N0 τ=2.303/k log —
N
实际灭菌的经验数据
K—比死亡速率（s-1） NO -开始时菌个数 N - 残存菌个数
工程上，N为10-3/罐
– 高温灭菌(High temperature setrilization) 120℃，维持(Maintaining)20-30分钟
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灭菌温度与菌死亡反应速度常数的关系 阿累尼乌斯公式：
75
120
7.6
130
0.851
140
0.107
150
0.015
99.99 89 27 10 3 1
三、培养基的分批灭菌
定义： 将配制好的培养基输入发酵罐中，用蒸汽 加热，使培养基和设备同时灭菌的一种灭 菌方式。
1，分批灭菌的设计
在发酵罐中进行实罐灭菌，是典型的分批灭菌。 全过程包括升温、保温、冷却三个过程
常用的灭菌剂
化学物质名称
有效浓度
新洁尔灭(苯扎溴 铵)
杜灭芬
0.25% 0.25%
高锰酸钾
0.1%-0.25%
化学物质名称 甲醛
戊二醛 苯酚
有效浓度 37% 2%
0.1%-0.15%
漂白粉
5%
过氧乙酸
0.02%-0.2%
酒精 煤酚皂（来苏尔）
*
75% 1%—5%
焦碳酸二乙酯 0.01%-0.1%
2、射线灭菌
连续灭菌的优缺点 优点
– 保留较多的营养质量 – 容易放大，较易自动控制； – 糖受蒸汽的影响较少； – 缩短灭菌周期； – 在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少； – 发酵罐利用率高，蒸汽负荷均匀。
缺点
– 设备比较复杂，投资较大。
思考题
培养基的灭菌方法? 分批灭菌的优缺点?
连续灭菌的优缺点? 常见的连续灭菌的流程?
2，保证灭菌成功的要素
内部结构合理(主要是无死角)，焊缝及轴封装 置可靠，蛇管无穿孔现象
压力稳定的蒸汽
合理的操作方法。
3，培养基灭菌过程中应注意的问题
温度和压力的关系 泡沫问题 投料过程中，麸皮和豆饼粉等固形物在罐壁上残 留的问题 灭菌结束后应立即引入无菌空气保压
分批灭菌的优缺点
优点
– 设备投资较少 – 染菌的危险性较小 – 人工操作较方便 – 对培养基中固体物质含量较多时更为适宜
K=A·exp-△E/RT
K—菌死亡的速度常数 A—阿累尼乌斯常数 exp—2.71 △E—杀死细菌孢子的活化能（ J/K ·mol ） R—气体常数[8.314J/（ mol·K)] T—绝对温度（K）
灭菌温 达到灭菌程度 维生素B1的 度（˚C） 的时间（min） 损失（%）
100
843
110
原理：利用高能量的电磁辐射与菌体核酸 的光化学反应造成菌体死亡。
常用：紫外线、X射线和γ射线。 使用范围：用于室内空气及器皿表面灭菌
3．干热灭菌
原理：利用高温对微生物有氧化、蛋白质变 性和电解质浓缩作用而杀灭微生物。 常用方法：灼烧和电热箱加热，140-180℃ 1-2小时
使用范围：玻璃及金属用具及沙土管灭菌
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4．湿热灭菌
原理：蒸汽冷凝放出大量潜热，具有穿透力，且 在高温有水分条件下，蛋白质易变性。 常用方法： 水煮常压灭菌：100℃ 饱和蒸汽灭菌：一般121℃，15-20分钟 使用范围：培养基和发酵设备灭菌。
5．过滤除菌
原理：利用微生物不能透过滤膜除菌。 方法: 0.01~0.45 m孔径滤膜， 使用范围：用于压缩空气、酶溶液及其他 不耐热化合物溶液除菌。
4，培养基灭菌的要求 达到要求的无菌程度（10-3） 尽量减少营养成分的破坏，在灭菌过程中，培养基 组分的破坏，是由两个基本类型的反应引起的： –培养基中不同营养成分间的相互作用； –对热不稳定的组分如氨基酸和维生素等的分解。
二、培养基的灭菌
一、灭菌的方法
灭菌：用理化方法杀死或除去物料或设备 中一切有生命物质的过程。常用的有： 1、化学药剂灭菌
11培养基灭菌及设备灭菌
2，工业上具体措施包括： 1）使用的培养基和设备须经灭菌； 2）好氧培养中使用的空气应经除菌处理； 3）设备应严密，发酵罐维持正压环境； 4）培养过程中加入的物料应经过灭菌； 5）使用无污染的纯粹种子。
3，培养基灭菌的目的
杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无 菌的条件。
（一）灭菌的原理
1、热阻：微生物对热的抵抗能力用热阻表示。
微生物
相对 热 阻
营养细胞 1.0 和酵母 3×10
细菌芽孢 6 霉菌孢子 2~10
病毒和噬 1~5 菌体
2、对数残留定律
ddNt kN
N：任一时刻的活细菌浓度（个/L） t：时间（min）
K：比热死速率常数（min-1） 死亡速率
理论灭菌时间的计算（积分）
缺点
– 灭菌过程中蒸汽用量变化大，造成锅炉负荷波 动大，一般只限于中小型发酵装置。
四、培养基的连续灭菌
定义：将培养基通过专门设计的灭菌器，进行连续 流动灭菌后，进入预先灭过菌的发酵罐中的灭菌 方式。 常见的连续灭菌的流程 – 连消塔—喷淋冷却连续灭菌流程 – 喷射加热连续灭菌流程 – 薄板换热器连续灭菌流程