第五章 培養(yǎng)基滅菌_第1頁(yè)
第五章 培養(yǎng)基滅菌_第2頁(yè)
第五章 培養(yǎng)基滅菌_第3頁(yè)
第五章 培養(yǎng)基滅菌_第4頁(yè)
第五章 培養(yǎng)基滅菌_第5頁(yè)
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第五章培養(yǎng)基滅菌第1頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Contents滅菌的目的、要求和方法1培養(yǎng)基的濕熱滅菌2空氣的除菌3無(wú)菌檢測(cè)及發(fā)酵廢氣廢物的安全處理4第2頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三HotTip第一節(jié)培養(yǎng)基滅菌的目的、要求和方法一、定義1、培養(yǎng)基滅菌的定義是指從培養(yǎng)基中殺滅有生活能力的所有微生物,或從中將其除去。工業(yè)規(guī)模的液體培養(yǎng)基滅菌,殺滅雜菌比除去雜菌更為常用。第3頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三HotTip2、滅菌(Sterilization)與消毒(Disinfection)的區(qū)別滅菌:用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物,包括營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。消毒:用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、器皿內(nèi)外的病源微生物。

第4頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram二、培養(yǎng)基滅菌的目的1、在發(fā)酵過(guò)程中夾雜其它雜菌造成的后果生產(chǎn)菌和雜菌同時(shí)生長(zhǎng),生產(chǎn)菌喪失生產(chǎn)能力;雜菌的生長(zhǎng)速度有時(shí)會(huì)比生產(chǎn)菌生長(zhǎng)得更快,結(jié)果使發(fā)酵罐中以雜菌為主;雜菌及其產(chǎn)生的物質(zhì),使提取精制發(fā)生困難;雜菌會(huì)降解目的產(chǎn)物;雜菌會(huì)污染最終產(chǎn)品,雜菌會(huì)污染最終產(chǎn)品;發(fā)酵時(shí)如污染噬菌體,可使生產(chǎn)菌發(fā)生溶菌現(xiàn)象。

第5頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram2、工業(yè)上具體措施包括(1)使用的培養(yǎng)基和設(shè)備須經(jīng)滅菌;(2)好氧培養(yǎng)中使用的空氣應(yīng)經(jīng)除菌處理;(3)設(shè)備應(yīng)嚴(yán)密,發(fā)酵罐維持正壓環(huán)境;(4)培養(yǎng)過(guò)程中加入的物料應(yīng)經(jīng)過(guò)滅菌;(5)使用無(wú)污染的純粹種子。第6頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram3、培養(yǎng)基滅菌的目的殺滅培養(yǎng)基中的微生物,為后續(xù)發(fā)酵過(guò)程創(chuàng)造無(wú)菌的條件。4、培養(yǎng)基滅菌的要求(1)達(dá)到要求的無(wú)菌程度(10-3)(2)盡量減少營(yíng)養(yǎng)成分的破壞。第7頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram5、滅菌的應(yīng)用范圍(1)培養(yǎng)基滅菌(2)氣體除菌(3)設(shè)備及管道的滅菌第8頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram6、滅菌的方法(1)化學(xué)滅菌原理:藥物與微生物細(xì)胞中的成分反應(yīng),使蛋白質(zhì)變性酶失活。常用的滅菌劑:甲醛、氯、高錳酸鉀、臭氧等。使用范圍:器皿、雙手和實(shí)驗(yàn)室、無(wú)菌室的環(huán)境滅菌,不能用于培養(yǎng)基滅菌。第9頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(2)射線(xiàn)滅菌原理:利用高能量的電磁輻射與菌體核酸的光化學(xué)反應(yīng)造成菌體死亡。常用:紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)和γ射線(xiàn)。使用范圍:用于室內(nèi)空氣及器皿表面滅菌。第10頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(3)干熱滅菌原理:利用高溫對(duì)微生物有氧化、蛋白質(zhì)變性和電解質(zhì)濃縮作用而殺滅微生物。常用方法:灼燒和電熱箱加熱,140-180℃1-2小時(shí)。使用范圍:玻璃及金屬用具及沙土管滅菌。第11頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(4)濕熱滅菌原理:蒸汽冷凝放出大量潛熱,具有穿透力,且在高溫有水分條件下,蛋白質(zhì)易變性。常用方法:水煮常壓滅菌:100℃飽和蒸汽滅菌:一般121℃,30分鐘使用范圍:培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備滅菌。第12頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(5)過(guò)濾除菌原理:利用微生物不能透過(guò)濾膜達(dá)到除菌的目的。方法:使用0.01~0.45μm孔徑的濾膜。使用范圍:用于壓縮空氣、酶溶液及其他不耐熱化合物溶液除菌。第13頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三第二節(jié)培養(yǎng)基的濕熱滅菌一、濕熱滅菌1、濕熱滅菌的原理每一種微生物都有一定的最適生長(zhǎng)溫度范圍。當(dāng)微生物處于最低溫度以下時(shí),代謝作用幾乎停止而處于休眠狀態(tài)。當(dāng)溫度超過(guò)最高限度時(shí),微生物細(xì)胞中的原生質(zhì)膠體和酶起了不可逆的凝固變性,使微生物在很短時(shí)間內(nèi)死亡,加熱滅菌即是根據(jù)微生物這一特性而進(jìn)行的。第14頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三2、濕熱滅菌中的相關(guān)定義殺死微生物的極限溫度稱(chēng)為致死溫度。在致死溫度下,殺死全部微生物所需的時(shí)間稱(chēng)為致死時(shí)間;在致死溫度以上,溫度愈高,致死時(shí)間愈短。微生物的熱阻(對(duì)熱抵抗力):是指微生物在某一特定條件(主要是溫度和加熱方式)下的致死時(shí)間。相對(duì)熱阻是指某一微生物在某條件下的致死時(shí)間與另一微生物在相同條件下的致死時(shí)間的比值。第15頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三MarketingDiagramDescriptionofthecontentsDescriptionofthecontents微生物相對(duì)熱阻營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和酵母1.0細(xì)菌芽孢3×106霉菌孢子2~10病毒和噬菌體1~5第16頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram3、濕熱滅菌的優(yōu)點(diǎn)蒸汽來(lái)源容易,操作費(fèi)用低,本身無(wú)毒;蒸汽有強(qiáng)的穿透力,滅菌易于徹底;操作方便,易管理。第17頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram二、培養(yǎng)基的分批滅菌1、分批滅菌的定義培養(yǎng)基的分批滅菌就是將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其它容器中,通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起滅菌的操作過(guò)程,也稱(chēng)實(shí)罐滅菌。第18頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram2、分批滅菌的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):(1)無(wú)需專(zhuān)門(mén)的滅菌設(shè)備,設(shè)備投資少;(2)滅菌效果可靠,對(duì)滅菌用蒸汽要求低。缺點(diǎn):(1)滅菌溫度低,時(shí)間長(zhǎng)而對(duì)培養(yǎng)基成分破壞大;(2)操作難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。第19頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram3、分批滅菌的操作分批滅菌動(dòng)畫(huà)第20頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三DiagramTextinhereTextinhere4、分批滅菌過(guò)程中溫度的變化在發(fā)酵罐中進(jìn)行實(shí)罐滅菌,是典型的分批滅菌。全過(guò)程包括升溫、保溫、降溫三個(gè)過(guò)程。第21頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三DiagramTextinhereTextinhere5、保證分批滅菌成功的要素(1)內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理(主要是無(wú)死角)(2)焊縫及軸封裝置可靠(3)蛇管無(wú)穿孔現(xiàn)象(4)壓力穩(wěn)定的蒸汽(5)合理的操作方法第22頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三DiagramTextinhereTextinhere6、培養(yǎng)基分批滅菌過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題(1)溫度和壓力的關(guān)系(2)泡沫問(wèn)題(3)投料過(guò)程中,麩皮和豆餅粉等固形物在罐壁上殘留的問(wèn)題(4)滅菌結(jié)束后應(yīng)立即引入無(wú)菌空氣保壓第23頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram三、培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌1、連續(xù)滅菌的定義將配制好的培養(yǎng)基在通入發(fā)酵罐時(shí)進(jìn)行加熱、保溫、降溫的滅菌過(guò)程,稱(chēng)為連續(xù)滅菌,也稱(chēng)之為連消。連續(xù)滅菌時(shí),培養(yǎng)基在短時(shí)間內(nèi)被加熱到滅菌溫度,短時(shí)間保溫后,被快速冷卻,再進(jìn)入早已滅菌完畢的發(fā)酵罐。第24頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三ProgressDiagram2、連消塔-噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程圖第25頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三BlockDiagram3、連消塔-噴淋冷卻連續(xù)滅菌的流程(1)配料配料罐用于培養(yǎng)基的配制,然后將培養(yǎng)基用泵打入預(yù)熱桶中。(2)預(yù)熱預(yù)熱桶的作用一是定容,二是預(yù)熱。預(yù)熱的目的是使培養(yǎng)基在后續(xù)的加熱過(guò)程中能快速地升溫到指定的滅菌溫度,同時(shí)可避免太多的冷凝水帶入培養(yǎng)基,還可以減少振動(dòng)和噪聲。第26頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三3-DPieChart(3)加熱預(yù)熱好的培養(yǎng)基由連消泵打入加熱器(連消塔),使培養(yǎng)基與蒸汽混合并迅速升溫達(dá)到滅菌溫度。加熱采用的蒸汽壓力一般為0.45~0.8MPa,其目的是使培養(yǎng)基在較短的時(shí)間(20~30s)里快速升溫。加熱器有塔式加熱器和噴射式加熱器兩種。第27頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(一)塔式加熱器塔式加熱器由一根多孔的蒸汽導(dǎo)入管和一套管組成。蒸汽導(dǎo)入管上的小孔上稀下密,以使蒸汽能均勻在從小孔噴出,塔的高度一般為2~3m,料液在加熱塔中停留的時(shí)間為20~30s。第28頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(二)噴射加熱器物料從中間管進(jìn)入,蒸汽從進(jìn)料管周?chē)沫h(huán)隙進(jìn)入,在噴嘴出口處快速、均勻地混合。具有加熱速度快、震動(dòng)小、噪聲低等特點(diǎn)。第29頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(4)保溫保溫是將培養(yǎng)基維持滅菌溫度一段時(shí)間(5~8min),是殺滅微生物的主要過(guò)程。其設(shè)備有維持罐和管式維持器兩種。第30頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(一)維持罐維持罐是一個(gè)直立的圓筒形容器,附有進(jìn)出料管道。第31頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(二)管式維持器管式維持器做成蛇管狀,外面用保溫材料包裹。這樣做的好處是克服了維持罐由于直徑比進(jìn)料管直徑大得多,導(dǎo)致培養(yǎng)基在維持罐中不能做到先進(jìn)先出,使部分料液維持時(shí)間延長(zhǎng),加劇培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成份的破壞,或者部分料液維持時(shí)間不夠,導(dǎo)致滅菌不徹底的弊端。第32頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(5)降溫為避免培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分的破壞,保溫后的培養(yǎng)基需要迅速降溫至接近培養(yǎng)溫度(40~45℃)。降溫所用到的設(shè)備有噴淋冷卻器、板式換熱器等。第33頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(一)噴淋冷卻器其頂端帶有齒狀的水槽,冷卻水從水槽內(nèi)溢出沿下方的管壁以膜狀依次流下,培養(yǎng)基從下部進(jìn)入,從上部排出進(jìn)入發(fā)酵罐。第34頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram(二)板式換熱器板式換熱器由許多帶有波紋的金屬板疊合而成,冷卻流體在相鄰的間隙流動(dòng)并進(jìn)行熱量交換。它具有體積小、傳熱面積大、傳熱系數(shù)大、可拆洗的優(yōu)點(diǎn)。第35頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram4、由熱交換器組成的連續(xù)滅菌系統(tǒng)流程圖第36頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram板式熱交換器溫度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)第37頁(yè),共41頁(yè),2023年,2月20日,星期三Diagram5、蒸汽直接噴射型的連續(xù)滅菌系統(tǒng)流程圖第38頁(yè),共41頁(yè),2023

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