化工-工業(yè)微生物文稿(編輯修改稿)
2024-08-31 14:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 /γ 射線 (Co60) 在 工業(yè)上還少采用。 穿透力差 設(shè)備投資高 34 ◎ . 熱滅菌法 . ⊙ 干熱滅菌法： 160℃ ， 1 h。 使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)發(fā)生氧化作用而死亡。用于實驗器具和材料的滅菌。 ⊙ 濕熱滅菌法：利用飽和蒸汽滅菌。使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)發(fā)生凝固作用而致死。 由于蒸汽有很強的穿透力，冷凝時放出大量的潛熱，來源方便，價格低廉，滅菌效果好，是目前最基本的適合培養(yǎng)基和設(shè)備的滅菌方法。一般條件為： 121℃ ， 30 min。 35 利用過濾的方法截留微生物的方法。適合于澄清的液體和氣體的除菌。工業(yè)上常用此法制備大量的無菌空氣，供好氣性微生物的培養(yǎng)使用。 ⊙ 火焰滅菌法： 利用火焰直接把微生物殺死。方法簡單、滅菌徹底，但適用范圍有限 ◎ .過濾除菌法： 36 表 3 6 各種滅菌方法的特點及適用范圍 滅菌方法 原理及條件 特點 適用范圍 火焰滅菌法 利用火焰直接把微生物殺死。 方法簡單、滅菌徹底、但適用范圍有限。 適用于接種針、玻璃棒、試管口、三角瓶口等滅菌 干熱滅菌法 利用熱空氣將微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)氧化進行滅菌 滅菌后物料可保持干燥，方法簡單，但滅菌效果不如濕熱滅菌 適用于金屬或玻璃器皿的滅菌。 濕熱滅菌法 利用高溫蒸汽將物料的溫度升高使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)變性進行滅菌 蒸汽來源容易、潛熱大、穿透力強、滅菌效果好、操作費用低、有經(jīng)濟快速的特點 廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)設(shè)備及培養(yǎng)基的滅菌。 射線滅菌法 用射線穿透微生物細胞進行滅菌 使用方便，但穿透能力較差，適用范圍有限 一般只適用于無菌室，無菌箱搖瓶間和器皿表面的消毒 化學(xué)式劑滅菌法 利用化學(xué)試劑對微生物的氧化作用或損傷細胞等進 行滅菌 使用方法較廣，可用于無法用加熱方法進行滅菌的物品 常用于環(huán)境空氣的滅菌及一些表面的滅菌 過濾除菌法 利用過濾介質(zhì)將微生物菌體細胞過濾進行除菌 不改變物性而達到滅菌目的，設(shè)備要求高 常用于生產(chǎn)中空氣的凈化除菌，少數(shù)用于容易被熱破壞的培養(yǎng)基的滅菌 37 . 培養(yǎng)基滅菌 培養(yǎng)基中含有豐富的營養(yǎng)，工業(yè)化生產(chǎn)中，體積大，生產(chǎn)的時間長，很易受到雜菌的污染。 工業(yè)上常采用濕熱滅菌的方法。 滅菌的要求：工業(yè)上無菌（滅菌度為 1000）。即盡可能的出去雜菌的同時，還要盡可能的減收營養(yǎng)物的損失。 常采用的條件為： 121℃ ， 2030 min。 ： 滅菌的基本理論 （ 一）微生物的死亡動力學(xué) A:對數(shù)殘存定律： 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， 38 KteNNttNNKNdtdN??????000,積分得：初始條件： 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－ 滅菌速率常數(shù)或比死亡速率常數(shù)（ s1,min1） 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,N之間的關(guān)系為對數(shù) t=（ ）㏒ (N0/ N) 39 式中 N/N0, 菌體存活率，而 N0/N， 為滅菌度。 B:非對數(shù)死亡規(guī)律 ： 對于耐熱性的微生物芽孢，其死亡不符合對數(shù)規(guī)律。具有代表性的模型為 Prpkop amp。 Humphey提出的“菌體循序死亡模型”。 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?(D型），需經(jīng)過敏感的中間過程（ S型）。 NR NS ND KR KS 40 dNs/dt=KRNR－ KSNS dNR/dt= － KRNR 解為： N/N0=KR/(KR － KS)[exp(KSt) －KS/KRexp(－ KRt)] 當溫度在 120℃ 時，接近一級反應(yīng)規(guī)律 從以上可以看出：達到徹底的無菌，滅菌的時間為無限長。因此，工程設(shè)計以工業(yè)無菌為準。 （二）溫度對死亡速率常數(shù) K值的影響 ： 溫度可以影響反應(yīng)速度常數(shù)。其關(guān)系用Arrhenius方程表示 : K=Aexp(－ ⊿ E/RT) 41 42 式中： A— 常數(shù)（ s1 or min1)； R— 氣體常數(shù)， J/mol?K。 T — 絕對溫度， K。 ⊿ E — 微生物死亡活化能， J/mol. ㏑ K= ㏑ A－ (⊿ E /RT)…….. ? d㏑ K/dT= ⊿ E /RT2…………. ? 從（ 2）式看出： ⊿ E 大， ㏑ K對 T的變化率越大，即對溫度變化敏感。 培養(yǎng)基中的熱滅菌既要殺死雜菌，又要保存其中的有效成分，因而研究熱對營養(yǎng)物質(zhì)的影響是十分必要的 43 （三）溫度對營養(yǎng)物質(zhì)分解破壞速率常數(shù) K’的影響 同樣是為一級反應(yīng)： dC/dt=K’C 其中： C — 培養(yǎng)基內(nèi)易被破壞成分的濃度 mol/L。 t — 滅菌時間（ min,s)。 K’ — 分解速度常數(shù)。 而且 K’同樣受到溫度的影響， 符合 Arrhenius方程，即有：㏑ K’= ㏑ A’－ (⊿ E’ /RT)…….. ? ’ d㏑ K’/dT= ⊿ E’ /RT2…………. ? ’ 44 當培養(yǎng)基溫度從 T1升至 T2時： 對微生物其死亡速度常數(shù)的得比值 K2/K1=exp[－ ( ⊿ E /R)(1/T2 － 1/T1)] ∴ ㏑ (K2/K1)= － (⊿ E /R)(1/T2 － 1/T1)……..(3) 同理：對培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì) ㏑ (K2’/K1’)= － (⊿ E’ /R） (1/T21/T1)…(4) (3)/(4)得： ㏑ (K2/K1) / ㏑ (K2’/K1’) =⊿ E/⊿ E’…(5) 從 (5)中看出，活化能大，反應(yīng)速度常數(shù)變化程度也大。 45 細胞芽孢和熱敏性營養(yǎng)物的活化能 細 菌芽 孢和營養(yǎng)物 ⊿ E (J/mol) 細菌芽孢和營養(yǎng)物 ⊿ E(J/mol) 葉酸 維生素 B12 維生素 B1 維生素 B2 70340 96300 92114 98813 葡萄糖 嗜熱脂肪芽孢桿菌 枯草芽孢桿菌 肉毒梭菌 100488 283460 318210 343300 判斷采用高溫或是在低溫條件下殺菌是由該反應(yīng)的活化能的大小決定。滅菌溫度升高時，微生物殺死速率的提高要超
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