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灭菌与空气净化第一节灭菌发酵工业灭菌的方法湿热灭菌的原理培养基灭菌温度的选择培养基与设备、管道灭菌条件第二节空气净化空气净化的方法空气净化的流程空气过滤除菌的原理和介质自从发酵技术应用纯种培养后,要求发酵全过程只能有生产菌,不允许其他任何微生物共存,因此所有发酵过程必须进行纯种培养。杂菌一旦侵入生产系统,就会在短期内与生产菌争夺养料,[一方面消耗营养基质,另一方面]分泌一些有毒产物,这些物质是一些会抑制生产菌生长、改变培养液性质、抑制产物合成或破坏代谢产物的有毒副作用的物质,[如发生噬菌体污染,生产菌细胞将被裂解],轻则影响产量,重则导致生产彻底失败,造成严重经济损失,因此,整个发酵过程必须树立无菌观念。为了确保纯种培养,在生产菌接种前,要对培养基通入的空气、各种添加物、设备、管道等进行灭菌,还要对生产环境进行消毒。因此,掌握消毒和灭菌技术在发酵中具有非常重要的意义。第一节灭菌(sterilization)发酵工业灭菌的方法灭菌:指利用物理或化学的方法杀灭或去除物料及设备中所有的生命物质(包括营养细胞、细菌芽孢和孢子)[的技术或工艺过程]。消毒:是利用物理或化学的方法杀死物料、容器、器具内外及环境中的病源微生物[的技术或工艺过程],一般只能杀死营养细胞而不能杀死芽孢。消毒不一定能达到灭菌要求,灭菌则可达到消毒的目的。发酵工业生产中常用的灭菌方法有下列几种,根据灭菌对象和要求选用不同方法。干热灭菌法(1)原理:干热灭菌法是指利用干燥高温的热空气使微生物细胞内各种与温度有关的氧化反应速度迅速增加,从而使微生物的致死率迅速增加的过程。[高温对微生物有氧化、蛋白质变性和电解质浓缩作用而杀灭微生物。](2)常用方法:灼烧和电热箱加热。灼烧是最简单的干热灭菌的方法,是将金属或其他耐热材料制成的器物在火焰上灼烧,如接种针、三角瓶口等的灭菌。大多数的干热灭菌是利用设备[如电热鼓风干燥箱]加热到一定温度将微生物杀死。干热灭菌所需的温度较高,时间较长,一般160℃~170℃,1h~。(3)适用范围:主要用于灭菌后要求保持干燥的物料、器具等的灭菌[如:玻璃及金属用具及沙土管灭菌-----三角瓶口、试管口、培养皿、接种针、固定化细胞用的载体材料等][(4)优缺点:干热灭菌方法简单,灭菌后物料可保持干燥状态,但灭菌效果不如湿热灭菌。]湿热灭菌法(1)湿热灭菌法是指利用加压的饱和蒸汽对物料或设备容器进行灭菌的方法。原理:蒸汽穿透能力强,且在冷凝时放出大量的冷凝热,高温有水的条件很容易使蛋白质发生不可逆的凝固变性,使微生物在短时间内死亡,达到灭菌的目的。(有水分条件[蒸汽冷凝形成的]下,微生物细胞中的蛋白质变性温度会显著降低)常用方法:饱和蒸汽灭菌:一般121℃,30分钟[(3)湿热灭菌具有蒸汽来源容易、潜热大、穿透力强的特点,与其他灭菌方法相比具有灭菌效果好、操作费用低的优点,被广泛应用于工业生产,如生产设备、培养基、管道、阀门、流加物料等灭菌,是目前最基本的灭菌方法。]射线灭菌法(1)利用紫外线、高能量的电磁辐射和微粒辐射来杀灭微生物[紫外线、高能电磁辐射、放射性物质产生的高能粒子可以穿透微生物细胞,与菌体核酸发生光化学反应,造成菌体死亡,达到灭菌的目的][(2)常用:紫外线、X射线、γ射线[由Co60产生]、高速电子流的阴极射线等。]最常用的是紫外线,波长在250nm~270nm之间灭菌效率高,以260nm左右效率最高。使用范围:使用方便,但与湿热灭菌相比穿透力差,适用范围有限,一般只用于无菌室、无菌箱、培养间等局部空间灭菌和器皿表面灭菌。化学药品灭菌法(1)许多化学药剂能与微生物细胞物质发生反应而具有杀菌作用。如[75%酒精溶液]、甲醛、苯酚、高锰酸钾、漂白粉、环氧乙烷、季铵盐(如新洁尔灭)等。[%~%高锰酸钾溶液、5%有效***浓度的漂白粉溶液、37%%的新洁尔灭和杜灭芬溶液]。[化学药剂能与微生物中的某些成分发生反应,从而使微生物氧化变性或发生细胞损伤。](2)使用范围:因化学药剂也会与培养基中的一些营养物质产生作用,而且加入培养基中后不易去除,遗留毒性及腐蚀性大,所以化学药剂灭菌不用于培养基灭菌,只用于实验室、无菌室的空间灭菌或某些器具器械的灭菌[如溶氧电极、双手等表面消毒]。过滤除菌法(1)过滤除菌法是一种利用过滤方法阻留微生物以达到灭菌目的的方法。原理:[利用微生物不能透过滤膜除菌。~。](2)使用范围:用于压缩空气、酶溶液及其他不耐热化合物溶液除菌。对于对热敏感的物质,这是一种有效的方法。工业上常用过滤法大量制备无菌空气,供好氧微生物培养使用。[在产品的提取中,也可用过滤的方法(如超滤)处理料液,以得到无菌产品。][湿热灭菌法是是目前最基本的灭菌方法,看一下湿热灭菌的原