《工业微生物学》第三章 35消毒和灭菌 发酵是利用特定的一种或几种微生物的代谢活动,大量生产菌体或特定的代谢产 物。在此过程中,需要保证没有其它杂菌的侵染,否则,将可能产生以下一些不利的后 果 (1)杂菌消耗培养基成分,造成生产水平下降 (2)杂菌菌体大量繁殖及其代谢产生某些化合物会造成目标产物提取的难度增大,如 果污染杂菌有可能影响发酵液的过滤(滤速降低,滤渣含水量増髙),也会使溶媒提取 时易发生乳化现象 (3)杂菌产生某些对生产菌有毒害或者能分解预期产物的物质。这在抗生素发酵 中很常见,如某些杂菌会产β内酰胺酶,从而分解含β内酰胺结构的抗生素 (4)若是噬菌体污染,则会造成发酵菌体细胞的溶解 (5)若杂菌的生长速度超过生产菌,就会取而代之 正是由于上述原因,消毒和灭菌工作在发酵产业中起到决定性的作用。虽然,生产 上也有轻度染菌对生产和产品质量影响不大的情况,但这是有条件的极少数例外 灭菌( Sterilization)的英文字意为使之失去生殖能力,即杀死一切微生物(繁殖体 孢子)的措施,包括杂菌和生产菌、病原和非病原菌在内。实践中灭菌可分杀菌和溶菌 前者使菌体死亡,但形体尚存,后者使细胞溶化,消失。消毒( Disinfection)字意为去 除感染,消去毒害。即杀死引起感染的微生物。通常是杀死病原微生物。工业上指消除 杂菌,除去引起感染的微生物 消毒和灭菌都可以采用类似的各种物理和化学方法,但它们也存在一定的差异。消 毒偏向于利用一些化学因素,较为温和;而灭菌偏向于利用一些物理因素,较为剧烈 消毒的结果不一定灭菌,灭菌的结果应该无菌。 除杀死微生物以外,我们常采取一些抑制微生物生长的手段,即抑菌。它包括防腐 和化疗。 总之,灭菌、消毒和抑菌都是常用的控制有害微生物的措施。 杀菌 彻底杀灭-灭 溶菌 部分杀灭--消毒 控制有害菌措施 抑制霉腐微生物-防腐 抑制宿主体内病原菌-化疗 351常见的灭菌和消毒的物理方法 最常用的物理方法是高温灭菌(消毒)法。因为微生物的生物功能完全依赖于蛋白 质、核酸等生物大分子,而高温可引起这些活性大分子氧化或变性失活,从而导致微生 物死亡。 当环境温度超过微生物的最高生长温度,将会引起微生物死亡。不同微生物的最高 生长温度不同,不同生长阶段的微生物抗热性也不一样,因而可以根据不同对象,通过 控制热处理的温度和时间达到灭菌或消毒的目的。常见的高温灭菌(消毒)方法主要有 干热和湿热两大类: 火焰灼烧法 干热灭菌法 烘箱热空气灭菌法 高温灭菌(消毒)法 巴氏消毒法 湿热灭菌(消毒)法常压下煮沸消毒法 间歇灭菌法 常规加压灭菌法 加压下(连续加压灭菌法
《工业微生物学》 第三章 1 3.5 消毒和灭菌 发酵是利用特定的一种或几种微生物的代谢活动，大量生产菌体或特定的代谢产 物。在此过程中，需要保证没有其它杂菌的侵染，否则，将可能产生以下一些不利的后 果： （1）杂菌消耗培养基成分，造成生产水平下降； （2）杂菌菌体大量繁殖及其代谢产生某些化合物会造成目标产物提取的难度增大，如 果污染杂菌有可能影响发酵液的过滤（滤速降低，滤渣含水量增高），也会使溶媒提取 时易发生乳化现象； （3）杂菌产生某些对生产菌有毒害或者能分解预期产物的物质。这在抗生素发酵 中很常见，如某些杂菌会产β内酰胺酶，从而分解含β内酰胺结构的抗生素； （4）若是噬菌体污染，则会造成发酵菌体细胞的溶解； （5）若杂菌的生长速度超过生产菌，就会取而代之。 正是由于上述原因，消毒和灭菌工作在发酵产业中起到决定性的作用。虽然，生产 上也有轻度染菌对生产和产品质量影响不大的情况，但这是有条件的极少数例外。 灭菌（Sterilization）的英文字意为使之失去生殖能力，即杀死一切微生物（繁殖体 孢子）的措施，包括杂菌和生产菌、病原和非病原菌在内。实践中灭菌可分杀菌和溶菌。 前者使菌体死亡，但形体尚存，后者使细胞溶化，消失。消毒（Disinfection）字意为去 除感染，消去毒害。即杀死引起感染的微生物。通常是杀死病原微生物。工业上指消除 杂菌，除去引起感染的微生物。 消毒和灭菌都可以采用类似的各种物理和化学方法，但它们也存在一定的差异。消 毒偏向于利用一些化学因素，较为温和；而灭菌偏向于利用一些物理因素，较为剧烈。 消毒的结果不一定灭菌，灭菌的结果应该无菌。 除杀死微生物以外，我们常采取一些抑制微生物生长的手段，即抑菌。它包括防腐 和化疗。 总之，灭菌、消毒和抑菌都是常用的控制有害微生物的措施。 3.5.1 常见的灭菌和消毒的物理方法 最常用的物理方法是高温灭菌（消毒）法。因为微生物的生物功能完全依赖于蛋白 质、核酸等生物大分子，而高温可引起这些活性大分子氧化或变性失活，从而导致微生 物死亡。 当环境温度超过微生物的最高生长温度，将会引起微生物死亡。不同微生物的最高 生长温度不同，不同生长阶段的微生物抗热性也不一样，因而可以根据不同对象，通过 控制热处理的温度和时间达到灭菌或消毒的目的。常见的高温灭菌（消毒）方法主要有 干热和湿热两大类： 杀菌 彻底杀灭---灭菌 杀灭 溶菌 部分杀灭---消毒 控制有害菌措施 抑制霉腐微生物---防腐 抑制 抑制宿主体内病原菌---化疗 火焰灼烧法 干热灭菌法 烘箱热空气灭菌法 高温灭菌（消毒）法 巴氏消毒法 湿热灭菌（消毒）法 常压下 煮沸消毒法 间歇灭菌法 常规加压灭菌法 加压下 连续加压灭菌法
《工业微生物学》 对于不能进行高温处理的物品可以采取过滤除菌、紫外线、γ射线照射等物理方法, 或采取化学控菌的方法。 3511千热灭菌法( dry heat sterilization) 干热灭菌时,微生物主要由于氧化作用而死亡。干热灭菌的Qo值(即温度升高10 ℃时的生长速度常数与原来温度时的生长速度常数的比值)通常约为2~3 1)灼烧法( incineration)这是最简单、最彻底的干热灭菌方法,它将被灭菌物品放在 火焰中灼烧,使所有的生物质碳化。但是,该法对被灭菌物品的破坏极大,适用的范围 较小。常用于实验室接种针、勺、试管或三角瓶口和棉塞的灭菌,也用于工业发酵罐接 种时的火环保护。 2)烘箱热空气法(hat- air oven)将物品放入烘箱内,然后升温至150-170℃,维持1~2 小时。一般的营养体在100℃,维持1小时即会死亡,芽孢在160℃,维持2小时才会 全部死亡。所以,经过烘箱热空气法可以达到彻底灭菌的目的。该法适用于玻璃、陶瓷 和金属物品的灭菌。其优点是灭菌后物品干燥,缺点是操作所需时间长,易损坏物品, 对液体的样品不适用 352湿热灭菌法( Moist heat sterilization) 湿热灭菌时,微生物死亡与细胞蛋白质等大分子变性有关,其Q1o值比干热灭菌的 高,对芽孢(在100~135℃)约为8~10,对营养细胞则更高,因此,湿热灭菌比干热灭 菌更有效。 湿热法就是利用水蒸汽的热量将物品灭菌。同样温度下,湿热灭菌的效果与干热发 的比较见表3.5.1。水蒸汽具有穿透能力强,易于传导热量的优点,干热和湿热空气穿透 力的比较见表352。实验表明蛋白质的含水量与其凝固温度成反比,见表3.53,因 湿热更易将蛋白质的氢键打断,使其发生变性凝固。另外,由于蒸汽在被灭菌的物品表 面凝结,释放出潜热,这种潜热能迅速提高灭菌物品的温度,缩短灭菌所需的时间。总 ,湿热灭菌具有经济和快速等特点,广泛用于培养基和发酵设备等的灭菌。 湿热条件下,多数细菌和真菌的营养体在60℃左右,5~10分钟即死亡:酵母菌和 真菌的孢子稍耐热,80℃以上才会死亡;而细菌的芽孢一般在120℃,维持15分钟才能 杀死。(嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢在121℃,需要12分钟才能杀死。) 表351千热与湿热空气对不同细菌的致死时间比较 方式 干热90℃ 细菌种类 白喉棒杆菌 24小时 2小时 2分钟 痢疾杆菌 3小时 2小时 2分钟 伤寒杆菌 3小时 2分钟 葡萄球菌 8小时 3小时 2分钟 表352干热和湿热空气穿透力的比较 加热方式温度(℃)加热时间 透过布的层数及其温度(℃) (小时) 20层 40层 100层 干热 130~140 70以下 105 4 01 101 表353蛋白质含水量与其凝固温度的关系 蛋白质含水量(%) 蛋白质凝固温度(℃)灭菌时间(分) 30 30 80~90 30
《工业微生物学》 第三章 2 对于不能进行高温处理的物品可以采取过滤除菌、紫外线、射线照射等物理方法， 或采取化学控菌的方法。 3.5.1.1 干热灭菌法（dry heat sterilization） 干热灭菌时，微生物主要由于氧化作用而死亡。干热灭菌的 Q10 值（即温度升高 10 ℃时的生长速度常数与原来温度时的生长速度常数的比值）通常约为 2~3。 1) 灼烧法(incineration) 这是最简单、最彻底的干热灭菌方法，它将被灭菌物品放在 火焰中灼烧，使所有的生物质碳化。但是，该法对被灭菌物品的破坏极大，适用的范围 较小。常用于实验室接种针、勺、试管或三角瓶口和棉塞的灭菌，也用于工业发酵罐接 种时的火环保护。 2) 烘箱热空气法(hat-air oven) 将物品放入烘箱内，然后升温至 150~170℃，维持 1~2 小时。一般的营养体在 100℃，维持 1 小时即会死亡，芽孢在 160℃，维持 2 小时才会 全部死亡。所以，经过烘箱热空气法可以达到彻底灭菌的目的。该法适用于玻璃、陶瓷 和金属物品的灭菌。其优点是灭菌后物品干燥，缺点是操作所需时间长，易损坏物品， 对液体的样品不适用。 3.5.1.2 湿热灭菌法（Moist heat sterilization ) 湿热灭菌时，微生物死亡与细胞蛋白质等大分子变性有关，其 Q10 值比干热灭菌的 高，对芽孢（在 100~135℃）约为 8~10，对营养细胞则更高，因此，湿热灭菌比干热灭 菌更有效。 湿热法就是利用水蒸汽的热量将物品灭菌。同样温度下，湿热灭菌的效果与干热发 的比较见表 3.5.1。水蒸汽具有穿透能力强，易于传导热量的优点, 干热和湿热空气穿透 力的比较见表 3.5.2。实验表明蛋白质的含水量与其凝固温度成反比，见表 3.5.3，因此 湿热更易将蛋白质的氢键打断，使其发生变性凝固。另外，由于蒸汽在被灭菌的物品表 面凝结，释放出潜热，这种潜热能迅速提高灭菌物品的温度，缩短灭菌所需的时间。总 之，湿热灭菌具有经济和快速等特点，广泛用于培养基和发酵设备等的灭菌。 湿热条件下，多数细菌和真菌的营养体在 60℃左右，5~10 分钟即死亡；酵母菌和 真菌的孢子稍耐热，80℃以上才会死亡；而细菌的芽孢一般在 120℃，维持 15 分钟才能 杀死。（嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢在 121℃，需要 12 分钟才能杀死。） 表 3.5.1 干热与湿热空气对不同细菌的致死时间比较 加热方式 细菌种类 干热 90℃ 90℃，相对湿度分别为 20% 80% 白喉棒杆菌 痢疾杆菌 伤寒杆菌 葡萄球菌 24 小时 3 小时 3 小时 8 小时 2 小时 2 小时 2 小时 3 小时 2 分钟 2 分钟 2 分钟 2 分钟 表 3.5.2 干热和湿热空气穿透力的比较 加热方式 温度（℃） 加热时间 （小时） 透过布的层数及其温度（℃） 20 层 40 层 100 层 干热 湿热 130~140 105 4 4 86 101 72 101 70 以下 101 表 3.5.3 蛋白质含水量与其凝固温度的关系 蛋白质含水量（%） 蛋白质凝固温度（℃） 灭菌时间（分） 50 25 18 6 0 56 74~80 80~90 145 160~170 30 30 30 30 30
《工业微生物学》第三章 常用湿热法有以下几种。 1)巴斯德消毒法( Pasteurization) 巴斯德消毒法是十九世纪六十年代,由巴斯德发展起来的。该法主要针对牛奶、啤 酒、果酒和酱油等不易长时间高温灭菌的液体食品,其目的是杀死无芽孢的病原菌(如 牛奶中的结核杆菌和沙门氏杆菌),但又能保持食品的风味 巴斯德消毒法的一般操作是将待消毒的液体食品置于60~85℃下处理15秒-30分 钟,然后迅速冷却。多年来,具体的处理温度和时间都有所变动。较为传统的操作是低 温维持法( low temperature holding method, LTH或称低温长时法( (low temperature long time,L∏LT),即将液体食品(如牛奶)置于629℃(145F)下处理30分钟。对于较稠的 食品(如冰淇淋,奶油)常采用69.5℃(155F);另一类是高温瞬间法( high temperature short time,HIST),将液体食品置71.6℃(161F)下处理15~17秒种。近年来,由于设备 的改良,尤其是采用流动连续操作系统(见图35.1)后,巴斯德消毒法逐渐演化成一种 采用更高温度、更短时间的灭菌方法,即超高温巴斯德灭菌法( ultrapasteurization),让 液体食品停留在140℃左右(如137℃或143℃)的温度下保持3~4秒钟,急剧冷却至 75℃,然后经均质化后冷却至20℃。该法能够达到灭菌之目的,而且处理后的牛奶等饮 料可存放长达6个月。 冷却器 预冷 消毒牛奶 加热器 预热 温度控制器 待消毒牛奶 图351高温瞬间巴斯德消毒法的操作流程图 2)煮沸消毒法 人们常将饮用水加热至100℃,煮沸数分钟,以达到消毒的目的。在条件有限的情 况下,可采用该法消毒物品。 3)间歌灭菌法,或称丁达尔灭菌法( Tyndallization) 间歇灭菌法是在80~100℃蒸煮15-60分钟,再搁置室温(28~37℃)下过夜,并重 复以上过程三遍以上。其中蒸煮过程可以杀死微生物的营养体,但不能杀死芽孢,室温 过夜促使芽孢萌发形成营养体,再经蒸煮过程可杀死新的营养体。循环三次以上可以保 证彻底杀死包括芽孢在内的微生物。这种方法可以在较低的温度下,达到彻底灭菌的目 的,对设备的要求较低,适用于不耐高温的物品灭菌。但其缺点是费时。 4)常规加压灭菌法 蒸汽加压灭菌是目前应用最广、最有效的灭菌手段。蒸汽(湿热)灭菌过程是个 级反应,可用下式表示: dN/dt=kN 式中N是现存的活菌数;t是灭菌处理的时间:k是反应速率常数或比死亡速率。对于 一级反应,其反应速度,即k值随温度升高而增大。上式积分可得如下表达式 N /No=e-k 式中No是灭菌处理开始时存在的活菌数目:N1是经过t时间后存在的活菌数目。 Arrhenius 曾提出温度与反应速度常数之间的关系式 dInk/dT=E/RT
《工业微生物学》 第三章 3 常用湿热法有以下几种。 1) 巴斯德消毒法（Pasteurization） 巴斯德消毒法是十九世纪六十年代，由巴斯德发展起来的。该法主要针对牛奶、啤 酒、果酒和酱油等不易长时间高温灭菌的液体食品，其目的是杀死无芽孢的病原菌（如 牛奶中的结核杆菌和沙门氏杆菌），但又能保持食品的风味。 巴斯德消毒法的一般操作是将待消毒的液体食品置于 60 ~85℃下处理 15 秒~30 分 钟，然后迅速冷却。多年来，具体的处理温度和时间都有所变动。较为传统的操作是低 温维持法（low temperature holding method, LTH)或称低温长时法（low temperature long time, LTLT），即将液体食品（如牛奶）置于 62.9℃(145℉)下处理 30 分钟。对于较稠的 食品（如冰淇淋，奶油）常采用 69.5℃(155℉)； 另一类是高温瞬间法（high temperature short time, HTST），将液体食品置 71.6℃(161℉)下处理 15~17 秒种。近年来，由于设备 的改良，尤其是采用流动连续操作系统（见图 3.5.1）后，巴斯德消毒法逐渐演化成一种 采用更高温度、更短时间的灭菌方法，即超高温巴斯德灭菌法（ultrapasteurization），让 液体食品停留在 140℃左右（如 137℃或 143℃）的温度下保持 3~4 秒钟，急剧冷却至 75℃，然后经均质化后冷却至 20℃。该法能够达到灭菌之目的，而且处理后的牛奶等饮 料可存放长达 6 个月。 图 3.5.1 高温瞬间巴斯德消毒法的操作流程图 2) 煮沸消毒法 人们常将饮用水加热至 100℃，煮沸数分钟，以达到消毒的目的。在条件有限的情 况下，可采用该法消毒物品。 3) 间歇灭菌法，或称丁达尔灭菌法（Tyndallization） 间歇灭菌法是在 80 ~100℃蒸煮 15~60 分钟，再搁置室温（28~37℃）下过夜，并重 复以上过程三遍以上。其中蒸煮过程可以杀死微生物的营养体，但不能杀死芽孢，室温 过夜促使芽孢萌发形成营养体，再经蒸煮过程可杀死新的营养体。循环三次以上可以保 证彻底杀死包括芽孢在内的微生物。这种方法可以在较低的温度下，达到彻底灭菌的目 的，对设备的要求较低，适用于不耐高温的物品灭菌。但其缺点是费时。 4) 常规加压灭菌法 蒸汽加压灭菌是目前应用最广、最有效的灭菌手段。蒸汽（湿热）灭菌过程是个一 级反应，可用下式表示： -dN/dt = kN 式中 N 是现存的活菌数；t 是灭菌处理的时间；k 是反应速率常数或比死亡速率。对于 一级反应，其反应速度，即 k 值随温度升高而增大。上式积分可得如下表达式： Nt/N0 = e-kt 式中N0是灭菌处理开始时存在的活菌数目；Nt是经过t时间后存在的活菌数目。Arrhenius 曾提出温度与反应速度常数之间的关系式： dlnk/dT =E/RT2
《工业微生物学》 式中,E是活化能;R是气体常数;T是绝对温度。积分后可得: K=Ae-ERT 式中,A是 Arrhenius常数。将上述两式联立就可得培养基在一恒定温度下灭菌的表达 n(NN)=A·t·chR 式中,ln(No/N1)被称为Del系数,它表示在一定热量和时间条件下,活菌数目减少的数 量。对为达到某一De值所需灭菌时间的对数和绝对温度的倒数作图,可得一直线。直 线的斜率与反应的活化能有关。见图352。从图中可清楚地看到,在相当大的范围内 不同灭菌时间和温度值可以得到相同的灭菌效果。也就是说,高温瞬时灭菌和低温长时 间灭菌均可达到同样的效果。 因为我们无法了解所有的待灭菌物中微生物的热致死特性,所以,常假设杂菌是嗜 热脂肪芽孢杆菌( Bacillus stearothermophilus)的芽孢,一种已知耐热性最强的微生物,并 根据是否能够杀死该芽孢来设计,使灭菌过程有可靠的保障。嗜热脂肪芽孢杆菌的热致 死特性为:E=677千卡/摩尔:A=1×10362秒。然而,应该考虑到这些参数会随着培 养基的不同而改变,例如:干燥的嗜热脂肪芽孢杄菌的芽孢悬浮在含水量较低的脂肪和 油中比其在其它湿润条件下的耐热性强十倍。 在考虑获得预期De系数的同时,我们还要注意到灭菌过程对培养基成分的破坏。 图3.5.3说明了延长培养基的灭菌时间对随后的发酵过程的影响。曲线开始一段产量上 升是因为短时灭菌造成培养基的“烹饪效应”而使菌体能更快地获取养分。 el=69.0 灭 菌 间 2.3 30 125120115110105100 01030507090 灭菌温度(0C) 灭菌时间(分钟) 图352灭菌温度和时间对De系数的影响图353灭菌时间对相继发酵产量的影响 表3.5.4纯蒸汽压力与纯蒸汽温度的关系 蒸汽压力 蒸汽温度 千克/厘米2( 2)磅/英寸2(1bfim2)兆帕(MPa)℃ 0.00 0.00 100.0212 0.25 0.025107.0|224 0.050 1120234 1.75 0.75 l125 00751155|240 2.50 1.50 22.50 0.1501280262 注:1千克厘米2( Kgf/cm2)=105帕;1磅/英寸2=6894.76帕; 0F=9/5×℃+32:℃=5/9×(0F-32) 实验室常用高压蒸汽锅灭菌。高压蒸汽灭菌不是靠压力,而是靠蒸汽的高温。其主 要过程是煮沸灭菌锅内的水或通入水蒸汽,驱尽空气,使锅或罐内温度升至100℃以上
《工业微生物学》 第三章 4 式中，E 是活化能；R 是气体常数；T 是绝对温度。积分后可得： K =A e-E/RT 式中，A 是 Arrhenius 常数。将上述两式联立就可得培养基在一恒定温度下灭菌的表达 式： ln (N0 /Nt )= A·t·e -E/RT。 式中，ln (N0 /Nt )被称为 Del 系数，它表示在一定热量和时间条件下，活菌数目减少的数 量。对为达到某一 Del 值所需灭菌时间的对数和绝对温度的倒数作图，可得一直线。直 线的斜率与反应的活化能有关。见图 3.5.2。从图中可清楚地看到，在相当大的范围内， 不同灭菌时间和温度值可以得到相同的灭菌效果。也就是说，高温瞬时灭菌和低温长时 间灭菌均可达到同样的效果。 因为我们无法了解所有的待灭菌物中微生物的热致死特性，所以，常假设杂菌是嗜 热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)的芽孢，一种已知耐热性最强的微生物，并 根据是否能够杀死该芽孢来设计，使灭菌过程有可靠的保障。嗜热脂肪芽孢杆菌的热致 死特性为：E = 67.7 千卡/摩尔；A = 1×1036.2 秒-1。然而，应该考虑到这些参数会随着培 养基的不同而改变，例如：干燥的嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢悬浮在含水量较低的脂肪和 油中比其在其它湿润条件下的耐热性强十倍。 在考虑获得预期 Del 系数的同时，我们还要注意到灭菌过程对培养基成分的破坏。 图 3.5.3 说明了延长培养基的灭菌时间对随后的发酵过程的影响。曲线开始一段产量上 升是因为短时灭菌造成培养基的“烹饪效应”而使菌体能更快地获取养分。 图 3.5.2 灭菌温度和时间对 Del 系数的影响 图 3.5.3 灭菌时间对相继发酵产量的影响 表 3.5.4 纯蒸汽压力与纯蒸汽温度的关系 蒸汽压力 蒸汽温度 大气压(atm) 千克/厘米 2 (Kgf/cm2 ) 磅/英寸 2 (1bf/in2 ) 兆帕(MPa) ℃ 0 F 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.50 3.00 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 0.00 3.75 7.50 11.25 15.00 22.50 30.00 0.000 0.025 0.050 0.075 0.100 0.150 0.200 100.0 107.0 112.0 115.5 121.0 128.0 134.5 212 224 234 240 250 262 274 注：1 千克/厘米 2 (Kgf/cm2 ) =105 帕；1 磅/英寸 2 = 6894.76 帕； 0 F=9/5×℃+32；℃=5/9×（0 F-32） 实验室常用高压蒸汽锅灭菌。高压蒸汽灭菌不是靠压力，而是靠蒸汽的高温。其主 要过程是煮沸灭菌锅内的水或通入水蒸汽，驱尽空气，使锅或罐内温度升至 100℃以上
《工业微生物学》第三章 纯蒸汽压力与纯蒸汽温度的关系见表354。若锅内留有空气,锅内温度将达不到压力表 所对应的温度。一般将蒸汽压升至0.1MPa,此时的温度是121℃,维持15~30分钟。有 时待灭菌物品中有糖等易受热变性的化合物,则要适当地降低灭菌的压力和时间,尽管 这样做会增大染菌的危险性。也可以采用分别灭菌的方法以避免热敏物质的降解或营养 物之间的反应。灭菌完毕后应缓慢地放气减压,以免被处理容器内液体突然沸腾,弄湿 棉塞或冲出容器。当压力降到零时,才能打开灭菌锅的盖子。高压蒸汽灭菌锅适用于 切微生物实验室、医疗保健单位和工厂菌种室的培养基、器材和其它物料的灭菌。图3.5.4 是一种直接利用蒸汽加热的灭菌器。 气压表 排气阀 灭菌舱门 慈汽 空气 夹套 气阀D→ 之排气孔 蒸汽进口 图354一种高压蒸汽灭菌装置 发酵工厂将培养基和发酵设备放在一起灭菌的过程称为实罐灭菌(实消)。发酵罐 体单独的灭菌过程称为空罐灭菌(空消)。空罐灭菌一般用于连续灭菌的罐体准备以及 染菌罐处理等。实罐灭菌和空罐灭菌都属常规加压灭菌,也可称为批式灭菌。培养基连 续经过流动式灭菌器灭菌后再进入发酵罐的过程称为连续灭菌(连消)。 实罐灭菌先将输料管路内的污水排掉,冲洗干净,然后将配制好的培养基用泵打入 发酵罐〔种子罐或料罐)内,同时开动搅拌器。灭菌前先将各排气阀打开,将蒸汽引入 夹套或蛇管进行预热,待罐温升至80~90℃时,将排气阀逐渐关小。接着,将蒸汽从进 气口、排料口和取样口直接通入罐中(如有冲视镜管也应同时进汽),使罐温上升到 l18~120℃,罐压维持在0.9~10公斤/厘米2(表压),保温30分钟左右。各路蒸汽进口 的进汽要通畅,防止短路逆流。罐内液体翻动要激烈。排气也要通畅,但排气量不宜过 大,以节约蒸汽。灭菌将要结束时,立即引入无菌空气,以保持罐压,然后再开夹套或 蛇管冷却水冷却。这样可以避免罐压迅速下降而产生负压并抽吸外界空气。在引入无菌 空气前,罐内压力必需低于空气过滤器压力,否则,培养基或物料将倒流入过滤器内 灭菌时,总蒸汽压力要求不低于30-35公斤/厘米2,使用压力不低于2公斤/厘米2。(总 蒸汽压力系指蒸汽总管道压力。使用压力系指通入罐中时的蒸汽压力)。 空罐灭菌即发酵罐的罐体灭菌。空罐灭菌一般维持罐压1.5-2.0公斤/厘米ξ、罐温 25~130℃、时间30~45分钟,灭菌时要求总蒸汽压力不低于30~3.5公斤厘米2,使用 蒸汽压力不低于25~30公斤厘米2。灭菌结束后,为避免罐压急速下降造成负压,要 等到经过连续灭菌的无菌培养基输入罐内后,才可以开冷却水冷却 实罐灭菌和空罐灭菌必需避免“死角”,即活蒸汽到达不了或达不到灭菌温度的地 方。因为“死角”处只能靠热传导进行灭菌,假如积垢过多,单靠热传导会造成灭菌不 彻底而染菌 除了灭菌温度和时间外,蒸汽灭菌效果还受到其它一些因素的影响,如灭菌物品的 含菌量,容器内残留空气量,灭菌对象的pH等等。pH60-8.0时,微生物不易死亡,pl 小于60时,则易被杀死。灭菌对象的体积将影响热传导,体积越大,灭菌所需的时间 也越长
《工业微生物学》 第三章 5 纯蒸汽压力与纯蒸汽温度的关系见表 3.5.4。若锅内留有空气，锅内温度将达不到压力表 所对应的温度。一般将蒸汽压升至 0.1MPa，此时的温度是 121℃，维持 15~30 分钟。有 时待灭菌物品中有糖等易受热变性的化合物，则要适当地降低灭菌的压力和时间，尽管 这样做会增大染菌的危险性。也可以采用分别灭菌的方法以避免热敏物质的降解或营养 物之间的反应。灭菌完毕后应缓慢地放气减压，以免被处理容器内液体突然沸腾，弄湿 棉塞或冲出容器。当压力降到零时，才能打开灭菌锅的盖子。高压蒸汽灭菌锅适用于一 切微生物实验室、医疗保健单位和工厂菌种室的培养基、器材和其它物料的灭菌。图 3.5.4 是一种直接利用蒸汽加热的灭菌器。 图 3.5.4 一种高压蒸汽灭菌装置 发酵工厂将培养基和发酵设备放在一起灭菌的过程称为实罐灭菌（实消）。发酵罐 体单独的灭菌过程称为空罐灭菌（空消）。空罐灭菌一般用于连续灭菌的罐体准备以及 染菌罐处理等。实罐灭菌和空罐灭菌都属常规加压灭菌，也可称为批式灭菌。培养基连 续经过流动式灭菌器灭菌后再进入发酵罐的过程称为连续灭菌（连消）。 实罐灭菌先将输料管路内的污水排掉，冲洗干净，然后将配制好的培养基用泵打入 发酵罐（种子罐或料罐）内，同时开动搅拌器。灭菌前先将各排气阀打开，将蒸汽引入 夹套或蛇管进行预热，待罐温升至 80~90℃时，将排气阀逐渐关小。接着，将蒸汽从进 气口、排料口和取样口直接通入罐中（如有冲视镜管也应同时进汽），使罐温上升到 118~120℃，罐压维持在 0.9~1.0 公斤/厘米 2（表压），保温 30 分钟左右。各路蒸汽进口 的进汽要通畅，防止短路逆流。罐内液体翻动要激烈。排气也要通畅，但排气量不宜过 大，以节约蒸汽。灭菌将要结束时，立即引入无菌空气，以保持罐压，然后再开夹套或 蛇管冷却水冷却。这样可以避免罐压迅速下降而产生负压并抽吸外界空气。在引入无菌 空气前，罐内压力必需低于空气过滤器压力，否则，培养基或物料将倒流入过滤器内。 灭菌时，总蒸汽压力要求不低于 3.0~3.5 公斤/厘米 2，使用压力不低于 2 公斤/厘米 2。（总 蒸汽压力系指蒸汽总管道压力。使用压力系指通入罐中时的蒸汽压力）。 空罐灭菌即发酵罐的罐体灭菌。空罐灭菌一般维持罐压 1.5~2.0 公斤/厘米 2 、罐温 125~130℃、时间 30~45 分钟，灭菌时要求总蒸汽压力不低于 3.0~3.5 公斤/厘米 2，使用 蒸汽压力不低于 2.5~3.0 公斤/厘米 2。灭菌结束后，为避免罐压急速下降造成负压，要 等到经过连续灭菌的无菌培养基输入罐内后，才可以开冷却水冷却。 实罐灭菌和空罐灭菌必需避免“死角”，即活蒸汽到达不了或达不到灭菌温度的地 方。因为“死角”处只能靠热传导进行灭菌，假如积垢过多，单靠热传导会造成灭菌不 彻底而染菌。 除了灭菌温度和时间外，蒸汽灭菌效果还受到其它一些因素的影响，如灭菌物品的 含菌量，容器内残留空气量，灭菌对象的 pH 等等。pH6.0~8.0 时，微生物不易死亡，pH 小于 6.0 时，则易被杀死。灭菌对象的体积将影响热传导，体积越大，灭菌所需的时间 也越长