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培養基濕熱滅菌原理

盡管滅菌的方法很多,但發酵生產中對培養基和設備的滅菌,以濕熱滅菌法應用最為普遍,滅菌效果最好。培養基滅菌最基本的要求是殺死培養基中混雜的微生物,再接入純菌以達到純種培養的目的。 在利用蒸汽對培養基滅菌的過程中,由于蒸汽冷凝時會釋放出大量的潛熱,并具有強大的穿透能力,在高溫及存在水分的條件下,微生物細胞內的蛋白質極易變性或凝固而引起微生物的死亡,故濕熱滅菌法在培養基滅菌中具有經濟和快速的特點。但高溫雖然能殺死培養基中的雜菌,同時也會破壞培養基中的營養成分,甚至會產生不利于菌體生長的物質。 因此,在生產上除了盡可能殺死培養基中的雜菌外,還要求盡可能減少培養基中營養成分的損失。合理選擇滅菌條件是關鍵,這就要求必須了解在滅菌過程中溫度、時間對微生物死亡和培養基營養成分破壞的關系。一般最常用的滅菌條件是121℃,20-30 min。 1.微生物的熱阻
每種微生物都有一定的生長溫度范圍,當微生物處于最低溫度以下時,代謝作用幾乎停止而處于休眠狀態。當溫度超過最高限度時,微生物細胞中的原生質體和酶的基本成分—蛋白質發生不可逆的凝固變性,便微生物在很短時間內死亡。這就是濕熱滅菌的依據。
殺死微生物的極限溫度稱為致死溫度。在致死溫度下,殺死全部微生物所需要的時間稱為致死時間。在致死溫度以上,溫度愈高,致死時間愈短。致死溫度和致死時間是衡量熱滅菌的指標。由于一般細菌、芽孢細菌、微生物細胞和微生物孢子,對熱的抵抗力不同,因此,它們的致死溫度和致死時間也不同。 微生物對熱的抵抗力常用“熱阻”表示。熱阻是指微生物在某一特定條件(主要是溫度和加熱方式)下的致死時間的比值。 2.微生物的熱死定律—對數殘留定律
微生物受熱死亡的原因,主要是因高溫使微生物體內的一些重要蛋白質,如酶等,發生凝固、變性,從而導致微生物無法生存而死亡。微生物受熱而喪失活力,但其物理性質不變。在一定溫度下,微生物的受熱死亡遵循分子反應速率理論。因此,微生物熱死速率可以用分子反應速率表示,即微生物個數減少的速度與任一瞬間殘存的菌數成正比。
在滅菌過程中需考慮兩個問題:一是培養基中各種各樣的微生物,逐一考慮是不可能的,如果將所有微生物均作為耐熱的細菌芽孢來計算依據較合理。二是滅菌程度,即殘留菌數,如果要求滅菌,則時間趨于無窮,事實也不可能。 本文參考《發酵工程原理與技術》一書。
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