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培养基灭菌方法及影响灭菌因素分析
1067 人阅读发布时间：2024-05-07 11:15
细胞培养基是盐、碳水化合物、维生素、氨基酸、代谢前体、生长因子、激素和微量元素的复杂混合物。不同细胞系对这些成分的要求各不相同，因此产生了不同类型的培养基。碳水化合物主要以葡萄糖的形式提供。在某些情况下，用半乳糖代替葡萄糖以减少乳酸的积累，因为半乳糖的代谢速度较慢。其他碳源包括氨基酸(特别是L-谷氨酰胺)和丙酮酸。除了提供营养物质，培养基还能够维持培养系统中的pH值和渗透压。pH值由1个或多个缓冲系统维持，常见的有：CO₂/碳酸氢钠、磷酸盐和HEPES。通常情况下，会在培养基中加入酚红作为pH值指示剂，监测pH值的变化。
在发酵过程中，培养基灭菌主要有以下几个原因：如不灭菌，会使生物反应的基质或产物，因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降;杂菌也会产生代谢产物，这就使产物的提取更加困难，造成得率降低，产品质量下降;杂菌大量繁殖后，会改变反应液的pH值，使反应异常;有些杂菌会分解产物，使生产失败;如果发生噬菌体污染，生产菌细胞将被裂解，使生产失败。
一、常见的灭菌方法：
1、化学物质灭菌
原理：药物与微生物细胞中的成分反应，使蛋白质变性酶失活。使用范围：器皿、双手和实验室、无菌室的环境灭菌，不能用于培养基灭菌。
2、辐射灭菌
辐射灭菌的原理是利用高能量的电磁辐射与菌体核酸的光化学反应造成菌体死亡。常用的有紫外线、X射线和γ射线。用于室内空气及器皿表面灭菌。
3、干热灭菌
灭菌原理是利用高温对微生物有氧化、蛋白质变性和电解质浓缩作用而杀灭微生物。常用灼烧和电热箱加热，140-180℃ 1-2小时。适于对玻璃及金属用具及沙土管灭菌。
4、湿热灭菌
灭菌原理是直接用蒸汽灭菌，蒸汽在冷凝时能释放出大量潜热，蒸汽具有强大的穿透力，破坏菌体蛋白和核酸的化学键，使酶失活，微生物因代谢障碍而死亡。水煮常压灭菌：100℃。或饱和蒸汽灭菌：一般121℃，30分钟。适合培养基和发酵设备灭菌。
5、过滤除菌
除菌原理是利用微生物不能透过滤膜除菌。方法是使用0.01~0.45 mm孔径滤膜，用于压缩空气、酶溶液及其他不耐热化合物溶液除菌。
在工业生产中，对于培养基、管道、设备的灭菌，通常采用蒸汽加热到一定的温度，并保温一段时间的灭菌方法，称之为湿热灭菌。湿热灭菌的显著优点是：使用方便，无污染，而且其冷凝水可以直接冷凝在培养基中，也可以通过管道排出。
结束语：培养基灭菌大多数用湿热灭菌。衡量热灭菌的指标很多，最常用的是“热死时间”，即在限定的温度下杀死原有微生物中一定比例所需的持续时间。影响热灭菌的温度和时间的因素很多，包括：微生物种类、性质、浓度和培养基的性质、浓度等。
二、影响培养基灭菌因素
培养基灭菌是否，影响因素很多，除了培养基内杂菌的种类和数量，灭菌温度的高低，时间长短外，还取决于：
1.营养成分的保持
湿热灭菌时，微生物被杀死的同时，培养基的营养成分也遭到了一定的破坏，特别是氨基酸和维生素。如在121℃，仅20min，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。在热的作用下某些营养成分还可能因受热而相互之间发生反应，造成培养基中原有营养成分的数量变化，因而影响培养基质量。
2.微生物的耐热性
细菌芽孢的热阻较大，灭菌所需要的时间取决于把细菌芽孢减少到所规定数目的时间。
3.pH值
pH值对微生物的耐热性影响很大。pH值介于6.0~8.0时，微生物*不易死亡。pH<6.0时，微生物比较容易死亡，此时H+很容易渗入微生物的细胞，从而改变细胞的生理反应，促使其死亡。所以培养基的pH越低，所需的时间也越短。
4.培养基成分
油脂、糖类及蛋白质等组成的高浓度有机物会包于细胞的周围形式一层薄膜、影响热的传导。而高浓度的盐类、色素则削弱其耐热性，灭菌较易。例如：大肠杆菌在水中加热至60-65℃便死亡，在10%糖液中需70℃加热4-6分钟才死亡，在30%糖液中需30分钟才死亡。一般糖类含量较多的时候选用115℃，30分钟；一般的培养基可选择121℃20分钟。
5.泡沫
泡沫中的空气形成隔热层，使热量难以渗透进去，杀死其中的杂菌。
6.颗粒
颗粒小，容易灭菌，颗粒大，则难灭菌。对于含有少量较大颗粒及粗纤维的培养基，可用粗滤的方法（不应影响培养基质量）予以除去，培养基结块会造成培养基灭菌的不*。
7.灭菌锅内空气是否排净
这个是影响灭菌是温度和压力比例关系的要点，同样达到了相同的压力的情况下，如果空气未能排净，也就是说不是纯蒸汽灭菌，此时的温度不一定能达到目的要求，会严重影响灭菌效果。
在发酵过程中，培养基灭菌主要有以下几个原因：如不灭菌，会使生物反应的基质或产物，因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降;杂菌也会产生代谢产物，这就使产物的提取更加困难，造成得率降低，产品质量下降;杂菌大量繁殖后，会改变反应液的pH值，使反应异常;有些杂菌会分解产物，使生产失败;如果发生噬菌体污染，生产菌细胞将被裂解，使生产失败。
在发酵过程中，培养基灭菌主要有以下几个原因：如不灭菌，会使生物反应的基质或产物，因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降;杂菌也会产生代谢产物，这就使产物的提取更加困难，造成得率降低，产品质量下降;杂菌大量繁殖后，会改变反应液的pH值，使反应异常;有些杂菌会分解产物，使生产失败;如果发生噬菌体污染，生产菌细胞将被裂解，使生产失败。
一、常见的灭菌方法：
1、化学物质灭菌
原理：药物与微生物细胞中的成分反应，使蛋白质变性酶失活。使用范围：器皿、双手和实验室、无菌室的环境灭菌，不能用于培养基灭菌。
2、辐射灭菌
辐射灭菌的原理是利用高能量的电磁辐射与菌体核酸的光化学反应造成菌体死亡。常用的有紫外线、X射线和γ射线。用于室内空气及器皿表面灭菌。
3、干热灭菌
灭菌原理是利用高温对微生物有氧化、蛋白质变性和电解质浓缩作用而杀灭微生物。常用灼烧和电热箱加热，140-180℃ 1-2小时。适于对玻璃及金属用具及沙土管灭菌。
4、湿热灭菌
灭菌原理是直接用蒸汽灭菌，蒸汽在冷凝时能释放出大量潜热，蒸汽具有强大的穿透力，破坏菌体蛋白和核酸的化学键，使酶失活，微生物因代谢障碍而死亡。水煮常压灭菌：100℃。或饱和蒸汽灭菌：一般121℃，30分钟。适合培养基和发酵设备灭菌。
5、过滤除菌
除菌原理是利用微生物不能透过滤膜除菌。方法是使用0.01~0.45 mm孔径滤膜，用于压缩空气、酶溶液及其他不耐热化合物溶液除菌。
在工业生产中，对于培养基、管道、设备的灭菌，通常采用蒸汽加热到一定的温度，并保温一段时间的灭菌方法，称之为湿热灭菌。湿热灭菌的显著优点是：使用方便，无污染，而且其冷凝水可以直接冷凝在培养基中，也可以通过管道排出。
结束语：培养基灭菌大多数用湿热灭菌。衡量热灭菌的指标很多，最常用的是“热死时间”，即在限定的温度下杀死原有微生物中一定比例所需的持续时间。影响热灭菌的温度和时间的因素很多，包括：微生物种类、性质、浓度和培养基的性质、浓度等。
二、影响培养基灭菌因素
培养基灭菌是否，影响因素很多，除了培养基内杂菌的种类和数量，灭菌温度的高低，时间长短外，还取决于：
1.营养成分的保持
湿热灭菌时，微生物被杀死的同时，培养基的营养成分也遭到了一定的破坏，特别是氨基酸和维生素。如在121℃，仅20min，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。在热的作用下某些营养成分还可能因受热而相互之间发生反应，造成培养基中原有营养成分的数量变化，因而影响培养基质量。
2.微生物的耐热性
细菌芽孢的热阻较大，灭菌所需要的时间取决于把细菌芽孢减少到所规定数目的时间。
3.pH值
pH值对微生物的耐热性影响很大。pH值介于6.0~8.0时，微生物*不易死亡。pH<6.0时，微生物比较容易死亡，此时H+很容易渗入微生物的细胞，从而改变细胞的生理反应，促使其死亡。所以培养基的pH越低，所需的时间也越短。
4.培养基成分
油脂、糖类及蛋白质等组成的高浓度有机物会包于细胞的周围形式一层薄膜、影响热的传导。而高浓度的盐类、色素则削弱其耐热性，灭菌较易。例如：大肠杆菌在水中加热至60-65℃便死亡，在10%糖液中需70℃加热4-6分钟才死亡，在30%糖液中需30分钟才死亡。一般糖类含量较多的时候选用115℃，30分钟；一般的培养基可选择121℃20分钟。
5.泡沫
泡沫中的空气形成隔热层，使热量难以渗透进去，杀死其中的杂菌。
6.颗粒
颗粒小，容易灭菌，颗粒大，则难灭菌。对于含有少量较大颗粒及粗纤维的培养基，可用粗滤的方法（不应影响培养基质量）予以除去，培养基结块会造成培养基灭菌的不*。
7.灭菌锅内空气是否排净
这个是影响灭菌是温度和压力比例关系的要点，同样达到了相同的压力的情况下，如果空气未能排净，也就是说不是纯蒸汽灭菌，此时的温度不一定能达到目的要求，会严重影响灭菌效果。
在发酵过程中，培养基灭菌主要有以下几个原因：如不灭菌，会使生物反应的基质或产物，因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降;杂菌也会产生代谢产物，这就使产物的提取更加困难，造成得率降低，产品质量下降;杂菌大量繁殖后，会改变反应液的pH值，使反应异常;有些杂菌会分解产物，使生产失败;如果发生噬菌体污染，生产菌细胞将被裂解，使生产失败。