培養(yǎng)基及其制備(2)幻燈片PPT本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！一、培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分及用途光光能自養(yǎng)氫、硫、氨自養(yǎng)菌Ⅰ.能源亞硝酸鹽、亞鐵鹽化能自養(yǎng)

碳水化合物等有機(jī)物石油天然氣和石油化工產(chǎn)品

功能：生長、繁殖需要；

異養(yǎng)菌第一節(jié)、培養(yǎng)基的成分

碳酸氣淀粉水解糖、糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液等石油、正構(gòu)石蠟、天然氣醋酸、甲醇、乙醇等石油化工產(chǎn)品

功能：主要能量載體、構(gòu)成菌體、代謝產(chǎn)物的物質(zhì)基礎(chǔ)；

豆餅或蠶蛹水解液、味精廢液Ⅲ.氮源玉米漿、酒糟水等有機(jī)氮尿素、硫酸銨、氨水、硝酸鹽等無機(jī)氮、氮?dú)?/p>

功能：構(gòu)成菌體、含氮代謝物；Ⅱ.碳源磷酸鹽、鉀鹽、鈣鹽等礦物鹽Ⅳ.無機(jī)鹽鐵、錳、鈷等微量元素

功能：構(gòu)成菌體，參與酶的組成，維持酶活性，調(diào)節(jié)滲透壓，調(diào)節(jié)pH值，維持氧化還原電位；Ⅴ.特殊生長因子：硫胺素、生物素、對氨基苯甲酸、肌醇等功能：酶的輔助部分，維持生命活動(dòng)；Ⅵ.水分功能：生化反應(yīng)的介質(zhì)，溶解營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物二、培養(yǎng)基的類型

1.依營養(yǎng)物質(zhì)的來源分類①天然培養(yǎng)基；（麥芽汁、玉米粉、麩皮、鋸末等）②合成培養(yǎng)基；（高氏培養(yǎng)基、察氏培養(yǎng)基等）③半合成培養(yǎng)基；（牛肉膏蛋白胨、土豆葡萄糖培養(yǎng)基）

2.依培養(yǎng)基物理狀態(tài)：①液體培養(yǎng)基：用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；實(shí)驗(yàn)室搖瓶試驗(yàn)；微生物生理代謝研究。②固體培養(yǎng)基：用于菌種培養(yǎng)、分離、保存，育種。3.依培養(yǎng)基主要成分和使用目的來分①基礎(chǔ)培養(yǎng)基②完全培養(yǎng)基③鑒別培養(yǎng)基：培養(yǎng)基中加有能與某一菌的無色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑，從而達(dá)到只須用肉眼辨別顏色就能方便的從近似菌落中找出目的菌菌落的培養(yǎng)基。最常見的鑒別性培養(yǎng)基是伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)基，即EMB培養(yǎng)基。④選擇培養(yǎng)基：就是根據(jù)某種微生物的特殊營養(yǎng)要求或其對某化學(xué)、物理因素的抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基。其功能是從混合菌樣本中的選取優(yōu)勢菌，從而提高該菌的篩選效率?？煞譃榧痈恍赃x擇培養(yǎng)基；抑制性選擇培養(yǎng)基EMB(EosinMethyleneBlue)培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌，因其強(qiáng)烈分解乳糖而產(chǎn)生大量的混合酸，菌體帶H+,故可染上酸性染料伊紅，又因伊紅與美藍(lán)結(jié)合，使菌落呈深紫色。從菌落表面反光還可看到綠色金屬閃光。而產(chǎn)酸弱的菌株的菌落呈棕色。不發(fā)酵乳糖的菌落無色透明。鑒別腸道細(xì)菌的伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)基4.根據(jù)生產(chǎn)工藝來分

①孢子培養(yǎng)基：固體；營養(yǎng)不太豐富（尤其是氮源）；適當(dāng)?shù)臒o機(jī)鹽濃度；適當(dāng)?shù)腜H和溫度；分天然和半合成兩種類型。②種子培養(yǎng)基：液體；常用速效C、N源；P較高；PH穩(wěn)定；盡量接近發(fā)酵培養(yǎng)基。③發(fā)酵培養(yǎng)基：液體；營養(yǎng)豐富，完全；C、N源遲速搭配；應(yīng)注意C:N、PH、生長因子、前體等。

三、發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇

一）、配置培養(yǎng)基的原則1、根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配置不同的培養(yǎng)基2、注意各營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和配比3、調(diào)節(jié)適宜的物理化學(xué)條件4、根據(jù)培養(yǎng)微生物的目的配置5、盡量使用廉價(jià)易得的原料1、生態(tài)模擬2、查閱文獻(xiàn)3、借助優(yōu)選法或正交試驗(yàn)法精心設(shè)計(jì)培養(yǎng)基配方4、實(shí)驗(yàn)比較實(shí)驗(yàn)的規(guī)模一般由定性到定量，由小到大。發(fā)酵培養(yǎng)基的用途與要求、成分、配比經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定，配制時(shí)兼顧原料來源、成本及工藝管理；二）、配置培養(yǎng)基的方法培養(yǎng)基配方舉例

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(常用的細(xì)菌培養(yǎng)基)

牛肉膏5克、蛋白胨10克、NaCl5克、水1000毫升、pH7.2～7.4(瓊脂15～20克)高氏一號培養(yǎng)基(常用的放線菌培養(yǎng)基)

可溶性淀粉20克、KNO31克K2HPO40.5克、MgSO40.5克、NaCl0.5克、FeSO40.01克、水1000毫升、pH7.4～7.6、瓊脂15～20克察氏培養(yǎng)基(培養(yǎng)霉菌用)

蔗糖20克、NaNO33克、K2HPO41克、KCl1克、MgSO40.5克、FeSO40.01克、瓊脂20克、水1000毫升、自然pH無氮培養(yǎng)基(培養(yǎng)自生固氮菌用)

葡萄糖10克、NaCl0.2克、KH2PO40.2克、CaSO4·2H2O0.1克、MgSO40.2克、CaCO35克、瓊脂20克、水1000毫升、自然pH伊紅-美藍(lán)培養(yǎng)基(檢查腸道細(xì)菌用)

蛋白胨10克、K2HPO42克、乳糖10克、瓊脂25克，水1000毫升，pH7.62％伊紅水溶液2毫升、0.5％美藍(lán)水溶液2毫升、將乳糖、伊紅、美藍(lán)分別滅菌后，加入滅菌的培養(yǎng)基中搖勻，倒平板。四、原料轉(zhuǎn)換及意義；1、節(jié)約原料，減低單耗，提高發(fā)酵單位和總收率2、開拓新的原料資源和微生物資源：野生植物淀粉、植物纖維、木屑水解物、石蠟、醋酸、乙醇隨著原料的轉(zhuǎn)換，不僅要選育與原料轉(zhuǎn)換相適應(yīng)的菌種，同時(shí)發(fā)酵的控制方法也不相同。糖化(Saccharify)：在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過程，得到的水解糖液叫淀粉糖。糖化的原料：薯類淀粉、玉米淀粉、小麥淀粉、大米淀粉等。水解糖液的質(zhì)量直接關(guān)系到生產(chǎn)菌的生長速度與代謝產(chǎn)物的積累，其中的低聚糖類與復(fù)合糖類等雜質(zhì)越低越好。第二節(jié)淀粉水解糖的制備一、淀粉的水解的理論基礎(chǔ)1,淀粉的顆粒的外觀淀粉顆粒呈白色，不溶于冷水和有機(jī)溶劑，其內(nèi)部呈復(fù)雜的結(jié)晶組織。隨原料品種和種類的不同，淀粉顆粒具有不同的形狀和大小。形狀不規(guī)則，大致上可分為圓形、橢圓形和多角形。淀粉顆粒的構(gòu)成如下：

氫鍵聚集

淀粉分子鏈───→針狀晶體───→淀粉顆粒2，淀粉的分子結(jié)構(gòu)淀粉可分為直鏈和支鏈淀粉兩類。直鏈淀粉通過α-1，4鍵連接。支鏈淀粉的直鏈部分通過α-1，4鍵連接，分支點(diǎn)則有α-1，6鍵連接，支鏈平均有25個(gè)葡萄糖基團(tuán)。二、淀粉水解糖的制備方法

1.酸解法

2.酶解法

3.酸酶結(jié)合法

①酸酶法②酶酸法酸解法反應(yīng)原理：淀粉——————>葡萄糖優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備要求簡單，水解時(shí)間短（20min），設(shè)備生產(chǎn)能力大缺點(diǎn)：高溫高壓下進(jìn)行，設(shè)備要求耐腐蝕、耐高溫、耐高壓；副反應(yīng)多，淀粉轉(zhuǎn)化率低；對原料要求嚴(yán)格，淀粉顆粒顆粒大小均勻、不宜過大，淀粉乳濃度不能過高。酸（催化劑）

高溫高壓酶解法（雙酶水解法）反應(yīng)原理：

淀粉———>糊精、低聚糖———>葡萄糖

優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)條件溫和對設(shè)備要求低，

酶的專一性強(qiáng)，副反應(yīng)少，產(chǎn)品純度高，營養(yǎng)豐富

對原料要求較低，淀粉乳濃度高（達(dá)40%）糖液色澤淺，無苦味，有利于糖液的精制缺點(diǎn)：所需設(shè)備較多；反應(yīng)時(shí)間較長（2-3天），糖液過濾困難。淀粉酶糖化酶液化糖化酶酸結(jié)合法之一，酸酶法反應(yīng)原理：

淀粉———>糊精、低聚糖———>葡萄糖

（DE值）10-15優(yōu)點(diǎn)： 產(chǎn)品質(zhì)量高，反應(yīng)時(shí)間較短（<2d）

對原料要求較低，淀粉乳濃度較高用酸量少酸水解糖化酶酶酸結(jié)合法之二，酶酸法反應(yīng)原理：

淀粉———>糊精、低聚糖———>葡萄糖優(yōu)點(diǎn)： 反應(yīng)時(shí)間短（<2hrs），產(chǎn)品質(zhì)量較好

對原料要求較低，淀粉乳濃度較高

對淀粉顆粒大小無嚴(yán)格要求淀粉酶酸水解30min30min淀粉水解糖的制備幾種水解方法的比較從時(shí)間上看：

酸解法最快，酶解法最慢從原料轉(zhuǎn)化率和糖液質(zhì)量上看：

酶解法>酸酶法>酶酸法>酸解法不同的制糖工藝生產(chǎn)的糖液質(zhì)量差別三、淀粉酸水解理論基礎(chǔ)

淀粉水解成葡萄糖的反應(yīng)過程中同時(shí)發(fā)生：水解反應(yīng)、復(fù)合反應(yīng)、分解反應(yīng)；其中水解反應(yīng)是主要的。㈠淀粉的水解反應(yīng)顏色變化：藍(lán)色暗紫紫紅褐暗紅紅淺紅（C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6酸影響水解反應(yīng)速度常數(shù)k的幾個(gè)因素k=α·N·δ·λ

1）α為催化劑活性系數(shù)催化劑HClH2SO4H3PO4HACHBrHIα值10.5-0.520.30.0251.72.52）N為酸的摩爾濃度3）δ為多糖的水解性常數(shù)多糖的種類棉花淀粉木材稻草半纖維素蔗糖δ值140020-2510-400100000反應(yīng)動(dòng)力學(xué)4）λ為水解溫度溫度℃119133138143k值0.1250.4700.7701.200兩個(gè)葡萄糖分子通過復(fù)合反應(yīng)聚合成二糖時(shí)，不再經(jīng)過α-1，4糖苷鍵聚合成為麥芽糖，而主要是經(jīng)由α-1，6糖苷鍵聚合成異麥芽糖或經(jīng)由β-1，6糖苷鍵聚合成龍膽二糖。進(jìn)一步聚合，生成二糖、三糖及其他低聚糖。1000100淀粉乳濃度（干淀粉%）糖液的純度（%）4001.0復(fù)合糖量（%）HClHAcH2SO4酸濃度（mol/l)（二）、葡萄糖的復(fù)合反應(yīng)及其影響因素影響復(fù)合反應(yīng)的因素：1、淀粉濃度的影響（用DE值表示葡萄糖純度）：DE值＝還原糖/干物質(zhì)×100％2.、酸的影響：種類及濃度Bx(玻利克斯)：表示溶液的比重的方法定義：某一溶液（如淀粉乳）的Bx，表示該溶液的比重和相同濃度的蔗糖溶液的比重相等。（三）葡萄糖的分解反應(yīng)及其影響因素葡萄糖5’-羥甲基糠醛乙酰丙酸、蟻酸、有色素物質(zhì)；1）5`-羥甲基糠醛是產(chǎn)生色素的根源2）色素的生成量隨葡萄糖濃度的增加而增加3）PH值等于3時(shí)，色素的生成量最小葡萄糖的理論收率：實(shí)際收率淀粉制糖過程考察指標(biāo)淀粉轉(zhuǎn)化率：葡萄糖值—DE值液化液或糖化液中的還原糖含量(所測得的糖以葡萄糖計(jì))占干物質(zhì)的百分率。DX值：糖化液中葡萄糖含量占干物質(zhì)的百分率。水解糖液的質(zhì)量要求和控制要點(diǎn)色澤：呈強(qiáng)黃色透明液還原糖含量，18％(酸法);25-38%(酶法)DE值：﹥90％(酸法);﹥95%(酶法)透光率：﹥

40%(酸法);﹥60%(酶法)（420nm）pH值：4.6~4.8淀粉轉(zhuǎn)化率：92%以上（實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量）第三節(jié)糖蜜前處理一、糖蜜的來源與特點(diǎn)糖蜜是制糖生產(chǎn)時(shí)的結(jié)晶母液，它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物。糖蜜主要含有蔗糖，總糖可達(dá)50%左右。一般糖蜜分甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜和葡萄糖蜜。糖蜜除含糖份外，還含有較多的雜質(zhì)，其中有些是有用的，但是許多都會(huì)對發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理是通過稀釋，酸化，滅菌，澄清，使之更適于發(fā)酵1、加酸通風(fēng)沉淀法（冷酸通風(fēng)處理法）：糖蜜加水稀釋到500Bx加入0.2～0.3％濃硫酸，通入壓縮空氣1h靜置澄清8h，取上清液。糖蜜前處理的一般方法2、加熱加酸沉淀法（熱酸通風(fēng)沉淀法）：糖蜜加水稀釋到40％加適量硫酸調(diào)節(jié)pH值到4～4.5放入澄清槽加熱至80～90℃，通風(fēng)30min70～80℃保溫8～12小時(shí)，取上清液。效果比方法1好，但是費(fèi)時(shí)費(fèi)設(shè)備3、添加絮凝劑澄清處理法：糖蜜稀釋至30～40Bx加硫酸調(diào)pH3～3.8加熱至90℃添加8ppm聚丙烯酰胺（PAM），攪拌均勻靜置1小時(shí)，取上清液。澄清效果較好谷氨酸發(fā)酵的糖蜜前處理待處理物質(zhì)：膠體成分（起泡、結(jié)晶）鈣鹽（結(jié)晶）生物素（發(fā)酵控制）處理目的：澄清→脫鈣→脫除生物素糖蜜預(yù)處理消除生物素方法①活性炭處理法稀釋，漂白粉，活性炭，過濾原理：吸附②樹脂處理法③亞硝酸處理法原理：破壞生物素還可以采用以下三種方法消除生物素影響：1.添加化學(xué)藥劑處理法原理：增加細(xì)胞膜對谷氨酸的滲透性①添加青霉素法②添加表面活性劑③添加抗氧劑法2.追加糖蜜法原理：當(dāng)谷氨酸酶系統(tǒng)成熟時(shí)過量生物素不影響發(fā)酵，可在此時(shí)添加未處理的糖蜜進(jìn)去繼續(xù)正常生產(chǎn)。3.采用營養(yǎng)缺陷變異株原理：誘變生物素缺陷型菌株為油酸缺陷型等，使生物素不再影響谷氨酸的積累第四節(jié)纖維素代糧發(fā)酵原料纖維素是當(dāng)今世界上最豐富、最廉價(jià)的可再生生物質(zhì)資源。據(jù)估計(jì)，通過光合作用每年合成的纖維素達(dá)到1011～1012億噸。主要來源于森林木質(zhì)纖維素類材料，木材是最主要的來源。其它含有纖維素的物質(zhì)包括農(nóng)業(yè)殘余物、水生植物、草和其它一些植物類物質(zhì)。纖維素的結(jié)構(gòu)分子間的氫鍵結(jié)合纖維素Ⅰ型的晶胞單元纖維素結(jié)構(gòu)對降解利用的影響氫鍵鍵能雖小，其總和非常大，對纖維素和木材的性質(zhì)影響很大，尤其對木材的吸濕性、溶解度影響很大。纖維素通過氫鍵締合形成密度大的結(jié)晶區(qū)和密度小的無定型區(qū)，又被木質(zhì)素和半纖維素包圍著，形成完整結(jié)構(gòu)，高度不溶于水。纖維素預(yù)處理預(yù)處理的目的：1，破壞纖維素的晶體結(jié)構(gòu)

2，解除木質(zhì)素的阻礙。方法：物理法:常用的方法有超微粉碎、蒸汽爆破、高能輻射、微波和超聲波處理等化學(xué)方法:常采用氫氧化鈉、液氨及其它化學(xué)試劑處理物理－化學(xué)法:常用的有氨冷凍爆破法

(1)酸水解:在酸的作用下發(fā)生水解，最初得到水解纖維素，最后得到葡萄糖.(2)酶水解:纖維素酶促降解是國外的研究熱點(diǎn)。

通過纖維素酶的作用，使纖維素大分子鏈上的1,4－β糖苷鍵斷裂，導(dǎo)致聚合度下降的現(xiàn)象。纖維素酶是一種多組分酶，它包括C1酶、β－1,4聚葡萄糖酶和β－葡萄糖苷酶。纖維素的降解

植物秸稈，木材，蔗渣等纖維素類物質(zhì)半纖維素纖維素木質(zhì)素葡萄糖乙醇木酮糖預(yù)處理纖維素類物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇基本路線纖維素酶水解發(fā)酵發(fā)酵基因工程木質(zhì)素的回收利用一、前體物質(zhì)：前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接在生物合成過程中合成到產(chǎn)物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。第五節(jié)前體物質(zhì)、促進(jìn)劑用法：前體使用時(shí)普遍采用流加的方法

A：前體一般都有毒性，濃度過大對菌體的生長不利

苯乙酸，一般基礎(chǔ)料中僅僅添加0.07%B；前體相對價(jià)格較高，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化，流加有利于提高前體的轉(zhuǎn)化率氨基酸發(fā)酵的前體物質(zhì)氨基酸菌種前體物質(zhì)產(chǎn)率（%）絲氨酸色氨酸色氨酸蛋氨酸異亮氨酸異亮氨酸蘇氨酸嗜甘油棒狀桿菌異常漢孫酵母麥角菌脫氮極毛桿菌粘質(zhì)賽氏桿菌阿氏棒狀桿菌谷氨酸小球菌甘氨酸氨茴酸吲哚硫代丁酸α-氨基丁酸D-蘇氨酸高絲氨酸1.60.81.31.10.81.52.0抗生素發(fā)酵常用的前體物質(zhì)抗生素前體物質(zhì)抗生素前體物質(zhì)青霉素G苯乙酸或在發(fā)酵中能形成苯乙酸的物質(zhì)，如乙基酰胺等金霉素氯化物青霉素O烯丙基－硫基乙酸溴四環(huán)素溴化物青霉素V苯氧乙酸紅霉素丙酸、丙醇、丙酸鹽、乙酸鹽放線菌素C3肌氨酸灰黃霉素氯化物鏈霉素肌醇、精氨酸、甲硫氨酸所謂產(chǎn)物促進(jìn)劑是指那些非細(xì)胞生長所必須的營養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。二、產(chǎn)物促進(jìn)劑與抑制劑促進(jìn)劑提高產(chǎn)量的機(jī)制還不完全清楚，其原因是多方面的。有些促進(jìn)劑本身是酶的誘導(dǎo)物；有些促進(jìn)劑是表面活性劑，可改善細(xì)胞的透性，改善細(xì)胞與氧的接觸從而促進(jìn)酶的分泌與生產(chǎn)，也有人認(rèn)為表面活性劑對酶的表面失活有保護(hù)作用；有些促進(jìn)劑的作用是沉淀或螯合有害的重金屬離子。在發(fā)酵過程中添加促進(jìn)劑的用量極微，選擇得好，效果較顯著，但一般來說，促進(jìn)劑的專一性強(qiáng)，往往不能相互套用。抑制劑在發(fā)酵過程中加入某些抑制劑會(huì)抑制某些代謝途徑的進(jìn)行，同時(shí)會(huì)使另一個(gè)代謝途徑活躍，從而獲得人們所需的某種產(chǎn)物或使正常代謝的某一中間物積累起來。抑制劑對代謝的抑制作用是發(fā)生在代謝鏈分枝代謝途徑上。（1）四環(huán)素發(fā)酵過程中，添加NaBr,可以抑制金霉素的生物合成，從而提高四環(huán)素的產(chǎn)率。（2）頭孢霉素C，添加L—Met，可以抑制頭孢霉素N的生物合成，從而提高頭孢霉素C的產(chǎn)率?？股乇灰种频漠a(chǎn)物抑制劑鏈霉素去甲基鏈霉素四環(huán)素去甲基金霉素頭孢菌素C利福霉素甘露糖鏈霉素鏈霉素金霉素金霉素頭孢霉素N其他利福霉素甘露聚糖乙硫氨酸溴化物、硫脲硫胺化合物L(fēng)-蛋氨酸巴比妥藥物第六節(jié)培養(yǎng)基的滅菌一、消毒與滅菌在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用發(fā)酵生產(chǎn)是一個(gè)純種培養(yǎng)過程，尤其是接種以后。若不殺菌會(huì)造成（染菌的危害）：⑴雜菌污染，消耗底物或產(chǎn)物，造成生產(chǎn)能力下降⑵雜菌的代謝產(chǎn)物在染菌后改變了發(fā)酵培養(yǎng)基的某些理化性能，使產(chǎn)物的分離提取困難，得率下降或產(chǎn)品質(zhì)量下降；⑶此外雜菌的大量繁殖造成發(fā)酵液的pH變化，造成發(fā)酵異常；⑷也可能會(huì)分解正常的代謝產(chǎn)物，從而使發(fā)酵失??；⑸若發(fā)生噬菌體污染，會(huì)使微生物細(xì)胞裂解，使正常發(fā)酵生產(chǎn)不能進(jìn)行。消毒：指用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病原微生物。一般只能殺死營養(yǎng)細(xì)胞不能殺死細(xì)菌芽孢。滅菌：指利用物理或化學(xué)方法殺滅或除去物料及設(shè)備中的所有微生物，包括營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。消毒不一定能達(dá)到滅菌的要求，而滅菌則可達(dá)到消毒的目的。在發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中，為了保證純種培養(yǎng)，在生產(chǎn)菌種接種培養(yǎng)前，要對培養(yǎng)基、空氣系統(tǒng)、消泡劑、流加物料、設(shè)備、管道等進(jìn)行滅菌，還要對生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行消毒，防止雜菌和噬菌體的大量繁殖。二常見的滅菌方法1化學(xué)物質(zhì)滅菌（1）表面消毒劑原理：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。使用范圍：器皿、雙手和實(shí)驗(yàn)室、無菌室的環(huán)境滅菌，不能用于培養(yǎng)基滅菌藥劑殺菌原理使用濃度高錳酸鉀使蛋白質(zhì)、氨基酸氧化從而使微生物死亡。0.1～3％漂白粉次氯酸鈉在水溶液中分解為新生態(tài)氧和氯，使細(xì)菌受強(qiáng)烈氧化作用而導(dǎo)致死亡。1～5%酒精溶液使細(xì)胞脫水，引起蛋白質(zhì)凝固變性。對營養(yǎng)細(xì)胞、病毒、霉菌孢子均有殺死作用。75％新潔而滅表面活性劑類潔凈消毒劑，在水溶液中以陽離子形式與菌體表面結(jié)合，引起菌體外膜損傷和蛋白質(zhì)變性。一般用于器具和生產(chǎn)環(huán)境的消毒，不能與合成洗滌劑合用。0.25％甲醛強(qiáng)還原劑，與氨基結(jié)合使蛋白質(zhì)或酶變性。2份37％甲醛溶液＋1份KMnO4；37％甲醛溶液加熱過氧乙酸強(qiáng)氧化劑，廣譜、高效、速效，對營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽胞、真菌孢子和病毒都有殺滅作用。戊二酸在堿性條件下具有殺死芽胞的能力2％酚類如石炭酸（來蘇爾）1～5％（2）抗代謝類藥物（生長因子類似物）：

有些化合物在結(jié)構(gòu)上與生物體所必需的代謝物很相似，以致于可以和特定的酶結(jié)合，從而阻礙酶的功能，干擾代謝的正常進(jìn)行，這些物質(zhì)叫抗代謝物，用于疾病治療，稱抗代謝類藥物。機(jī)理：作為菌細(xì)胞基本生長因子的競爭性抑制劑（與相應(yīng)酶競爭性結(jié)合）而阻止微生物對生長因子的利用，因而可以抑制微生物的生長。只有當(dāng)正常代謝產(chǎn)物的量少或不存在時(shí)，抗代謝物才有用。

種類：磺胺藥——對氨基苯甲酸；

6-巰基嘌呤——嘌呤；

5-甲基色氨酸——氨基酸；異煙肼——吡哆醇。

磺胺藥作用機(jī)理：細(xì)菌需要利用對氨基苯甲酸合成生長所需的葉酸，磺胺藥競爭性抑制二氫葉酸合成酶，通過干擾細(xì)菌葉酸代謝而抑菌。SO2NHR1

R2HN作用機(jī)制：（1）抑制細(xì)胞壁的合成，如青霉素；

（2）破壞細(xì)胞膜功能，如多粘菌素可作用于膜磷脂使膜溶解；（3）抑制蛋白質(zhì)合成，如氯霉素，四環(huán)素、鏈霉素等；（4）干擾核酸代謝，如利福霉素、新生霉素、絲裂霉素、灰黃霉素。（3）抗生素：

微生物在其生命過程中所產(chǎn)生的一類低分子量代謝產(chǎn)物，在很低濃度下就能抑制甚至殺死其它微生物的生長的化學(xué)物質(zhì)。2.

輻射滅菌原理：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、X射線和γ射線。紫外線波長250~270nm，30瓦紫外線燈、照射30分鐘，表面或空氣殺菌。

使用范圍：用于室內(nèi)空氣及器皿表面滅菌

3．干熱滅菌

原理：利用高溫對微生物有氧化、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4．濕熱滅菌

原理：借助蒸汽釋放的熱量使微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、酶和核酸分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，特別是氫鍵受到破壞，引起不可逆的變性，使微生物死亡。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。優(yōu)點(diǎn)：1）蒸汽來源容易，操作費(fèi)用低廉，本身無毒

2)蒸汽具有很強(qiáng)的穿透力，滅菌易于徹底

3）蒸汽均有很大的潛熱，冷凝后的水分有利于濕熱滅菌

4）蒸汽輸送可借助本身的壓強(qiáng)，調(diào)節(jié)方便，技術(shù)管理容易缺點(diǎn)：1)設(shè)備費(fèi)用高

2）不能用于怕受潮的物料滅菌三、加熱滅菌的原理

1.、微生物的熱阻：殺死微生物的最低溫度（極限溫度）稱為致死溫度。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：微生物對熱的抵抗力。微生物在某一特定條件下（主要是溫度和加熱方式）下的致死時(shí)間。一般無芽胞細(xì)菌，在60℃下經(jīng)過10min即可全部殺死；芽胞細(xì)菌的芽胞在100℃下經(jīng)過幾分鐘至數(shù)小時(shí)才能殺死；某些嗜熱菌能在120℃下耐受20～30min。一般講，滅菌的徹底與否以能否殺死芽胞細(xì)菌為標(biāo)準(zhǔn)。相對熱阻：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。微生物對濕熱的相對抵抗力微生物大腸桿菌細(xì)菌芽胞霉菌孢子病毒相對抵抗力130000002～101～52、微生物的熱致死動(dòng)力學(xué)：對數(shù)殘留定律在一定溫度下，微生物熱死遵循分子反應(yīng)速度理論，在微生物受熱失活過程中，微生物不斷被殺死，活菌數(shù)不斷減少，其減少速度隨活菌殘留的減少而減少，微生物受熱死亡的速率與殘存的微生物數(shù)量成正比。

N：任一時(shí)刻的活細(xì)菌濃度（個(gè)/L）θ：時(shí)間（min）K：熱死速率常數(shù)（min-1）積分邊界條件：N0→Nθ；θ0=0式中，θ

滅菌時(shí)間（s）；N0滅菌開始時(shí)，培養(yǎng)基中雜菌個(gè)數(shù)（個(gè)）；Nθ

經(jīng)過滅菌時(shí)間θ后，殘存的活菌數(shù)（個(gè)）。

3、熱致死反應(yīng)的速度常數(shù)K反應(yīng)速率常數(shù)k時(shí)微生物耐熱性的一種特征它隨微生物的種類和滅菌溫度而異。在相同溫度下，k值愈小，則微生物愈耐熱；k值愈大，微生物愈不耐熱。同一種微生物在不同的滅菌溫度下，k值不同，滅菌溫度愈低，k值愈低。滅菌時(shí)間還取決于污染程度（N0）、滅菌程度（Nt）。如果要達(dá)到徹底滅菌，即滅菌結(jié)束時(shí)殘留的活微生物數(shù)等于0，則所需的時(shí)間應(yīng)為無限長，這在實(shí)際中是不可能的。工程上，在進(jìn)行滅菌的設(shè)計(jì)時(shí)，常取Nt=0.001，即在1000次滅菌中，允許有一次失敗。某些芽胞細(xì)菌的k值細(xì)菌名稱k值/min-1枯草芽胞桿菌3.8～2.6硬脂嗜熱芽胞桿菌FS15180.77硬脂嗜熱芽胞桿菌FS6172.9產(chǎn)氣梭狀芽胞桿菌PA36791.8

微生物的受熱死亡屬于單分子反應(yīng)，其滅菌速率常數(shù)K與溫度之間的關(guān)系可用阿累尼烏斯公式表示：A---頻率常數(shù)，也稱阿累尼烏斯常數(shù)，s-1；R---氣體常數(shù)，8.314J/mol·KT---絕對溫度，K；ΔE---微生物死亡活化能，J/mol。4、滅菌的溫度和時(shí)間滅菌時(shí)，培養(yǎng)基成分分解速率常數(shù)K`與溫度之間的關(guān)系也可用阿累尼烏斯公式表示：K`---培養(yǎng)基內(nèi)易被破壞成分的分解速率常數(shù)；A`---頻率常數(shù)，也稱阿累尼烏斯常數(shù)，s-1；R---氣體常數(shù)，8.314J/mol·K；T---絕對溫度，K；ΔE`---培養(yǎng)基成分分解所需活化能，J/mol。

當(dāng)培養(yǎng)基成分從T1上升到T2時(shí)，微生物的死亡速率與培養(yǎng)基的分解有如下關(guān)系：實(shí)驗(yàn)證明：滅菌時(shí)殺死微生物的活化能大于培養(yǎng)基成分的破壞活化能將溫度提高到一定程度，會(huì)加速細(xì)菌孢子的死滅速度，縮短滅菌時(shí)間，由于有效成分的ΔE很低，溫度的提高只能稍微增大其破壞速度，但由于滅菌時(shí)間的顯著縮短，有效成分的破壞反而減少（即高溫短時(shí)滅菌）滅菌溫度℃滅菌時(shí)間（分）營養(yǎng)成分破壞量%10040099.31103667.01151550.0120427.01300.58.01450.082.01500.011.0N/No=0.001滅菌溫度、時(shí)間與營養(yǎng)成分破壞量的關(guān)系四、影響滅菌的因素培養(yǎng)基成分對滅菌的影響油脂、糖類及一定濃度的蛋白質(zhì)可增加微生物的耐熱性，另一些物質(zhì)，如高濃度的鹽類，色素等可削弱其耐熱性。培養(yǎng)基的物理狀態(tài)對滅菌的影響（固含物量、粘度、起泡性能）培養(yǎng)基中氫離子濃度對滅菌的影響培養(yǎng)基中氫離子濃度直接影響滅菌的效果。培養(yǎng)基的酸堿度越大，所需殺滅微生物的溫度越低。四、滅菌工藝24016012080時(shí)間（min)050100150溫度升溫冷卻保溫過程包括：升溫、保溫和冷卻等三個(gè)階段。各階段對滅菌的貢獻(xiàn)：20%