2021年微生物工程-教学设计最全面

1、名师归纳大肚能容，笑容可掬，更上一层楼学习必备欢迎下载授课题目授课类型理论灭菌技术首次授课时间学时22011年10月 19日1 了解 灭菌地方式方法， 区别 几种灭菌方式地相同点与不同点；教学目标2 了解 实验室培养基灭菌及工业灭菌地特点及操作方法；3 了解 空气灭菌地基本方法， 掌握 典型地空气除菌流程。重点与难点微生物地热死规律教学模式：启发讲解与学生讨论相结合。教学手段与方法教学手段：板书。教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）授课过程：第五章为什么要灭菌？（杂菌污染地后果）1.营养基质或产物被消耗损失；2.抑制生产菌地生长；3.抑制产物地生物合成；4.杂菌繁殖导致培养液性质（如灭菌技术 sterilizationpH）改变，造成生物反应异常。第一节灭菌原理与方法灭菌（ sterilization ）为指利用物理或化学方法，杀灭或去除物料或设备中所有微生物地技术或工艺过程。灭菌方法有化学物质灭菌、辐射灭菌、过滤介质除菌与热灭菌等。 一、化学物质灭菌 通过改变微生物细胞膜地渗透性，或者损伤细胞膜，影响微生物细胞地正常代谢。 不适合于培养基地灭菌，

2、只适合于局部空间或某些器械地消毒。（一）无机酸、碱及盐类酸碱地杀菌能力主要由其电离度而定，电离出得氢离子或氢氧根离子浓度越高，杀菌力越强。盐溶液地杀菌力与其浓度成正比。（二）重金属盐（腌咸菜可以保藏很长时间而不染菌）杀菌原理为重金属盐使细胞中蛋白质失活。比如升汞。 服食牛奶、 鸡蛋等高蛋白含量食物可解毒。（三）氧化剂高锰酸钾（四）有机化合物 乙醇：脱水、使蛋白质变性与沉淀， 二、辐射灭菌7075% 最有效。第 1 页，共 4 页名师归纳大肚能容，笑容可掬，更上一层楼学习必备欢迎下载紫外线：诱导胸腺嘧啶二聚体地形成，从而抑制了氧，臭氧也具有一定地杀菌作用。DNA地复制；空气再紫外线照射下产生臭X 射线、 射线：能量极高，被菌体吸收后，菌体内地水与有机物产生强烈地离子化反应，形成 OH- 、过氧化氢与有机过氧化物，这些过氧化物阻碍微生物地代谢活动而导致菌体迅速死亡。 三、过滤介质除菌 工业上利用过滤地方法制备大量地无菌空气，供好氧微生物地深层培养使用。 四、干热灭菌火焰灼烧法干热空气灭菌法：五、湿热灭菌 湿热灭菌条件为140160维持 23h。121维持 2030min 。巴氏杀菌（ Pa

3、steurization ）低温消毒法，主要应用于生产酸奶乳制品。目前国际上通用地巴氏高温消毒法主要有两种：一种为将牛奶加热到6265，保持30 分钟。采用这一方法，可杀死牛奶中各种生长型致病菌，灭菌效率可达97.3%99.9% ，经消毒后残留地只为部分嗜热菌及耐热性菌以及芽孢等，但这些细菌多数为乳酸菌，乳酸菌不但对人无害反而有益健康。第二种方法将牛奶加热到7590，保温 1516 秒，其杀菌时间更短，工作效率更高。但杀菌地基本原则为，能将病原菌杀死即可，温度太高反而会有较多地营养损失。二、微生物地热死规律对微生物进行湿热灭菌时，死亡速率可视为一级反应，即微生物地死亡速率与残存地微生物数量成正比，这就为对数残留定律，其数学表达式为：-dN/dt=kN积分得或lnN/N 0=-ktN=N 0exp(-kt)式中N 存再地活菌数，个；N 0 当 t=0 时，培养基中地活菌数，个；t 灭菌时间， s；-1 。死亡比速率k 地绝对值反映了微生物耐热性地k 速率常数或死亡比速率常数，强弱， k 越大，表明微生物越易死亡。s再某一恒定温度下，以细胞数N 对时间作图，可得到图5-1。P69从图中可以

4、看出，如果要达到彻底灭菌，即N=0 ，所需地灭菌时间t 为无限长，这再生产上-4为不可行地。为了达到一定地无菌水平细胞 /ml 。Nst，显然需要一定地灭菌时间tst，通常 Nst 值约为 10个培养基营养成分受热破坏也可看做一级反应，即dcdt式中kd cc 对热不稳定物质地浓度，mol/L ；-1。kd 分解速率常数，s温度升高时， 微生物死亡速率地增加，比营养成分地分解速率地增加大得多。因此，再较高温度下可以通过缩短灭菌时间而减少营养成分地损失，这为高温瞬时灭菌法（HTST ）地理论基础。第二节培养基灭菌一、实验室培养基灭菌1.高压蒸汽灭菌法121灭菌 1530min第 2 页，共 4 页名师归纳大肚能容，笑容可掬，更上一层楼学习必备欢迎下载2.液体除菌器对于热不稳定、体积小地液体培养基，地最大优点为不破坏培养基中地化学成分。不适合用高压蒸汽灭菌，可采用过滤除菌地方法。此法种类很多，有瓷质、玻璃制、石棉制以及火胶棉等。比如滤膜过滤器。二、大生产培养基灭菌工业生产中培养基地灭菌方法有分批灭菌与连续灭菌（一）分批灭菌2 种。又称实罐灭菌或实消，为将配制好地培养基放再发酵罐或其他容器中

5、，通入蒸汽加热， 达到灭菌温度与压力后维持一段时间，再冷却至发酵要求地温度。投资少，设备简单，灭菌效果可靠；但加热与冷却时间长，培养基养分受到破坏。一般蒸汽压力再0.30.4MPa ；为中小型发酵罐常用地灭菌方法。（二）培养基连续灭菌将配好地培养基再向发酵罐输送地过程中灭菌，要经过加热、保温、冷却过程，也称连消。加热、保温、冷却3 个阶段分别再不同地专有设备中进行。灭菌温度比分批灭菌更高，灭菌时间缩短，营养物质破坏减少；但设备比较复杂，投资较大。蒸汽压力一般高于0.5MPa第三节空气除菌好氧发酵过程都需要氧气，通常以空气作为氧源。除菌方法有：干热杀菌、辐射杀菌、静电除菌、过滤除菌等。 一、发酵对空气质量地要求1.空气中地微生物 空气中地微生物多为细菌、孢子，也有霉菌、酵母与病毒，大小从几微米到几十微米不等。103104 个 /m3，每提高空气中微生物数目地数量级一般为数量级。2.5m，空气中地微粒数可减少一个一般情况下悬浮再空气中地微生物大多为能耐恶劣环境地孢子或芽孢，繁殖需要较长地调整期，但再阴雨天气或环境污染严重时，空气中也会悬浮大量地活力较强地微生物，再培养条件良好时，只要很短地

6、调整时间，原因。即可进入对数生长期而大量繁殖，这也为为什么阴天下雨时容易发霉地2.发酵对空气无菌程度地要求一般控制染菌概率为10-3，即 1000 次发酵周期所用地无菌空气只允许1 次染菌。15h 后，即可达到109 个，使发通常细菌繁殖一代只需酵受到严重干扰。2030min ，如果进入一个细菌，繁殖发酵用地无菌空气，为将自然界地空气经压缩、冷却、减湿、过滤等过程，达到以下标准：min 单位体积m3 培养基中通入标准状况下地空气体积（ 1）连续提供0.12.0VVM （单位时间3）地压缩空气； （ 2）空气压强为0.20.4MPa ；（ 3）进入过滤器前，空气相对湿度70%；（ 4）m10-3进入发酵罐地空气温度可比培养温度高标。二、空气除菌方法1030；（ 5）压缩空气地洁净度一般以失败概率为指辐射杀菌、加热杀菌、化学物质杀菌等，都为使有机体地蛋白质变性而破坏其活性。静电吸附与介质过滤地方法为把微生物分离出去。 过滤除菌法 为目前发酵工业中经济适用地空气除菌方法。三、过滤除菌机理第 3 页，共 4 页名师归纳大肚能容，笑容可掬，更上一层楼学习必备欢迎下载过滤除菌法，为让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中所有微生物，而取得无菌空气。分为绝对过滤与深层介质过滤2 类。绝对过滤：过滤介质地滤孔小于细胞与孢子，如多孔地聚乙烯醇缩甲醛树脂（PVF）经热处理制成孔径小于0.3 m地滤膜（空气中地菌体大小一般0.55m），或纤维素、硅酸硼纤维、聚四氟乙烯等；用于医疗与特种发酵。深层（介质）过滤：介质孔隙一般大于微生物细胞，必须有一定地厚度。利用惯性撞击截留作用 （或惯性碰撞滞留作用）实验室广泛采用。 四、空气除菌流程（一）压缩空气地预处理

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