发酵工程发酵工业的无菌技术
发酵工程第四章工业发酵灭菌与消毒
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达到灭菌温度（120 ℃）时，开始计算维持时间 （保温时间）。生产上采用30min 采用快速冷却方式，减少营养成份的损失
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（1）连续灭菌
培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌,冷却后送入已灭菌 的发酵罐内的工艺过程.
• 优点
• • • • • • 保留较多的营养质量 容易放大，较易自动控制； 糖受蒸汽的影响较少； 缩短灭菌周期； 在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少； 发酵罐利用率高，蒸汽负荷均匀。
• 特点 ：省去一级冷却和分离设备及空气再加热设备，简化了流程， 使冷却水用量也降低了。压缩空气从贮罐出来分两路，一部分进冷却 器，经分离器分离水、油雾后与另一部分未处理过的高温压缩空气混 合，使混合后的空气温度为30～35℃，相对湿度为50～60%。
3、高效前置过滤除菌流程
• 在压缩机前设置一台高效过滤器，这样便可降低过滤器负荷（即多 次过滤），达到空气除菌的要求。
经济快速适 用范围广 安全高效 可用于热敏 物质
一、工业上培养基灭菌
1.培养基灭菌的目的： 杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无菌的条件。
2.灭菌方法： 工业上培养基灭菌使用的方法是湿热灭菌。 湿热灭菌简便、有效、经济。
• 3.培养基灭菌的要求 • （1）达到要求的无菌程度； • （2）尽量减少营养成分的破坏，在灭菌过程中，培养基 组分的破坏，是由两个基本类型的反应引起的： • 培养基中不同营养成分间的相互作用； • 对热不稳定的组分如氨基酸和维生素等的分解。
项目 方法
化学物质灭菌 辐射灭菌
本质
化学反应 紫外线与菌体核酸 的光化学反应；其 它射线使水分子产 生自由基 加速与温度有关的 胞内反应 蒸汽释出潜热使蛋 白变性 氧化作用 利用菌体物理性质
新教材高中生物第章细胞工程第节发酵工程的无菌技术第课时动物细胞核移植技术与动物细胞培养技术课后素养落
动物细胞核移植技术与动物细胞培养技术(建议用时：40分钟)题组一动物细胞核移植技术及其应用1．通过体细胞核移植技术培育克隆牛的过程中，未涉及的操作是( )A．用显微操作技术处理次级卵母细胞，去除细胞核B．将精子放入适宜的培养液中培养，使其获能C．用物理或化学方法激活重组细胞，使其完成发育进程D．选择合适时期的胚胎进行移植，使其发育成完整个体B[体细胞核移植培育克隆牛的大致过程：对供体细胞进行细胞培养，同时采集卵母细胞，在体外培养到减数第二次分裂中期的卵母细胞，去核(显微操作)；将供体细胞注入去核卵母细胞，通过电融合法使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞，形成重构胚；将胚胎移入受体(代孕)母牛体内；生出与供体奶牛遗传基因相同的犊牛。
根据以上分析可知，对于受体卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期，然后利用显微操作技术去除其细胞核，A正确；该技术需要的是供体细胞核和受体卵母细胞，不需要精子的参与，B错误；需要用物理或化学方法激活核移植产生的重组细胞，使其完成发育进程，C正确；选择合适时期的胚胎进行移植，使其发育成完整个体，D正确。
]2．下列对动物核移植技术的描述中，错误的是( )A．哺乳动物核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植B．体细胞核移植的过程中可通过显微操作去除卵母细胞中的核C．体细胞核移植过程中通常采用减数第二次分裂中期的卵母细胞作为受体细胞D．通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供核动物进行了100%的复制D[哺乳动物核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植，并且胚胎细胞核移植成功率更高，A正确；通过显微操作去除卵母细胞中的核，同时也可一并吸出第一极体，B正确；体细胞核移植中，卵母细胞要在体外培养到减数第二次分裂中期，C正确；通过体细胞核移植方法生产的重组细胞中，核是供体细胞的，但细胞质是受体细胞的，所以不是对供核动物进行了100%的复制，D错误。
]3．(多选)2018年中国科学院神经科学研究所宣布攻克了克隆灵长类动物这一世界难题，首次成功以体细胞克隆出了两只猕猴——“中中”和“华华”，流程如下图。
发酵工业无菌操作规程
发酵工业无菌操作规程1. 引言无菌操作在发酵工业中具有重要的意义，可以有效地避免微生物污染对发酵过程产生的不利影响。
本文档旨在为发酵工业从业人员提供一套标准的无菌操作规程，以确保生产过程的卫生和产品的质量。
2. 无菌操作的基本原则无菌操作的基本原则是防止微生物污染进入发酵系统，并保持操作环境的无菌状态。
以下是无菌操作的基本原则：•清洁：保持操作区域的清洁和整洁，包括操作台面、工具和设备等。
•消毒：对操作区域和操作工具进行定期消毒，以杀灭潜在的微生物污染源。
•空气过滤：通过高效过滤器对进入操作区域的空气进行过滤，以去除悬浮的微生物和微粒。
•无菌装备：使用经过高温高压灭菌或化学灭菌的无菌装备，避免装备本身成为微生物污染源。
•无菌技术：采用无菌技术，如消毒喷雾、火焰灼烧等，对操作区域和操作工具进行无菌处理。
3. 无菌操作步骤无菌操作主要包括以下步骤：3.1 准备工作•按照标准操作程序穿戴好个人防护装备，包括洗手消毒、佩戴帽子、口罩、手套和无菌工作服等。
•将所需的培养基、试剂和管道连接件等准备好，并进行必要的消毒处理。
•检查并确认工作区域的清洁度和无菌状态。
3.2 操作前准备•使用经过高温高压灭菌或化学灭菌的手术器械，将所需操作工具准备好。
•检查操作区域的灯光和通风设施是否正常，确保操作环境满足无菌操作的要求。
•使用消毒剂对操作台面进行消毒处理。
3.3 执行无菌操作•将培养基倒入无菌操作台面上的培养基瓶中，注意不要接触到瓶口。
•使用消毒剂擦拭培养基瓶的外表面，并将瓶口用火焰进行灼烧处理。
•采取适当的无菌技术，如消毒喷雾或火焰灼烧，对需要操作的区域进行无菌处理。
•进行无菌操作时，注意避免与空气直接接触，以防止微生物的进入。
•操作过程中如有需要，及时更换操作工具和设备，并对新的工具和设备进行无菌处理。
•操作结束后，及时清理和消毒操作区域，确保无菌操作台面的整洁。
3.4 结束工作•将已使用的无菌操作工具和废弃物进行正确的处理，避免造成二次污染。
《发酵工程的无菌技术》第1课时示范课教学设计【高中生物苏教版选修3新课标】
第二节发酵工程的无菌技术（第1课时）◆教学目标1．熟悉各种常见的灭菌方法以及应用范围。
2．熟练应用各种灭菌设备。
◆教学重难点【教学重点】常见的灭菌方法。
【教学难点】常见的灭菌方法。
◆教学过程【新课引入】展示资料：19世纪中期以前，人们普遍相信生命现象是自然发生的。
19世纪60年代，法国科学家巴斯德通过实验证明了微生物不是自然发生的。
巴斯德的成功取决于他重视实验的无菌操作。
分析上述事实，他的无菌操作体现在哪些方面？通过高温加热曲颈瓶中的肉汤，又通过开口的曲颈和外界相通。
这样既能杀死瓶内的各种微生物，又能阻隔外界微生物进入烧瓶。
【过渡】日常生活中，我们会用碘伏消毒液擦拭受伤破损的皮肤，从而杀灭伤口部位的部分微生物。
那么，在发酵工程实践中无菌操作是如何开展的呢？【新知讲解】一、发酵工程的灭菌方法【学生活动】阅读课本第14~15页发酵工程的灭菌方法的内容，思考：什么是无菌技术？无菌技术的核心是什么？常用的灭菌方法有什么？【教师活动】针对学生对上述问题的回答情况，为学生一一解答。
获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础，因此，无菌技术是发酵工程的重要技术之一。
1．无菌技术在操作过程中，保持物品与操作区域的无菌状态并不被微生物污染的技术，其核心是灭菌。
拓展1 无菌技术的主要内容（1）对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。
（2）用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。
（3）为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。
（4）实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。
2．常用方法（1）化学试剂灭菌法①方法：利用化学试剂如甲醛、氯、高锰酸钾等灭菌剂。
②效果：破坏微生物的蛋白质或细胞结构。
③范围：一般不用于培养基的灭菌。
（2）射线灭菌法①方法：利用紫外线等产生的高能粒子进行灭菌。
②效果：破坏微生物的蛋白质或细胞结构。
③范围：一般用于表面和空气的灭菌。
（3）干热灭菌法（4）湿热灭菌法①方法：温度为121 ℃、气压约100 kPa的条件下维持15~20 min。
发酵工业的无菌技术
3.适合含大量固体物料的 3.不适合大规模生产的 灭菌 灭菌
作业
1、连续灭菌的流程与设备 2、对数残留定律 3、分批灭菌、连续灭菌 4、P273第8题
二、影响培养基灭菌的因素p68
杂菌的种类与数量 灭菌温度与时间 培养基成分 pH值 培养基中的颗粒 泡沫
培养基成分
油脂、糖类及一定浓度的蛋白质增加微生物的耐热性 在固形物含量高的情况下，灭菌温度可高些。 环境 耐热性 60～65℃便死亡
水
大肠杆菌
10％糖液
30％糖液
70℃，4～6min
喷射加热连续灭菌流程
薄板换热器连续灭菌流程
3、灭菌时间的计算 ㏑(Ct/C0)=－kt t=2.303 [lg(C0/Ct)] /k 式中：C0、Ct分别为单位体积培养基灭菌前、 后的含菌数。
例2．某发酵罐内装40m3培养基，采用连续灭菌， 灭菌温度为1310C，原污染程度为每1ml含有 2×105个杂菌，已知1310C时灭菌速度常数为 15min-1，求灭菌所需的维持时间。
解：C0=2×105(个/ml)
Ct=0.001/(40×106)=2.5×10-11(个/ml)
t=2.303 [lg(C0/Ct)] /k=2.303×lg[(2×105)/(2.5×10-11)]
/15 =2.37 min
间歇灭菌与连续灭菌的比较
优 点 缺 点
连 1.高温短时灭菌，培养基 1.设备复杂，操作麻烦, 营养成分损失少。 染菌机会多。 续 灭 2.发酵罐占用时间缩短， 2.不适合含大量固体物 利用率高。 料的灭菌。 菌
发酵工程 第4章 无菌空气的制备
空气流速大时，惯性冲击就起主导作用。
3、拦截滞留作用
气流速度降到临界速度以下，微粒不能因惯性 碰撞而滞留于纤维上，捕集效率下降。
乙烯醇、聚四氟乙烯等为介质
一、过滤除菌的原理
常见的悬浮于空气中的微生物直径在0.5-2微米 之间，深层过滤所用的过滤介质-棉花的纤维直 径约为20微米，棉花纤维所形成网格的孔隙为 20-50微米。
微粒随气流通过滤层时，滤层纤维所形成的网 格阻碍气流前进，使气流出现无数次改变运动 速度和运动方向，绕过纤维前进，这些改变引 起微粒以对滤层纤维产生布朗扩散、惯性冲击、 拦截、重力沉降、静电吸引等作用大多带有不同 的电荷，没有带电荷的微粒在进入高压静电场时都 会被电离变成带电微粒。
但对于一些直径很小的微粒，它所带的电荷很小， 当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或 微粒布朗扩散运动的动量时，则微粒就不能被吸附 而沉降所以静电除菌对很小的微粒效率很低。
一般只能作为初步除菌。
本节小结
空气除菌即除去或杀灭空气中的微生物。
灭菌方法： 1、介质过滤除菌法 2、加热灭菌 3、静电除菌 4、辐射灭菌等
第2节 空气的过滤除菌原理和过滤介质
过滤除菌是发酵工业中广泛使用的空气除菌法。
按除菌的机制不同分为： 绝对过滤和深层介质过滤
绝对过滤：
采用很细小的纤维介质制成，介质空隙小于0.5μm， 多限于实验室使用。
第一篇 工业微生物和发酵工业原料
Why？
第四章 无菌空气的制备How？
第一节 空气中的微生物和除菌方法
第二节 空气的过滤除菌原理和过滤介质
第三节 空气过滤除菌的工艺技术
第1节 空气中的微生物和除菌方法
发酵工业生产菌株大多数为好氧菌。 工业生产上均采用空气作为氧气来源。 然而，空气中有各种各样的微生物，为保
发酵工业无菌操作规程
发酵工业无菌操作规程发酵工业无菌操作规程一、引言无菌操作是发酵工业中非常重要的环节，其目的是为了保证发酵过程的无菌性，确保产品的质量和安全性。
本文将详细说明发酵工业中的无菌操作规程。
二、无菌操作的前提条件1.员工健康状况良好，无传染病史。
2.操作区域清洁整齐，无杂物和污渍。
3.操作人员进行充分的洗手和消毒，穿戴干净的防护服和鞋套。
4.操作用具、试剂和培养基等物品经过严格的消毒和灭菌处理。
三、无菌操作区域1.无菌操作应在专门的无菌操作台上进行。
2.无菌操作区域应保持整洁，避免空气中尘埃的污染。
四、操作人员的无菌操作准备1.手部消毒：使用75%酒精或碘伏对双手进行有效的消毒。
2.穿戴防护服：操作人员应穿戴干净的防护服，尽量避免接触空气中的微生物。
3.戴手套：无菌手套应在清洁的工作区域佩戴，以防止手部感染操作。
五、无菌操作步骤1.准备工作：将所需的培养基、试剂和工具等摆放在无菌操作台上。
2.消毒无菌操作台：使用75%酒精或碘伏对无菌操作台进行彻底的消毒，确保操作区域无菌。
3.打开无菌培养基：通过灭菌处理后，使用无菌技术打开培养基，尽量减少细菌和其他微生物的污染。
4.转移培养基：使用严格无菌的工具和装备，将培养基转移到相应的容器中，确保操作无菌。
5.接种微生物：通过无菌技术将所需的微生物接种到培养基上，确保接种无菌。
6.培养过程中的无菌操作：在整个培养过程中，操作者需要时刻保持无菌状态，定期对操作区域进行消毒。
六、无菌操作后的处理1.无菌操作结束后，需要对无菌台、工具和垃圾进行彻底的消毒处理。
2.操作人员应彻底清洁双手，并再次进行消毒处理。
3.无菌台应保持干燥和清洁，以备下次操作使用。
七、无菌操作的注意事项1.避免将手部及其他物体直接放入无菌操作区域内，以防止细菌等微生物的污染。
2.在无菌操作过程中，尽量减少对空气的扰动，以免将空气中的微生物带入操作区域。
3.无菌操作结束后，要立即彻底清洁无菌操作区域，避免细菌滋生。
《发酵工程》第9章 空气除菌
二.介质过滤（深层介质过滤、深度介质过滤）
以棉花、玻璃纤维等纤维材料或活性炭作为介质填充成 一定厚度的过滤层，或将玻璃纤维、聚四氟乙烯、金属烧结 材料制成过滤层，其介质间的空隙大于被滤除的尘埃或微生 物。当空气流过介质滤层时，借助惯性碰撞、阻截、静电吸 附、扩散等作用，将尘埃和微生物截留在介质层内，达到除 菌的目的。 介质过滤的设备及操作费用低廉，适用于大量空气的净 化处理。
2.过滤纸类过滤器
过滤介质为超细玻璃纤维纸，分为旋风式和套筒式两种。
过滤层很薄，一般用3~6张滤纸叠在一起使用，它属于深层过 滤技术。纤维间的孔隙约为l~1.5um，厚度约为0.25~0.4mm，实重 度为2600kg／m3，虚重度为384kg／m3，填充率为14.8％，除菌效 率相当高，对大于0.3um颗粒的去除率为99.99％以上，阻力小，压 力降小；但强度不大，特别是受潮后强度更差。为了增加强度，常 用酚醛树脂、甲基丙烯酸树脂或含氢硅油等增韧剂或疏水剂处理。 也可在制造滤纸时，在纸浆中加入7％~50％木浆，以增加强度。安 装时，将滤纸夹在多孔法兰花板中间，花板上开Φ8mm的小孔，开 孔面积占板面积40％，在滤纸上、下分别铺上钢丝网和细麻布，外 面各有一个橡胶垫圈。
三.空气过滤器的结构
1.纤维状或颗粒介质过滤器
过滤器内有上、下孔板，过 滤介质置于两孔板之间，被孔板 压紧。介质主要为棉花、玻璃纤 维、活性炭，也有用矿渣棉。一 般棉花（玻璃纤维）置于上、下 层，活性炭在中间，也可全部用 纤维状介质。介质放置时应注意 均匀，贴壁、平整，有一定填充 密度，以防止空气走短路或介质 被空气吹翻。
（2）阻截作用
当气流速度低于临界速度时，在纤维周边形成一层边界滞 留区，滞留区内的气流速度更慢，颗粒不是因惯性碰撞而被滞 留，而是由于摩擦、粘附作用而被滞留，这种作用称为阻截作 用。在介质过滤除菌中，阻截作用不是主要的。