发酵工程消毒与灭菌的意义和方法
发酵工程消毒与灭菌的意义和方法
、消毒与灭菌的意义和方法
消毒般指采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部部分对人体有害的病原菌，而对被消毒的物体基本无害的措施。例如，对于皮肤、水果、饮用水、场地、空气等，常用药剂消毒的方法；对于啤酒、果汁、牛奶、酱油等，常进行消毒处理的巴氏消毒法等等。
灭菌是指用物理或化学的方法杀灭或除掉物料及设备等器具中所有生命体的技术或工艺过程。灭菌实质上可分为杀菌和溶菌两种：前者指菌体虽死，但形体尚存；后者则指菌体杀死后，其细胞发生溶化、消失的现象。工业生产中常用的灭菌方法有化学药剂灭菌、热灭菌（包括干热灭菌和湿热灭菌）、辐射灭菌、臭氧灭菌和过滤介质除菌。
1.化学药剂灭菌
些化学药物易与微生物细胞中的某些成分产生化学反应，如使蛋白质变性，使酶类失活，破坏细胞膜透性而杀灭微生物。常用的化学药物有甲醛、、、洁尔灭、氯化示等。由于化学药物也会与培养基中的些成分起作用，而且加入培养基之后很难清除，所以化学物质不适用于培养基的灭菌，只适用于厂房、无菌室等空间的消毒和溶氧电等器具的消毒。
2.辐射灭菌
辐射灭菌是利用高能量的电磁辐射和微粒辐射来杀灭微生物，常用的辐射光源为波长在2100~3100范围内紫外线（有效波长是2537屈）。由于紫外线可诱导胸腺嘧啶二聚体的形成和dna链的交联，从而抑制了dna的复制，终引起微生物的死亡或突变。另方面，辐射能使空气中的氧电离成[o]，再使02氧化生成臭氧（03）或使水（h20）氧化生成过氧化氢（h202），也有定的杀菌作用。紫外线由于波长较短，穿透力很低，故只适用于物体表面、局部空间（如更衣室、洁净室、工作台面）的灭菌。
用于灭菌的射线还有×射线、v射线等。它们均具有高的能量（波长0.1~1.4）。x射线的致死效应与环境中还原性物质和含硫氢基化合物的存在密切相关。虽然x射线的穿透力强，但其辐射是自点向四面八方放射，故不适用于大规模生产。
3.干热灭菌
干热灭菌是利用高温使微生物细胞内的蛋白质凝固变性而达到灭菌的目的。细胞内的蛋白质凝固快慢与其本身的含水量有关：在菌体受热时，环境和细胞内含水量越大，则蛋白质凝固就越快；含水量越小，凝固越慢。干热灭菌时含水量较少，所需温度较高，般工业生产中采用的条件是160~170℃，1~2h。干热灭菌主要用于需要保持干燥的器械、容器的灭菌。干热灭菌的适用对象为玻璃、陶瓷、金属等能够耐高温的物品。
4.湿热灭菌
湿热灭菌是指用煮沸或饱和水蒸气等含水量较高的热空气进行灭菌或消毒的方法。当蒸汽冷凝时，释放大量潜热，并具有强大的穿透力，在高温和水存在时，微生物细胞中的蛋白质易发生不可逆的凝固性变性，致使微生物在短时间内死亡。与干热灭菌相比，湿热灭菌所用温度较低，灭菌时间较短，灭菌效果较好。般常用的灭菌条件是121℃，20~30min。湿热灭菌广泛用于培养基、发酵罐体、附属设备（油罐、糖罐等）、管道以及耐高温物品的灭菌。
5.过滤介质除菌
过滤介质除菌是指用适当的过滤介质对热敏性的液体或气体进行过滤，去除微生物的方法。处理液体时常用的是微孔滤膜，孔径般为0.22um或0.45um。滤膜的材质有醋酸纤维素、尼龙、聚醚硕或聚丙烯等。对于气体而言，可借助较大孔隙的纤维介质等滤材来捕捉微小的悬浮微生物。常用的材质有棉花、玻璃纤维、粉未烧结金属或聚四氟乙烯薄膜等。
二、消毒与灭菌在发酵工业中的应用
自从发酵技术应用于纯种培养后，要求发酵的全过程只能有生产菌，不允许其他微生物存在，如污染上其他微生物，则这种污染微生物称为“杂菌。为了保证纯种培养，在生产菌接种培养之前，不仅要对培养基、空气系统、消泡剂、流加料、设备、管道等进行灭菌，还要对生产环境进行消毒，防止杂菌和噬菌体大量繁殖。只有不受污染，发酵才能正常进行。
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消毒般指采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部部分对人体有害的病原菌，而对被消毒的物体基本无害的措施。例如，对于皮肤、水果、饮用水、场地、空气等，常用药剂消毒的方法；对于啤酒、果汁、牛奶、酱油等，常进行消毒处理的巴氏消毒法等等。
灭菌是指用物理或化学的方法杀灭或除掉物料及设备等器具中所有生命体的技术或工艺过程。灭菌实质上可分为杀菌和溶菌两种：前者指菌体虽死，但形体尚存；后者则指菌体杀死后，其细胞发生溶化、消失的现象。工业生产中常用的灭菌方法有化学药剂灭菌、热灭菌（包括干热灭菌和湿热灭菌）、辐射灭菌、臭氧灭菌和过滤介质除菌。
1.化学药剂灭菌
些化学药物易与微生物细胞中的某些成分产生化学反应，如使蛋白质变性，使酶类失活，破坏细胞膜透性而杀灭微生物。常用的化学药物有甲醛、、、洁尔灭、氯化示等。由于化学药物也会与培养基中的些成分起作用，而且加入培养基之后很难清除，所以化学物质不适用于培养基的灭菌，只适用于厂房、无菌室等空间的消毒和溶氧电等器具的消毒。
2.辐射灭菌
辐射灭菌是利用高能量的电磁辐射和微粒辐射来杀灭微生物，常用的辐射光源为波长在2100~3100范围内紫外线（有效波长是2537屈）。由于紫外线可诱导胸腺嘧啶二聚体的形成和dna链的交联，从而抑制了dna的复制，终引起微生物的死亡或突变。另方面，辐射能使空气中的氧电离成[o]，再使02氧化生成臭氧（03）或使水（h20）氧化生成过氧化氢（h202），也有定的杀菌作用。紫外线由于波长较短，穿透力很低，故只适用于物体表面、局部空间（如更衣室、洁净室、工作台面）的灭菌。
用于灭菌的射线还有×射线、v射线等。它们均具有高的能量（波长0.1~1.4）。x射线的致死效应与环境中还原性物质和含硫氢基化合物的存在密切相关。虽然x射线的穿透力强，但其辐射是自点向四面八方放射，故不适用于大规模生产。
3.干热灭菌
干热灭菌是利用高温使微生物细胞内的蛋白质凝固变性而达到灭菌的目的。细胞内的蛋白质凝固快慢与其本身的含水量有关：在菌体受热时，环境和细胞内含水量越大，则蛋白质凝固就越快；含水量越小，凝固越慢。干热灭菌时含水量较少，所需温度较高，般工业生产中采用的条件是160~170℃，1~2h。干热灭菌主要用于需要保持干燥的器械、容器的灭菌。干热灭菌的适用对象为玻璃、陶瓷、金属等能够耐高温的物品。
4.湿热灭菌
湿热灭菌是指用煮沸或饱和水蒸气等含水量较高的热空气进行灭菌或消毒的方法。当蒸汽冷凝时，释放大量潜热，并具有强大的穿透力，在高温和水存在时，微生物细胞中的蛋白质易发生不可逆的凝固性变性，致使微生物在短时间内死亡。与干热灭菌相比，湿热灭菌所用温度较低，灭菌时间较短，灭菌效果较好。般常用的灭菌条件是121℃，20~30min。湿热灭菌广泛用于培养基、发酵罐体、附属设备（油罐、糖罐等）、管道以及耐高温物品的灭菌。
5.过滤介质除菌
过滤介质除菌是指用适当的过滤介质对热敏性的液体或气体进行过滤，去除微生物的方法。处理液体时常用的是微孔滤膜，孔径般为0.22um或0.45um。滤膜的材质有醋酸纤维素、尼龙、聚醚硕或聚丙烯等。对于气体而言，可借助较大孔隙的纤维介质等滤材来捕捉微小的悬浮微生物。常用的材质有棉花、玻璃纤维、粉未烧结金属或聚四氟乙烯薄膜等。
二、消毒与灭菌在发酵工业中的应用
自从发酵技术应用于纯种培养后，要求发酵的全过程只能有生产菌，不允许其他微生物存在，如污染上其他微生物，则这种污染微生物称为“杂菌。为了保证纯种培养，在生产菌接种培养之前，不仅要对培养基、空气系统、消泡剂、流加料、设备、管道等进行灭菌，还要对生产环境进行消毒，防止杂菌和噬菌体大量繁殖。只有不受污染，发酵才能正常进行。
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