2025第15届国际生物发酵产品与技术装备展览会(上海)
2025年8月7-9日 上海新国际博览中心

【生物发酵展资讯】发酵灭菌:发酵行业常用的灭菌方法

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发酵灭菌:发酵行业常用的灭菌方法(干热灭菌、湿热灭菌,辐射灭菌、化学试剂灭菌)

在发酵工业生产中,发酵系统只允许生产菌存在和生长繁殖,不允许其他的微生物共存,因此,所有的发酵过程都要进行纯种培养。若其他杂菌一旦侵入生产系统,轻者短期内会和生产菌争夺养料,严重者则会终止发酵,进倒灌处理。 
1、干热灭菌法
干热灭菌法是在干燥环境下用高温杀死细菌和细菌芽胞的技术。主要用于不能耐受湿热蒸气的物品,如必须保持干燥的化学物品,有刃器械如刀、剪之类,无水的油剂、油膏、甘油等。干热灭菌法所需温度较高,时间较长。常用温度是160℃,持续2h。干热最适用于玻璃器皿的灭菌,尤其是玻璃注射器等。常见的干热灭菌法有如下几种:
(1)焚烧:用火焚烧是一种彻底的灭菌方法,破坏性大,仅适用于废弃物品或动物尸体等。(2)烧灼:直接用火焰灭菌,适用于实验室的金属器械(镊、剪、接种环等)、玻璃试管口和瓶口等的灭菌。
(3)干烤:在干烤箱(hot air sterilizer)内进行,加热至160℃~170℃维持2小时,可杀灭包括芽胞在内的所有微生物。适用于耐高温的玻璃器皿、瓷器、玻质注射器等。
(4)红外线:红外线辐射是一种0.77-1000微米波长的电磁波,有较好的热效应,尤以1-10微米波长的热效应最强。亦被认为一种干热灭菌。红外线由红外线灯泡产生,不需要经空气传导,所以加热速度快,但热效应只能在照射到的表面产生,因此不能使一个物体的前后左右均匀加热。红外线的杀菌作用与干热相似,利用红外线烤箱灭菌的所需温度和时间亦同于干烤。多用于医疗器械的灭菌。
(5)微波:微波是一种波长为1毫米到1米左右的电磁波,频率较高,可穿透玻璃、塑料薄膜与陶瓷等物质,但不能穿透金属表面。微波能使介质内杂乱无章的极性分子在微波场的作用下,按波的频率往返运动,互相冲撞和摩擦而产生热,介质的温度可随之升高,因而在较低的温度下能起到消毒作用。一般认为其杀菌机理除热效应以外,还有电磁共振效应,场致力效应等的作用。消毒中常用的微波有2450MHZ与915MHZ两种。微波照射多用于食品加工。在医院中可用于检验室用品、非金属器械、无菌病室的食品食具、药杯及其它用品的消毒。
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2、湿热灭菌法

湿热灭菌法是一种利用高温和湿润条件灭菌的方法,主要使用高压蒸汽、沸水或流通蒸汽进行灭菌。这种灭菌方法的原理是利用高温水蒸气的潜热,使蛋白质和核酸变性,最终导致微生物的死亡。与干热灭菌法相比,湿热灭菌法更容易使蛋白质变性或凝固,因此具有更高的灭菌效率。

湿热灭菌法通常在饱和蒸汽或沸水或流通蒸汽中进行,温度较高,湿度较大,因此具有更强的穿透力,能够更好地渗透到物品内部,达到更好的灭菌效果。常见的湿热灭菌方法包括以下几种:

(1)煮沸灭菌法:将水煮沸至100℃,然后将需要灭菌的物品放入水中,保持15-20分钟,直到达到灭菌效果。

(2)巴氏消毒法:将需要灭菌的液体加热至68℃左右,保持15-30分钟,以杀死其中的病原菌。

(3)高压蒸汽灭菌法:将需要灭菌的物品放在高压蒸汽锅中,通过加压高温蒸汽进行灭菌,通常在121℃下保持20-30分钟。

(4)流通蒸汽灭菌法:将需要灭菌的物品放在流通蒸汽灭菌器中,在100℃左右的蒸汽中进行灭菌,通常保持15-30分钟。

(5)间歇蒸汽灭菌法:将需要灭菌的物品放在普通的蒸锅中,加热至100℃后保持一段时间,然后停止加热,待温度降至60℃以下后再次加热,如此反复进行,以达到灭菌效果。

以上几种湿热灭菌方法在不同的场合和情况下有不同的应用,需要根据具体情况进行选择。其中,高压蒸汽灭菌法是最常用的方法之一,具有灭菌彻底、操作简单、可靠等优点。

3、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死微生物,以紫外线最常用。紫外线对芽孢和营养细胞都能起作用,但细菌芽孢和霉菌孢子对紫外线的抵抗力强。紫外线的穿透力低,且距照射物不超过1.2 m;对固体物料灭菌不彻底,也不能用于液体物料的灭菌。它们都能通过特定的方式控制微生物生长或杀死微生物。

常见的辐射灭菌方法有以下几种:

(1)电子束辐射灭菌(E-beam):该方法使用高能电子束穿透物品,从而杀死其中的微生物。该方法常用于医疗器械、食品、药品等的灭菌。
(2)γ 射线辐射灭菌(Gamma):该方法使用γ射线穿透物品,从而杀死其中的微生物。该方法常用于食品、药品等的灭菌。
(3)X射线辐射灭菌(X-ray):该方法使用X射线穿透物品,从而杀死其中的微生物。该方法常用于医疗器械、食品、药品等的灭菌。
(4)紫外线辐射灭菌(UV):该方法使用特定波长的紫外线照射物品,从而杀死其中的微生物。该方法常用于空气、水、表面等的消毒。
以上几种辐射灭菌方法具有不同的适用范围和优缺点,需要根据具体情况进行选择。其中,电子束辐射灭菌和γ射线辐射灭菌在医疗器械、食品、药品等领域应用较为广泛。
4、化学试剂灭菌

在生物实验室中,常常需要使用化学试剂进行灭菌。其中,常见的化学试剂包括环氧乙烷、β-丙内酯和甲醛蒸汽等。这些化学试剂具有不同的物理和化学性质,并且在不同的应用场景中具有不同的优缺点。

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4.1. 环氧乙烷
环氧乙烷是一种无色易燃的有机化合物,具有醚类气味。它是一种优良的消毒剂,环氧乙烷的灭菌原理是通过与微生物的蛋白质、核酸等生物分子发生反应,破坏其结构和功能,从而杀死微生物。环氧乙烷的优点是消毒效果不受环境温度、湿度和微生物种类等影响,因此被广泛应用于各种场所的消毒。但是,环氧乙烷对皮肤、眼睛和呼吸系统等具有刺激作用,因此需要注意个人防护。
4.2.  β-丙内酯
β-丙内酯是一种无色易溶于水的有机化合物,具有芳香气味。它是一种高效、广谱的灭菌剂,通过与微生物的细胞膜发生反应,破坏其结构和功能,从而杀死微生物。β-丙内酯的优点是消毒效果不受环境温度、湿度和微生物种类等影响,因此被广泛应用于各种场所的消毒。但是,β-丙内酯对眼睛、皮肤和呼吸系统等具有刺激作用,因此需要注意个人防护。

使用方法:将需要消毒的物品放在密闭的容器中,用β-丙内酯气体进行消毒。消毒时间通常为2-4小时,取决于物品的大小和厚度等因素。在消毒过程中,需要保持良好的通风和防止火源。

4.3.  甲醛蒸汽
甲醛是一种无色易溶于水的有机化合物,具有刺激性气味。它是一种传统的灭菌剂,通过与微生物的蛋白质、核酸等生物分子发生反应,破坏其结构和功能,从而杀死微生物。甲醛的优点是消毒效果不受环境温度、湿度和微生物种类等影响,因此被广泛应用于各种场所的消毒。但是,甲醛对眼睛、皮肤和呼吸系统等具有刺激作用,因此需要注意个人防护。同时,甲醛蒸汽在遇到明火或高温时会发生爆炸,因此需要避免火源。

综上所述,以上方法为灭菌的常用方法,依据自身条件来选择适合的方法,因为灭菌对象不同,地域的不同,季节的不同,海拔的高低,所应用的方法都不尽相同,所以选择合适的灭菌方法,对发酵生产及生产力的提高是至关重要的。

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文章转载自发酵大师网微信公众号,2024生物发酵展周彬13167144125整理发布!

 

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