電子計數器

[拼音]:miejun

[英文]:sterilization

是生物反應過程的一個重要預處理過程。培養基或底物必須事先經過滅菌,即將其中存在的各種微生物營養體(除孢子或芽孢外的菌體)和芽孢全部殺死(或除去),才能進入生物反應器,在生物催化劑的作用下,進行發酵或酶反應。此外,在好氣性微生物的發酵中,連續通入發酵罐的空氣,也必須是無菌的。因為發酵過程是在特定微生物參與下的串聯反應過程,必須排除其他微生物的存在,也即在純種發酵情況下進行;酶反應過程也必須排除雜菌的干擾。

僅要求殺死物體內部或表面的病源微生物營養體的過程則稱為消毒。

滅菌方法

可分物理和化學兩大類,物理方法又有加熱、輻照和過濾等。加熱法有:

(1)乾熱,採用火焰或熱空氣(一般為160℃,2h),適用於器皿的滅菌。

(2)溼熱,採用飽和蒸汽(一般為120℃,30min),適用於培養基及發酵裝置的滅菌。輻照是採用紫外線、γ射線等,適用於室內空氣、器械及成品的滅菌。過濾是採用纖維狀或微孔過濾介質,適用於流動空氣、不耐熱液體、飲用水的滅菌。化學方法採用甲醛、環氧乙烷、過(氧)乙酸等對區域性空間及器皿進行滅菌;採用高錳酸鉀、石炭酸、漂白粉、新潔而滅等對器械、面板、汙染物等進行消毒。

以上各種滅菌方法中,除了過濾是機械作用外,其他都屬菌體蛋白質變性的結果。

工業培養基的滅菌

工業上一般都採用溼熱法進行培養基的滅菌。蒸汽滅菌具有效果好(穿透性強;冷凝時放出大量潛熱;在有水分情況下蛋白質易於變性)、價格低廉、操作方便等優點,特別適用工業上大規模製備無菌培養基。工業滅菌有分批及連續兩種操作方式:

(1)分批滅菌將待滅菌的培養基置於發酵罐內,用蒸汽通過罐的夾套或蛇管間接加熱至90℃,然後將蒸汽直接匯入發酵罐,使其升至一定溫度和保壓一定時間(一般為120℃,30min),然後將其冷卻至一定溫度,以便接入菌種開始發酵。分批滅菌的優點是不需要另加裝置,在培養基滅菌的同時,也對發酵罐及附屬管道進行了滅菌。缺點是培養基中有效成分破壞較多,發酵罐的非發酵時間佔用較長。

(2)連續滅菌是將待滅菌的培養基預熱後,用泵連續打入蒸汽加熱器(圖1),

加熱至規定溫度後,再進入維持罐(或維持管)、冷卻管,最後進入事先滅過菌的發酵罐。連續滅菌的溫度較高而保溫時間較短(一般140℃時為5min,160℃時為1min左右)。連續滅菌的最大優點是可以減少培養基中的有效成分因長時間加熱而遭受的破壞。這是因為菌體的死亡速率和有效成分的破壞速率雖都隨溫度增高而增加,但後者的增加率不如前者大。因此,增加滅菌的溫度,減少滅菌的時間,有利於有效成分的保留。如在120℃,將很難殺滅的嗜熱脂肪芽孢桿菌減至 ppm級(一般滅菌均以此為指標)時所需理論計算時間為7.6min,培養基中的維生素B1的破壞率為27%;而當滅菌溫度增至140℃時,殺滅同樣數量的上述微生物,所需時間僅為6.4min,維生素B1的破壞率也下降為3%。連續滅菌適用於這種高溫快速的滅菌操作,大型發酵工廠常採用此種方法。(見彩圖)

大量空氣滅菌

工業上幾乎都採用介質過濾法制備無菌空氣。介質過濾分兩類:

(1)深層過濾法,將空氣通過纖維狀或顆粒狀填料的過濾床(常用的填料為棉花、玻璃纖維、經改性的合成纖維,活性炭等)。過濾床的空隙一般大於細菌,它是靠攔截、慣性撞擊、靜電吸附等作用來除菌的。

(2)絕對過濾法,採用的是一些孔隙小於細菌的薄膜(如微孔氟樹脂濾膜),其孔徑為0.22μm、空隙率為80%。空氣過濾器的設計要求除菌效率高、流量大、壓降小、裝卸方便、價格適當。新型的空氣過濾器,用圓筒狀微孔濾膜為介質主體,在其兩側各有一層粗過濾介質和多孔金屬護筒,製成易於裝卸的濾筒。一個過濾器中可根據需要裝上多個濾筒(圖2)。

在空氣過濾中,應避免溼潤的空氣進入過濾器。否則析出的水分會使過濾器失效或降低其過濾效率。為此,需將空氣進行預處理(圖3),即將從壓氣機排出的空氣先經過冷卻和析水,再加以適當升溫使空氣的相對溼度下降至60%左右再進入過濾器。

參考書目

D.I.C.Wang etal., FermentationandEenzyme Technology,John Wiley & Sons,New York,1978.

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