发酵培养基灭菌 PPT课件.ppt

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1、第三章 发酵工业原料及其处理p第一节 培养基的成分及来源p第二节 培养基的类型及选择p第三节 淀粉水解糖的制备p第四节 发酵培养基灭菌11 1、培养基如何分类？、培养基如何分类？在发酵生产中常用的固体还是液体培养基？在发酵生产中常用的固体还是液体培养基？2 2、说说培养基的六大营养要素？、说说培养基的六大营养要素？根据培养基的用途根据培养基的用途(特殊用途特殊用途)不同，可将培不同，可将培养基分成：养基分成：孢子孢子 种子种子 发酵发酵 增殖、选择和鉴别培养基增殖、选择和鉴别培养基 根据培养基状态不同，可将培养基分成：根据培养基状态不同，可将培养基分成：固体、液体和半固体培养基固体、液体和半固

2、体培养基 根据营养物质的来源不同，培养基可分为：根据营养物质的来源不同，培养基可分为：天然培养基、合成培养基和半合成培养基天然培养基、合成培养基和半合成培养基 21 1、由于杂菌的污染，使生物反应中的基质或产物、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；因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降；2 2、由于杂菌所产生的一些代谢产物，或在染菌后、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，使产物改变了培养液的某些理化性质，使产物 的提取和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；分离变得困难，造成收率降低或使产品的质量下降；

3、3 3、杂菌会大量繁殖，会改变反应介质的、杂菌会大量繁殖，会改变反应介质的PHPH值，从值，从而使生物反应发生异常变化；而使生物反应发生异常变化；4 4、杂菌可能会分解产物，从而使生产过程失败；、杂菌可能会分解产物，从而使生产过程失败；5 5、发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生、发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生产失败，等等产失败，等等 在发酵生产中，为什么要进行灭菌操作？在发酵生产中，为什么要进行灭菌操作？问题问题13为防止杂菌的污染，整个生化生产过程哪些为防止杂菌的污染，整个生化生产过程哪些为防止杂菌的污染，整个生化生产过程哪些为防止杂菌的污染，整个生化生产过程哪些需要注意灭菌

4、？需要注意灭菌？需要注意灭菌？需要注意灭菌？培养基、发酵设备、空气、菌种制作培养基、发酵设备、空气、菌种制作问题问题2灭菌的定义灭菌的定义灭菌灭菌利用物理和化学的方法杀灭或除去利用物理和化学的方法杀灭或除去物料及设备中一切生命物质的过程。物料及设备中一切生命物质的过程。消毒消毒是指用物理或化学的方法杀死物料、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。能杀死营养细胞而不能杀死芽孢。4发酵培养基灭菌发酵培养基灭菌一、一、灭菌的原理和方法灭菌的原理和方法二、二、湿热灭菌原理湿热灭菌原理三、三、培养基的湿热灭菌方式

5、培养基的湿热灭菌方式四四、灭菌时间计算与影响因素灭菌时间计算与影响因素5 消毒与灭菌在发酵工业中均有广泛应用。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料、容消毒是指用物理或化学方法杀死物料、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细菌芽孢。养细胞而不能杀死细菌芽孢。例如，用于消牛例如，用于消牛奶、啤酒和酿酒原汁等的奶、啤酒和酿酒原汁等的巴氏消毒法巴氏消毒法，是将物，是将物料加热至料加热至6060维持维持30min30min，以杀死不耐高温的物以杀死不耐高温的物料中的微生物营养细胞。料中的微生物营养细胞。灭菌是用

6、物理或化学方法杀死或除去环境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、细菌芽孢和孢中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。子。消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌则可消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌则可达到消毒的目的达到消毒的目的 消消毒毒与与灭灭菌菌的的区区别别6一、灭菌的原理和方法一、灭菌的原理和方法（一）化学试剂灭菌法（一）化学试剂灭菌法（二）射线灭菌法（二）射线灭菌法（三）干热灭菌法（三）干热灭菌法化学试剂：化学试剂：甲醛、乙醇或新洁尔灭、甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等高锰酸钾等 适用范围：适用范围：环境空气、皮肤及器械环境空气、皮肤及器械的表面消毒的表面消毒电

7、磁波、电磁波、紫外线或放射性物质紫外线或放射性物质适用范围：适用范围：无菌室、接种箱无菌室、接种箱常用烘箱，灭菌条件为在常用烘箱，灭菌条件为在160160下保温下保温1h1h 适用范围：适用范围：金属或玻璃器皿金属或玻璃器皿7消毒剂消毒剂用途用途常用浓常用浓度度使用方法使用方法1 1 氧化剂：氧化剂：高锰酸钾高锰酸钾漂白粉漂白粉皮肤消毒皮肤消毒发酵工厂环境消毒发酵工厂环境消毒0.1-0.25%0.1-0.25%2-5%2-5%环环境境消消毒毒可可直直接接用于粉体用于粉体2 2醇类：醇类：乙醇乙醇皮肤及器物的消毒皮肤及器物的消毒70-75%70-75%器器物物消消毒毒浸浸泡泡30 30 minm

8、in3 3 酚类：酚类：石碳酸石碳酸来苏尔来苏尔浸浸泡泡衣衣物物、擦擦拭拭房房间间桌桌面面、喷雾消毒喷雾消毒皮肤、桌面、器械消毒皮肤、桌面、器械消毒1-5%1-5%3-5%3-5%4 4 甲醛甲醛空气消毒空气消毒1-2%1-2%（10-10-15ml/m15ml/m3 3）加热熏蒸加热熏蒸4h4h5 5 铵盐铵盐新洁而灭新洁而灭皮肤、器械、环境消毒皮肤、器械、环境消毒0.1-0.25%0.1-0.25%浸泡浸泡30min30min常用化学消毒剂及其使用方法常用化学消毒剂及其使用方法8.电磁波、射线灭菌法电磁波、射线灭菌法.原理：利用高能电磁波、紫外线或放射性物质原理：利用高能电磁波、紫外线或放

9、射性物质产生的高能粒子可以起到灭菌的作用。产生的高能粒子可以起到灭菌的作用。波长在波长在(2.1-3.1)(2.1-3.1)1010-7-7 m m的紫外线的紫外线 表面或空气表面或空气灭菌。灭菌。波长在波长在(0.06-1.4)(0.06-1.4)1010-7-7 m m的的 X X 射线射线/射线射线(Co60)(Co60)在在 工业上还少采用。工业上还少采用。穿透力差穿透力差设备投资高设备投资高9（四）湿热灭菌法（四）湿热灭菌法（五）过滤除菌法（五）过滤除菌法（六）火焰灭菌法（六）火焰灭菌法利用饱和蒸汽进行灭菌、条件为：利用饱和蒸汽进行灭菌、条件为：121，30min。由于蒸汽有很强的穿

10、透力，由于蒸汽有很强的穿透力，由于蒸汽有很强的穿透力，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，灭冷凝时放出大量的潜热，来源方便，价格低廉，灭冷凝时放出大量的潜热，来源方便，价格低廉，灭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效果好，是目前最基本的适合培养基和设备的灭菌效果好，是目前最基本的适合培养基和设备的灭菌效果好，是目前最基本的适合培养基和设备的灭菌方法。菌方法。菌方法。菌方法。适用范围：广泛应用于生产设备及培适用范围：广泛应用于生产设备及培养基的灭菌养基的灭菌。例：高压灭菌锅。例：高压灭菌锅利用过滤方法阻留微生物

11、利用过滤方法阻留微生物适用范围：制备无菌空气适用范围：制备无菌空气酒精灯火焰酒精灯火焰酒精灯火焰酒精灯火焰 。方法简单、灭菌彻。方法简单、灭菌彻。方法简单、灭菌彻。方法简单、灭菌彻底，但适用范围有限底，但适用范围有限底，但适用范围有限底，但适用范围有限适用范围：接种针、玻璃棒、适用范围：接种针、玻璃棒、适用范围：接种针、玻璃棒、适用范围：接种针、玻璃棒、三角瓶口三角瓶口三角瓶口三角瓶口 10接种针、试管口接种针、试管口皮肤表面皮肤表面无菌室、接种箱无菌室、接种箱培养基的灭菌培养基的灭菌空气空气过滤除菌法过滤除菌法火焰灭菌法火焰灭菌法湿热灭菌法湿热灭菌法射线灭菌法射线灭菌法化学试剂灭菌法化学试剂

12、灭菌法营养细胞、芽孢、病毒或孢子营养细胞、芽孢、病毒或孢子？比较各种微生比较各种微生物对热的抵抗物对热的抵抗能力大小能力大小灭菌方法连线题灭菌方法连线题11二、湿热灭菌原理二、湿热灭菌原理湿热灭菌原理灭菌条件灭菌不利方面同时也会破坏培养基中的营养成分，甚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，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养基中的杂菌外，还要尽可能减少培养基中营养成分的损失基中营养成分的损失 。由于蒸汽具有很强的穿透能力，而且在由于蒸汽具有很强的穿透能力，而

13、且在冷凝时会放出大量的冷凝热冷凝时会放出大量的冷凝热(潜热潜热)，很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。121121，30min30min。121、衡量热灭菌指标、衡量热灭菌指标致死温度：致死温度：杀死微生物的极限温度。杀死微生物的极限温度。致死时间：致死时间：在此温度下，杀死全部微生物所需要的时间。在此温度下，杀死全部微生物所需要的时间。热阻：热阻：对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件对热的抵抗力，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。（主要是温度和加热方式）下的致死时间。相对热阻：相对热阻：几种微生物对热的几种微生物对热的相对抵抗能力

14、相对抵抗能力。指微生物在。指微生物在某一特定条件下某一特定条件下的致死时间与另一微生物在的致死时间与另一微生物在相同条件下相同条件下的的致死时间的比值。致死时间的比值。13微生物微生物微生物微生物相对热阻相对热阻相对热阻相对热阻细菌和酵母的营养细胞细菌和酵母的营养细胞细菌和酵母的营养细胞细菌和酵母的营养细胞1 1细菌芽孢细菌芽孢细菌芽孢细菌芽孢3103106 6霉菌孢子霉菌孢子霉菌孢子霉菌孢子2-102-10病毒及噬菌体病毒及噬菌体病毒及噬菌体病毒及噬菌体1-51-5微生物对热的抵抗力称为微生物对热的抵抗力称为微生物对热的抵抗力称为微生物对热的抵抗力称为热阻（热阻（热阻（热阻（heatresi

15、stanceheatresistance）14某些微生物的相对热阻。某些微生物的相对热阻。灭菌方式灭菌方式大肠杆菌大肠杆菌霉菌孢子霉菌孢子细菌芽孢细菌芽孢噬噬菌菌体体或或病毒病毒干热灭菌干热灭菌12-1010001湿热灭菌湿热灭菌12-1031051-5苯酚苯酚11-2110930甲醛甲醛12-102502紫外线紫外线15-1002-55-10说说芽孢或孢子的热阻要比营养细胞的热阻大的原因？说说芽孢或孢子的热阻要比营养细胞的热阻大的原因？从表中可从表中可看出看出15芽孢或孢子的热阻要比生长芽孢或孢子的热阻要比生长期营养细胞的热阻大得多，期营养细胞的热阻大得多，这是由于芽孢或孢子内这是由于芽孢或

16、孢子内吡啶吡啶二羧酸二羧酸含量对热阻的增加有关。含量对热阻的增加有关。另外，芽孢子中另外，芽孢子中蛋白质含水蛋白质含水量较量较营养细胞营养细胞低低（特别是游（特别是游离水分少），也是芽孢耐热离水分少），也是芽孢耐热强的一个原因。图强的一个原因。图FS7954FS7954芽芽孢杆菌的芽孢在不同温度下孢杆菌的芽孢在不同温度下的死亡情况。的死亡情况。10t(min)N/N010-110-210-310-4510152025121116110108105嗜热脂肪芽孢杆菌芽嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢在不同温度下的死孢在不同温度下的死亡曲线亡曲线16微生物的热死规律和影响微生物的热死规律和影响灭菌的因素灭菌的因

17、素在发酵工业中，对培养基和发酵设备的灭菌，广泛在发酵工业中，对培养基和发酵设备的灭菌，广泛在发酵工业中，对培养基和发酵设备的灭菌，广泛在发酵工业中，对培养基和发酵设备的灭菌，广泛使用湿热灭菌法。工厂里，蒸汽比较容易获得，控使用湿热灭菌法。工厂里，蒸汽比较容易获得，控使用湿热灭菌法。工厂里，蒸汽比较容易获得，控使用湿热灭菌法。工厂里，蒸汽比较容易获得，控制操作条件方便，是一种简单而又价廉、有效的灭制操作条件方便，是一种简单而又价廉、有效的灭制操作条件方便，是一种简单而又价廉、有效的灭制操作条件方便，是一种简单而又价廉、有效的灭菌方法。用湿热灭菌的方法处理培养基，其加热受菌方法。用湿热灭菌的方法处

18、理培养基，其加热受菌方法。用湿热灭菌的方法处理培养基，其加热受菌方法。用湿热灭菌的方法处理培养基，其加热受热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系。营热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系。营热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系。营热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系。营养成分的减少将影响菌种的培养和产物的生成，所养成分的减少将影响菌种的培养和产物的生成，所养成分的减少将影响菌种的培养和产物的生成，所养成分的减少将影响菌种的培养和产物的生成，所以灭菌程度和营养成分的破坏成为灭菌工作中的主以灭菌程度和营养成分的破坏成为灭菌工作中的主以灭菌程度和营养成分的破坏成为灭菌工作中的主以灭菌程度

19、和营养成分的破坏成为灭菌工作中的主要矛盾，恰当掌握加热受热时间是灭菌工作的关键。要矛盾，恰当掌握加热受热时间是灭菌工作的关键。要矛盾，恰当掌握加热受热时间是灭菌工作的关键。要矛盾，恰当掌握加热受热时间是灭菌工作的关键。受热时间如何确定？受热时间如何确定？171 1、微生物的死亡速率：对数残留定律微生物的死亡速率：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，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，但而死亡。微生物受热而

20、丧失活力，但其物理其物理性质不变。性质不变。18 在一定温度下，微生物的受热死亡遵照分在一定温度下，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的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正比比,对数残留定律。对数残留定律。数学表达式：数学表达式：数学表达式：数学表达式：-dN/d=NNN：培养基中活的微生物个数；培养基中活的微生物个数；培养基中活的微生物个数；培养基中活的微生物个数；：时间（时间（时间（时间（s s）;：比死亡速率比死亡速率比死亡速率比死亡速率（s s-1-1）(死亡速率常数死亡速率常数死亡速率常数死

21、亡速率常数)dN/ddN/d ：微生物的瞬间变化率，即死亡速率微生物的瞬间变化率，即死亡速率微生物的瞬间变化率，即死亡速率微生物的瞬间变化率，即死亡速率19 若开始灭菌（若开始灭菌（若开始灭菌（若开始灭菌（=0=0）时，培养基中活的微生物数为）时，培养基中活的微生物数为）时，培养基中活的微生物数为）时，培养基中活的微生物数为N0N0=(2.303logN0/N)/-dN/d=NlnN/N0=-积分积分积分积分2.303logN0/N=or20各种微生物在同样的温度各种微生物在同样的温度下下K K值是不同的，值是不同的，K K值愈小，值愈小，则此微生物愈耐热则此微生物愈耐热。在在在在121121

22、121121度，枯草杆菌度，枯草杆菌度，枯草杆菌度，枯草杆菌FS5230FS5230FS5230FS5230的的的的K K K K为为为为0.047s0.047s0.047s0.047s-1-1-1-1，梭状芽孢，梭状芽孢，梭状芽孢，梭状芽孢杆菌杆菌杆菌杆菌PA3679PA3679PA3679PA3679的的的的K K K K值为值为值为值为0.03 0.03 0.03 0.03 s s s s-1-1-1-1 ，请问哪一种微生物更请问哪一种微生物更请问哪一种微生物更请问哪一种微生物更耐热耐热耐热耐热?上式是计算灭菌的基本公式，上式是计算灭菌的基本公式，灭菌速度常数灭菌速度常数K K是判断微生

23、物受热死亡难易程度的基本依据。是判断微生物受热死亡难易程度的基本依据。10t(min)N/N0大肠杆菌在不同温大肠杆菌在不同温度下的死亡曲线度下的死亡曲线10-110-210-310-424681060585654=(2.303logN0/N)/21可见灭菌时间取决于可见灭菌时间取决于可见灭菌时间取决于可见灭菌时间取决于污染程度污染程度污染程度污染程度(N(N0 0)、灭菌程度灭菌程度灭菌程度灭菌程度（残留菌数（残留菌数（残留菌数（残留菌数N N）和和和和 值值值值在培养基中有各种各样的微生物，不可能逐一加以考虑。在培养基中有各种各样的微生物，不可能逐一加以考虑。在培养基中有各种各样的微生物，

24、不可能逐一加以考虑。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。一般只考虑芽孢细菌和细菌的芽孢数之和作为计算依据。一般只考虑芽孢细菌和细菌的芽孢数之和作为计算依据。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，即灭菌程度，即残留菌数，如果要求完全彻底灭菌，即灭菌程度，即残留菌数，如果要求完全彻底灭菌，即灭菌程度，即残留菌数，如果要求完全彻底灭菌，即N=0N=0，则，则，则，则 为为为为，上式无意义，事实上也不可能。，上式无意义，事实上也不可能。，上式无意义，事实上也不可能。，上式无意义，事实

25、上也不可能。一般取一般取一般取一般取N=0.001N=0.001，即，即，即，即10001000次灭菌中有次灭菌中有次灭菌中有次灭菌中有1 1 次失败。次失败。次失败。次失败。=(2.303logN0/N)/22例：有一发酵罐内装例：有一发酵罐内装40m40m3 3培养基，在培养基，在121121温度下进行实罐灭菌。温度下进行实罐灭菌。原污染程度为每原污染程度为每1mL1mL有有2*102*105 5个耐热细菌芽孢，个耐热细菌芽孢，121121度时灭菌速度时灭菌速度常数为度常数为1.8min1.8min-1-1。求灭菌失败机率为求灭菌失败机率为0.0010.001时所需要的灭菌时所需要的灭菌时

26、间。时间。解：解：N0=401062105=81012（个）个）Ns=0.001（个）个）K=1.8min-123连续灭菌（连消）连续灭菌（连消）连续灭菌的灭菌时间，仍可用灭菌公式计算，连续灭菌的灭菌时间，仍可用灭菌公式计算，连续灭菌的灭菌时间，仍可用灭菌公式计算，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，应改为每单位体积但培养基中的含菌数，应改为每单位体积但培养基中的含菌数，应改为每单位体积但培养基中的含菌数，应改为每单位体积(1mL)(1mL)培培培培养基的含菌数，则灭菌公式变换为下式养基的含菌数，则灭菌公式变换为下式养基的含菌数，则灭菌公式变换为下式养基的含菌数，则灭菌

27、公式变换为下式式中式中式中式中 c c0 0单位体积培养基灭菌前的含菌数，个单位体积培养基灭菌前的含菌数，个单位体积培养基灭菌前的含菌数，个单位体积培养基灭菌前的含菌数，个mLmL;c cs s单位体积培养基灭菌后的含菌数，个单位体积培养基灭菌后的含菌数，个单位体积培养基灭菌后的含菌数，个单位体积培养基灭菌后的含菌数，个mLmL。24【例例】若将上例中的培养基采用连续灭菌，灭菌温若将上例中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度为度为131，此温度下灭菌速率常数为，此温度下灭菌速率常数为15min-1，求，求灭菌所需的维持时间。灭菌所需的维持时间。解解252、灭菌的温度和时间、灭菌的温度和时间 上面说过

28、，当培养基被加热灭菌时，常会出上面说过，当培养基被加热灭菌时，常会出上面说过，当培养基被加热灭菌时，常会出上面说过，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，微生物固然会现这样的矛盾，这就是，加热时，微生物固然会现这样的矛盾，这就是，加热时，微生物固然会现这样的矛盾，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被杀死，但培养基中的有用成分也会随之遭到破被杀死，但培养基中的有用成分也会随之遭到破被杀死，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，同时又坏，那么有何良策可以既达到灭菌要求，同时又坏，那么有何良策可以既达到灭菌要求，

29、同时又坏，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？不破坏或尽可能少破坏培养基中的有用成分呢？不破坏或尽可能少破坏培养基中的有用成分呢？不破坏或尽可能少破坏培养基中的有用成分呢？实践证明，在高压加热的情况下，培养基中实践证明，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，如在的氨基酸和维生素极易被破坏，如在121121，仅，仅20min20min，就有，就有59%59%的赖氨酸和精氨酸及其他碱性氨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，

30、又坏。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。可使培养基的破坏尽可能养活的灭菌工艺条件。26 微生物的受热死亡属于单分子反应，其灭菌速率微生物的受热死亡属于单分子反应，其灭菌速率常数常数K与温度之间的关系可用阿累尼乌斯公式表示：与温度之间的关系可用阿累尼乌斯公式表示：K K K K灭菌速度常数（灭菌速度常数（灭菌速度常数（灭菌速度常数（s s s s-1-1-1-1），），），），也称反应速度常数或比死亡也称反应速度常数或比死亡也称反应速度常数或比死亡也称反应速度常数或比死亡速度常数速度常数速度常数速度常数.=AeRTEAA比例常数比例常数比例常数比例常

31、数 EE杀死细菌所需的活化能，杀死细菌所需的活化能，杀死细菌所需的活化能，杀死细菌所需的活化能，(E)E)（4.18J/mol4.18J/mol）TT绝对温度，绝对温度，绝对温度，绝对温度，(K)(K)RR气体常数，气体常数，气体常数，气体常数，1.9784.18J/(molK)1.9784.18J/(molK)e2.71(exp)e2.71(exp)27=AeRTEAA 比例常数；比例常数；比例常数；比例常数；EE分解活化能，分解活化能，分解活化能，分解活化能，(E)E)（4.18J/mol4.18J/mol）;TT绝对温度，绝对温度，绝对温度，绝对温度，(K)(K)RR气体常数，气体常数，

32、气体常数，气体常数，1.9784.18J/(molK)1.9784.18J/(molK)e2.71(exp)e2.71(exp)灭菌时，培养基成分分解速率常数灭菌时，培养基成分分解速率常数灭菌时，培养基成分分解速率常数灭菌时，培养基成分分解速率常数KKKK与温度之间的关系与温度之间的关系与温度之间的关系与温度之间的关系也可用阿累尼乌斯公式表示：也可用阿累尼乌斯公式表示：也可用阿累尼乌斯公式表示：也可用阿累尼乌斯公式表示：28 1=AeRT1E 2=AeERT2相除取对数相除取对数ln 2 1=E11RT1T2在灭菌时，当温度变化，菌死亡速率常数在灭菌时，当温度变化，菌死亡速率常数在灭菌时，当温

33、度变化，菌死亡速率常数在灭菌时，当温度变化，菌死亡速率常数 和培养基成分破和培养基成分破和培养基成分破和培养基成分破坏速率常数坏速率常数坏速率常数坏速率常数 都变化。温度由都变化。温度由都变化。温度由都变化。温度由T1T1升高到升高到升高到升高到T2T2，值分别为：值分别为：值分别为：值分别为：同样，灭菌时培养基成分的破坏也可得类似关系：同样，灭菌时培养基成分的破坏也可得类似关系：同样，灭菌时培养基成分的破坏也可得类似关系：同样，灭菌时培养基成分的破坏也可得类似关系：ln 2 1=RT1T2E1129ln(2/1)ln(2/1)EE上面两式相除，得上面两式相除，得上面两式相除，得上面两式相除，

34、得30名称名称名称名称E(J/mol)E(J/mol)叶酸叶酸叶酸叶酸泛酸泛酸泛酸泛酸维生素维生素维生素维生素B12B12维生素维生素维生素维生素B1B1嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌枯草杆菌枯草杆菌枯草杆菌枯草杆菌肉毒梭菌肉毒梭菌肉毒梭菌肉毒梭菌70.370.387.987.996.796.792.192.128328331831834334331通过实验测定可知：通过实验测定可知：通过实验测定可知：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灭菌时杀死微生物的活化能大于培养基成分的破坏灭菌时杀死微生物的活化能大于培养基成分的破坏灭菌时杀死

35、微生物的活化能大于培养基成分的破坏活化能值，因此：活化能值，因此：活化能值，因此：活化能值，因此：结论结论结论结论1 1 1 1：当灭菌温度上升时，微生物死亡速率的提高：当灭菌温度上升时，微生物死亡速率的提高：当灭菌温度上升时，微生物死亡速率的提高：当灭菌温度上升时，微生物死亡速率的提高要超过培养基成分的破坏速率的增加。要超过培养基成分的破坏速率的增加。要超过培养基成分的破坏速率的增加。要超过培养基成分的破坏速率的增加。32从上述的分析可知，在热灭菌过程中，同时会发生微生从上述的分析可知，在热灭菌过程中，同时会发生微生从上述的分析可知，在热灭菌过程中，同时会发生微生从上述的分析可知，在热灭菌过

36、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物死亡和培养基破坏这两种过程，且这两种过程的进行物死亡和培养基破坏这两种过程，且这两种过程的进行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速度都随温度的升高而加速，但微生物的死亡速率随温速度都随温度的升高而加速，但微生物的死亡速率随温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度的升高更为显著。因此，可选择合适的灭菌温度和度的升高更为显著。因此，可选择合适的灭菌温度和度的升高更为显著。因此，可选择合适的灭菌温度和时间来调和二

37、者之间的矛盾。时间来调和二者之间的矛盾。时间来调和二者之间的矛盾。时间来调和二者之间的矛盾。灭菌温度灭菌温度灭菌温度灭菌温度灭菌时间（分）灭菌时间（分）灭菌时间（分）灭菌时间（分）营养成分破坏量营养成分破坏量营养成分破坏量营养成分破坏量%10040099.31103667.01151550.0120427.01300.58.01450.082.01500.011.0 再看表灭菌温度、时间与营养成分破坏再看表灭菌温度、时间与营养成分破坏再看表灭菌温度、时间与营养成分破坏再看表灭菌温度、时间与营养成分破坏量的关系（量的关系（量的关系（量的关系（N/No=0.001N/No=0.001N/No=0.

38、001N/No=0.001）据测定，每升高据测定，每升高据测定，每升高据测定，每升高10101010时一般化学反应时一般化学反应时一般化学反应时一般化学反应的反应速率的增加倍数是的反应速率的增加倍数是的反应速率的增加倍数是的反应速率的增加倍数是1.5-2.01.5-2.01.5-2.01.5-2.0，而杀死芽孢为而杀死芽孢为而杀死芽孢为而杀死芽孢为5-105-105-105-10，杀死微生物细胞，杀死微生物细胞，杀死微生物细胞，杀死微生物细胞为为为为35353535左右。左右。左右。左右。33由此可见，若要减少营养成分的破坏，可升高温度灭菌。由此可见，若要减少营养成分的破坏，可升高温度灭菌。由

39、此可见，若要减少营养成分的破坏，可升高温度灭菌。由此可见，若要减少营养成分的破坏，可升高温度灭菌。结论结论结论结论2 2 2 2：在灭菌时选择较高的温度、较短的时间，这样便：在灭菌时选择较高的温度、较短的时间，这样便：在灭菌时选择较高的温度、较短的时间，这样便：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。既可达到需要的灭菌程度，同时又可减少营养物质的损失。既可达到需要的灭菌程度，同时又可减少营养物质的损失。既可达到需要的灭菌程度，同时又可减少营养物质的损失。问题问题问题问题灭菌要达到杀死灭菌要达到杀死灭菌要达到杀死灭菌要达到杀死99.99%99

40、.99%99.99%99.99%的细菌芽孢，有两种方法可以采用，的细菌芽孢，有两种方法可以采用，的细菌芽孢，有两种方法可以采用，的细菌芽孢，有两种方法可以采用，一种是一种是一种是一种是118118118118灭菌灭菌灭菌灭菌15min15min15min15min，另一种是另一种是另一种是另一种是128128128128灭菌灭菌灭菌灭菌5min5min5min5min。哪一种方哪一种方哪一种方哪一种方法好，为什么？法好，为什么？法好，为什么？法好，为什么？答：从理论研究和生产实践都可证明，在灭菌过程中，答：从理论研究和生产实践都可证明，在灭菌过程中，答：从理论研究和生产实践都可证明，在灭菌过程

41、中，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，且同时会发生微生物死亡和培养基破坏这两种过程，且同时会发生微生物死亡和培养基破坏这两种过程，且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，但微这两种过程的进行速度都随温度的升高而加速，但微这两种过程的进行速度都随温度的升高而加速，但微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。生物的死亡速率随温度的升高更为显著。生物的死亡速率随温度的升高更为显著。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

42、度、较短的因此，对于同一灭菌效果，选择较高的温度、较短的因此，对于同一灭菌效果，选择较高的温度、较短的因此，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，同时又可减时间，这样便既可达到需要的灭菌程度，同时又可减时间，这样便既可达到需要的灭菌程度，同时又可减时间，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。少营养物质的损失。少营养物质的损失。少营养物质的损失。343 3、影响灭菌的因素、影响灭菌的因素u培养基中氢离子浓培养基中氢离子浓度对灭菌的影响度对灭菌的影响培养基中氢离培养基中氢离子浓度直接影响灭子浓度直接影响灭菌的效果。培养基菌的效果。培养基的的

43、酸碱度越大，所酸碱度越大，所需杀灭微生物的温需杀灭微生物的温度越低。度越低。温度温度/孢子孢子数数/（个（个/ml）灭菌时间灭菌时间/minpH值值6.1pH值值5.3pH值值5.0pH值值4.7pH值值4.5120100008753311510000252512131311010000706535302410010000740720180150150pH6.08.0，微生物，微生物最耐热；最耐热；pH6.0，氢，氢离子易渗入微生物细胞离子易渗入微生物细胞内，从而改变细胞的生内，从而改变细胞的生理反应，促使其死亡。理反应，促使其死亡。所以，培养基所以，培养基pH值愈低，值愈低，灭菌所需的时间愈

44、短。灭菌所需的时间愈短。35u微生物细胞中水分对灭菌的影响微生物细胞中水分对灭菌的影响微生物细胞中水分对灭菌的影响微生物细胞中水分对灭菌的影响细胞含水越多，蛋白质变性的温度越低细胞含水越多，蛋白质变性的温度越低细胞含水越多，蛋白质变性的温度越低细胞含水越多，蛋白质变性的温度越低u微生物细胞菌龄对灭菌的影响微生物细胞菌龄对灭菌的影响微生物细胞菌龄对灭菌的影响微生物细胞菌龄对灭菌的影响老细胞水分含量低、低龄细胞水分含量高老细胞水分含量低、低龄细胞水分含量高老细胞水分含量低、低龄细胞水分含量高老细胞水分含量低、低龄细胞水分含量高u培养基的物理状态对灭菌的影响培养基的物理状态对灭菌的影响培养基的物理状

45、态对灭菌的影响培养基的物理状态对灭菌的影响u培养基中微生物数量对灭菌的影响培养基中微生物数量对灭菌的影响培养基中微生物数量对灭菌的影响培养基中微生物数量对灭菌的影响36为什么说培养基中脂肪、糖分和蛋白质的含量越为什么说培养基中脂肪、糖分和蛋白质的含量越高，灭菌温度就得相应高些高，灭菌温度就得相应高些？问题问题问题问题灭菌的彻底与否应以杀死营养细胞为准还是杀灭菌的彻底与否应以杀死营养细胞为准还是杀死细菌孢为标准，为什么？死细菌孢为标准，为什么？环境环境耐热性耐热性大肠杆菌大肠杆菌水水6065便死亡便死亡10糖液糖液70，4 46min6min30糖液糖液70，30min30min答：培养液中油脂

46、、糖类及一定浓度的蛋白质会增加微生答：培养液中油脂、糖类及一定浓度的蛋白质会增加微生物的耐热性，物的耐热性，高浓度有机物会包于细胞周围形成一层薄膜，高浓度有机物会包于细胞周围形成一层薄膜，影响热的传递；因此，在固形物含量高的情况下，灭菌温影响热的传递；因此，在固形物含量高的情况下，灭菌温度可高些。度可高些。高浓度盐类、色素能削减其耐热性高浓度盐类、色素能削减其耐热性。37答：泡沫中的空气形成隔热层答：泡沫中的空气形成隔热层,使传热困难，热使传热困难，热难穿透过去杀灭微生物。难穿透过去杀灭微生物。因而有时需要在培养基中加入消泡沫剂以减少泡因而有时需要在培养基中加入消泡沫剂以减少泡沫的产生，或适当

47、提高灭菌温度，延长灭菌时间。沫的产生，或适当提高灭菌温度，延长灭菌时间。问题问题在灭菌过程中，为什么说培养基发生泡沫对灭在灭菌过程中，为什么说培养基发生泡沫对灭菌很不利？菌很不利？液膜液膜空气空气空气空气38问题问题答：蒸汽灭菌过程中，温度的控制是通过控制罐内的答：蒸汽灭菌过程中，温度的控制是通过控制罐内的蒸汽压蒸汽压力力来实现。压力表显示的压力应与罐内蒸汽压力相对应，即来实现。压力表显示的压力应与罐内蒸汽压力相对应，即压力表的压力所对应的温度应是罐内的实际温度。但是如果压力表的压力所对应的温度应是罐内的实际温度。但是如果罐内空气排除不完全，压力表所显示的压力就不单是罐内蒸罐内空气排除不完全，

48、压力表所显示的压力就不单是罐内蒸汽压力，汽压力，还包括了空气分压还包括了空气分压，因此，此时罐内的实际温度就，因此，此时罐内的实际温度就低于压力表显示压力所对应的温度，以致造成灭菌温度不够低于压力表显示压力所对应的温度，以致造成灭菌温度不够而灭菌不彻底而灭菌不彻底在灭菌过程中，为什么要排除罐内空气？在灭菌过程中，为什么要排除罐内空气？蒸汽压力与温度的关系蒸汽压力与温度的关系蒸蒸 汽汽 压压 力力(atm)相相应应的的温温度度（）空空气气完完全全驱驱除除程度程度罐罐内内实实际际温温度度（）0.3107.7完全驱除完全驱除121.60.7115.5驱除驱除2/3115.01.0121.6驱除驱除1

49、/2112.01.3126.6驱除驱除1/3109.01.5130.5全未驱除全未驱除100.039培养基的培养基的PH值越低，灭菌所需的时间就愈短。（值越低，灭菌所需的时间就愈短。（）问题问题判断判断在实际生产中，不宜采用严重霉腐的腐败的水质，是在实际生产中，不宜采用严重霉腐的腐败的水质，是因为其微生物数量多，影响灭菌效果。（因为其微生物数量多，影响灭菌效果。（）微生物含水量越多，灭菌时间就得越长。（微生物含水量越多，灭菌时间就得越长。（）年轻细胞比年老细胞更易杀死。（年轻细胞比年老细胞更易杀死。（）在灭菌过程中，充分搅拌更有利于灭菌。（在灭菌过程中，充分搅拌更有利于灭菌。（）40三、生产上

50、培养基的灭菌方法三、生产上培养基的灭菌方法（一）分批灭菌（一）分批灭菌概念：概念：先将输料管内的污水放净并冲洗干净将先将输料管内的污水放净并冲洗干净将配制好的培养基输入发酵罐、种子罐或补料罐，配制好的培养基输入发酵罐、种子罐或补料罐，用用蒸汽直接加热蒸汽直接加热，达到灭菌要求的温度和压力，达到灭菌要求的温度和压力后后维持维持一定时间，再冷却至发酵要求的温度，一定时间，再冷却至发酵要求的温度，这一工艺过程称分批灭菌这一工艺过程称分批灭菌（实罐灭菌）（实罐灭菌）优点优点：设备要求低，操作简便：设备要求低，操作简便缺点缺点：营养成份有损失：营养成份有损失罐利用率低罐利用率低不能采用高温快速灭菌工艺不