影响培养基灭菌的因素与灭菌时间计算

影响培养基灭菌的因素

影响培养基灭菌的因素除了所污染杂菌的种类和数量、灭菌温度和时间外，培养基成分、ph值、培养基中的颗粒、泡沫等对培养基灭菌效果也有很大影响。

1.培养基成分

油脂、糖类及定浓度的蛋白质能增加微生物的耐热性。高浓度有机物会包在细胞的周围，形成层薄膜，影响热的传递，因此在固形物含量高的情况下，灭菌温度可高些。例如，大肠杆菌在水中加热60~65C便死亡；在10%糖液中，需70℃加热4-6min；在30%糖液中，需70℃加热30min。但大多数糖类在加热灭菌时均发生某种程度的改变，并且形成对微生物有毒害作用的产物。因此，灭菌时应考虑这因素。

低质量分数（1%~2%）的NaCl溶液对微生物有保护作用。随着质量分数的增加，保护作用减弱，当质量分数达8%~10%，则减弱微生物的耐热性。

2.ph值

ph值对微生物的耐热性影响很大。ph值在6.0~8.0，微生物耐热性强；ph6.0，氢离子易渗入微生物细胞内，从而改变细胞的生理反应，促使其死亡。因此，培养基的ph值越低，灭菌所需的时间越短。

3.培养基中的颗粒

培养基中的颗粒小，灭菌容易；颗粒大，灭菌难。般含有小于1mm的颗粒对培养基灭菌影响不大；但颗粒过大时，影响灭菌效果，应过滤除去。

4.泡沫

培养基中的泡沫对灭菌为不利，因为泡沫中的空气形成隔热层，使传热困难，热难穿透进去杀灭微生物。对于易产生泡沫的培养基，在灭菌时可加入少量消泡剂。对有泡沫的培养基进行连续灭菌时，更应注意消泡。

5.其他

如培养基中微生物的数量、微生物细胞的含水量、菌龄、微生物的耐热性等，均会影响培养基灭菌的效果。

灭菌时间计算

1.分批灭菌（实罐灭菌）

将配制好的培养基输入发酵罐内，直接用蒸汽加热，达到灭菌要求的温度和压力后维持定时间，再冷却至发酵要求的温度，这工艺称为分批灭菌或实罐灭菌。分批灭菌的优点是不需要其他的附属设备，操作简便；缺点是加热和冷却时间较长，使营养成分有定损失，罐利用率低，不能采用高温快速灭菌工艺。

由于发酵罐体积过大，培养基在升温和降温阶段也需要定时间。因此，灭菌时间应该考虑三个时间段：升温阶段、保温阶段和降温阶段。由于升温阶段加热时间较长，有相当大的部分微生物被杀死，温度越高，作用越显著。而降温阶段虽也有定杀菌作用，但由于时间较短，所以实际计算时仅考虑升温阶段和保温阶段，而不考虑降温阶段。

2.连续灭菌

连续灭菌也叫连消，是指将培养基在发酵罐外经过套灭菌设备连续地加热灭菌、冷却后送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程。连续灭菌般采用高温短时灭菌，培养基受热时间短，营养成分破坏少，有利于提高发酵产率；而且蒸汽负荷均衡，锅炉利用率高；操作方便，适于自动化控制，劳动强度低。但由于设备复杂，投资成本加大且易污染；物料多经管道运输，故不适用于含固形物含量较多的培养基或黏度大的培养基灭菌。常用的连续灭菌装置是由连消塔、维持罐和冷却器组成的连消系统。

为了保证培养基流速稳定，灭菌时要求培养基的输入压力与蒸汽总压力相近。常用灭菌条件是培养基流入连消塔的速率小于0.1m min-1，灭菌温度为132℃，在塔内停留时间为20~30s。再送入维持罐保温段时间，该段时间的长短决定了连续灭菌的效果。维持时间的计算仍可按照公式（518）来计算，但培养基中的含菌数，应改为1mL培养基中的含菌数，得公式（520）。T=2.303K-lgCOCT（520）

式中：C0为单位体积培养基灭菌前的含菌数，单位为个mL-1；Cr为单位体积培养基灭菌后的含菌数，单位为个mL-1。

【例题52】若例题51中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度为131℃，此温度下灭菌速率常数为15min-1，求灭菌所用的维持时间。

解C0=2×105（个-mL-1）

Cr=140×106×103=2.5×10-11（个mL-1）

则T=2.303K1gC0Cr=2.303151g2× 1052.5× 10-11=0.15x

15.8=2.37（min）即维持时间为2.37min。