培养基及培养基灭菌设备
实验一 培养基的配制与灭菌
铁盐
有机物质 2,4-D
200倍液
100倍液 1.0 mg/ml
5 ml
10ml 1ml
——
5 ml
10ml ——
5 ml
10ml 1ml
NAA
KT 蔗糖
1.0 mg/ml
1.0 mg/ml 30 g
0.2ml
1.0ml 30 g
——
—— 30 g
0.1ml 30 g
琼脂
pH值
8g
5.8
8g
5.8
8g
五、作业要求：完成实验报告，回答下面的思考题 1、根据以下所给母液浓度、蔗糖和琼脂量，配制烟草愈伤组织诱 导和培养的培养基（MS1），按MS配方（Murashige and Skoog, 1962）计算各种母液吸取量或药品的直接称量量。 2、简述高压蒸气灭菌的步骤；培养基采用高压蒸气灭菌应注意哪 些事项？
药品名称
母液倍或母 液浓度 （mg/ml）
配制1 L培养基 配制0.25 L培养基所需母液量(ml) 所需母液量(ml) 或质量（g） 或直接称量量（g） MS 1 MS 2 MS 3
大量元素 微量元素 铁盐 有机物质 2,4-D NAA KT 蔗糖 琼脂 pH值
10倍液 100倍液 200倍液 100倍液 1.0 mg/ml 1.0 mg/ml 1.0 mg/ml 30 g 8g 5.8
5.8
——
5.8
1）在烧杯内放入一定量的蒸馏水，用量筒或移液枪按上述表 格内配方加入各种母液及激素。 2）加入蔗糖30g，待蔗糖溶解后（可搅拌）加水定容至1L。 3）调节PH值，用酸度计测量PH值至5.8，常用1mol/l的HCl或 NaOH调整。 4）在MS1和MS2中加入琼脂8g，加热溶解，溶解过程中不断 搅拌，加热时烧杯口上盖上锡箔纸，防止水分过度蒸发。 5）分装：将配好的培养基及时分装到小三角瓶中，防止凝固 ，每瓶约30ml-40ml（约覆盖瓶底），分装时不要沾壁口。 6）封口：用封口膜将将三角瓶封口。
培养基的制备和灭菌设备
②.喷射加热－真空冷却连续灭菌流程
流程：喷射加热、管道维持、真空冷却
蒸汽
喷射加热器
真空
生培养液
❖培养基用泵打入喷射加
膨胀阀
热器与蒸汽混合升温
维持管
急聚蒸发室
❖进入管道维持器保温
一定时间
❖进入真空闪急蒸发室 冷却降温
灭菌好的培养液
图2-5 加热-真空冷却连续灭菌流程
膨胀阀 急聚蒸发室
❖ 真空冷却可能造成培养 基重新污染
灭菌好的培养液
图2-5 加热-真空冷却连续灭菌流程
③.板式换热连续灭菌流程 流程：薄板换热器加热、管道维持、薄板换
热器冷却
灭菌好的培养液
蒸汽
水冷 却段
热回 收段
加热 段
冷却水
生培养液
维持段
图2-6 薄板换热器连续灭菌流程
特点
❖ 在一台薄板换热器中完成培养液的预热、加热及 冷却三个过程
（二）灭菌方法
灭菌：射线灭菌、药物灭菌、热灭菌 分离：离心沉淀、介质过滤
（三）加热灭菌方式
培养基→加热升温→维持保温→冷却降温→发酵
分批灭菌：三个过程在一个设备内完成 连续灭菌：三个过程分别在不同的设备内完成
（四）灭菌要求
❖ 达到无菌程度 ❖ 尽量减少营养成分损失 ❖ 降低能量消耗
（五）理论灭菌时间
控制
缺点：需要专门设备，投资较大 设备较多，染菌机会也相应较多
2、要求
①.加热设备：加热均匀， 144℃ 20s 2-3min 20s 快速升温到灭菌温度
（温度一致）
②.维持设备：使培养基按
温 度
顺序流动，维持灭菌
温度达到灭菌时间
植物组织培养所用器具
组织培养过程中所用到的用具在植物组织培养过程中，使用的用具类型多样，如培养基配置用具、培养用具、接种用具等。
在使用这些用具时，必须了解它的基本用途并学会它们的基本用法。
1、培养基配置用具（1）烧杯用于盛放、溶解化学药剂等，常用的规格有50ml、100ml、200ml、250ml、500ml、1000ml等。
（2）容量瓶用于配制标准溶液，常用的规格有50ml、100ml、500ml、1000ml 等。
（3）量筒用于量取一定体积的液体，常用的规格有25ml、50ml、100ml、500ml、1000ml等。
（4）刻度移液管用于量取一定体积的液体，常用的规格有1ml、5ml、10ml、20ml等。
（5）吸管用于吸取液体，调节培养基的pH值及溶液定容时使用。
（6）玻璃棒用于溶解化学药剂时搅拌时用。
2、培养用具（1）试管植物组织培养中常用的一种玻璃器皿，适合少量培养基及实验不同配方用。
选用1.0cm*15cm和3.0cm*20cm规格的试管。
（2）三角瓶植物组织培养中常用的培养容器，适合各种培养，如固体培养或液体培养，大规模或一般的少量培养。
规格有50ml、100ml、150ml、200ml、500ml等，其口径均为25mm。
三角瓶的好处是采光好，瓶口较小不易失水。
3、接种用具（1）酒精灯用于金属接种工具的灭菌。
（2）手持喷雾器盛装70%的酒精，用于接种器材、外植体和操作人员手部等的表面灭菌。
（3）镊子使用于转移外植体和培养物，接种操作及继代培养时移取织物材料用。
（4）剪刀用于剪取外植体材料及接种时用。
3、小型器具移液枪用于配制培养基时添加各种母液及吸取定量植物生长调节物质溶液。
有固定式和可变式两种，规格有25、100、500、1ml、5ml、10ml。
微波炉、电炉等加热器具用于加热生化试剂时，溶解琼脂。
4、仪器（1）酸度计植物组织培养基的pH值的调整十分重要。
因此，配制培养基时，需要用酸度计来测定和调整pH值。
生物工程设备第一章
1.1 培养基的灭菌设备
培养基的热灭菌动力学 在一定温度下，活的微生物杂菌细胞 （包括杂菌芽孢），受热死亡过程遵照 分子反应速度理论，与一级化学反应中 未反应分子的减少速度类似。杂菌是一 个复杂的高分子体系，其受热死亡是因 蛋白质高分子物质不活泼，结果导致蛋 白质变性，这种反应同属于一级反应。
辊式粉碎机 辊式粉碎机广泛应用于颗粒状物料的中碎和细 碎。常用的有两辊式、四辊式、五辊式和六辊 式等。 （1）两辊式粉碎机 两辊式粉碎机如图所示，主要的工作构件为两 个直径相同，相向转动的钢辊，辊筒表面形状 有表面光滑的、表面有齿的和表面有凸棱或凹 槽的。粉碎机工作时，把放在钢辊间的物料夹 住拖入两辊之间，物料受到挤压而破碎。两个 辊子中，一个固定，一个辊筒轴承座可以前后 移动，用以调节两辊筒间距，控制粉碎度。
两辊式粉碎机
多辊式粉碎机 为了用一台粉碎机达到下一步生产要 求的粉碎度，同时提高生产能力，往往 使用四辊、五辊、六辊带筛分的辊式粉 碎机。如图所示。
四辊式粉碎机
五辊式粉碎机
六辊式粉碎机
湿式粉碎机 为了避免干法粉碎危害工人的身体健康，在某 些产品的生产过程中，采用湿法粉碎操作。所 使用的机器称为湿式粉碎机。湿式粉碎机主要 包括：输料装置、加料器、粉碎装置和加热器 等，粉碎可采用一级或二级粉碎（两台粉碎机 串联使用）。 砂磨机是湿法粉碎过程中常用的一种机器。工 业上用的砂磨机有盘式砂磨机、双轴立式砂磨 机等。图1-12是德国DRISWERKE公司生产的 PM-DCP型砂磨机，主要由转子、定子、分离 装置、传动装置、液压系统及控制系统组成。
薄板换热器连续灭菌流程
培养液在设备中同时完成预热、加热灭菌、维 持及冷却过程。 利用薄板换热器进行连续灭菌时，加热和冷却
微生物发酵制药技术基础—培养基和设备的灭菌
K1
K `1
ln（ K 2 ） ln（ K`2 ）
K1
K `1
即随着温度的上升，微生物的死亡速率常数增加倍数要
大于培养基成分破坏速率的增加倍数。
从上述的分析可知，在热灭菌过程中，同时会发生微生 物死亡和培养基破坏这两种过程。温度升高，菌体死亡 速率大于培养基成分破坏的速率。
不同灭菌温度、时间与培养基成分破坏情况（Ns/No=10-3）
缺点： • 设备较庞大； • 维持罐直径较大，不能保证物料先进先出，易发生
局部过热或灭菌不足的现象； • 喷淋冷却管道很长，对于黏度较高、固形物含量较
多的培养基极易堵塞。
2.喷射加热器加热的连续灭菌流程
优点：能保证培养液在喷射加热器和维持管中的先进 先出，避免了培养基过热和灭菌不彻底现象，培养基 总的受热时间短，营养物质的损失不严重。
依设备和工艺条件的不同，连续灭菌分：
• 连消塔加热的连续灭菌流程 • 喷射加热器加热的连续灭菌流程 • 薄板换热器加热的连续灭菌流程
1.连消塔加热的连续灭菌流程
这是国内味精厂普遍采用的连续灭菌流程。培养基用泵打入连 消塔与蒸汽直接混合，在连消塔内的停留时间为20～30s，达 到灭菌温度132℃。再送入维持罐保温，时间8～25min，最后 由喷淋冷却器冷却至后续的发酵或培养温度。
连续灭菌的优缺点
优点 • 短时间内加热到保温温度且能快速冷却，减少养分的损失 • 操作条件恒定，灭菌质量稳定 • 易于实行管道化和自动化控制 • 避免反复加热和冷却，提高了热利用率 • 发酵设备利用率高
缺点 • 设备要求高，需另外设置加热冷却装置 • 操作比较麻烦 • 染菌机会多 • 对蒸汽要求高 • 不适合大量固体物料的灭菌
（二）对数残留定律
实验一微生物学实验室常用仪器和设备
实验一微生物学实验室常用仪器和设备实验目的主要了解微生物学实验室常用的仪器和设备。
一、火焰灯火焰灯是接种工具灭菌及试管等物品无菌化处理的必备器材。
酒精灯、煤气灯是较理想的接种环灭菌器材，火焰的大小可根据需要自行调节。
火焰柱可分为两层：外焰和内焰。
外焰由于接触氧气丰富，热度很高，所以烧灼接种环或物品时应使用外焰。
近年来，市场上有电热接种环灭菌器，使用比较安全，特别适于结核杆菌实验操作。
二、接种工具可以分为接种环和接种针两类。
接种环用来挑取标本、菌液及划菌落涂平板等，直径一般为2～4mm，也可依需要自定。
接种针则用来挑取单个菌落，穿刺高层琼脂等。
为了适应不同的需要，接种器可以做成各种形式（见图1-1）图1－1细菌接种工具（有环者为接种环或称白金耳，无环者为接种针或称白金针）三、显微镜显微镜用于观察某些病原微生物和人体寄生虫的形态(包括病毒包涵体形态)。
一般的光学显微镜就可满足常规要求，其目镜常用5×、8×、10×，物镜常有10×、40×和100×（油镜），细菌和某些寄生虫虫卵等检验常用油镜，应注意保护油镜头。
有条件的实验室还可装备暗视野显微镜、倒置显微镜、荧光显微镜、甚至能观察病毒等形态的电子显微镜。
四、温箱温箱是进行细菌培养的基本设备，可调控温度范围一般在20℃～60℃，其容积可根据实际要求进行选择，温箱有隔水式和非隔水式两种类型。
培养一般的细菌时，温箱的温度应定在37℃。
温箱应由控温仪进行温度控制，以避免由于温箱偶然升温使细菌死亡，或发育受影响。
另外，温箱也可依需要设定其它温度，如26℃、43℃等。
五、CO2培养设备用于分离和培养需要CO2气体才能生长的病原微生物。
市售专用的CO2培养箱但对于常规实验室来说成本太高，一般用蜡烛罐亦可满足要求以真空干燥罐、标本缸、甚至厌氧培养罐作为蜡烛罐，将接种的平板和试管放在罐内，然后放入点燃的蜡烛，再将罐盖盖好并用凡士林密闭，待蜡烛耗尽罐内的氧气，自行熄灭，即达到了所需的5～10％的CO2浓度。
灭菌柜工作原理
灭菌柜工作原理灭菌柜，也叫外科手术室灭菌柜，是一种能够对实验室器材、培养基、药品等物品进行高温高压灭菌的设备。
常见的灭菌柜包括蒸汽灭菌柜和干热灭菌柜。
一、蒸汽灭菌柜的工作原理：蒸汽灭菌柜是一种利用高温高压蒸汽对物品进行灭菌的设备。
下面是它的工作原理：1.准备：在灭菌前，需要将要灭菌的物品彻底清洗，并使其表面干燥，以便蒸汽能够渗透到每个角落中。
2.填水：蒸汽灭菌柜的水箱要保持足够的水量，以达到所需的蒸汽灭菌压力。
3.装载：将物品放置到灭菌柜的送风口处。
要注意放置的位置应该均匀，以便蒸汽能够充分渗透到每个物品中。
4.开始：装好物品以后，关闭灭菌柜的门，按照操作手册的要求，启动灭菌柜。
蒸汽将自动进入灭菌柜，压力也将逐渐上升。
5.等待：当灭菌柜达到预设温度和压力时，持续时间要根据要灭菌的物品和规格确定。
灭菌完成后，打开灭菌柜的放气阀，缓慢地降低压力，避免物品受到剧烈的温度变化影响。
二、干热灭菌柜的工作原理：干热灭菌柜是利用高温高能量的干热对物品进行灭菌的设备，适用于一些特殊的物品，比如玻璃面板、电路板等。
1.干热杀菌：可以在高温干热下通过氧化、脱水反应杀灭病菌，半导体器件也能在不使用水的情况下杀菌。
2.精准控制：采用先进的触摸式程序炉控系统和车间温度传感器，使温度、时间和湿度均可实现PLC Microcomputer智能控制。
3.无需补充水分：在杀菌期间不涉及液体或蒸汽因无需补充或去除，消除了对于水分的要求。
4.电子双回路控制技术：在高温杀菌时，精确控制温度、时间及湿度，实现最优化灭菌效果。
总的来说，不管是蒸汽灭菌柜还是干热灭菌柜都是基于高温、高压或高能量的杀菌原理，使得病菌、细菌不能在高温下生存，从而起到完全杀菌的效果。
灭菌柜广泛应用于医疗、实验室、医药科研、食品加工等各个领域，为人类的健康和安全提供了可靠的保障。
培养基和培养皿的灭菌方法
培养基和培养皿的灭菌方法一、前言在微生物学和生物学实验中，培养基和培养皿的灭菌是非常重要的步骤。
如果没有彻底灭菌，会导致实验结果不准确甚至失败。
因此，本文将介绍培养基和培养皿的灭菌方法。
二、材料准备1. 培养基：选择合适的培养基，根据需要添加相应的试剂。
2. 培养皿：选择合适的大小和形状，根据需要选择不同种类的培养皿。
3. 灭菌设备：可以使用高压蒸汽灭菌器、紫外线灯或者烘箱等设备进行灭菌。
4. 灭菌液：可以使用75%乙醇或者84消毒液等消毒液进行表面消毒。
5. 其他材料：酒精棉球、无尘纸巾等。
三、高压蒸汽灭菌法1. 准备好要灭菌的培养基和培养皿，并放入高压蒸汽灭菌器中。
2. 根据设备说明书设置温度和时间，一般为121℃，15-20分钟。
3. 开始启动高压蒸汽灭菌器，等待灭菌完成。
4. 灭菌完成后，关闭高压蒸汽灭菌器，等待冷却。
5. 取出培养基和培养皿，注意不要碰触到未消毒的表面。
6. 使用酒精棉球擦拭外部表面，避免污染。
四、紫外线灭菌法1. 准备好要灭菌的培养基和培养皿，并放入紫外线灯下。
2. 打开紫外线灯，照射15-30分钟。
3. 灭菌完成后，关闭紫外线灯。
4. 取出培养基和培养皿，注意不要碰触到未消毒的表面。
5. 使用酒精棉球擦拭外部表面，避免污染。
五、烘箱灭菌法1. 准备好要灭菌的培养基和培养皿，并放入烘箱中。
2. 根据需要设置温度和时间。
一般为160℃，2小时或180℃，1小时。
3. 开始启动烘箱，等待灭菌完成。
4. 灭菌完成后，关闭烘箱并等待冷却。
5. 取出培养基和培养皿，注意不要碰触到未消毒的表面。
6. 使用酒精棉球擦拭外部表面，避免污染。
六、表面消毒法1. 准备好要灭菌的培养基和培养皿。
2. 使用酒精棉球或者喷雾器喷洒75%乙醇或84消毒液等消毒液进行表面消毒。
3. 等待消毒液挥发干燥后，即可使用。
七、注意事项1. 在进行灭菌前，必须确保培养基和培养皿的外部表面已经清洁干净。
2. 在进行灭菌时，必须按照设备说明书上的要求设置温度和时间，并确保设备正常运行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
培养基实罐灭菌及计算---例题
①间接加热过程的时间及蒸汽量
τ = G*C ln tS -t1
K *F tS -t2
=
281060704××43.018ln
132.9-25 132.9-90
= 2.14(h)
培养基实罐灭菌及计算---例题
( ) S = G*C(t2 -t1) 1+Q'
r
28000×4.18×(90
第1章 培养基及培养基灭菌设备
本章重点：
1.热灭菌原理 2.理论灭菌时间的计算对数残留定理 3.实罐灭菌及计算 4.连续灭菌设备及流程设计
第1章 培养基及培养基灭菌设备
第1节 第2节 第3节 第4节
培养基灭菌方法 培养基实罐灭菌及计算 培养基连续灭菌的设备及计算 培养基灭菌的工程要求
第2节 培养基实罐灭菌及计算
G：培养基重量（kg） C：培养基比热（kJ/kg·℃ or kcal/kg℃ ） S：蒸汽耗量（kg） i：蒸汽的热热焓量（ kJ/kg or kcal/kg ） r：蒸汽的汽化潜热（ kJ/kg or kcal/kg ） t1：开始加热时培养基的温度（℃） t2：加热结束时培养基的温度（℃）
3.实罐灭菌的传热操作时间的计算
i -t2 *C
= 28000×4.18×(90-25) ×(1+0.05)
加热时间的计算
τ = G*C ln tS -t1
K *F tS -t2
τ：加热所需的时间（h） K：加热过程中的平均传热系数
（ kJ/m2·h·℃ or kcal/m2·h·℃ ） F：夹套或盘管的传热面积（m2） tS：加热蒸汽温度（℃）
3.实罐灭菌的传热操作时间的计算
(2)直接蒸汽加热传热及操作时间的计算 加热蒸汽用量
1.实罐灭菌的操作 课件演示
1.实罐灭菌的操作
培养基实罐灭菌操作的关键： • 液面以下与培养基接触的管道都要进蒸汽 • 液面以上不与培养基接触的管道都要排汽
1.实罐灭菌的操作
培养基实罐灭菌的质量评判标准： • 培养基无菌 • 营养成分破坏少 • 培养基灭菌后体积与进料体积相符 • 泡沫少。
2.实罐灭菌时间计算
保温时间的计算
3.实罐灭菌的传热操作时间的计算
• 冷却阶段传热及操作时间的计算
冷却时间的计算
3.实罐灭菌的传热操作时间的计算
τ：冷却所需时间（h） W： 冷却水的流量（kg/h）
C1：培养基比热（ kJ/kg℃ or kcal/kg℃ ） C2：冷却水比热（kcal/kg℃ or kJ/kg℃ ） t1S：培养基开始冷却时的温度（℃） t1f：培养基冷却结束时的温度（℃） t2S：冷却水进口温度（℃） t1：培养基冷却过程中的任一温度（℃） t2：培养基在t1温度时冷却水的出口温度（℃）
温度
1代表连续灭菌 2代表分批灭菌（小罐）
3代表分批灭菌（大罐）
时间
2.实罐灭菌时间计算
温度由 T1至 T2，灭菌速度常数K是一变值
2.实罐灭菌时间计算
• 保温段灭菌时间
3.实罐灭菌的传热操作时间的计算
• 升温阶段传热及操作时间的计算
(1)间接加热传热及操作时间的计算 加热蒸汽用量
'
3.实罐灭菌的传热操作时间的计算
( ) S = G*C(t2 -t1) 1+Q' i -t2 *C i -t2 *C = r
(Q′热损失为5%-15%)
3.实罐灭菌的传热操作时间的计算
(2)直接蒸汽加热传热及操作时间的计算 加热时间的计算
d1、d2、d3：分别为各进气管直径（m）
ν：加热蒸汽比容（m3/kg）
ωS：蒸汽在管内的流速（m/s）
1.实罐灭菌的操作 2.实罐灭菌时间计算 3.实罐灭菌的传热及操作时间的计算 4.实罐灭菌操作及阀门、管材的选择
1.实罐灭菌的操作
温 度
Ⅰ Ⅱ ⅢⅣ
τ1 τ2τ3 τ4
τ时间
1.实罐灭菌的操作
Ⅰ——间接加热阶段,培养基由室温加热至80-90℃ Ⅱ——直接蒸汽加热阶段,培养基由80-90 121℃ Ⅲ——保温阶段，121℃ Ⅳ——冷却阶段，121℃ 培养温度
• 在实罐灭菌中维持时间一般等于对 数残算
• 严格说在预热100℃-121℃，冷却 121℃-100℃都有部分菌被杀死，当实 罐灭菌的罐越大从100℃预热到121℃ 时间越长被杀灭的菌越多，保温阶段 时间就可以减少
温度 时间
2.实罐灭菌时间计算
2.实罐灭菌时间计算
③若用10℃冷却水冷却灭菌后的培养基，将 其从120℃冷却到30℃，求冷却水用量及 冷却时间各为多少？（实测当培养基t1为 80℃，此时冷却水出口温度为30℃）
培养基实罐灭菌及计算---例题
已知： G=28000 kg，F=30 m2 ts=132.9℃ (查196kPa表压蒸汽温度) t2s=10℃， t1s=120℃，t1f=30℃ t1=25℃，t2=90℃ K=1674 kJ/m2·h·℃ C=4.18 kJ /kg·℃，v蒸汽=0.613kg/m3 r=2169 kJ /kg， i=2728 kJ /kg ℃
=
65)×(1+0.05)
2169
= 3638.3(kg)
培养基实罐灭菌及计算---例题
②直接加热过程的时间及蒸汽量 • 40m3发酵罐的出料管与进空气管108×4
由此二根管道同时引入蒸汽
• ω=25m/s（蒸汽管道中的流速）
培养基实罐灭菌及计算--例题
( ) G*C(t2 -t1)
S=
1+Q'
3.实罐灭菌的传热操作时间的计算
• 保温阶段传热及操作时间的计算
加热蒸汽用量
F：蒸汽排出口的总面积（cm2） τ：蒸汽排出的时间（min） P：罐内蒸汽的绝对压力（kg/m·s2）
ν：加热蒸汽比容（m3/kg）
3.实罐灭菌的传热操作时间的计算
• 保温阶段传热及操作时间的计算
加热蒸汽用量
S＝（30-50%）·S（直接加热蒸汽用量）
培养基实罐灭菌及计算---例题
[例1-3]
有一个40 m3发酵罐内装培养基28 m3，不 锈钢蛇管传热面积30 m2,采用实罐灭菌。 培养基原始温度25℃，用196kPa（表压） 蒸汽通过蛇管间接加热培养基至90℃。
培养基实罐灭菌及计算---例题
[例1-3]
①求加热时间和蒸汽用量各为多少？
②若直接用蒸汽把培养基由25℃加热到90℃ 需用蒸汽量和时间？