培養(yǎng)基滅菌空氣滅菌

1、培養(yǎng)基滅菌 空氣除菌,姚璐曄,第一節(jié) 培養(yǎng)基滅菌,滅菌的概念滅菌的方法濕熱滅菌的原理分批滅菌連續(xù)滅菌微生物的熱死動力學(xué),滅菌的概念,滅菌是用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營養(yǎng)細胞、細菌芽孢和孢子。消毒是指用物理或化學(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)細胞而不能殺死細菌芽孢。例如，巴氏消毒法，是將物料加熱至60℃維持30min，以殺死不耐高溫的微生物營養(yǎng)細胞。消毒不一定能達到滅菌

2、要求，而滅菌則可達到消毒的目的。,高溫瞬間巴氏消毒法的操作流程圖,法國微生物學(xué)家、化學(xué)家、近代微生物學(xué)的奠基人。,滅菌的概念,消毒（disinfection）與滅菌（sterilization）的區(qū)別？,殺滅所有微生物,殺滅病源微生物,滅菌的概念,防腐就是利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達到防止食品等發(fā)生霉腐的措施。 （1）低溫 （4）高滲 （2）缺氧 （5）高酸度 （3）干

3、燥 （6）防腐劑,防腐（antisepsis）,滅菌的方法,化學(xué)藥物滅菌 射線滅菌空氣的過濾除菌加熱滅菌,化學(xué)滅菌法,甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等 適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒,射線滅菌,電磁波、紫外線或放射性物質(zhì)適用范圍：無菌室、接種箱,微波輻射滅菌,紫外線 波長200-300nm的紫外線具有殺菌作用。作用于DNA，使一條DNA鏈上相鄰的兩個胸腺嘧 啶共價結(jié)合形成二聚體，導(dǎo)致細菌變異和死

4、亡。 電離輻射 高速電子、X射線、γ射線 微波 波長1mm~1m,過濾除菌法,利用過濾方法阻留微生物 適用范圍：制備無菌空氣,加熱滅菌法,濕熱滅菌法 (高壓蒸汽) 利用飽和蒸汽滅菌，條件：121℃，30min 適用范圍：生產(chǎn)設(shè)備及培養(yǎng)基滅菌干熱滅菌法 常用烘箱，滅菌條件：160℃下保溫1h 適用范圍：金屬或玻璃器皿火焰滅菌法 火焰 適用范圍

5、：接種針、玻璃棒、三角瓶口,關(guān)于滅菌和消毒的不正確的理解是（ ） A．滅菌是指殺滅環(huán)境中的一切微生物的細 胞、芽孢和孢子 B．消毒和滅菌實質(zhì)上是相同的 C．接種環(huán)用灼燒法滅菌 D．常用滅菌的方法有加熱法、過濾法、紫外 線法、化學(xué)藥品法,谷氨酸棒狀桿菌的培養(yǎng)液常采用的滅菌方法是（ ）A．高壓蒸汽滅菌B．高溫滅菌C．加入抗生素滅菌D．酒精滅菌,濕熱滅菌,濕熱滅菌原理：蒸汽具有很強的穿透能力，在冷凝時會

6、放出大量的冷凝熱，很容易使蛋白質(zhì)凝固而殺死各種微生物。 滅菌條件： 121℃，30min滅菌不利方面：同時會破壞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分，甚至產(chǎn)生不利于菌體生長的物質(zhì)。,分批滅菌（間歇滅菌）,將配制好的培養(yǎng)基同時放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進行加熱滅菌的過程，也稱實罐滅菌。,過程包括：升溫、保溫和冷卻三階段。各階段對滅菌的貢獻： 20%、75%、5%。,連續(xù)滅菌,將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外通過連續(xù)滅菌裝置進行加

7、熱、保溫和冷卻而進行滅菌。,問題,連續(xù)滅菌的基本設(shè)備有哪些 ？,連續(xù)滅菌,（1）配料預(yù)熱罐，將配制好的料液預(yù)熱到60?70 ℃ ，以免連續(xù)滅菌時由于料液與蒸汽溫度相差過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲；（2）加熱塔（連消塔），用高溫蒸汽使料液溫度很快升高到滅菌溫度（126?132 ℃ ）；,連續(xù)滅菌,（3）維持罐，使料液在滅菌溫度下保持5?7min。因為：連消塔加熱的時間很短，光靠這段時間的滅菌是不夠的；（4）冷卻管，使料液冷卻到40?50℃后（

8、冷水噴淋） ，輸送到預(yù)先滅菌過的罐內(nèi)。,連續(xù)滅菌,連續(xù)滅菌過程中溫度的變化(虛線),間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較,微生物的熱死動力學(xué),微生物受熱死亡的主要原因是高熱能使蛋白質(zhì)變性，這種反應(yīng)可認為是單分子反應(yīng)，死亡速率可視為一級反應(yīng)，即與殘存的微生物數(shù)量成正比。,微生物的熱死動力學(xué),式中N－經(jīng)時間t后殘存的活菌濃度（個/L)， N0—開始滅菌時原有活菌濃度（個/L)；t－滅菌時間（s, min）K－比熱死速率常數(shù)、滅菌速率常數(shù)或比死

9、亡速率常數(shù)（s-1,min-1）它的大小與微生物的種類和加熱溫度有關(guān)。在同等溫度下，其值小，微生物的耐熱性強。從上式得出：t與N之間的關(guān)系為對數(shù),式中N/N0, 菌體存活率，而N0/N，為滅菌度。,微生物的熱死動力學(xué),實驗證明，細菌孢子的熱死滅動力學(xué)與營養(yǎng)體細胞顯著不同。 對于耐熱性的微生物芽孢， “菌體循序死亡模型”假說，認為：芽孢的死亡是漸進的。有耐熱的芽孢（R型）轉(zhuǎn)變?yōu)樗劳龅难挎撸―型），需經(jīng)過敏感的中間過程（S型）。,當(dāng)溫度

10、超過120℃時，熱阻極強的芽孢與營養(yǎng)體的熱死滅動力學(xué)基本符合一級反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律。,微生物的熱死動力學(xué),T對K的影響,式中：A——頻率因子，7.94×1038，min-1 ΔE——活化能，J/mol R——通用氣體常數(shù)，8.28J/（mol·K）,在相同條件下， ΔE越高，K值越低，熱死速率越慢。 不同菌的孢子的熱死滅反應(yīng)ΔE各不相同，且K值取決于ΔE和T。 對上式取對數(shù)

11、，得,微生物的熱死動力學(xué),K是ΔE和T的函數(shù),反應(yīng)的ΔE越高，lnK對T的變化率越高，即T的變化對K的影響越大。,迅速提高滅菌溫度，可加快細菌孢子的死滅速度，縮短在高溫下的滅菌時間，而滅菌對于培養(yǎng)基中有效成分的破壞大為減少。,高溫短時間滅菌——滅菌動力學(xué)得出的最重要結(jié)論,例1：當(dāng)殺菌溫度從120℃升至150 ℃，試計算維生素B1的分解速率常數(shù)KB和嗜熱脂肪芽孢桿菌的死亡速率常數(shù)KS。已知⊿ES=283460 J/mol, As=1.06

12、×1036 (min-1) ；⊿EB=92114 J/mol, AB=1.06×1010 (min-1)解：由（1）式，即㏑K= ㏑ A－ (⊿E /RT)得 lnKs= ln As － ⊿ES /(2.303 RT) ∴ Ks在120 ℃時為0.024 (min-1) 150 ℃時為11.12 (min-1)滅菌速率常數(shù)提高463倍。 同樣地： K

13、B在120 ℃時為0.055 (min-1)，150 ℃時為0.404 (min-1)，同樣的溫度變化僅提高7.3倍。,1.殺滅芽胞最常用和最有效的方法是：____________。a.紫外線照射 b.煮沸5min c.巴氏消毒法 d.高壓蒸氣滅菌法2.下述不可能殺滅細菌芽胞的方法是： ____________。a.煮沸法 b.巴氏消毒法 c.間歇滅菌法 d.干熱滅菌法

14、e.高壓蒸氣滅菌法3.常用于空氣或物體表面的消毒____________。a.高壓蒸氣滅菌法 b.紫外線照射法c.濾過除菌法 d.巴氏消毒法 4.常用于基礎(chǔ)培養(yǎng)基滅菌____________。a.高壓蒸氣滅菌法 b.紫外線照射法 c.濾過除菌法d.巴氏消毒法,第二節(jié) 空氣除菌,空氣除菌的引入空氣中的微生物空氣除菌方法空氣

15、過濾設(shè)計膜過濾器空氣除菌典型流程,空氣除菌的引入,微生物發(fā)酵分好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵兩類。無菌空氣是好氧微生物的氧源?？諝膺^濾失敗占發(fā)酵染菌各種因素的20%左右。空氣過濾器的作用是防止空氣把雜菌帶入發(fā)酵過程，保證發(fā)酵從接種到放罐的整個過程為純種培養(yǎng)，不受外源微生物的污染。,空氣除菌的引入,在普通城市郊區(qū)，在干燥、晴朗的天氣條件下，空氣中微生物數(shù)目為102~104個/m3 ；好氧發(fā)酵的平均通氣量為0.8vvm（每分鐘每體積發(fā)酵液需

16、要空氣體積）；次級代謝產(chǎn)品的發(fā)酵需要200h；一個100m3的發(fā)酵罐；在整個發(fā)酵過程中所需通入空氣中的微生物的量為1億~100億個。,空氣中的微生物,空氣中懸浮著大量的微生物，它們附著在空氣中的灰塵及顆?；蛩樯?。 這些微生物包括霉菌、細菌、放線菌、酵母及噬菌體等。 城市空氣中微生物的密度較高，農(nóng)村和山區(qū)較低，夏季比冬季多，氣候溫和潮濕的地區(qū)，空氣中微生物比較多，工廠附近以主風(fēng)向上游密度較低。,高度每升高2.5m，空氣中的塵埃

17、粒子含量下降一個數(shù)量級，因此高空取氣很重要。,空氣除菌方法,無菌空氣是指自然界的空氣通過除菌處理使其含量降低到一個極限百分數(shù)的凈化空氣。,獲取方法,,利用加熱、化學(xué)藥劑或射線：蛋白質(zhì)變性,利用過濾介質(zhì)及靜電除塵捕集空氣中的灰塵及顆粒,空氣除菌方法,加熱滅菌,原理：微生物在高溫下容易被殺死； 利用空氣被壓縮時產(chǎn)生的熱來滅菌。 特點：空氣傳熱效率低，溫度分布不均勻， 滅菌時間長； 不適合大量

18、制造無菌空氣。,空氣除菌方法,輻射滅菌,原理：波長在226.5~328.7nm的紫外線對空氣中微生物的殺菌效力最強。 聲波、高能陰極射線及γ射線都可用于空氣滅菌。 特點：滅菌時間長； 大規(guī)模應(yīng)用不經(jīng)濟； 該法用于無菌室、接種間。,空氣除菌方法,化學(xué)滅菌,常用的空氣滅菌用化學(xué)藥劑有苯酚、環(huán)氧乙烷、過氧化氫、重金屬鹽、新潔爾滅、甲醛溶液

19、和硫磺等。 原理：將殺菌劑溶于水配成合適的濃度，使空氣在殺菌劑溶劑中通過或噴灑于空氣中以殺死空氣中的微生物。 特點：除菌結(jié)束后必須除去夾帶殺菌劑的水汽和霧。 應(yīng)用于無菌室、接種間和培養(yǎng)間的滅菌。,空氣除菌方法,靜電除塵,原理：使空氣中的灰塵成為載電體，然后將其捕集在電極上。 熱點：能量消耗少 設(shè)備龐大 空氣最好為無油，濕度低,空氣除菌方法,介質(zhì)過濾,發(fā)酵工業(yè)用于發(fā)酵罐制備無菌空

20、氣的方法是介質(zhì)過濾。 使用的過濾介質(zhì)有棉花、玻璃纖維、不銹鋼纖維、聚丙烯纖維。 目前在發(fā)酵工業(yè)上普遍采用的是膜過濾器。,空氣過濾設(shè)計,采用概率論進行分析空氣過濾，基本假設(shè)有三點：纖維填充的空氣過濾器由多層介質(zhì)組成；微生物經(jīng)過每一層玻璃纖維時，與玻璃纖維碰撞存在一定概率；當(dāng)微生物與纖維碰撞次數(shù)小于一定值時，仍能通過過濾器中流出而返回空氣中。,濾層厚度越大，空氣通過過濾介質(zhì)的時間越長，捕集效率也就越大；纖維直徑越小，捕集效率

21、也越大。,捕集效率,空氣過濾設(shè)計,空氣過濾器除菌機制,直接截留 慣性沖擊 布朗運動或擴散攔截 重力沉降 靜電吸引,空氣過濾設(shè)計,空氣過濾器除菌機制,直接截留 空氣流線中所夾帶的微粒由于和纖維相 接觸而被捕集時稱為直接截留。 過濾介質(zhì)起篩網(wǎng)的作用機械截留顆粒。 直接截留的截留效率完全決定于顆粒直徑。,空氣過濾設(shè)計,空氣過濾器除菌機制,2. 慣性沖擊 顆粒以一定速度向纖維垂直運動時，空氣受阻改變流向，

22、繞過纖維前進，微粒因慣性作用不能及時改變方向，便沖向纖維表面并滯留下來。 在較低流速范圍內(nèi)，沖擊過濾效率隨氣流速度增加而降低； 增至臨界流速時，效率隨氣流速度增加而提高； 當(dāng)氣流速度再上升，效率會顯著下降。,空氣過濾設(shè)計,空氣過濾器除菌機制,3. 布朗運動或擴散攔截 微小的顆粒受空氣分子碰撞發(fā)生布朗運動。 顆粒與介質(zhì)相碰而被捕集成為擴散。 纖維直徑越小，氣流運動速度越小，擴散捕集效率越高。

23、,膜過濾器,發(fā)酵工業(yè)初期采用棉花作為介質(zhì),逐漸被玻璃纖維、不銹鋼纖維和聚丙烯纖維代替,目前都被膜過濾器取代,,預(yù)過濾器和可蒸汽滅菌的無菌過濾器,膜過濾器,預(yù)過濾器,作用：除去空氣中的顆粒和塵埃以及液珠。 分類：除去顆粒的預(yù)過濾器、除去液體霧滴的預(yù)過濾器。 安裝位置：在可滅菌過濾器的上游,膜過濾器,可滅菌的無菌膜過濾器,膜片由多孔的疏水有機材料制成，最常用的是聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯。 無菌膜過濾器主要指膜孔為0.22um

24、以下的膜過濾器。,膜過濾器,用于空氣過濾中的膜過濾器的質(zhì)量檢驗,無菌過濾膜系統(tǒng)的完整性檢驗分成毀滅性檢驗和非毀滅性檢驗兩大類?！缧詸z驗是應(yīng)用某一合適的污染物（微生物）并檢驗使用的膜組件是否能夠在特定的條件下滿足某一具體的截留效率?！》菤缧詸z驗主要有：泡點檢驗、前流動檢驗、持壓檢驗。,空氣除菌典型流程,空氣 空壓機 貯氣罐 冷卻 除油水 加熱 空氣預(yù)處理 總

25、過濾器 分過濾器 無菌空氣 空氣過濾,,,,,,,,,,,,,,,,,空氣除菌典型流程,空氣預(yù)處理,目的:　提高壓縮前空氣的潔凈度（1）提高空氣吸氣口的位置；（2）在空氣入口處設(shè)置粗過濾器 ——捕集較大的灰塵顆粒，并保護空壓機?！∪コ龎嚎s后空氣中的油和水,空氣除菌典型流程,空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻,（1）空氣壓縮：克服輸送過程中過濾介質(zhì)的阻力并維持一定的氣

26、流速度。（2）壓縮后空氣溫度顯著上升，需冷卻。,壓縮后的高溫空氣能引起過濾介質(zhì)的炭化或燃燒　增大發(fā)酵罐的降溫負荷　增加培養(yǎng)液水分的蒸發(fā)，一般用列管式冷卻器冷卻。,空氣除菌典型流程,空氣貯罐,消除壓縮機排出空氣量的脈沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力?！±弥亓Τ两底饔贸ゲ糠钟挽F?！【o接空壓機安裝?！∮行┭b有冷卻管。,空氣除菌典型流程,壓縮空氣的除油除水,冷卻降溫后的空氣濕度增大，會使過濾介質(zhì)受潮失效。,兩類設(shè)備旋風(fēng)分離器——利用離心

27、力進行沉降，對于10?m以上的微粒分離效率較高。絲網(wǎng)分離器——利用慣性進行攔截，分離效率較高，能除去2～5?m的細小顆粒。,空氣除菌典型流程,壓縮空氣的除油除水,采用慣性攔截等機理，有效去除空氣中的水、油霧、塵埃，不銹鋼絲網(wǎng)可清洗，使用壽命長。,空氣除菌典型流程,空氣加熱,將除油水的空氣加熱（溫差在10～15°C 左右），降低相對濕度（達50%～60%）后，輸入過濾器。 　用列管換熱器。,空氣除菌典型流程,空氣過濾,空氣除

28、菌典型流程,理想空氣除菌流程的特點：,高空采風(fēng)裝設(shè)前過濾器盡量選用無油潤滑壓縮機壓縮機后采用冷卻型的空氣貯罐采用冷卻－旋風(fēng)分離器采用除霧器空氣進入總過濾器前相對濕度要較低空氣除菌設(shè)備均能采用蒸汽滅菌．．．,人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋。”通過閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文