第四章 培养基及培养基灭菌设备2013课件

1、第四章第四章 培养基准备及培养基培养基准备及培养基灭菌设灭菌设备备一、培养基概述一、培养基概述（一）定义及分类（一）定义及分类 1.1.定义定义 2.2.分类分类（1 1）按成分不同划分：）按成分不同划分： 天然培养基：实验室、工业上天然培养基：实验室、工业上 合成培养基：实验室合成培养基：实验室 半合成培养基：工业上半合成培养基：工业上（2 2）根据物理状态划分）根据物理状态划分 固体培养基：微生物分离鉴定、计数、保存固体培养基：微生物分离鉴定、计数、保存 半固体培养基：观察微生物运动特征、鉴定菌株半固体培养基：观察微生物运动特征、鉴定菌株 液体培养基：实验室、工业大规模生产液体培养基：实验

2、室、工业大规模生产 （二）培养基准备及要求（二）培养基准备及要求1.1.微生物培养基：微生物培养基： 孢子培养基：孢子培养基： 种子培养基：种子培养基： 发酵培养基：发酵培养基： 组成除有菌体生长所必需的元素和组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有产物所需的特定元素、化合物外，还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等前体和促进剂等 灭菌：灭菌：121121，20 min 20 min 左右左右2.2.动物细胞培养基：动物细胞培养基： 要求较高，一般合成培养基、无血清培养基要求较高，一般合成培养基、无血清培养基 灭菌：微孔滤膜过滤灭菌灭菌：微孔滤膜过滤灭菌3.3.植物细胞培养基：植物细胞

3、培养基： 组分：无机盐类，碳源，维生素，植物生长激素，有组分：无机盐类，碳源，维生素，植物生长激素，有机氮源，有机酸等机氮源，有机酸等 灭菌：灭菌：115-120115-120，保持，保持15-20min15-20min 微孔滤膜过滤灭菌微孔滤膜过滤灭菌二、培养基灭菌二、培养基灭菌1 1、培养基灭菌的定义、培养基灭菌的定义 用物理或化学方法从培养基中杀灭有生活能力的用物理或化学方法从培养基中杀灭有生活能力的细菌营养体及其孢子，或从中将其除去。细菌营养体及其孢子，或从中将其除去。 灭菌与消毒的区别：灭菌与消毒的区别： 2 2、培养基灭菌的目的、培养基灭菌的目的 3 3、培养基灭菌的要求、培养基灭

4、菌的要求 （1 1）达到要求的无菌程度（）达到要求的无菌程度（1010-3-3） （2 2）尽量减少营养成分的破坏）尽量减少营养成分的破坏 4 4、灭菌的方法、灭菌的方法化学灭菌：化学灭菌：射线灭菌：射线灭菌：过滤灭菌：过滤灭菌： 微孔滤膜过滤除菌；大多用于热敏性物料微孔滤膜过滤除菌；大多用于热敏性物料干热灭菌法：干热灭菌法： 常用于空玻璃器皿、金属器具的灭菌。常用于空玻璃器皿、金属器具的灭菌。湿热灭菌：湿热灭菌： 121121，保持，保持2030min2030min 干热灭菌干热灭菌射线灭菌射线灭菌射线灭菌射线灭菌过滤除菌过滤除菌过滤除菌过滤除菌湿热灭菌湿热灭菌5 5、湿热灭菌原理、湿热灭菌

5、原理（1 1）原理：）原理： 蒸汽在冷凝时释放出大量潜能，并且具有蒸汽在冷凝时释放出大量潜能，并且具有强大穿透力，在高温和水存在时，微生物细胞强大穿透力，在高温和水存在时，微生物细胞中的蛋白质极易发生不可逆凝固性变性，致使中的蛋白质极易发生不可逆凝固性变性，致使微生物在短时间内死亡。微生物在短时间内死亡。 湿热灭菌的效果，取决与致死温度和致死湿热灭菌的效果，取决与致死温度和致死时间。时间。(2)(2)培养基灭菌温度的选择培养基灭菌温度的选择 考虑的因素：考虑的因素：a.a.高于微生物的热致死温度高于微生物的热致死温度 b.b.营养成分的破坏营养成分的破坏 三、培养基工业灭菌及设备三、培养基工业

6、灭菌及设备（一）分批灭菌（一）分批灭菌 1 1、概念：、概念： 将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，这叫做分批灭菌，又称实罐灭菌这叫做分批灭菌，又称实罐灭菌( (实消实消) )。 实罐灭菌即发酵罐与培养基一起灭菌。实罐灭菌即发酵罐与培养基一起灭菌。 2 2、优缺点、优缺点 优点：设备投资较少；染菌的危险性较小；人工操作优点：设备投资较少；染菌的危险性较小；人工操作 较方便较方便 缺点：发酵罐利用率低；无法采用高温短时灭菌法，缺点：发酵罐利用率低；无法采用高温短时灭

7、菌法， 中小型发酵罐使用居多。中小型发酵罐使用居多。3 3、分批灭菌的操作过程（书、分批灭菌的操作过程（书P5P5） 加培养基，密封发酵罐，加培养基，密封发酵罐，慢速搅拌；慢速搅拌； 夹套通蒸汽，培养基预热夹套通蒸汽，培养基预热至至75-90,75-90,停止搅拌；停止搅拌； 进三路蒸汽，同时微开对进三路蒸汽，同时微开对应排水阀，排冷凝水；应排水阀，排冷凝水； 调进汽阀，排汽阀保持罐调进汽阀，排汽阀保持罐压，在一定温度下压，在一定温度下（121121），保温），保温20-30min20-30min 灭菌完毕后，先关一路排灭菌完毕后，先关一路排汽阀，再关一路进汽阀，至汽阀，再关一路进汽阀，至三路

8、排汽、进汽阀全关闭；三路排汽、进汽阀全关闭； 通无菌空气；通无菌空气； 夹套通冷凝水，冷却培养夹套通冷凝水，冷却培养基基 全过程：全过程： 升温、保温、冷却升温、保温、冷却 三路进汽：蒸汽从三路进汽：蒸汽从空气管道、取样管和出料管空气管道、取样管和出料管进入进入罐内直接加热，直到所规定的温度，并维持一定的罐内直接加热，直到所规定的温度，并维持一定的时间。这就是所谓的时间。这就是所谓的“三路进汽三路进汽”。 注：凡是与培养基接触的管道都要进汽；凡是不与注：凡是与培养基接触的管道都要进汽；凡是不与培养基接触的管道都要排汽培养基接触的管道都要排汽（二）连续灭菌（二）连续灭菌 1 1、概念：、概念：

9、培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程称热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程称为连续灭菌为连续灭菌（连消）。（连消）。 空罐灭菌也称空消。空罐灭菌也称空消。无论是种子罐、发酵罐、无论是种子罐、发酵罐、还是消泡罐，当培养基（或物料）尚未进罐前对罐进还是消泡罐，当培养基（或物料）尚未进罐前对罐进行预先灭菌，称为空罐灭菌。行预先灭菌，称为空罐灭菌。 2 2、优缺点：、优缺点：优点：可采用高温快速灭菌工艺；发酵罐非生产占用优点：可采用高温快速灭菌工艺；发酵罐非生产占用时间缩短，容积利用率提高；热能利用率合理，

10、适于时间缩短，容积利用率提高；热能利用率合理，适于自动化控制自动化控制缺点：不适合高粘度的培养基的灭菌；染菌可能性增缺点：不适合高粘度的培养基的灭菌；染菌可能性增高高3 3、连续灭菌流程及设备、连续灭菌流程及设备 连消塔连消塔喷淋冷却流程：喷淋冷却流程： 图2-4 连续灭菌设备流程示意图1-配料罐（拌料罐）2-蒸汽入口 3-连消塔 4-维持罐 5-培养基出口 6-喷淋冷却 7-冷却水12345676070 126132 8-25min4050 喷射加热喷射加热真空冷却流程：真空冷却流程：（真空冷却器）（真空冷却器）板式换热器灭菌流程板式换热器灭菌流程连消塔：连消塔： 内外两根管子套合而成；内外

11、两根管子套合而成； 2-3 m 高；高； 停留时间一般停留时间一般20-30s20-30s； 线速度要求线速度要求0.1m/s0.1m/s 小孔倾斜向下小孔倾斜向下4545； 小孔上稀下密；小孔上稀下密；关键：关键： 小孔的加工及分布小孔的加工及分布 （1 1）加热器）加热器连消器：连消器： 高度高度0.5 m 左右；左右； 弧形挡板；弧形挡板；优点：优点： 性能稳定；无噪性能稳定；无噪声；无震动声；无震动 喷射加热器：喷射加热器： 蒸汽和料液迅速接触充分混合，加热是在瞬蒸汽和料液迅速接触充分混合，加热是在瞬时完成；结构简单，操作时无噪声时完成；结构简单，操作时无噪声（2 2）保温设备）保温设

12、备维持罐：维持罐： 罐身长圆筒型，上下罐身长圆筒型，上下封头球形；保温层封头球形；保温层 料液自下向上料液自下向上 高径比：高径比：2-42-4（返混）（返混）管式管式维持器：维持器： U U形管与水平直管焊接形管与水平直管焊接或以法兰连接；液体为或以法兰连接；液体为活塞流状态活塞流状态 （3 3）冷却设备）冷却设备 真空冷却器：真空冷却器： 当高温培养基进当高温培养基进入真空冷却器后，在入真空冷却器后，在真空下，水分立即汽真空下，水分立即汽化，使培养基本身温化，使培养基本身温度下降，达到冷却目度下降，达到冷却目的。的。123至糖化锅蒸汽空气混合气体料液冷水 图2-18 真空冷却器1-真空冷却

13、器 2-膜式塔 3-喷射器喷淋冷却器（喷淋冷却器（P17P17）：）： 将水通过将水通过喷淋装置喷淋装置均匀地淋在水平均匀地淋在水平的排管上，以冷却管内的培养基的排管上，以冷却管内的培养基。 套管冷却器套管冷却器 套管冷却器是一种内管走热培养基，内外管间的管套管冷却器是一种内管走热培养基，内外管间的管隙中走冷却水的冷却器。操作时，隙中走冷却水的冷却器。操作时，冷热两流体流向相反冷热两流体流向相反，以提高平均温度差，节约用水。以提高平均温度差，节约用水。 板式换热器板式换热器 板式换热器是用板式换热器是用薄金属板薄金属板压制成具有一定波纹形压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。主要由种换热器。主要由框架框架和和板片板片两大部分组成两大部分组成 工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。冷热流体依次通过流道，中间有一隔层板片流过。冷热流体依次通过流道，中间有一隔层板片将流体分开，并通过此板片进行换热。将流体分开，并通过此板片进行换热。 螺旋板换热器螺旋板换热器 螺旋板换热器由两张平行的螺旋板换热器由两张平行的金属板金属板卷制成两个螺卷制成两个螺旋