2005年成人高考数学试题及答案下高起点理工类

1、第一节第一节 培养基选择和配制的原则培养基选择和配制的原则n培养基培养基是人工配制的供微生物或动植物细胞生长繁殖和合是人工配制的供微生物或动植物细胞生长繁殖和合成各种代谢产物所需要的、一定比例的多种成各种代谢产物所需要的、一定比例的多种营养物质的混营养物质的混合物合物，同时培养基也为微生物等提供除营养外的其他生长，同时培养基也为微生物等提供除营养外的其他生长所必须的所必须的环境条件环境条件。n培养基组成对菌体培养基组成对菌体生长繁殖生长繁殖、产物的、产物的生物合成生物合成、产品的、产品的分分离精制离精制乃至产品乃至产品质量和产量质量和产量都有重要的影响。都有重要的影响。n所有发酵培养基都必须提

2、供微生物生长繁殖和产物合成所所有发酵培养基都必须提供微生物生长繁殖和产物合成所需的需的碳源碳源、氮源氮源、无机元素无机元素、生长因子生长因子、水水和和氧气氧气等。等。n大规模发酵生产中还必须重视培养基原料的大规模发酵生产中还必须重视培养基原料的价格价格和和来源来源。、培养基的类型和用途、培养基的类型和用途1. 根据来源分：根据来源分：2. 根据主要成分或使用目的分：根据主要成分或使用目的分：3. 根据生产工业的要求分：根据生产工业的要求分：天然培养基天然培养基合成培养基合成培养基半合成培养基半合成培养基基础培养基基础培养基增殖培养基增殖培养基鉴别培养基鉴别培养基选择培养基选择培养基孢子培养基孢

3、子培养基供制备孢子用；供制备孢子用；种子培养基种子培养基满足菌种生长；满足菌种生长；发酵培养基发酵培养基满足大生产中大量菌体生长和繁殖以及代谢产物积累满足大生产中大量菌体生长和繁殖以及代谢产物积累营养不能太丰富，尤其是有机氮源；营养不能太丰富，尤其是有机氮源；无机盐浓度要适量，否则会影响孢子量和孢子颜色；无机盐浓度要适量，否则会影响孢子量和孢子颜色；注意注意ph和湿度和湿度营养要求比较丰富和完全，氮源和维生素含量也要高一些营养要求比较丰富和完全，氮源和维生素含量也要高一些除含有菌体生长所必须的营养物外，还要有产物所需的特除含有菌体生长所必须的营养物外，还要有产物所需的特定元素、前体物质和促进剂

4、等定元素、前体物质和促进剂等二、培养基类型的选择二、培养基类型的选择1. 从微生物的特点来选择从微生物的特点来选择2. 液体和固体培养基选择液体和固体培养基选择3. 从生产实践和科学试验的不同要求选择从生产实践和科学试验的不同要求选择4. 从经济效益方面考虑选择生产原料从经济效益方面考虑选择生产原料三、培养基的配制原则三、培养基的配制原则1. 根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基2. 注意速效碳（氮）源和缓效碳（氮）源的配合使用，发注意速效碳（氮）源和缓效碳（氮）源的配合使用，发挥各自的优势挥各自的优势3. 营养成分的恰当配比（营养成分的恰当配比（c

5、/n一般取一般取100 : 0.22.0）4. 渗透压，营养物质要有合适的浓度渗透压，营养物质要有合适的浓度5. 合适的合适的ph值（注意生理酸性盐、生理碱性盐和缓冲剂的值（注意生理酸性盐、生理碱性盐和缓冲剂的加入）加入）6. 氧化还原电位氧化还原电位7. 考虑营养成分的加入顺序，避免生产沉淀考虑营养成分的加入顺序，避免生产沉淀四、培养基成分配比的选择四、培养基成分配比的选择1. 参照前人所使用的较适合于某一类菌种培养基的经验配方参照前人所使用的较适合于某一类菌种培养基的经验配方2. 结合所用菌种和产品的特性结合所用菌种和产品的特性3. 采用摇瓶、玻璃瓶等小型发酵设备，对碳、氮、无机盐和前体等

6、采用摇瓶、玻璃瓶等小型发酵设备，对碳、氮、无机盐和前体等进行逐个单因子试验进行逐个单因子试验4. 观察这些因子对菌体生长和产物合成量的影响观察这些因子对菌体生长和产物合成量的影响5. 综合考虑各因素的影响综合考虑各因素的影响6. 得到一个适合该菌种的培养基配方以得到高产得到一个适合该菌种的培养基配方以得到高产正交试验设计正交试验设计减少试验次数，确定培养基组分和浓度减少试验次数，确定培养基组分和浓度方差分析方差分析了解哪些因素影响大，以引起注意了解哪些因素影响大，以引起注意四、培养基成分配比的选择四、培养基成分配比的选择a) 氮源过多，菌体繁殖旺盛，氮源过多，菌体繁殖旺盛，ph值偏高，不利于代

7、谢产物的积累；值偏高，不利于代谢产物的积累；b) 氮源不足，菌体繁殖量少，影响产量。氮源不足，菌体繁殖量少，影响产量。a. 碳源过多，容易形成较低的碳源过多，容易形成较低的ph值；值；b. 碳源不足，菌体衰老和自溶。碳源不足，菌体衰老和自溶。c/n不当影响菌体按比例吸收营养物质，直接影响菌体生长和产物形成。不当影响菌体按比例吸收营养物质，直接影响菌体生长和产物形成。注意速效碳、氮源和缓效碳、氮源的相互配合，选用适当的注意速效碳、氮源和缓效碳、氮源的相互配合，选用适当的c/n。一般发酵工业中一般发酵工业中c/nc/n为为100100: :（0.20.22.02.0）但对于氨基酸生产，由于产物中含

8、氮较多，因此但对于氨基酸生产，由于产物中含氮较多，因此c/nc/n就要适当调整，就要适当调整，如如100100: :（15152121）第二节第二节 工业发酵培养基工业发酵培养基w消耗每克底物将产生最大的菌体得率或产物得率消耗每克底物将产生最大的菌体得率或产物得率w能产生最高的产品或菌体的浓度能产生最高的产品或菌体的浓度w能以最大的速率产生产物能以最大的速率产生产物w副产品的得率最小副产品的得率最小w价廉并具有稳定的质量价廉并具有稳定的质量w来源丰富且供应充足来源丰富且供应充足w易于通气和搅拌易于通气和搅拌w提取、纯化、废物处理等生产工艺过程都比较容易提取、纯化、废物处理等生产工艺过程都比较容

9、易在发酵工业中，必须使用廉价的原料来配制培养基，使在发酵工业中，必须使用廉价的原料来配制培养基，使之尽可能满足下列条件：之尽可能满足下列条件：发酵培养基例子发酵培养基例子代谢产物代谢产物衣康酸衣康酸赤霉素赤霉素核黄素核黄素青霉素青霉素培培养养基基甘蔗糖蜜，甘蔗糖蜜，150g/l；znso4，1.0g/l；mgso4，3.0g/l；cuso4，0.01g/l葡萄糖，葡萄糖，20g/l；mgso4，1.0g/l；nh4no3，1.0g/l；kh2po4，5.0g/l；feso47h2o，0.01g/l；mnso44h2o，0.01g/l； znso47h20， 0.01g/l；cuso45h2o，

10、 0.01g/l；玉米浆（干固形物），玉米浆（干固形物），7.5g/l大豆油，大豆油，20ml/l；甘油，甘油，20ml/l；葡萄糖，葡萄糖，20g/l；玉米浆，玉米浆，12ml/l；酪蛋白，酪蛋白，12g/l；kh2po4，1.0g/l葡萄糖或糖蜜，总量的葡萄糖或糖蜜，总量的10；玉米浆，总量的玉米浆，总量的45；苯乙酸，总量的苯乙酸，总量的0.50.8；猪油或植物油；猪油或植物油；消泡剂，总量的消泡剂，总量的0.5一、工业上常用的碳源一、工业上常用的碳源碳源碳源来源来源葡萄糖葡萄糖纯葡萄糖，水解淀粉纯葡萄糖，水解淀粉乳糖乳糖纯乳糖，乳清粉纯乳糖，乳清粉淀粉淀粉大麦，花生粉，燕麦粉，黑麦粉，

11、大豆粉等大麦，花生粉，燕麦粉，黑麦粉，大豆粉等蔗糖蔗糖甜菜糖蜜，甘蔗糖蜜，粗红糖，精白糖等甜菜糖蜜，甘蔗糖蜜，粗红糖，精白糖等在微生物发酵过程中，普遍以碳水化合物作为碳源。在微生物发酵过程中，普遍以碳水化合物作为碳源。生产疫苗时通常用牛血清蛋白、牛肉汁等蛋白质作为碳源。生产疫苗时通常用牛血清蛋白、牛肉汁等蛋白质作为碳源。酒精、简单的有机酸、烷烃等含碳物质也可作为碳源。酒精、简单的有机酸、烷烃等含碳物质也可作为碳源。甲醇作为底物生产单细胞蛋白（甲醇作为底物生产单细胞蛋白（scp）用烷烃进行有机酸、维生素等的生产用烷烃进行有机酸、维生素等的生产碳源供给菌体生命活动所需的能量和构成菌体细胞以及代谢产

12、物。碳源供给菌体生命活动所需的能量和构成菌体细胞以及代谢产物。二、工业上常用的氮源二、工业上常用的氮源无机氮源：氨水，铵盐，硝酸盐等无机氮源：氨水，铵盐，硝酸盐等有机氮源：玉米浆，豆饼粉，花生饼粉，棉籽粉，鱼粉，酵母浸出液等有机氮源：玉米浆，豆饼粉，花生饼粉，棉籽粉，鱼粉，酵母浸出液等氮源主要构成菌体细胞物质，作为酶的组成成分或维持酶的活性，氮源主要构成菌体细胞物质，作为酶的组成成分或维持酶的活性，调节渗透压、调节渗透压、ph、eh等。等。工业上常用的氮源及含氮量（质量分数工业上常用的氮源及含氮量（质量分数/%）氮源氮源含氮量含氮量氮源氮源含氮量含氮量大麦大麦1.52.0花生粉花生粉8.0甜菜

13、糖蜜甜菜糖蜜1.52.0燕麦粉燕麦粉1.52.0甘蔗糖蜜甘蔗糖蜜1.52.0大豆粉大豆粉8.0玉米浆玉米浆4.5乳清粉乳清粉4.5三、无机盐三、无机盐无机盐是微生物活动不可缺少的物质。无机盐是微生物活动不可缺少的物质。其主要功能是构成菌体成分、作为酶的组成部分、酶的激活剂或抑制剂、调节培其主要功能是构成菌体成分、作为酶的组成部分、酶的激活剂或抑制剂、调节培养渗透压、调节养渗透压、调节ph值和值和eh等。等。微生物对无机盐的需要量很少，但无机盐含量对菌体生长和产物的生成影响很大。微生物对无机盐的需要量很少，但无机盐含量对菌体生长和产物的生成影响很大。1. 磷酸盐磷酸盐2. 硫酸镁硫酸镁3. 钾盐

14、钾盐4. 微量元素微量元素磷是某些蛋白质和核酸的组成成分。磷是某些蛋白质和核酸的组成成分。磷酸盐在培养基中还具有缓冲作用。磷酸盐在培养基中还具有缓冲作用。工业上常用工业上常用k3po43h2o、k3po4和和na2hpo412h2o、nah2po42h2o等磷酸等磷酸盐，也可用磷酸。盐，也可用磷酸。 除了组成某些细胞的叶绿素成分外，并不参与任何细胞物质的合成；除了组成某些细胞的叶绿素成分外，并不参与任何细胞物质的合成； 处于离子状态时，是许多重要的酶（己糖磷酸化酶，柠檬酸脱氢酶、羧处于离子状态时，是许多重要的酶（己糖磷酸化酶，柠檬酸脱氢酶、羧化酶等）的激活剂；化酶等）的激活剂； 不但影响基质的

15、氧化，还影响蛋白质的合成不但影响基质的氧化，还影响蛋白质的合成 钾离子与细胞渗透压和透性有关；钾离子与细胞渗透压和透性有关； 是许多酶的激活剂；是许多酶的激活剂； 促进糖代谢促进糖代谢 zn、co、mn、cu等元素大部分作为酶的辅基和激活剂；等元素大部分作为酶的辅基和激活剂； 一般作为碳、氮源的农副产品天然原料中，本身就含有某些微量元素，不必一般作为碳、氮源的农副产品天然原料中，本身就含有某些微量元素，不必另加；另加； 特例：特例：vb12的生产，由于钴是其组成成分，的生产，由于钴是其组成成分，co的需要量随产物的增加而增加，的需要量随产物的增加而增加，因此在培养基中需加入氯化钴以补充钴因此在

16、培养基中需加入氯化钴以补充钴四、生长因子四、生长因子从广义来说，凡是微生物不可缺少的微量有机物质，如氨基酸、嘌呤、从广义来说，凡是微生物不可缺少的微量有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称为生长因子。嘧啶、维生素等均称为生长因子。其功能是构成细胞的组成分，促进生命活动的进行。其功能是构成细胞的组成分，促进生命活动的进行。生长因子不是所有微生物都必需的，它只是对于某些自己不能合成这生长因子不是所有微生物都必需的，它只是对于某些自己不能合成这些成分的微生物才是必不可少的营养物。些成分的微生物才是必不可少的营养物。目前以糖质原料为碳源的谷氨酸产生菌均为生物素缺陷型，以生物素目前以糖质原料为碳源

17、的谷氨酸产生菌均为生物素缺陷型，以生物素为生长因子。为生长因子。提供生长因子的农副产品原料提供生长因子的农副产品原料1) 玉米浆玉米浆2) 麸皮水解液麸皮水解液3) 糖蜜糖蜜4) 酵母：可用酵母膏、酵母浸出液或直接用酵母粉。酵母：可用酵母膏、酵母浸出液或直接用酵母粉。五、前体物质和促进剂五、前体物质和促进剂前体物质前体物质某些化合物加到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产某些化合物加到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产物分子中去，而其自身结构并没有多大变化，但产物的量却因加入而有较物分子中去，而其自身结构并没有多大变化，但产物的量却因加入而有较大的提高。大的提高。

18、有些氨基酸、核苷酸和抗生素发酵必须添加前体物质才能获得较高的产率。有些氨基酸、核苷酸和抗生素发酵必须添加前体物质才能获得较高的产率。氨基酸发酵的前体物质氨基酸发酵的前体物质氨基酸氨基酸菌体菌体前体物质前体物质产量产量/%丝氨酸丝氨酸嗜甘油棒状杆菌嗜甘油棒状杆菌甘氨酸甘氨酸1.6色氨酸色氨酸异常汉逊酵母异常汉逊酵母氨茴酸氨茴酸0.8色氨酸色氨酸麦角菌麦角菌吲哚吲哚1.3蛋氨酸蛋氨酸脱氢极毛杆菌脱氢极毛杆菌2-羟基羟基4-甲基硫代丁醇甲基硫代丁醇1.1异亮氨酸异亮氨酸粘质赛杆菌粘质赛杆菌-氨基丁酸氨基丁酸0.8异亮氨酸异亮氨酸阿氏棒状杆菌阿氏棒状杆菌d-苏氨酸苏氨酸1.5苏氨酸苏氨酸谷氨酸小球菌谷

19、氨酸小球菌高丝氨酸高丝氨酸2.0抗生素发酵常用的前体物质抗生素发酵常用的前体物质抗生素抗生素前体物质前体物质抗生素抗生素前体物质前体物质青霉素青霉素g苯乙酸或在发酵中能形成苯苯乙酸或在发酵中能形成苯乙酸的物质，如乙基酰胺等乙酸的物质，如乙基酰胺等金霉素金霉素氯化物氯化物青霉素青霉素o烯丙基硫基乙酸烯丙基硫基乙酸溴四环素溴四环素溴化物溴化物青霉素青霉素v苯氧乙酸苯氧乙酸红霉素红霉素丙酸、丙醇、丙酸盐、丙酸、丙醇、丙酸盐、乙酸盐乙酸盐放线菌素放线菌素c3肌氨酸肌氨酸灰黄霉素灰黄霉素氯化物氯化物链霉素链霉素肌醇、精氨酸、甲硫氨酸肌醇、精氨酸、甲硫氨酸2. 发酵过程中的促进剂和抑制剂发酵过程中的促进剂

20、和抑制剂在氨基酸、抗生素和酶制剂发酵工业生产过程中，可以在发酵培养在氨基酸、抗生素和酶制剂发酵工业生产过程中，可以在发酵培养基中加入某些对发酵起一定促进作用的物质，称为促进剂或抑制剂。基中加入某些对发酵起一定促进作用的物质，称为促进剂或抑制剂。常用促进剂常用促进剂v表面活性剂表面活性剂洗净剂（脂肪酰胺磺酸钠）、吐温洗净剂（脂肪酰胺磺酸钠）、吐温80、植酸等、植酸等v二乙胺四乙酸二乙胺四乙酸v大豆油抽提物大豆油抽提物v黄血盐黄血盐v甲醇甲醇促进剂能促进产量增加的原因：促进剂能促进产量增加的原因：主要是改进了细胞的渗透性，增强了氧的传递速度，改善了菌体对氧的有效利用。主要是改进了细胞的渗透性，增强

21、了氧的传递速度，改善了菌体对氧的有效利用。a. 在酶制剂发酵过程中，加入某些诱导物、表面活性剂及其他一些产酶促进剂，在酶制剂发酵过程中，加入某些诱导物、表面活性剂及其他一些产酶促进剂，可以大大增加菌体的产酶量。可以大大增加菌体的产酶量。b. 抗生素工业在发酵过程中加入某些促进剂或抑制剂，常可促进抗生素的生物合成。抗生素工业在发酵过程中加入某些促进剂或抑制剂，常可促进抗生素的生物合成。抗生素的抑制剂抗生素的抑制剂抗生素抗生素被抑制的产物被抑制的产物抑制剂抑制剂链霉素链霉素甘露糖链霉素甘露糖链霉素甘露聚糖甘露聚糖去甲基链霉素去甲基链霉素链霉素链霉素乙硫氨酸乙硫氨酸四环素四环素金霉素金霉素溴化物、巯

22、基苯并噻唑、溴化物、巯基苯并噻唑、硫脲嘧啶、硫脲硫脲嘧啶、硫脲去甲基金霉素去甲基金霉素金霉素金霉素磺胺化合物、乙硫氨酸磺胺化合物、乙硫氨酸头孢菌素头孢菌素c头孢菌素头孢菌素nl-蛋氨酸蛋氨酸利福霉素利福霉素b其他利福霉素其他利福霉素巴比妥药物巴比妥药物不同促进剂所起的作用：不同促进剂所起的作用：i.起生长因素的作用；起生长因素的作用；ii.可推迟菌体的自溶；可推迟菌体的自溶；iii. 抑制某些合成其他产物的途径而使之向所需产物的途径转化；抑制某些合成其他产物的途径而使之向所需产物的途径转化；iv. 降低了生产菌的呼吸，使之有利于抗生素的合成；降低了生产菌的呼吸，使之有利于抗生素的合成；v.改变

23、发酵液的物理性质，改善通气效果；改变发酵液的物理性质，改善通气效果；vi. 可与抗生素形成复盐，降低发酵液中抗生素的浓度和促进抗生素的合成等。可与抗生素形成复盐，降低发酵液中抗生素的浓度和促进抗生素的合成等。第三节第三节 培养基的灭菌培养基的灭菌n在工业微生物培养过程中，只允许生产菌存在和在工业微生物培养过程中，只允许生产菌存在和生长繁殖，不允许其它微生物共存，因此所有发生长繁殖，不允许其它微生物共存，因此所有发酵过程，必须进行纯种培养酵过程，必须进行纯种培养n整个发酵过程必须牢固树立无菌观念，强调无菌整个发酵过程必须牢固树立无菌观念，强调无菌操作操作n除了设备应严格按规定保证没有死角，没有构

24、成除了设备应严格按规定保证没有死角，没有构成染菌可能的因素外，必须对培养基和生产环境进染菌可能的因素外，必须对培养基和生产环境进行严格的灭菌和消毒，防止杂菌和噬菌体的污染行严格的灭菌和消毒，防止杂菌和噬菌体的污染n灭菌灭菌：利用物理和化学的方法杀灭或除去物料及设备中一：利用物理和化学的方法杀灭或除去物料及设备中一切生命物质的过程。切生命物质的过程。n消毒消毒：用物理或化学的方法杀死物料、容器、器具内外的：用物理或化学的方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物，一般只能杀死营养细胞而不能杀死芽胞。病原微生物，一般只能杀死营养细胞而不能杀死芽胞。n消毒不一定能达到灭菌的要求，而灭菌则可达到消毒的目

25、消毒不一定能达到灭菌的要求，而灭菌则可达到消毒的目的。的。n在发酵工业生产中，为了保证纯种培养，在生产菌种接种在发酵工业生产中，为了保证纯种培养，在生产菌种接种培养前，要对培养基、空气系统、消泡剂、流加物料、设培养前，要对培养基、空气系统、消泡剂、流加物料、设备、管道等进行灭菌，还要对生产环境进行消毒，防止杂备、管道等进行灭菌，还要对生产环境进行消毒，防止杂菌和噬菌体的大量繁殖。菌和噬菌体的大量繁殖。n只有不受杂菌污染，发酵过程才能正常进行。只有不受杂菌污染，发酵过程才能正常进行。一、灭菌的方法一、灭菌的方法1.干热灭菌法干热灭菌法2.火焰灭菌法火焰灭菌法3.电磁波、射线灭菌法电磁波、射线灭菌

26、法4.湿热灭菌法（主要是高压蒸汽灭菌）湿热灭菌法（主要是高压蒸汽灭菌）5.化学药剂灭菌法化学药剂灭菌法6.过滤除菌法过滤除菌法l进行干热灭菌时，微生物细胞发生氧化，微生物体内蛋白质变性和电解质浓进行干热灭菌时，微生物细胞发生氧化，微生物体内蛋白质变性和电解质浓缩引起中毒等作用，氧化作用导致微生物死亡是主要依据。缩引起中毒等作用，氧化作用导致微生物死亡是主要依据。l由于微生物对于热的耐受力比对湿热强得多，故干热灭菌所需的温度要高，由于微生物对于热的耐受力比对湿热强得多，故干热灭菌所需的温度要高，时间要长，一般时间要长，一般160160170170、1 11.5h1.5h。l实际应用时，对一些要求

27、保持干燥的实验器具和材料可以采用干热灭菌法。实际应用时，对一些要求保持干燥的实验器具和材料可以采用干热灭菌法。l利用火焰直接杀死微生物的灭菌法称为火焰灭菌法。该法方法简单，灭菌彻利用火焰直接杀死微生物的灭菌法称为火焰灭菌法。该法方法简单，灭菌彻底，但使用范围有限，仅适用于接种针、玻璃棒、三角瓶口等的灭菌。底，但使用范围有限，仅适用于接种针、玻璃棒、三角瓶口等的灭菌。l利用电磁波、紫外线、利用电磁波、紫外线、x x射线、射线、射线或放射性物质产生的高能粒子进行射线或放射性物质产生的高能粒子进行灭菌，以紫外线最常用。灭菌，以紫外线最常用。l紫外线对芽胞和营养细胞都能起作用，但细菌芽胞和霉菌孢子对紫

28、外线的紫外线对芽胞和营养细胞都能起作用，但细菌芽胞和霉菌孢子对紫外线的抵抗力强。抵抗力强。l紫外线的穿透力低，仅适用于表面灭菌和无菌室、培养室等空间的灭菌，紫外线的穿透力低，仅适用于表面灭菌和无菌室、培养室等空间的灭菌，对固体物料灭菌不彻底，也不能用于液体物料的灭菌。对固体物料灭菌不彻底，也不能用于液体物料的灭菌。l250250270nm270nm之间杀菌效率高，以波长在之间杀菌效率高，以波长在260nm260nm左右灭菌效率最高。左右灭菌效率最高。l除紫外线外，除紫外线外，x x射线和射线和射线也可进行灭菌。射线也可进行灭菌。一、灭菌的方法一、灭菌的方法l利用利用饱和蒸汽饱和蒸汽进行灭菌进行

29、灭菌l原理原理：水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，高压情况下可获得高温的水：水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，高压情况下可获得高温的水蒸汽。借助蒸汽的高温和蒸汽释放的潜热使微生物细胞中的蛋白质、酶和核蒸汽。借助蒸汽的高温和蒸汽释放的潜热使微生物细胞中的蛋白质、酶和核酸分子内部的化学键，特别是氢键受到破坏，引起不可逆的变性，使微生物酸分子内部的化学键，特别是氢键受到破坏，引起不可逆的变性，使微生物死亡死亡l从从灭菌效果灭菌效果来看，由于蒸汽有很强的穿透能力，湿热灭菌对耐热芽胞杆菌来看，由于蒸汽有很强的穿透能力，湿热灭菌对耐热芽胞杆菌来说，温度升高来说，温度升高10时，灭菌速度常数可增加时，灭菌速

30、度常数可增加8 81010倍，对营养细胞更高。倍，对营养细胞更高。另外蒸汽冷凝为水时还要释放出潜热，因此温度可进一步提高另外蒸汽冷凝为水时还要释放出潜热，因此温度可进一步提高l蒸汽来源方便，价格低廉，灭菌效果可靠蒸汽来源方便，价格低廉，灭菌效果可靠l湿热灭菌法是目前最常用的灭菌方法，一般的湿热灭菌条件为湿热灭菌法是目前最常用的灭菌方法，一般的湿热灭菌条件为121，30minl某些化学药剂能与微生物发生反应而具有杀菌的作用。某些化学药剂能与微生物发生反应而具有杀菌的作用。l化学药剂适用于生产车间环境的灭菌，接种操作前小型器化学药剂适用于生产车间环境的灭菌，接种操作前小型器具的灭菌等。具的灭菌等。

31、l化学药品的灭菌使用方法，根据灭菌对象的不同有浸泡、化学药品的灭菌使用方法，根据灭菌对象的不同有浸泡、添加、擦拭、喷洒、气态熏蒸等。添加、擦拭、喷洒、气态熏蒸等。药剂药剂杀菌原理杀菌原理使用浓度使用浓度高锰酸钾高锰酸钾使蛋白质、氨基酸氧化从而使微生物死亡。使蛋白质、氨基酸氧化从而使微生物死亡。0.13漂白粉漂白粉次氯酸钠在水溶液中分解为新生态氧和氯，使细次氯酸钠在水溶液中分解为新生态氧和氯，使细菌受强烈氧化作用而导致死亡。菌受强烈氧化作用而导致死亡。1 5%酒精溶液酒精溶液使细胞脱水，引起蛋白质凝固变性。对营养细胞、使细胞脱水，引起蛋白质凝固变性。对营养细胞、病毒、霉菌孢子均有杀死作用。病毒、

32、霉菌孢子均有杀死作用。75新洁而灭新洁而灭表面活性剂类洁净消毒剂，在水溶液中以阳离子表面活性剂类洁净消毒剂，在水溶液中以阳离子形式与菌体表面结合，引起菌体外膜损伤和蛋白形式与菌体表面结合，引起菌体外膜损伤和蛋白质变性。一般用于器具和生产环境的消毒，不能质变性。一般用于器具和生产环境的消毒，不能与合成洗涤剂合用。与合成洗涤剂合用。0.25甲醛甲醛强还原剂，与氨基结合使蛋白质或酶变性。强还原剂，与氨基结合使蛋白质或酶变性。2份份37甲醛溶甲醛溶液液1份份kmno4；37甲醛溶液加甲醛溶液加热热过氧乙酸过氧乙酸强氧化剂，广谱、高效、速效，对营养细胞、细强氧化剂，广谱、高效、速效，对营养细胞、细菌芽胞

33、、真菌孢子和病毒都有杀灭作用。菌芽胞、真菌孢子和病毒都有杀灭作用。戊二酸戊二酸在碱性条件下具有杀死芽胞的能力在碱性条件下具有杀死芽胞的能力2酚类酚类如石炭酸（来苏尔）如石炭酸（来苏尔）15二、湿热灭菌的原理二、湿热灭菌的原理1. 微生物的热阻微生物的热阻 每一种微生物都有一定的最适生长温度范围，当微生物处于最低限每一种微生物都有一定的最适生长温度范围，当微生物处于最低限温度以下时，代谢作用几乎停止而处于休眠状态。当温度超过最高限度温度以下时，代谢作用几乎停止而处于休眠状态。当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质体和酶的基本成分时，微生物细胞中的原生质体和酶的基本成分蛋白质发生不可逆的蛋白质

34、发生不可逆的变化，即凝固变性，使微生物在很短时间内死亡。变化，即凝固变性，使微生物在很短时间内死亡。湿热灭菌就是根据微生物的这种特性进行的湿热灭菌就是根据微生物的这种特性进行的l一般无芽胞细菌，在一般无芽胞细菌，在60下经过下经过10min即可全部杀死；即可全部杀死；l芽胞细菌的芽胞在芽胞细菌的芽胞在100下经过几分钟至数小时才能杀死；下经过几分钟至数小时才能杀死；l某些嗜热菌能在某些嗜热菌能在120下耐受下耐受2030min。l一般讲，一般讲，灭菌的彻底与否灭菌的彻底与否 以以 能否杀死芽胞细菌为标准。能否杀死芽胞细菌为标准。二、湿热灭菌的原理二、湿热灭菌的原理致死温度致死温度：杀死微生物的

35、最低温度。：杀死微生物的最低温度。致死时间致死时间：在致死温度下，杀死全部微生物所需的时间。：在致死温度下，杀死全部微生物所需的时间。在致死温度以上，温度愈高，致死时间愈短。在致死温度以上，温度愈高，致死时间愈短。由于一般细菌、产芽胞细菌、微生物细胞和微生物孢子对热的抵抗力不同，由于一般细菌、产芽胞细菌、微生物细胞和微生物孢子对热的抵抗力不同，因此，它们的致死温度和致死时间也有差别。因此，它们的致死温度和致死时间也有差别。微生物对热的抵抗力常用微生物对热的抵抗力常用“热阻热阻”表示表示热阻热阻：微生物在某一特定条件下（主要是温度和加热方式）下的致死时间。：微生物在某一特定条件下（主要是温度和加

36、热方式）下的致死时间。相对热阻相对热阻：某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下：某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。的致死时间的比值。微生物对湿热微生物对湿热的相对抵抗力的相对抵抗力微生物微生物大肠杆菌大肠杆菌细菌芽胞细菌芽胞霉菌孢子霉菌孢子病毒病毒相对抵抗力相对抵抗力1300000021015二、湿热灭菌的原理二、湿热灭菌的原理2. 微生物的热死规律微生物的热死规律对数残留定律对数残留定律微生物热死微生物热死：指微生物受热失活直到死亡，主要是由于微：指微生物受热失活直到死亡，主要是由于微生物细胞内酶蛋白受热凝固，丧失活力所致。生物细胞内酶蛋

37、白受热凝固，丧失活力所致。在微生物受热失活的过程中，微生物不断被杀死，活菌数不断被减少。在微生物受热失活的过程中，微生物不断被杀死，活菌数不断被减少。微生物热死速率可以用分子反应速率来表示，即微生物活体个数减少的微生物热死速率可以用分子反应速率来表示，即微生物活体个数减少的速度与任一瞬间残存的菌数成正比。速度与任一瞬间残存的菌数成正比。d nd t= -k nn培养基中残留活菌数，个；培养基中残留活菌数，个；t受热时间，受热时间，min；k反应速率常数，或比死亡速率常数，反应速率常数，或比死亡速率常数，min-1。反应速率常数反应速率常数k随微生物种类和加热温度而变化。随微生物种类和加热温度而

38、变化。t=2.303klgn0nt对数残留定律对数残留定律n0开始灭菌时原菌数，个开始灭菌时原菌数，个nt经时间经时间t后残留菌数，个。后残留菌数，个。二、湿热灭菌的原理二、湿热灭菌的原理1/10衰减时间衰减时间d：活菌数在受热过程中减少到原菌数的活菌数在受热过程中减少到原菌数的1/10时所需的时间。时所需的时间。d=2.303kl随时间的延长，加热灭菌后的残存菌数呈对数减少，且温度越高，死亡随时间的延长，加热灭菌后的残存菌数呈对数减少，且温度越高，死亡越快。越快。通常必要的灭菌时间是通常必要的灭菌时间是110130，5 520min20min。l芽胞对热耐受力强，为此需要更高的温度并维持更长

39、的时间。芽胞对热耐受力强，为此需要更高的温度并维持更长的时间。l对细菌芽胞来说，并不始终符合对数残留规律，特别是在受热后很短的对细菌芽胞来说，并不始终符合对数残留规律，特别是在受热后很短的时间内，培养液中油脂、糖类及一定浓度的蛋白质会增加微生物的耐热性；时间内，培养液中油脂、糖类及一定浓度的蛋白质会增加微生物的耐热性；高浓度盐类、色素能削减其耐热性。高浓度盐类、色素能削减其耐热性。l随着灭菌条件的加强，培养基成分的热变性加速，特别是维生素，因此随着灭菌条件的加强，培养基成分的热变性加速，特别是维生素，因此培养液灭菌一般都采用培养液灭菌一般都采用高温短时间加热高温短时间加热的方式的方式，这样可以

40、达到彻底灭菌和，这样可以达到彻底灭菌和把营养成分的破坏减少到最低限度的目的。把营养成分的破坏减少到最低限度的目的。n灭菌时间取决于污染的程度（灭菌时间取决于污染的程度（n0）、灭菌的程度（残留菌数）、灭菌的程度（残留菌数nt）和）和k值。值。一般考虑产芽胞细菌和细菌的芽胞之和作为计算依据。一般考虑产芽胞细菌和细菌的芽胞之和作为计算依据。在设计时常采用在设计时常采用nt0.001（即（即1000次灭菌中有一次失败的机会）。次灭菌中有一次失败的机会）。n反应速率常数反应速率常数k是微生物耐热性的一种特征，它随微生物的种类和灭菌温度是微生物耐热性的一种特征，它随微生物的种类和灭菌温度而异。而异。n在

41、相同的温度下，在相同的温度下，k值愈小，则此微生物愈耐热。值愈小，则此微生物愈耐热。n同一种微生物在不同的灭菌温度下，同一种微生物在不同的灭菌温度下，k值不同，灭菌温度愈低，值不同，灭菌温度愈低，k值愈低。值愈低。某些芽胞细菌某些芽胞细菌的的k值值细菌名称细菌名称k值值/min-1枯草芽胞杆菌枯草芽胞杆菌3.82.6硬脂嗜热芽胞杆菌硬脂嗜热芽胞杆菌fs15180.77硬脂嗜热芽胞杆菌硬脂嗜热芽胞杆菌fs6172.9产气梭状芽胞杆菌产气梭状芽胞杆菌pa36791.8n在培养基灭菌的过程中，除微生物被杀死外，还伴随着营养成分的破坏，在培养基灭菌的过程中，除微生物被杀死外，还伴随着营养成分的破坏，如

42、糖液焦化变色、蛋白质变性、维生素失活、醛基和氨基反应、不饱和醛如糖液焦化变色、蛋白质变性、维生素失活、醛基和氨基反应、不饱和醛聚合、一些化合物发生水解等。因此，聚合、一些化合物发生水解等。因此，必须选择一个既能达到灭菌的目的，必须选择一个既能达到灭菌的目的，又能使培养基中营养成分破坏至最小的灭菌工艺条件。又能使培养基中营养成分破坏至最小的灭菌工艺条件。二、湿热灭菌的原理二、湿热灭菌的原理3. 培养基灭菌温度的选择培养基灭菌温度的选择反应动力学方程反应动力学方程阿伦尼乌斯方程阿伦尼乌斯方程dcdt=-kck=ae-e/rt反应速率常数与温度的关系反应速率常数与温度的关系c反应物浓度，反应物浓度，

43、mol/l；t反应时间，反应时间，min；k化学反应常数（随温度化学反应常数（随温度及反应类型而变），及反应类型而变），min-1。a频率因子；频率因子；e反应所需的活化能，反应所需的活化能，j/mol；t绝对温度，绝对温度，k。p杂菌的死亡也属于一级动力学方程，与上式类似。杂菌的死亡也属于一级动力学方程，与上式类似。p一般杀灭微生物营养细胞的一般杀灭微生物营养细胞的e值约为值约为2.091052.71105j/mol；p杀死微生物芽胞的杀死微生物芽胞的e值约为值约为4.48105j/mol；p一般酶及维生素等营养成分分解的一般酶及维生素等营养成分分解的e值为值为8.361038.36104j

44、/mol。p由于灭菌时的活化能由于灭菌时的活化能e大于培养基营养成分破坏的活化能大于培养基营养成分破坏的活化能e，因此，随，因此，随着温度升高，灭菌速率常数增加的倍数着温度升高，灭菌速率常数增加的倍数培养基中营养成分分解的速率常培养基中营养成分分解的速率常数的增加倍数。即当灭菌温度升高时，微生物杀灭速度提高，超过了培养数的增加倍数。即当灭菌温度升高时，微生物杀灭速度提高，超过了培养基营养成分破坏的速度。基营养成分破坏的速度。p据测定，每升高据测定，每升高10，速率常数的增加倍数为，速率常数的增加倍数为q q1010。p在热灭菌的过程中，同时发生微生物死亡和培养基成分破坏两个过程。在热灭菌的过程

45、中，同时发生微生物死亡和培养基成分破坏两个过程。p温度能加速其过程进行的速度，当温度升高时，微生物死亡的速度更快，温度能加速其过程进行的速度，当温度升高时，微生物死亡的速度更快，p因此可以因此可以采用较高的温度，较短的灭菌时间采用较高的温度，较短的灭菌时间，以减少培养基营养成分的，以减少培养基营养成分的破坏，这就是通常所说的破坏，这就是通常所说的“高温瞬时灭菌法高温瞬时灭菌法”。一般化学反应一般化学反应q10为为1.52.0；杀灭芽胞的反应杀灭芽胞的反应q10为为510；杀灭微生物细胞的反应杀灭微生物细胞的反应q10为为35左右。左右。p灭菌温度较高而时间较短灭菌温度较高而时间较短，要比，要比

46、温度较低时间较长效果温度较低时间较长效果好好。p对同样的培养基进行对同样的培养基进行126132、5 57min7min连续灭菌连续灭菌，其所，其所得培养基质量要比采用得培养基质量要比采用120120、30min30min的实罐灭菌好，可以得到的实罐灭菌好，可以得到较高的发酵水平；较高的发酵水平；p对同一类培养基进行对同一类培养基进行120120、20min20min的实罐灭菌的实罐灭菌，其所得培养，其所得培养基的发酵水平高于基的发酵水平高于120120、30min30min的对照，而同样达到灭菌的要求。的对照，而同样达到灭菌的要求。不同灭菌条件下培养基营养成分破坏情况不同灭菌条件下培养基营养

47、成分破坏情况温度温度/灭菌时间灭菌时间/min营养成分破坏营养成分破坏/%10040099.3110306711515501204271300.581400.0821500.018080，进蒸气口（蒸气阀）关掉，出蒸气口（排气阀），进蒸气口（蒸气阀）关掉，出蒸气口（排气阀）关小。打开空气阀，蒸气直接进罐，关小。打开空气阀，蒸气直接进罐，121121，202030min30min。 从从8080100100上升很快，大于上升很快，大于100100后温度上升很慢，到后温度上升很慢，到118118时就时就开始计时，到计时开始计时，到计时25min25min时立即关掉蒸气阀。时立即关掉蒸气阀。 关掉蒸

48、气阀后通入无菌空气，使罐内一直保持正压（高于大气压，关掉蒸气阀后通入无菌空气，使罐内一直保持正压（高于大气压，空气不会倒灌入罐内）。空气不会倒灌入罐内）。 （在夹套中）（在夹套中）立即加自来水冷却，从下向上，使温度尽快降到立即加自来水冷却，从下向上，使温度尽快降到5555左右，到左右，到37373838时关掉水，也有缓冲性。时关掉水，也有缓冲性。因为有缓冲性，蒸因为有缓冲性，蒸气会冲到气会冲到121。在在80以上冲入蒸气不容易产生冷凝水，罐内体以上冲入蒸气不容易产生冷凝水，罐内体积不会增加很大，培养基不会被稀释很大。积不会增加很大，培养基不会被稀释很大。过程：过程：n先蒸煮灭菌，但固体培养基呈

49、粒状、片状或粉状，流先蒸煮灭菌，但固体培养基呈粒状、片状或粉状，流动性差，不易翻动，吸水加热易成团，冷却困难。动性差，不易翻动，吸水加热易成团，冷却困难。n针对这些特点设计的针对这些特点设计的转鼓式灭菌机转鼓式灭菌机常用于酒厂、罐等。常用于酒厂、罐等。四、大量培养基的灭菌四、大量培养基的灭菌1. 培养基湿热灭菌方法培养基湿热灭菌方法（3）固体培养基灭菌）固体培养基灭菌n培养基成分培养基成分nph值值n培养基中的颗粒培养基中的颗粒n泡沫泡沫四、大量培养基的灭菌四、大量培养基的灭菌2. 影响培养基灭菌的因素影响培养基灭菌的因素影响培养基灭菌的因素除了所污染杂菌的种类、数量、影响培养基灭菌的因素除了

50、所污染杂菌的种类、数量、灭菌温度和时间外，还有其它一些因素：灭菌温度和时间外，还有其它一些因素：n油脂、糖类及一定浓度的蛋白质增加微生物的耐热性，高油脂、糖类及一定浓度的蛋白质增加微生物的耐热性，高浓度有机物会包于细胞周围形成一层薄膜，影响热的传递；浓度有机物会包于细胞周围形成一层薄膜，影响热的传递；n因此，在固形物含量高的情况下，灭菌温度可高些。因此，在固形物含量高的情况下，灭菌温度可高些。四、大量培养基的灭菌四、大量培养基的灭菌2. 影响培养基灭菌的因素影响培养基灭菌的因素（1）培养基成分）培养基成分环境环境耐热性耐热性大肠杆菌大肠杆菌水水6065便死亡便死亡10糖液糖液70，4 46mi

51、n6min30糖液糖液70，30min30minnph值对微生物的耐热性影响很大。值对微生物的耐热性影响很大。nph值值6.08.0，微生物最耐热；，微生物最耐热；nph值值6.0，氢离子易渗入微生物细胞内，从而改变细胞，氢离子易渗入微生物细胞内，从而改变细胞的生理反应促使其死亡。的生理反应促使其死亡。n所以，所以，ph值愈低，灭菌所需的时间愈短。值愈低，灭菌所需的时间愈短。四、大量培养基的灭菌四、大量培养基的灭菌2. 影响培养基灭菌的因素影响培养基灭菌的因素（2）ph值值温度温度/孢子数孢子数/（个（个/ml）灭菌时间灭菌时间/minph值值6.1ph值值5.3ph值值5.0ph值值4.7p

52、h值值4.5120100008753311510000252512131311010000706535302410010000740720180150150n培养基中的颗粒小，灭菌容易；颗粒大，灭菌难。培养基中的颗粒小，灭菌容易；颗粒大，灭菌难。n一般含有一般含有1mm的颗粒对培养基灭菌影响不大，的颗粒对培养基灭菌影响不大，但颗粒大时，影响灭菌效果，应过滤除去。但颗粒大时，影响灭菌效果，应过滤除去。四、大量培养基的灭菌四、大量培养基的灭菌2. 影响培养基灭菌的因素影响培养基灭菌的因素（3）培养基中的颗粒）培养基中的颗粒n培养基的泡沫对灭菌极为不利培养基的泡沫对灭菌极为不利，因为泡沫中的空，因为泡沫中的空气形成隔热层，使传热困难，热难穿透过去杀灭气形成隔热层，使传热困难，热难穿透过去杀灭微生物。微生物。n对易产生泡沫的培养基在灭菌时，可加入少量消对易产生泡沫的培养基在灭菌时，可加入少量消泡剂。泡剂。n对有泡沫的培养基进行连续灭菌时更应注意。对有泡沫的培养