什么是灭菌?

[拼音]：miejun

[外文]：sterilization

是生物反应过程的一个重要预处理过程。培养基或底物必须事先经过灭菌，即将其中存在的各种微生物营养体（除孢子或芽孢外的菌体）和芽孢全部杀死（或除去），才能进入生物反应器，在生物催化剂的作用下，进行发酵或酶反应。此外，在好气性微生物的发酵中，连续通入发酵罐的空气，也必须是无菌的。因为发酵过程是在特定微生物参与下的串联反应过程，必须排除其他微生物的存在，也即在纯种发酵情况下进行；酶反应过程也必须排除杂菌的干扰。

仅要求杀死物体内部或表面的病源微生物营养体的过程则称为消毒。

可分物理和化学两大类，物理方法又有加热、辐照和过滤等。加热法有：

（1）干热，采用火焰或热空气（一般为160℃，2h），适用于器皿的灭菌。

（2）湿热，采用饱和蒸汽（一般为120℃，30min），适用于培养基及发酵设备的灭菌。辐照是采用紫外线、γ射线等，适用于室内空气、器械及成品的灭菌。过滤是采用纤维状或微孔过滤介质，适用于流动空气、不耐热液体、饮用水的灭菌。化学方法采用甲醛、环氧乙烷、过(氧)乙酸等对局部空间及器皿进行灭菌；采用高锰酸钾、石炭酸、漂白粉、新洁而灭等对器械、皮肤、污染物等进行消毒。

以上各种灭菌方法中，除了过滤是机械作用外，其他都属菌体蛋白质变性的结果。

工业上一般都采用湿热法进行培养基的灭菌。蒸汽灭菌具有效果好（穿透性强；冷凝时放出大量潜热；在有水分情况下蛋白质易于变性）、价格低廉、 *** 作方便等优点，特别适用工业上大规模制备无菌培养基。工业灭菌有分批及连续两种 *** 作方式：

（1）分批灭菌 将待灭菌的培养基置于发酵罐内，用蒸汽通过罐的夹套或蛇管间接加热至90℃，然后将蒸汽直接导入发酵罐，使其升至一定温度和保压一定时间(一般为120℃，30min)，然后将其冷却至一定温度，以便接入菌种开始发酵。分批灭菌的优点是不需要另加设备，在培养基灭菌的同时，也对发酵罐及附属管道进行了灭菌。缺点是培养基中有效成分破坏较多，发酵罐的非发酵时间占用较长。

（2）连续灭菌 是将待灭菌的培养基预热后，用泵连续打入蒸汽加热器（图1），

加热至规定温度后，再进入维持罐（或维持管）、冷却管，最后进入事先灭过菌的发酵罐。连续灭菌的温度较高而保温时间较短(一般140℃时为5min，160℃时为1min左右)。连续灭菌的最大优点是可以减少培养基中的有效成分因长时间加热而遭受的破坏。这是因为菌体的死亡速率和有效成分的破坏速率虽都随温度增高而增加，但后者的增加率不如前者大。因此，增加灭菌的温度，减少灭菌的时间，有利于有效成分的保留。如在120℃，将很难杀灭的嗜热脂肪芽孢杆菌减至 ppm级（一般灭菌均以此为指标）时所需理论计算时间为7.6min，培养基中的维生素B1的破坏率为27％；而当灭菌温度增至140℃时，杀灭同样数量的上述微生物，所需时间仅为6.4min，维生素B1的破坏率也下降为3％。连续灭菌适用于这种高温快速的灭菌 *** 作，大型发酵工厂常采用此种方法。（见彩图）

工业上几乎都采用介质过滤法制备无菌空气。介质过滤分两类：

（1）深层过滤法，将空气通过纤维状或颗粒状填料的过滤床（常用的填料为棉花、玻璃纤维、经改性的合成纤维，活性炭等）。过滤床的空隙一般大于细菌，它是靠拦截、惯性撞击、静电吸附等作用来除菌的。

（2）绝对过滤法，采用的是一些孔隙小于细菌的薄膜(如微孔氟树脂滤膜)，其孔径为0.22μm、空隙率为80％。空气过滤器的设计要求除菌效率高、流量大、压降小、装卸方便、价格适当。新型的空气过滤器，用圆筒状微孔滤膜为介质主体，在其两侧各有一层粗过滤介质和多孔金属护筒，制成易于装卸的滤筒。一个过滤器中可根据需要装上多个滤筒（图2）。

在空气过滤中，应避免湿润的空气进入过滤器。否则析出的水分会使过滤器失效或降低其过滤效率。为此，需将空气进行预处理（图3），即将从压气机排出的空气先经过冷却和析水，再加以适当升温使空气的相对湿度下降至60％左右再进入过滤器。

参考书目

D.I.C.Wang et al.， Fermentation and Eenzyme Technology，John Wiley & Sons，New York，1978.

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