滅菌與空氣的凈化
一,滅菌的方法
滅菌指利用物理和化學的方法殺滅或除去物料及設備中一切生命物質的過程.
消毒是指用物理或化學的方法殺死物料,容器,器具內外的病源微生物,一般只能殺死營養細胞而不能殺死芽孢.
消毒不一定能達到滅菌的要求,而滅菌則可達到消毒的目的.
⒈ 干熱滅菌法
進行干熱滅菌時,微生物細胞發生氧化,微生物體內蛋白質變性和電解質濃縮引起中毒等作用,其中氧化作用導致微生物死亡是主要依據.由于微生物對干熱的耐受力比對濕熱強得多,故干熱滅菌所需的溫度要高,時間要長,一般160～170 ℃,1～1.5 h.
實際應用時,對一些要求保持干燥的實驗器具和材料可以采用干熱滅菌法.
⒉ 火焰滅菌法
利用火焰直接殺死微生物的滅菌法稱為火焰滅菌法.該法方法簡單,滅菌徹底,但使用范圍有限,僅適用于接種針,玻璃棒,三角瓶口等的滅菌.
⒊ 電磁波,射線滅菌法
以紫外線最常用.紫外線對芽孢和營養細胞都能起作用,但細菌芽孢和霉菌孢子對紫外線的抵抗力強.紫外線的穿透力低,僅適用于表面滅菌和無菌室,培養間等空間的滅菌,且距照射物不超過1.2 m;對固體物料滅菌不徹底,也不能用于液體物料的滅菌.
⒋ 濕熱滅菌法
利用飽和蒸汽進行滅菌的方法稱為濕熱滅菌法.其原理是借助于蒸汽釋放的熱能使微生物細胞中的蛋白質,酶和核酸分子內部的化學鍵,特別是氫鍵受到破壞,引起不可逆的變性,使微生物死亡.由于蒸汽有很強的穿透能力,濕熱滅菌對耐熱芽孢桿菌來說,溫度升高10 ℃時,滅菌速度常數可增加8～10倍,對營養細胞更高.蒸汽來源方便,價格低廉,滅菌效果可靠,是目前最為常用的滅菌方法.一般的濕熱滅菌條件為121 ℃,30 min.
⒌ 化學藥劑滅菌法
某些化學藥劑能與微生物發生反應而具有殺菌的作用.
化學藥劑適于生產車間環境的滅菌,接種操作前小型器具的滅菌等.
化學藥品的滅菌使用方法,根據滅菌對象的不同有浸泡,添加,擦拭,噴灑,氣態熏蒸等.
⑴ 高錳酸鉀 高錳酸鉀溶液的滅菌作用是使蛋白質,氨基酸氧化,使微生物死亡,一般用0.1%～0.25%的溶液.
⑵ 漂白粉 漂白粉的化學名稱是次氯酸鹽(次氯酸鈉,NaOCl),它是強氧化劑,也是廉價易得的滅菌劑.它的殺菌作用是次氯酸鈉分解為次亞氯酸,后者不穩定,在水溶液中分解為新生態氧和氯,使細菌受強烈氧化作用而導致死亡,對殺死細菌和噬菌體均有效.
⑶ 75%酒精溶液 75%酒精溶液的殺菌作用在于使細胞脫水,引起蛋白質凝固變性.對營養細胞,病毒,霉菌孢子均有殺死作用,但對細菌的芽孢殺死作用較差.常用于皮膚和器具表面殺菌.
⑷ 新潔爾滅 新潔爾滅是表面活性劑類潔凈消毒劑.它在水溶液中以陽離子形式與菌體表面結合,引起菌體外膜損傷和蛋白變性.10 min能殺死營養細胞,但對細菌芽孢幾乎沒有殺滅作用.一般用于器具和生產環境的消毒,不能與合成洗滌劑合用,不能接觸鋁制品.
⑸ 甲醛 甲醛(HCHO)是強還原劑,它能與蛋白質的氨基結合,使蛋白質變性,對氨基和蛋白質的變性有較強活性,這是用甲醛作為滅菌劑的根據.使用時可以以2份37%甲醛溶液與1份KMnO4混合,或者將37%甲醛溶液直接加熱,產生氣態甲醛用于滅菌.甲醛滅菌的缺點是穿透力差.
⑹ 過氧乙酸 過氧乙酸是強氧化劑,它是廣譜,高效,速效的化學殺菌劑,對營養細胞,細菌芽孢,真菌孢子和病毒都有殺滅作用.
⑺ 戊二醛 在酸性條件下,不具有殺死芽孢的能力,只有在堿性條件下,才具有殺死芽孢的能力,常用2%的溶液,常用于器具,儀器和工具等滅菌.
⑻ 酚類 苯酚毒性較大,易污染環境,且水溶性差,使應用受到限制,而酚類衍生物的使用,擴大了作為消毒劑的使用范圍.
⒍ 過濾除菌法
利用過濾方法阻留微生物,也可達到除菌的目的,這就是過濾除菌法.
此法僅適用于澄清液體和氣體的除菌.工業上常用過濾法大量制備無菌空氣,供好氧微生物培養過程使用.
二,濕熱滅菌的原理
三,培養基的滅菌
⒈ 培養基濕熱滅菌方法
⑴ 連續滅菌 連續滅菌也叫連消,其溫度一般以126～132 ℃為宜,總蒸汽壓力要求達到0.044～0.049 MPa以上.培養基采用連續滅菌時,需在培養基進入發酵罐前,直接用蒸汽進行空罐滅菌(空消),用無菌空氣保壓,待培養基流入罐后,開始冷卻.滅菌時對培養基的加熱可采用各種加熱器.培養基的冷卻方式有噴淋冷卻式,真空冷卻式,薄板換熱器式幾種方式,其過程均包括加熱,維持和冷卻.
連續滅菌流程
培養基配料 配料罐 加熱器 維持罐 冷卻器 無菌培養基
⑵ 間歇滅菌
間歇滅菌即實消,是在每批培養基全部流入發酵罐后,就在罐內通入蒸汽加熱至滅菌溫度,維持一定時間,再冷卻到接種溫度.實罐滅菌時,發酵罐與培養基一起滅菌.
其他滅菌設備一般采用蒸汽滅菌,如設備十分耐壓,則可采用較高的溫度,但必須注意設備內部的凹處及露出的小配管等蒸汽不能到達的部位.
⑶ 固體培養基滅菌
⒉ 影響培養基滅菌的因素
⑴ 培養基成分
油脂,糖類
低質量分數(1%～2%)的NaCl溶液
⑵ pH值
pH值6.0～8.0,微生物最耐熱;pH<6.0,氫離子易滲入微生物細胞內,從而改變細胞的生理反應促使其死亡
⑶ 培養基中的顆粒
⑷ 泡沫 泡沫中的空氣形成隔熱層,使傳熱困難,熱難穿透過去殺滅微生物
⒊ 分批滅菌和連續滅菌比較
連續滅菌與分批滅菌比較的優點:
① 可采用高溫短時滅菌,培養基受熱時間短,營養成分破壞少,有利于提高發酵產率;
② 發酵罐利用率高;
③ 蒸汽負荷均衡;
④ 采用板式換熱器時,可節約大量能量;
⑤ 適宜采用自動控制,勞動強度小.
四,培養基與設備,管道滅菌條件
⑴ 殺菌鍋內滅菌
⑵ 種子罐,發酵罐,計量罐,補料罐等的空罐滅菌及管道滅菌
⑶ 空氣總過濾器和分過濾器滅菌
⑷ 種子培養基實罐滅菌
⑸ 發酵培養基實罐滅菌
⑹ 發酵培養基連續滅菌
⑺ 消泡劑滅菌
⑻ 補料實罐滅菌
⑼ 尿素溶液滅菌
第二節 空氣的凈化
一,空氣凈化的方法
對空氣滅菌的要求一般可按10-3的染菌概率,即在1000次培養過程中,只允許一次是由于空氣滅菌不徹底而造成染菌,致使培養過程失敗.
⒈ 熱滅菌法
空氣在進入培養系統之前,一般均需用壓縮機壓縮,提高壓力,空氣經壓縮后溫度能夠升到200 ℃以上,保持一定時間后,便可實現干熱殺菌.
⒉ 靜電除菌
靜電除菌是利用靜電引力來吸附帶電粒子而達到除塵滅菌的目的.
靜電除塵滅菌器示意
1—升壓變壓器;
2—整流器;
3—沉淀電極;
4—電暈電極
⒊ 介質過濾除菌法
過濾除菌法是讓含菌空氣通過過濾介質,以阻截空氣中所含微生物,而取得無菌空氣的方法.
通過過濾除菌處理的空氣可達到無菌,并有足夠的壓力和適宜的溫度以供好氧培養過程之用.
該法是目前廣泛應用來獲得大量無菌空氣的常規方法.在空氣的除菌方法中,介質過濾除菌生產中使用最多.
二,空氣的過濾除菌原理和介質
⒈ 空氣過濾除菌原理
當氣流通過濾層時,基于濾層纖維的層層阻礙,迫使空氣在流動過程中出現無數次改變氣速大小和方向的繞流運動,從而導致微生物微粒與濾層纖維間產生撞擊,攔截,布朗擴散,重力及靜電引力等作用,從而把微生物微粒截留,捕集在纖維表面上,實現了過濾的目的.
⑴ 布朗擴散截留作用
⑵ 攔截截留作用
⑶ 慣性撞擊截留作用
⑷ 重力沉降作用
⑸ 靜電吸引作用
各種機理各自所作貢獻的大小:一般認為慣性撞擊截留,攔截截留和布朗運動截留的作用較大,而重力和靜電引力的作用則很小.
⒉ 空氣過濾除菌的介質
⑴ 紙類過濾介質
⑵ 纖維狀或顆粒狀過濾介質
① 棉花
② 玻璃纖維
③ 活性炭
⑶ 微孔濾膜類過濾介質
活性炭
微孔濾膜
⒊ 提高過濾除菌效率的措施
① 設計合理的空氣預處理設備,選擇合適的空氣凈化流程,以達到除油,水和雜質的目的.
② 設計和安裝合理的空氣過濾器,選用除菌效率高的過濾介質.
③ 保證進口空氣清潔度,減少進口空氣的含菌數.
④ 降低進入空氣過濾器的空氣相對濕度,保證過濾介質能在干燥狀態下工作.
思 考 題
⒈ 滅菌的方法有哪些 如何根據滅菌對象和要求的不同選用不同的方法
⒉ 比較分批滅菌與連續滅菌的優缺點.
⒊ 分析過濾除菌機理與影響過濾除菌的因素,考慮如何提高過濾除菌的效率.