1、由于杂菌的污染，使生物反应中的基质或产物 因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降；
▪ 2、由于杂菌所产生的一些代谢产物，或在染菌后 改变了培养液的某些理化性质，使产物 的提取和分 离变得困难，造成收率降低或使产品的质量下降；
6
◎. 电磁波、射线灭菌法.
原理：利用高能电磁波、紫外线或放射性物质产生的 高能粒子可以起到灭菌的作用。
穿透力差
波长在(2.1-3.1) ×10-7 m的紫外线 表面或空气灭 菌。
波长在(0.06-1.4) ×10-7 m的 X 射线/γ射线(Co60)
在
工业上还少采用。
设备投资高
7
（四）湿热灭菌法
浸泡衣物、擦拭房间桌 面、喷雾消毒 皮肤、桌面、器械消毒
常用浓 度
0.10.25% 2-5% 70-75%
1-5% 3-5%
使用方法
环境消毒可直 接用于粉体
器物消毒浸 泡30 min
Βιβλιοθήκη Baidu4 甲醛
5 铵盐 新洁而灭
空气消毒
皮肤、器械、环境消 毒
1-2% （1015ml/m3
） 0.10.25%
加热熏蒸4h 浸泡30min
基中营养成分的损失
10
衡量热灭菌指标
致死温度：杀死微生物的极限温度。 致死时间：在此温度下，杀死全部微生物所需要的时间。 热 阻：对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件 （主要是温度和加热方式）下的致死时间。 相对热阻：几种微生物对热的相对抵抗能力。指微生物在 某一特定条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的 致死时间的比值。
（二）射线灭菌法 电磁波、紫外线或放射性物质 适用范围：无菌室、接种箱
常用烘箱，灭菌条件为在 （三）干热灭菌法 160℃下保温1h
适用范围：金属或玻璃器皿
5
◎常用化学消毒剂及其使用方法
消毒剂
用途
1 氧化剂： 高锰酸钾 漂白粉
2醇类： 乙醇
3 酚类： 石碳酸 来苏尔
皮肤消毒 发酵工厂环境消毒
皮肤及器物的消毒
=( 2.303 logN0/N )/
18
= (2.303 logN0/N) /
上式是计算灭菌的基本公式，灭菌速度常数K是判断 微生物受热死亡难易程度的基本依据。
大肠杆菌在不同温
N/ N0 1
度下的死亡曲线
10-1 54
10-2
10-3
56
10-4
58
60
0 2 4 6 8 10 t (min)
微生物对热的抵抗力称为热阻（heat resistance）
微生物 细菌和酵母的营养细胞 细菌芽孢 霉菌孢子 病毒及噬菌体
相对热阻 1
3×106 2-10 1-5
12
某些微生物的相对热阻。
灭菌方式
干热灭菌 湿热灭菌 苯酚 甲醛 紫外线
大肠杆菌
1 1 1 1 1
霉菌孢子
2-10 2-10 1-2 2-10 5-100
➢在培养基中有各种各样的微生物，不可能逐一加以考虑。
一般只考虑芽孢细菌和细菌的芽孢数之和作为计算依据。
➢灭菌程度，即残留菌数，如果要求完全彻底灭菌，即N = 0，
则 为∞，上式无意义，事实上也不可能。
一般取N = 0.001，即1000次灭菌中有1 次失败。
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例：有一发酵罐内装40m3培养基，在121温度下进行实罐灭菌 原污染程度为每1mL有2*105个耐热细菌芽孢，121度时灭菌速 度常数为1.8min-1。求灭菌失败机率为0.001时所需要的灭菌 时间。
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1.热灭菌的原理
湿热灭菌原理 灭菌条件 灭菌不利方面
由于蒸汽具有很强的穿透能力，而且在 冷凝时会放出大量的冷凝热，很容易使 蛋白质凝固而杀死各种微生物。
121℃，30min。
同时也会破坏培养基中的营养成分，甚
至会产生不利于菌体生长的物质。因此，
在工业培养过程中，除了尽可能杀死培
养基中的杂菌外，还要尽可能减少培养
各种微生物在同样的温度 下K值是不同的，K值愈小， 则此微生物愈耐热
在121度，枯草杆菌 FS5230的K为0.047s-1， 梭状芽孢杆菌PA3679 的K值为0.03 s-1 ，请问 哪一种微生物更耐热?
19
= (2.303 logN0/N) /
可见灭菌时间取决于污染程度(N0)、灭菌程度（残留菌数 N）和值
利用饱和蒸汽进行灭菌、条件为：121℃， 30min 。由于蒸汽有很强的穿透力，冷凝时放出大量
的潜热，来源方便，价格低廉，灭菌效果好，是目前最基
本的适合培养基和设备的灭菌方法。
适用范围：广泛应用于生产设备及培养基 的灭菌 。例：高压灭菌锅
（五）过滤除菌法 利用过滤方法阻留微生物 适用范围：制备无菌空气
灭
汁等的巴氏消毒法，是将物料加热至
菌
60℃维持30min，以杀死不耐高温的物
的
料中的微生物营养细胞。
区 别
灭菌是用物理或化学方法杀死或除去 环境中所有微生物，包括营养细胞、细
菌芽孢和孢子。
消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌
则可达到消毒的目的
4
一、常用灭菌方法的基本原理
（一）化学试剂灭菌法
化学试剂：甲醛、乙醇或新洁尔灭、 高锰酸钾等 适用范围：环境空气、皮肤及器械的 表面消毒
（六）火焰灭菌法
酒精灯火焰 。方法简单、灭菌彻底，但 适用范围有限
适用范围：接种针、玻璃棒、 三角瓶口
8
灭菌方法连线题
接种针、试管口 皮肤表面
无菌室、接种箱 培养基的灭菌 空气
过滤除菌法 火焰灭菌法 湿热灭菌法 射线灭菌法 化学试剂灭菌法
比较各种微生 物对热的抵抗
能力大小
营养细胞、芽孢、病毒或孢子？
答：从理论研究和生产实践都可证明，在灭菌过程中，同 时会发生微生物死亡和培养基破坏这两种过程，且这两种过程 的进行速度都随温度的升高而加速，但微生物的死亡速率随温 度的升高更为显著。因此，对于同一灭菌效果，选择较高的温 度、较短的时间，这样便既可达到需要的灭菌程度，同时又可 减少营养物质的损失。
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在灭菌时，当温度变化，菌死亡速率常数和培养基成分破 坏速率常数′都变化。温度由T1升高到T2，值分别为：
E －—
1= A e
R T1
相除取对数
ln
2
E
=〔
1 －1
〕
E －—
1 R T1 T2
2= A e R T2
同样，灭菌时培养基成分的破坏也可得类似关系：
2 ′ ln 1 ′
25
灭菌时，培养基成分分解速率常数K`与温度之间的关系 也可用阿累尼乌斯公式表示：
′= A′ e
－—E′ RT
A ′— 比例常数； E′ — 分解活化能，(E′) （×4.18 J/mol）; T — 绝对温度，(K) R — 气体常数，[1.978×4.18 J/(mol·K)]
e — 2.71 (exp)
细菌芽孢
1000 3×105 1×109 250 2-5
噬菌体或 病毒 1
1-5
30
2
5-10
说说芽孢或孢子的热阻要比营养细胞的热阻大的原因？ 13
芽孢或孢子的热阻要比生长
嗜热脂肪芽孢杆菌芽
期营养细胞的热阻大得多，
孢在不同温度下的死
这是由于芽孢或孢子内吡啶
亡曲线
二羧酸含量对热阻的增加有关。N0/N 1
ln（ K 2 ） K1
E
ln（ K `2 ） E`
K `1
ln（ K 2 ） ln（ K`2 ）
K1
K `1
结论1：当灭菌温度上升时，微生物杀死速率的提高要超过培养 基成分的破坏速率的增加。
30
从上述的分析可知，在热灭菌过程中，同时会发生微生物死亡 和培养基破坏这两种过程，且这两种过程的进行速度都随温度 的升高而加速，但微生物的死亡速率随温度的升高更为显著。 因此，可选择合适的灭菌温度和时间来调和二者之间的矛盾。
实践证明，在高压加热的情况下，培养基中的 氨基酸和维生素极易被破坏，如在121℃，仅 20min，就有59%的赖氨酸和精氨酸及其他碱性 氨基酸被破坏，蛋氨酸和色氨酸也有相当数量被 破坏。因此，必须选择一个既能满足灭菌需要， 又可使培养基的破坏尽可能养活的灭菌工艺条件。
24
微生物的受热死亡属于单分子反应，其灭菌速率常数K与 温度之间的关系可用阿累尼乌斯公式表示：
连续灭菌（连消）
t 1 ln N 0 2.303 lg N 0 K Nt K Nt
连续灭菌的灭菌时间，仍可用灭菌公式计算，但培养 基中的含菌数，应改为每单位体积(1mL)培养基的含菌数， 则灭菌公式变换为下式
式中 c0—单位体积培养基灭菌前的含菌数，个／mL ; cs—单位体积培养基灭菌后的含菌数，个／mL。
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1、 微生物的死亡速率：对数残留定律
微生物受热死亡的原因，主要是因高温使 微生物体内的一些重要蛋白质，如酶等，发 生凝固、变性，从而导致微生物无法生存而 死亡。微生物受热而丧失活力，但其物理性 质不变。
16
在一定温度下，微生物的受热死亡遵照分 子反应速度理论。在灭菌过程中，微生物 的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正 比,对数残留定律.
= A e －—E K—灭菌速度常数（s-1），也称 R T 反应速度常数或比死亡速度常数.
A — 比例常数； E — 杀死细菌所需的活化能，(E) （×4.18 J/mol）; T — 绝对温度，(K) R — 气体常数，[1.978×4.18 J/(mol·K)] e — 2.71 (exp)
t 1 ln N 0 2.303 lg N 0 K Ns K Ns
解： N0=40× 106× 2× 105=8× 1012（个）
Ns=0.001（个）
K= 1.8min-1
t 2.303 lg N 0 2.303 lg(81015 ) 20.34(min) K Ns 1.8
21
▪ 3、杂菌会大量繁殖，会改变反应介质的PH值，从 而使生物反应发生异常变化；
▪ 4、杂菌可能会分解产物，从而使生产过程失败； ▪ 5、发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生
产失败，等等
2
问题2
1、为防止杂菌的污染，哪些需要灭菌？
培养基、发酵设备、空气
灭菌的定义 ▪ 灭菌利用物理和化学的方法杀灭或除去
另外，芽孢子中蛋白质含水
10-1
量较营养细胞低（特别是游
10-2
105
离水分少），也是芽孢耐热
10-3
强的一个原因。图FS7954芽 孢杆菌的芽孢在不同温度下 的死亡情况。
10-4
110 108
121 116
0
5 10 15 20 25
t (min)
14
微生物的热死规律和影响灭菌的因素
受热时间如何确定？
130
0.5
8.0
145
0.08
2.0
150
0.01
1.0
31
由此可见，若要减少营养成分的破坏，可升高温度灭菌。
结论2：在灭菌时选择较高的温度、较短的时间，这样便既可达到 需要的灭菌程度，同时又可减少营养物质的损失。
问题
灭菌要达到杀死99.99%的细菌芽孢，有两种方法可以采用，一种 是118灭菌15min，另一种是128灭菌5min。哪一种方法好，为什 么？
=
E ′1
〔
R T1
1
〕
T2
27
上面两式相除，得
ln(2 /1) ln(2′ /1′)
E ＝
E′
28
名称
叶酸 泛酸 维生素B12 维生素B1 嗜热脂肪芽孢杆菌 枯草杆菌 肉毒梭菌
E (J/mol)
70.3 87.9 96.7 92.1 283 318 343
29
通过实验测定可知：
灭菌时杀死微生物的活化能大于培养基成分的破坏活化能值， 因此：
22
【例】若将上例中的培养基采用连续灭菌，灭菌温 度为131℃，此温度下灭菌速率常数为15min-1，求 灭菌所需的维持时间。 解
23
2、灭菌的温度和时间
上面说过，当培养基被加热灭菌时，常会出现 这样的矛盾，这就是，加热时，微生物固然会被 杀死，但培养基中的有用成分也会随之遭到破坏， 那么有何良策可以既达到灭菌要求，同时又不破 坏或尽可能少破坏培养基中的有用成分呢？
物料及设备中一切生命物质的过程。 。 ▪ 消毒是指用物理或化学的方法杀死物料、
容器、器具内外的病源微生物，一般只 能杀死营养细胞而不能杀死芽孢。
3
消毒与灭菌在发酵工业中均有广泛应
用。消毒是指用物理或化学方法杀死物
消
料、容器、器具内外的病源微生物。一
毒
般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌芽
与
孢。例如，用于消牛奶、啤酒和酿酒原
再看表灭菌温度、时间与营养成分破坏
据量测的定关，系每（升N高/1N0o℃=时0.0一0般1）化学反应
灭菌温度℃ 的反灭应菌速时率间的（增分加）倍数是营1.养5-成2.分0，破坏量%
100
而为3杀405死0左芽右孢。为5-10，杀死99微.3生物细胞
110
36
67.0
115
15
50.0
120
4
27.0
数学表达式： - dN/d = N
N ：培养基中活的微生物个数； ：时间（s）; ：比死亡速率（s-1） (死亡速率常数) dN/d ： 微生物的瞬间变化率，即死亡速率
17
若开始灭菌（ = 0）时，培养基中活的微生物数为N0
- dN/d = N
积分
lnN/N0 = - or 2.303logN0/N =
第三部分 微生物工程生产设备
18 培养基灭菌及灭菌设备
1
问题1 在发酵生产中，为什么要进行灭菌操作？
▪ 1、由于杂菌的污染，使生物反应中的基质或产物 因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降；
▪ 2、由于杂菌所产生的一些代谢产物，或在染菌后 改变了培养液的某些理化性质，使产物 的提取和分 离变得困难，造成收率降低或使产品的质量下降；
6
◎. 电磁波、射线灭菌法.
原理：利用高能电磁波、紫外线或放射性物质产生的 高能粒子可以起到灭菌的作用。
穿透力差
波长在(2.1-3.1) ×10-7 m的紫外线 表面或空气灭 菌。
波长在(0.06-1.4) ×10-7 m的 X 射线/γ射线(Co60)
在
工业上还少采用。
设备投资高
7
（四）湿热灭菌法
浸泡衣物、擦拭房间桌 面、喷雾消毒 皮肤、桌面、器械消毒
常用浓 度
0.10.25% 2-5% 70-75%
1-5% 3-5%
使用方法
环境消毒可直 接用于粉体
器物消毒浸 泡30 min
Βιβλιοθήκη Baidu4 甲醛
5 铵盐 新洁而灭
空气消毒
皮肤、器械、环境消 毒
1-2% （1015ml/m3
） 0.10.25%
加热熏蒸4h 浸泡30min
基中营养成分的损失
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衡量热灭菌指标
致死温度：杀死微生物的极限温度。 致死时间：在此温度下，杀死全部微生物所需要的时间。 热 阻：对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件 （主要是温度和加热方式）下的致死时间。 相对热阻：几种微生物对热的相对抵抗能力。指微生物在 某一特定条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的 致死时间的比值。
（二）射线灭菌法 电磁波、紫外线或放射性物质 适用范围：无菌室、接种箱
常用烘箱，灭菌条件为在 （三）干热灭菌法 160℃下保温1h
适用范围：金属或玻璃器皿
5
◎常用化学消毒剂及其使用方法
消毒剂
用途
1 氧化剂： 高锰酸钾 漂白粉
2醇类： 乙醇
3 酚类： 石碳酸 来苏尔
皮肤消毒 发酵工厂环境消毒
皮肤及器物的消毒
=( 2.303 logN0/N )/
18
= (2.303 logN0/N) /
上式是计算灭菌的基本公式，灭菌速度常数K是判断 微生物受热死亡难易程度的基本依据。
大肠杆菌在不同温
N/ N0 1
度下的死亡曲线
10-1 54
10-2
10-3
56
10-4
58
60
0 2 4 6 8 10 t (min)