1、第六章第六章 灭菌及染菌的防治灭菌及染菌的防治关海燕关海燕生命科学技术学院生命科学技术学院抗生素生产工艺抗生素生产工艺2上节回顾上节回顾培养基的基本组成与功能：培养基的基本组成与功能：碳源、氮源、水、无机盐及微量元素、生长因素碳源、氮源、水、无机盐及微量元素、生长因素 前体、诱导物（刺激物）、抑制剂。前体、诱导物（刺激物）、抑制剂。培养基的种类：培养基的种类：按来源、状态、用途等分类。按来源、状态、用途等分类。培养基的制备：培养基的制备：母液的配制与保存母液的配制与保存 培养基的配制培养基的配制抗生素生产工艺抗生素生产工艺3p绝大多数工业发酵都是利用好气性微生物绝大多数工业发酵都是利用好气性微
2、生物进行进行纯种纯种培养，因此，所使用的培养基、各培养，因此，所使用的培养基、各种设备和附件以及通入罐内的空气均须彻底种设备和附件以及通入罐内的空气均须彻底除菌，这是防止发酵过程染菌、确保正常生除菌，这是防止发酵过程染菌、确保正常生产的关键。产的关键。抗生素生产工艺抗生素生产工艺4目目 录录!灭菌概述灭菌概述!培养基灭菌培养基灭菌!发酵罐的灭菌发酵罐的灭菌!空气的除菌空气的除菌!染菌的防治染菌的防治抗生素生产工艺抗生素生产工艺5第一节第一节 灭菌概述灭菌概述 灭菌是指利用化学或物理方法杀灭菌是指利用化学或物理方法杀灭或去除物料及设备中一切生命物质灭或去除物料及设备中一切生命物质的技术或工艺过程
3、。的技术或工艺过程。抗生素生产工艺抗生素生产工艺6第一节第一节 灭菌概述灭菌概述 消毒消毒-灭菌灭菌消毒消毒是指用物理是指用物理或化学方法杀死或化学方法杀死物料、容器、器物料、容器、器具内外的病原微具内外的病原微生物。生物。一般只能一般只能杀死营养细胞而杀死营养细胞而不能杀死细菌芽不能杀死细菌芽孢。孢。灭菌灭菌是用物理是用物理或化学方法杀或化学方法杀死或除去环境死或除去环境中所有微生物，中所有微生物，包括营养细胞、包括营养细胞、细菌芽孢和孢细菌芽孢和孢子。子。消毒不一定能达到灭菌要求，消毒不一定能达到灭菌要求，灭菌则可达到消毒的目的。灭菌则可达到消毒的目的。抗生素生产工艺抗生素生产工艺7高温灭
4、菌高温灭菌辐射作用辐射作用过滤作用过滤作用高渗作用高渗作用超声波超声波一、物理灭菌因素高温一、物理灭菌因素高温火焰灼烧法烘箱热空气灭菌法干热灭菌法巴氏消毒法煮沸消毒法间歇灭菌法高压蒸汽灭菌法湿热灭菌（消毒）法高温灭菌（消毒）法高温灭菌法：高温灭菌法：是最是最常用的物理方法。高常用的物理方法。高温可引起蛋白质、核温可引起蛋白质、核酸等活性大分子氧化酸等活性大分子氧化或变性失活而导致微或变性失活而导致微生物死亡。生物死亡。抗生素生产工艺抗生素生产工艺81.1.干热灭菌干热灭菌焚烧法（焚烧法（incinerationincineration）：）：是将被灭菌物品在火是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所有
5、的生物质碳化。简单、彻底，但对被焰中燃烧，使所有的生物质碳化。简单、彻底，但对被灭菌物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，灭菌物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，及不怕烧的实验器具，如接种环、镊子、试管或三角瓶及不怕烧的实验器具，如接种环、镊子、试管或三角瓶口的灭菌等。口的灭菌等。抗生素生产工艺抗生素生产工艺91.1.干热灭菌干热灭菌干燥热空气灭菌法干燥热空气灭菌法(hot-air oven)(hot-air oven)：将物品放入烘箱将物品放入烘箱内，然后升温至内，然后升温至150-170 150-170 ，维持，维持1-21-2小时。适用于玻璃、小时。适用于玻璃、陶瓷和金属物
6、品的灭菌，不适合液体样品，及棉花、纸张、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样品，及棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。纤维和橡胶类物质的灭菌。特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死，所以温度高、时间长。，所以温度高、时间长。抗生素生产工艺抗生素生产工艺10特点：特点：温度低、时间短、灭菌效果高温度低、时间短、灭菌效果高原因：原因：菌体内含水量越高，则凝固温度越低；菌体内含水量越高，则凝固温度越低；蒸汽冷凝会放出潜热；蒸汽冷凝会放出潜热；饱和水蒸汽穿透力强；饱和水蒸汽穿透力强；湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定湿热易破坏细胞内蛋白质
7、大分子的稳定 性，主要破坏氢键结构。性，主要破坏氢键结构。2.2.湿热灭菌湿热灭菌抗生素生产工艺抗生素生产工艺11湿热比干热灭菌更好：湿热比干热灭菌更好：更易于传递热量；更易于传递热量；更易破坏保持蛋白质稳定性的氢键等结构；更易破坏保持蛋白质稳定性的氢键等结构；湿热对一般营养体和孢子的杀灭条件：湿热对一般营养体和孢子的杀灭条件：多数细菌和真菌的营养细胞：在多数细菌和真菌的营养细胞：在6060左右处理左右处理5-105-10分钟；分钟；酵母菌和真菌的孢子：用酵母菌和真菌的孢子：用8080以上温度处理；以上温度处理；细菌的芽孢：细菌的芽孢：121121处理处理1515分钟以上；分钟以上；抗生素生产
8、工艺抗生素生产工艺12巴氏消毒法巴氏消毒法具具体体方方法法低温维持法：只要在低温维持法：只要在6363下维持下维持3030minmin高温瞬时法：只要在高温瞬时法：只要在7272下维持下维持1515s s超高温法：只要在超高温法：只要在135-150135-150下维持下维持2-62-6s s抗生素生产工艺抗生素生产工艺13用较低的温度来杀死其中的病源微生物，这样用较低的温度来杀死其中的病源微生物，这样既保持食品的营养风味，又进行了消毒。既保持食品的营养风味，又进行了消毒。高温对牛奶及其热敏感物质不适宜，因为高热高温对牛奶及其热敏感物质不适宜，因为高热破坏了食品的营养与风味。破坏了食品的营养与
9、风味。主要为牛奶的一种灭菌法，既可杀死对健康有主要为牛奶的一种灭菌法，既可杀死对健康有害的病原菌又可使乳质尽量少发生变化。害的病原菌又可使乳质尽量少发生变化。巴氏消毒法巴氏消毒法抗生素生产工艺抗生素生产工艺14将待消毒物品在水中煮沸将待消毒物品在水中煮沸1515minmin或更长时间，以或更长时间，以杀死细菌或其他微生物的营养体和少部分的芽孢杀死细菌或其他微生物的营养体和少部分的芽孢或孢子。或孢子。用于一般外科器械、胶管和注射器、饮水等，有用于一般外科器械、胶管和注射器、饮水等，有时亦用于对某些耐热、耐湿医疗器材的消毒或灭时亦用于对某些耐热、耐湿医疗器材的消毒或灭菌。菌。煮沸消毒煮沸消毒 如果
10、在水中适当加如果在水中适当加1 1碳酸钠或碳酸钠或2 2一一5 5的石炭酸的石炭酸则杀菌效果更好。则杀菌效果更好。抗生素生产工艺抗生素生产工艺15将待灭菌物品在将待灭菌物品在8080-100-100蒸煮蒸煮15-60min15-60min，冷却后搁置室温，冷却后搁置室温（28-3728-37）下过夜，并重复以上过程三遍以上。）下过夜，并重复以上过程三遍以上。其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀死芽胞，室其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀死芽胞，室温过夜促使残留的芽孢萌发成营养体，再经蒸煮过程可杀温过夜促使残留的芽孢萌发成营养体，再经蒸煮过程可杀死新的营养体；循环三次以上可保证彻底灭菌
11、的目的。死新的营养体；循环三次以上可保证彻底灭菌的目的。适用于不耐高温的物品灭菌，如不适于高压灭菌的特殊培适用于不耐高温的物品灭菌，如不适于高压灭菌的特殊培养基、药品的灭菌。养基、药品的灭菌。缺点是麻烦、费时。缺点是麻烦、费时。间隙灭菌法间隙灭菌法抗生素生产工艺抗生素生产工艺16利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到达到100100以上高温灭菌的方法。以上高温灭菌的方法。高压蒸汽灭菌法高压蒸汽灭菌法 适用：适用：耐高温物品，玻璃仪耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。器、含水或不含水的物品。抗生素生产工艺抗生素生产工艺17高压蒸汽灭菌法高压蒸汽
12、灭菌法 高压蒸汽灭菌的温度越高，微生物死亡越快。高压蒸汽灭菌的温度越高，微生物死亡越快。方法：方法：121121维持维持1515-20min-20min。1121122020-3 30min0min。11115 52020-3 30min0min。应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度 例如：生理盐水、营养琼脂等培养基用例如：生理盐水、营养琼脂等培养基用121 121。含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用。含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用112112。抗生素生产工艺抗生素生产工艺18高高 压压 蒸蒸 汽汽 灭灭 菌菌 锅锅注意事项：注意事项：排净冷空气；排净冷
13、空气；灭菌终了，缓慢降压；灭菌终了，缓慢降压；灭菌结束，趁热取出灭菌结束，趁热取出物品。物品。抗生素生产工艺抗生素生产工艺19辐射灭菌辐射灭菌(Radiation Sterilization)Radiation Sterilization)是利用电磁辐射产生的电磁是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数物质表面或内部微生物的一种有效方法。波杀死大多数物质表面或内部微生物的一种有效方法。用于灭菌的电磁波有微波，紫外线用于灭菌的电磁波有微波，紫外线(UV)UV)、X-X-射线和射线和-射线等射线等19二、辐射作用二、辐射作用抗生素生产工艺抗生素生产工艺20v紫外线紫外线 原理：原理：波长波长200-3
14、00nm的紫外线具有杀菌作的紫外线具有杀菌作用。其中用。其中260266nm波长波长UV与与DNA吸收光谱吸收光谱一致。其主要作用于一致。其主要作用于DNA，使一条，使一条DNA链上链上相邻的两个胸腺嘧啶共价结合形成二聚体，相邻的两个胸腺嘧啶共价结合形成二聚体，干扰干扰DNA复制与转录，导致细菌变异和死亡复制与转录，导致细菌变异和死亡，并可杀灭病毒。，并可杀灭病毒。特点：特点：穿透力较弱穿透力较弱应用：应用：物体表面及空气消毒，如无菌室、接物体表面及空气消毒，如无菌室、接种箱。种箱。抗生素生产工艺抗生素生产工艺21空气和不耐热的液空气和不耐热的液体培养基的灭菌体培养基的灭菌采用比细菌小的筛子采
15、用比细菌小的筛子或滤膜作各种过滤器，或滤膜作各种过滤器，当空气或液体流经筛当空气或液体流经筛子或滤膜时，微生物子或滤膜时，微生物不能通过滤孔而被阻不能通过滤孔而被阻留在一侧，从而达到留在一侧，从而达到灭菌的目的。灭菌的目的。三、过滤除菌三、过滤除菌抗生素生产工艺抗生素生产工艺22 是一种机械的作用因素，每秒超过是一种机械的作用因素，每秒超过2万次万次振动的声波即为超声波。常用的超声波发生器振动的声波即为超声波。常用的超声波发生器能产生能产生20-100千赫的声波。可使细菌细胞壁千赫的声波。可使细菌细胞壁裂解而死亡。裂解而死亡。四、超声波杀菌法四、超声波杀菌法抗生素生产工艺抗生素生产工艺23p原
16、理：原理：许多化学药剂渗透到微生物细胞内进行许多化学药剂渗透到微生物细胞内进行氧化、还原、水解等化学作用，引起细胞内蛋氧化、还原、水解等化学作用，引起细胞内蛋白质变性、酶类失活或细胞溶解而杀灭微生物。白质变性、酶类失活或细胞溶解而杀灭微生物。p使用范围：使用范围：器皿、双手和厂房、实验室、无器皿、双手和厂房、实验室、无菌室等环境灭菌，空间的消毒和溶氧电极等器菌室等环境灭菌，空间的消毒和溶氧电极等器具的消毒。具的消毒。不适合用于培养基的灭菌。不适合用于培养基的灭菌。p常用的灭菌剂：常用的灭菌剂：如甲醛、苯酚、高锰酸钾、如甲醛、苯酚、高锰酸钾、洁尔灭、氯化汞等。洁尔灭、氯化汞等。五、化学物质灭菌五
17、、化学物质灭菌抗生素生产工艺抗生素生产工艺24常用的灭菌剂常用的灭菌剂有效浓度有效浓度化学物质名称化学物质名称有效浓度有效浓度新洁尔灭新洁尔灭(苯扎溴铵苯扎溴铵)0.25%甲醛甲醛37%杜灭芬杜灭芬0.25%戊二醛戊二醛2%高锰酸钾高锰酸钾0.1%-0.25%苯酚苯酚0.1%-0.15%漂白粉漂白粉5%过氧乙酸过氧乙酸0.02%-0.2%酒精酒精75%焦碳酸二乙酯焦碳酸二乙酯0.01%-0.1%煤酚皂（来苏尔）煤酚皂（来苏尔）1%5%*化学物质名称化学物质名称抗生素生产工艺抗生素生产工艺25六、臭氧灭菌六、臭氧灭菌利用臭氧的氧化作利用臭氧的氧化作用杀灭微生物细胞。臭用杀灭微生物细胞。臭氧在常温
18、、常压下分子氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行结构不稳定，很快自行分解成氧气分解成氧气(O(O2 2)和单个和单个氧原子氧原子(O)(O)，后者具有，后者具有很强的活性，对细菌有很强的活性，对细菌有极强的氧化作用。极强的氧化作用。不存在任何有毒残留物，不存在任何有毒残留物，故称无污染消毒剂故称无污染消毒剂。臭氧不。臭氧不但对各种细菌但对各种细菌(包括大肠杆菌、包括大肠杆菌、铜绿假单胞菌及杂菌等铜绿假单胞菌及杂菌等)有极有极强的杀灭能力，而且对杀死强的杀灭能力，而且对杀死霉菌也很有效。臭氧灭菌是霉菌也很有效。臭氧灭菌是新近发展起来的一种消毒方新近发展起来的一种消毒方式，具有使用安全、安装灵
19、式，具有使用安全、安装灵活、杀菌作用明显的特点，活、杀菌作用明显的特点，主要用于洁净室及净化设备主要用于洁净室及净化设备的消毒。的消毒。抗生素生产工艺抗生素生产工艺26一、一、第二节第二节 培养基灭菌培养基灭菌抗生素生产工艺抗生素生产工艺27工业上具体措施包括：工业上具体措施包括：使用的培养基和设备须经灭菌；使用的培养基和设备须经灭菌；好氧培养中使用的空气应经除菌处理；好氧培养中使用的空气应经除菌处理；设备应严密，发酵罐维持正压环境；设备应严密，发酵罐维持正压环境；培养过程中加入的物料应经过灭菌；培养过程中加入的物料应经过灭菌；使用无污染的纯粹种子。使用无污染的纯粹种子。抗生素生产工艺抗生素生
20、产工艺28（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，在灭菌过程中，）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培养基组分的破坏，是由两个基本类型的反应引起的：起的：培养基中不同营养成分间的相互作用；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。对热不稳定的组分如氨基酸和维生素等的分解。抗生素生产工艺抗生素生产工艺29湿热灭菌原理湿热灭菌原理蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会放出大量的冷凝热，很容易使蛋白质凝固而放出大量
21、的冷凝热，很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。杀死各种微生物。灭菌条件灭菌条件121121，30min30min。灭菌缺点灭菌缺点同时会破坏培养基中的营养成分，甚至产同时会破坏培养基中的营养成分，甚至产生不利于菌体生长的物质。生不利于菌体生长的物质。湿热灭菌的效果，取决于致死温度和致死时间。湿热灭菌的效果，取决于致死温度和致死时间。灭菌优点灭菌优点蒸汽来源容易，操作费用低，本身无毒；蒸汽蒸汽来源容易，操作费用低，本身无毒；蒸汽有强的穿透力，灭菌易于彻底；蒸汽有很大的有强的穿透力，灭菌易于彻底；蒸汽有很大的潜热；操作方便，易管理。潜热；操作方便，易管理。抗生素生产工艺抗生素生产工艺30致死时间致
22、死时间：是在致死温度下或以上杀灭微生物：是在致死温度下或以上杀灭微生物 所需时间。所需时间。致死温度致死温度：是杀灭微生物的极限温度。：是杀灭微生物的极限温度。抗生素生产工艺抗生素生产工艺31用湿热灭菌方法对培养基灭菌时，加热的用湿热灭菌方法对培养基灭菌时，加热的温温度和时间度和时间对微生物死亡和营养成分的破坏均有作对微生物死亡和营养成分的破坏均有作用。用。在高压加热的条件下，氨基酸和维生素等生在高压加热的条件下，氨基酸和维生素等生长因子极易破坏。因而选择一种既能达到灭菌要长因子极易破坏。因而选择一种既能达到灭菌要求又能减少营养成分被破坏的温度和受热时间，求又能减少营养成分被破坏的温度和受热时
23、间，是研究培养基灭菌质量的重要内容。是研究培养基灭菌质量的重要内容。培养基灭菌温度的选择培养基灭菌温度的选择抗生素生产工艺抗生素生产工艺32分批灭菌分批灭菌连续灭菌连续灭菌抗生素生产工艺抗生素生产工艺33分批灭菌分批灭菌是将配制好的培养基输是将配制好的培养基输入发酵罐内，用直接蒸汽加热，达到入发酵罐内，用直接蒸汽加热，达到灭菌要求的温度和压力后维持一定时灭菌要求的温度和压力后维持一定时间，再冷却至发酵要求的温度，这一间，再冷却至发酵要求的温度，这一工艺过程称为工艺过程称为分批灭菌或实罐灭菌分批灭菌或实罐灭菌。1.分批灭菌（分批灭菌（batch sterilization）抗生素生产工艺抗生素生
24、产工艺34分批灭菌的设计在发酵罐中，进行实罐灭菌，是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。典型的分批灭菌。升温升温保温保温降温降温抗生素生产工艺抗生素生产工艺35全过程包括升温、保温、降温三个过程。全过程包括升温、保温、降温三个过程。灭菌时间：灭菌时间：t t总总=t=t1 1+t+t2 2+t+t3 3 灭菌作用：灭菌作用：总总=加热加热+维持维持+降温降温如果知道如果知道t t1 1和和t t3 3，合理设，合理设计维持时间计维持时间t t2 2、亦能减少灭菌亦能减少灭菌过程中培养基过程中培养基营养成分的破营养成分的破坏。坏。抗生素生产工艺抗生素生产工艺361.1.不需
25、专门的灭菌设备，设备投资少；不需专门的灭菌设备，设备投资少；2.2.灭菌后再次染菌的危险性较小；灭菌后再次染菌的危险性较小；3.3.发酵罐内有搅拌，加热时上下翻腾灭菌较均匀；发酵罐内有搅拌，加热时上下翻腾灭菌较均匀；4.4.适于起泡性强、黏度大和含固形物较多的培养适于起泡性强、黏度大和含固形物较多的培养基灭菌。基灭菌。优点优点抗生素生产工艺抗生素生产工艺37升温升温时间时间保温保温时间时间冷却冷却时间时间缺点缺点加热和冷却时间长，发酵罐的周转率低，不加热和冷却时间长，发酵罐的周转率低，不能适应大规模连续生产的要求，适于小型发酵能适应大规模连续生产的要求，适于小型发酵厂生产。厂生产。对培养基的营
26、养成份破坏大。对培养基的营养成份破坏大。不能采用高温快速灭菌工艺。不能采用高温快速灭菌工艺。抗生素生产工艺抗生素生产工艺38又称连消，即培养基在发酵罐外经过一套灭菌又称连消，即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。酵罐内的工艺过程。2.连续灭菌（连续灭菌（continuous sterilization）抗生素生产工艺抗生素生产工艺39p可采用高温快速灭菌工艺，营养成分破坏的少；可采用高温快速灭菌工艺，营养成分破坏的少；p发酵罐非生产占用时间缩短，容积利用率提高；发酵罐非生产占用时间缩短，容积利用率提高；p
27、热能利用合理，适合实行自动化控制；热能利用合理，适合实行自动化控制；p不适合用于粘度大或固形物含量高的培养基的不适合用于粘度大或固形物含量高的培养基的灭菌；灭菌；p增加一套连续灭菌设备，增多了操作环节，增增加一套连续灭菌设备，增多了操作环节，增加了染菌的几率。加了染菌的几率。特点特点抗生素生产工艺抗生素生产工艺40发酵罐发酵罐蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽冷却水冷却水无菌培养基无菌培养基配料罐配料罐泵泵加热塔加热塔维持罐维持罐冷却管冷却管 连续灭菌的基本设备一般包括（连续灭菌的基本设备一般包括（1）配料预热罐，将配制好的料液预）配料预热罐，将配制好的料液预热到热到60-70，以避免连续灭菌时由于料液与蒸汽温
28、度相差过大而产，以避免连续灭菌时由于料液与蒸汽温度相差过大而产生水汽撞击声；（生水汽撞击声；（2）连消塔，连消塔的作用主要是使高温蒸汽与料）连消塔，连消塔的作用主要是使高温蒸汽与料液迅速接触混和，并使料液的温度很快升高到灭菌温度（液迅速接触混和，并使料液的温度很快升高到灭菌温度（126-132）；（）；（3）维持罐，连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭）维持罐，连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的，维持罐的作用是使料液在灭菌温度下保持菌是不够的，维持罐的作用是使料液在灭菌温度下保持5-7min，以达，以达到灭菌的目的；（到灭菌的目的；（4）冷却管，从维持罐出来的料液要经冷却排管进
29、）冷却管，从维持罐出来的料液要经冷却排管进行冷却，生产上一般采用冷水喷淋冷却，冷却到行冷却，生产上一般采用冷水喷淋冷却，冷却到40-50后，输送到后，输送到预先已灭菌的罐内。预先已灭菌的罐内。由连消塔、维持罐和冷却器组成的连消系统由连消塔、维持罐和冷却器组成的连消系统 抗生素生产工艺抗生素生产工艺41分批灭菌与连续灭菌分批灭菌与连续灭菌优优 点点缺缺 点点连续连续灭菌灭菌1.高温短时灭菌，培养基营高温短时灭菌，培养基营 养成分损失少。养成分损失少。2.发酵罐占用时间缩短，利发酵罐占用时间缩短，利 用率高。用率高。1.设备复杂，操作麻烦设备复杂，操作麻烦,染菌机会多。染菌机会多。2.不适合含大量
30、固体物料不适合含大量固体物料 的灭菌。的灭菌。分批分批灭菌灭菌1.设备要求低，不需另外加设备要求低，不需另外加 热、冷却装置。热、冷却装置。2.操作要求低，适合小批量操作要求低，适合小批量 生产规模。生产规模。3.适合含大量固体物料灭菌。适合含大量固体物料灭菌。1.培养基的营养物质损失培养基的营养物质损失 大，灭菌后培养基质大，灭菌后培养基质 量下降。量下降。2.发酵罐的利用率较低。发酵罐的利用率较低。3.不适合大规模生产灭菌。不适合大规模生产灭菌。抗生素生产工艺抗生素生产工艺42分批灭菌分批灭菌连续灭菌连续灭菌实验室采用湿热灭菌法：实验室采用湿热灭菌法：121121，20-30min20-3
31、0min大规模生产大规模生产第三节第三节 发酵罐的灭菌发酵罐的灭菌 抗生素生产工艺抗生素生产工艺43 培养基的灭菌如果是采用连续灭菌法，培养基的灭菌如果是采用连续灭菌法，则发酵则发酵罐应在加入灭菌的培养基前先行单独灭菌罐应在加入灭菌的培养基前先行单独灭菌。通常是用蒸汽加热发酵罐的夹套或蛇管并从空通常是用蒸汽加热发酵罐的夹套或蛇管并从空气分布管中通入蒸汽，充满整个容器后，再从排气气分布管中通入蒸汽，充满整个容器后，再从排气管中缓缓排出。容器内的蒸汽压力保持管中缓缓排出。容器内的蒸汽压力保持1 1公斤，公斤，2020分分钟。在保温结束后，关键是随即通入无菌空气，使钟。在保温结束后，关键是随即通入无
32、菌空气，使容器保持正压，防止形成真空而吸入带菌的空气。容器保持正压，防止形成真空而吸入带菌的空气。抗生素生产工艺抗生素生产工艺44第四节第四节 空气除菌空气除菌一、空气除菌概述一、空气除菌概述 在发酵工业中，绝大多数是利用好气性微生物在发酵工业中，绝大多数是利用好气性微生物进行进行纯种纯种培养，空气则是微生物生长和代谢必不可培养，空气则是微生物生长和代谢必不可少的条件。无菌空气的制备就成为抗生素生产中的少的条件。无菌空气的制备就成为抗生素生产中的一个重要环节。一个重要环节。抗生素生产工艺抗生素生产工艺45第四节第四节 空气除菌空气除菌1.无菌空气的概念无菌空气的概念 发酵工业应用的发酵工业应用
33、的“无菌空气无菌空气”是指通过是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为此种空气称为“无菌空气无菌空气”。抗生素生产工艺抗生素生产工艺462.空气中微生物的分布特点空气中微生物的分布特点 不同地区：不同地区：城市多，农村少；主风向多，上游少。城市多，农村少；主风向多，上游少。不同高度：不同高度：位置越高，数量越少，所以采用高空采位置越高，数量越少，所以采用高空采风一般每升高风一般每升高1010米，微生物数量下降一个数量级。米，微生物数量下降一个数量级。不同季节：不同
34、季节：冬季少，夏季多，夏季约冬季少，夏季多，夏季约4000-60004000-6000个个/立方米，为冬季的立方米，为冬季的2 2倍。倍。抗生素生产工艺抗生素生产工艺47二、空气除菌方法二、空气除菌方法（一）辐射灭菌（一）辐射灭菌（二）化学杀菌（二）化学杀菌 用新洁尔灭、苯酚等喷洒或用甲醛熏蒸，硫磺熏蒸，用新洁尔灭、苯酚等喷洒或用甲醛熏蒸，硫磺熏蒸，进行空气灭菌，灭菌时间长，灭菌不彻底，空气湿度大，进行空气灭菌，灭菌时间长，灭菌不彻底，空气湿度大，也只限于静止空间的灭菌。也只限于静止空间的灭菌。利用高能射线来进行灭菌，如紫外线、利用高能射线来进行灭菌，如紫外线、射线等，其射线等，其杀菌时间长，
35、只能用于静止空间的灭菌，如无菌室的灭杀菌时间长，只能用于静止空间的灭菌，如无菌室的灭菌，对于流动的空气效果差。菌，对于流动的空气效果差。抗生素生产工艺抗生素生产工艺4848（三）加热灭菌（三）加热灭菌 加热灭菌即将空气加热到一定温度后，保温加热灭菌即将空气加热到一定温度后，保温一定时间，将微生物杀死的方法。一定时间，将微生物杀死的方法。优点：优点：加热灭菌效果加热灭菌效果迅速，如细菌芽孢。迅速，如细菌芽孢。缺点：缺点：迅速加热和冷迅速加热和冷却费用高，周期长，稳却费用高，周期长，稳态难以维持。态难以维持。抗生素生产工艺抗生素生产工艺49 介质过滤介质过滤是目前发酵工业上常使用的空气是目前发酵工
36、业上常使用的空气除菌方法。它采用定期灭菌的干燥介质来阻截除菌方法。它采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过的空气中所含的微生物，从而制得无菌空流过的空气中所含的微生物，从而制得无菌空气。气。常用的过滤介质有棉花；活性炭或玻璃纤常用的过滤介质有棉花；活性炭或玻璃纤维、有机合成纤维、有机和无机烧结材料等。维、有机合成纤维、有机和无机烧结材料等。（四）介质过滤除菌（四）介质过滤除菌抗生素生产工艺抗生素生产工艺50 特点特点：利用过滤介质阻截进入的空气的尘埃和微利用过滤介质阻截进入的空气的尘埃和微生物，除菌效率高，处理能力大，可以达到发生物，除菌效率高，处理能力大，可以达到发酵生产所需用的无菌要求，且投资少
37、，能耗低，酵生产所需用的无菌要求，且投资少，能耗低，工厂普遍采用。工厂普遍采用。抗生素生产工艺抗生素生产工艺51前过滤前过滤空压机空压机冷却冷却分离分离加热加热过滤过滤抗生素生产工艺抗生素生产工艺52第五节第五节 染菌的防治染菌的防治 发酵过程中除了生产菌以外，还有其发酵过程中除了生产菌以外，还有其它菌生长繁殖。它菌生长繁殖。设备渗漏、空气带菌、种子带菌、灭设备渗漏、空气带菌、种子带菌、灭菌不彻底及管理不善等是造成染菌的普遍菌不彻底及管理不善等是造成染菌的普遍原因。原因。一、染菌概述一、染菌概述抗生素生产工艺抗生素生产工艺53u竞争营养物质，导致产量下降；竞争营养物质，导致产量下降；u产生一些
38、代谢产物，改变发酵液的理化特性，使产生一些代谢产物，改变发酵液的理化特性，使后提取困难，收率下降，质量降低；后提取困难，收率下降，质量降低；u杂菌可能会产生生长菌的抑制物或分解产物；杂菌可能会产生生长菌的抑制物或分解产物；u感染噬菌体时，会造成菌体消失，发酵彻底失败；感染噬菌体时，会造成菌体消失，发酵彻底失败；u杂菌杂菌大量繁殖后，会改变反应液的杂菌杂菌大量繁殖后，会改变反应液的pHpH值，使值，使反应异常。反应异常。1.污染杂菌的危害：污染杂菌的危害：抗生素生产工艺抗生素生产工艺542.污染不同种类和性质的微生物的影响污染不同种类和性质的微生物的影响（1）污染噬菌体：）污染噬菌体：噬菌体的感
39、染力很强，传播蔓延迅速，也噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也较难防治，故较难防治，故危害极大危害极大。污染噬菌体后，可使发酵产量大幅度下降，污染噬菌体后，可使发酵产量大幅度下降，严重造成断种，被迫停产。严重造成断种，被迫停产。抗生素生产工艺抗生素生产工艺55（2）污染其它杂菌）污染其它杂菌 有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫，即有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫，即使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过程的使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过程的通气搅拌。通气搅拌。有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使pH下降，使不耐酸的产品破坏。特别是染芽孢杆菌，下降，使不
40、耐酸的产品破坏。特别是染芽孢杆菌，由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会反由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会反复染菌。复染菌。抗生素生产工艺抗生素生产工艺563.不同时间染菌对发酵的影响：不同时间染菌对发酵的影响：污染时间污染时间是指用无菌检测方法确准的污染时间，是指用无菌检测方法确准的污染时间，不是杂菌窜入培养液的时间。不是杂菌窜入培养液的时间。杂菌进入培养液后，需有足够的生长、繁殖的杂菌进入培养液后，需有足够的生长、繁殖的时间才能显现出来，显现的时间又与污染菌量有关。时间才能显现出来，显现的时间又与污染菌量有关。污染的菌量多，显现染菌所需的时间就短，污染菌污染的菌量多，显现染菌所需
41、的时间就短，污染菌量少，显现染菌的时间就长。量少，显现染菌的时间就长。抗生素生产工艺抗生素生产工艺57（1）种子培养期染菌由于接种量较小，生产菌生）种子培养期染菌由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势，而且培养液中几乎没有抗生素长一开始不占优势，而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有很少抗生素（产物）。因而它防御（产物）或只有很少抗生素（产物）。因而它防御杂菌能力低，容易污染杂菌。杂菌能力低，容易污染杂菌。如在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。如在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。抗生素生产工艺抗生素生产工艺58（2）发酵前期染菌：发酵前期最易染菌，且危害最大。）发酵前期染菌：发酵前期最易染菌
42、，且危害最大。原因：发酵前期菌量不很多，与杂菌没有竞争优原因：发酵前期菌量不很多，与杂菌没有竞争优势；且还未合成产物（抗生素）或产生很少，抵御杂势；且还未合成产物（抗生素）或产生很少，抵御杂菌能力弱。菌能力弱。在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。染菌措施：可以用降低培养温度，调整补料量，染菌措施：可以用降低培养温度，调整补料量，用酸碱调用酸碱调pH值，缩短培养周期等措施予以补救。如果值，缩短培养周期等措施予以补救。如果前期染菌，且培养基养料消耗不多，可以重新灭菌，前期染菌，且培养基养料消耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重新接种再用。补加一些营养，重新
43、接种再用。抗生素生产工艺抗生素生产工艺5959（3）发酵中期染菌）发酵中期染菌：会严重干扰产生菌的代谢。杂：会严重干扰产生菌的代谢。杂菌大量产酸，培养液菌大量产酸，培养液pH下降；糖、氮消耗快，发酵液下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶，产物分泌减少或停止，有时甚至会发粘，菌丝自溶，产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。有时也会使发酵液发臭，产生使已产生的产物分解。有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。大量泡沫。措施：降温培养，减少补料，密切注意代谢变化措施：降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，或情况。如果发酵单位到达一定水平可以提前放
44、罐，或者抗生素生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到者抗生素生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐，抑制杂菌。染菌罐，抑制杂菌。抗生素生产工艺抗生素生产工艺60（4）发酵后期染菌：发酵液内已积累大量的产物，）发酵后期染菌：发酵液内已积累大量的产物，特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或杀灭能力。特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产影响不大。如果染菌因此如果染菌不多，对生产影响不大。如果染菌严重，又破坏性较大，可以提前放罐。严重，又破坏性较大，可以提前放罐。抗生素生产工艺抗生素生产工艺6161思考题1.1.简述灭菌的基本方法？简述灭菌的基本方法？2.2.简述发酵染菌的原因及防治措施。简述发酵染菌的原因及防治措施。
