培养基灭菌温度与时间的选择

摘要： 用湿热灭菌方法对培养基灭菌时， 加热的温度和时间对微生物死亡和营养成分的破坏均有作用。由于培养基营养成分的破坏和菌体死亡都属于一级动力学反应，其反应速度常数与温度的关系皆可用阿累尼乌斯方程式表示；由此公式导出， 当灭菌温度上升时， 微生物杀死速率的提高要超过培养基成分的破坏速率的增加。所以采用高温快速灭菌方法， 即可达到杀死培养基中的全部有生命的有机体，又可减少营养成分的破坏 。

Abstract：When damp heat is used in medium sterilization。heating temperature and time are both the roles of on the microbial death and the destruction of nutrients．As the nutrient medium of destruction and the microbial death all pertains to Akinetics，the reaction rate constant with te mperature could be expressed by Arrhenius equation；derived from the formula，when the steriliz ation temperature rises，the increasing microbial kill rate is greater than the increasing destruction rate of medium components．Therefore，high—temperature fast sterilization method，will not on ly meet the medium to kill all living organisms．but also reduce the destruction of nutrients

关键词：菌体死亡速率常数； 培养基成分的破坏速率常数；高温快速灭菌

Key words：bacterial death rate constant；rate constants of the destruction of culture medium co mposition；rapid high—temperature sterilization

中图分类号：Q93—3 文献标识码：A 文章编号：1006—431l ( 2010 ) 05—0205—02

0 引言

绝大多数工业发酵是需氧的纯种发酵，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灭菌，这是防止发酵过程染菌、确保正常生产的关键。如果发酵中染了茵， 不只是消耗了营养物质， 更重要的是杂菌能分泌一些或抑制产生菌生长， 或严重

改变培养液性质， 或抑制产物生物合成的有毒副作用的物质 ； 或产生某种能破坏所需代谢物的酶类。 轻者影响产量， 重者导致“ 全军覆没”。所以工业发酵中杂菌污染是极大的威胁， 我们就培养基的灭菌原理及方法重点介绍如下。

1 灭菌方法的选择

灭菌是指利用物理或化学法杀或除去物料及设备中一切有生命物质的过程。灭菌方法大致可分为物理方法和化学方法两种。物理方法主要有蒸汽(高温)、 电磁波和辐照等方式， 蒸汽灭菌属于经典式的灭菌方法， 而电磁波灭菌多采用 2450nm和915nm微波灭菌和超声波灭菌。辐照灭菌可分为离子性辐照和非离子性辐照。非离子性辐照采用最广泛的是253．7n m波长的紫外线，由于光源发出的强度所限，虽不存在残留问题，但以上物理灭菌方法都有一定的局限性。化学方法多采用强氧化剂，如过氧化氢、过氧乙酸、环氧乙烷、卤素等， 化学灭菌主要是依靠强氧化剂的氧化能力与细胞酶蛋白中的一SH一巯基结合转化为一SS一 基，破坏蛋白质的分子结构，干扰细菌酶系统的代谢，使其失去活性。按照分子生物学的观点， 就是对细胞的DNA进行氧化性损伤，从而抑制细胞的增殖。使用化学灭菌会对

容器和包材以及设备产生一定量的残留污染，必须采取严格的措施控制残留，以保障最终产品的安全性。

利用饱和蒸汽进行灭菌的方法称为湿热灭菌法。由于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杀死各种微生物。从灭菌的效果来看，干热灭菌不如湿热灭菌有效，温度升高10℃时，灭菌速度常数仅增加2—3倍，而湿热灭菌对耐热芽孢的灭菌速度常数增加的倍数可达到8一l0倍，对营养细胞则更高。

2 湿热灭菌原理

在发酵工业中，对培养基和发酵设备的灭菌，广泛使用湿热灭菌法。工厂里，蒸汽比较容易获得， 控制操作条件方便，是一种简单 而又价廉、有效的灭菌方法。用湿热灭菌的方法处理培养基，其加热温度和受热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系。 营养成分

的破坏将影响菌种的培养和产物的生成， 所以灭菌程度和营养成分的破坏成为灭菌工作中的主要矛盾， 恰当掌握加热温度和受热时间是灭菌工作的关键。

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

3 灭菌温度和时间的选择

当培养基被加热灭菌时，常会出现这样的矛盾，在加热杀死微生物的同时，培养基中的有用成分也会随之遭到破坏。实验结果证明，在高压加热的情况下，培养基中的氨基酸和维生素极易被破坏如在121℃，仅20 min，就有59％的赖氨酸和精氨酸及其他碱性氨基酸被破坏，蛋氨酸和色氨酸也有相当数量被破坏。因此，选择一种既能满足灭菌要求又能减少营养成分破坏的温度和受热时间，是研究培养基灭菌质量的重要内容。

灭菌温度、 时间与营养成分破坏量的关系