培养基湿热灭菌原理

尽管灭菌的方法很多,但发酵生产中对培养基和设备的灭菌,以湿热灭菌法应用最为普遍,灭菌效果最好。培养基灭菌最基本的要求是杀死培养基中混杂的微生物,再接入纯菌以达到纯种培养的目的。 在利用蒸汽对培养基灭菌的过程中,由于蒸汽冷凝时会释放出大量的潜热,并具有强大的穿透能力,在高温及存在水分的条件下,微生物细胞内的蛋白质极易变性或凝固而引起微生物的死亡,故湿热灭菌法在培养基灭菌中具有经济和快速的特点。但高温虽然能杀死培养基中的杂菌,同时也会破坏培养基中的营养成分,甚至会产生不利于菌体生长的物质。 因此,在生产上除了尽可能杀死培养基中的杂菌外,还要求尽可能减少培养基中营养成分的损失。合理选择灭菌条件是关键,这就要求必须了解在灭菌过程中温度、时间对微生物死亡和培养基营养成分破坏的关系。一般最常用的灭菌条件是121℃,20-30 min。 1.微生物的热阻
每种微生物都有一定的生长温度范围,当微生物处于最低温度以下时,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—蛋白质发生不可逆的凝固变性,便微生物在很短时间内死亡。这就是湿热灭菌的依据。
杀死微生物的极限温度称为致死温度。在致死温度下,杀死全部微生物所需要的时间称为致死时间。在致死温度以上,温度愈高,致死时间愈短。致死温度和致死时间是衡量热灭菌的指标。由于一般细菌、芽孢细菌、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不同。 微生物对热的抵抗力常用“热阻”表示。热阻是指微生物在某一特定条件(主要是温度和加热方式)下的致死时间的比值。 2.微生物的热死定律—对数残留定律
微生物受热死亡的原因,主要是因高温使微生物体内的一些重要蛋白质,如酶等,发生凝固、变性,从而导致微生物无法生存而死亡。微生物受热而丧失活力,但其物理性质不变。在一定温度下,微生物的受热死亡遵循分子反应速率理论。因此,微生物热死速率可以用分子反应速率表示,即微生物个数减少的速度与任一瞬间残存的菌数成正比。
在灭菌过程中需考虑两个问题:一是培养基中各种各样的微生物,逐一考虑是不可能的,如果将所有微生物均作为耐热的细菌芽孢来计算依据较合理。二是灭菌程度,即残留菌数,如果要求灭菌,则时间趋于无穷,事实也不可能。 本文参考《发酵工程原理与技术》一书。
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