灭菌是生产中关键环节,生产中通常采用的灭菌法往往受各种因素的影响,造成灭菌不完全、不彻底,使生产遭到严重的细菌污染,引起发酵异常和原料损失。根据生产经验,通常影响灭菌效果的主要因素有以下几个方面。
(一)温度的影响
在采用干热或湿热灭菌时,灭菌温度是灭菌过程中最关键的参数,各种微生物必须在一定的温度范围内才能生长、繁殖,但温度过高又会引起细胞蛋白质凝固而变性,使菌体失去生命力,加热灭菌就是利用这个原理来杀死生产中不需要的各种杂菌。一般说来杀死细菌的芽抱必须在12l℃以上的温度,作用30—40分钟,才能全部杀死,对于含水较少的某些嗜热芽孢杆菌,其灭菌温度要在130℃以上,才能致死。
另外,在采用于热灭菌时,由于干热灭菌穿透力较差,放热较少,所以灭菌温度和灭菌时间要比湿热灭菌更高更长,才能杀死细菌。灭菌时,当灭菌温度达不到致死温度时,就不能做到灭菌完全、彻底。所以灭菌时控制温度的高低是决定灭菌效果的关键因素之一。
(二)药物浓度的影响
在采用化学药物进行消毒和灭菌时,对于使用的药物浓度,必须控制在规定的范围以内。例如,常用的甲醛水溶液浓度为5%,新洁尔灭水溶液为o.25%,酒精水溶液是70—75%等,把药物浓度控制在这些范围以内能起到较好的灭菌和消毒效果。生产中常用的化学药物,除酒精以外,一般说来,浓度越高,其灭菌、消毒的效果越好。浓度越低,效果越差。所以若不控制药物浓度,随便用水稀释后就使用,往往会严重影响消毒灭菌效果。特别是用于接种室中的消毒、灭菌剂,更应严格控制其使用浓度。
(三)灭菌时间的影响
无论是采用化学药物或加热方法进行灭菌,其作用时间对灭菌效果有决定性作用,也就是说,灭菌要有一定的时间才能起到灭菌的目的。例如,无芽孢的细菌温度在55—65℃下作用30分钟才能死亡,酵母菌和曲霉菌的营养细胞在60—80℃作用10分钟才能致死,可见都受到作用时间的控制。一般说来,作用时间越长,灭菌效果越好。生产中采用蒸气加热灭菌时,带压作用30—40分钟,常压作用时间为45—60分钟,当采用化学药物灭菌时,就必须控制更长时间,才能发挥其作用。
(四)培养基中水分含量的影响
对含有丰富营养物质的培养基灭菌时,由于含干物质多、含水少,其灭菌温度要高些,作用时间也要长些。含蛋白质越多,其作用的效果越差。这主要是由于培养基中含干物质多时,灭菌热力穿透不易,蛋白质易形成菌体的保护膜,同时,在含水越少的培养基中,蛋白质不易凝固,细胞中含水分越少灭菌时越不易死亡。所以,在含水较少的培养基灭菌时,作用时间要适当延长。另外,水分越多,加热后其潜热越大。因而浓度低的培养基灭菌比浓度高的培养基灭菌要容易、易彻底。
(五)灭菌物中pH值的影响
对于各种培养液或发酵液的灭菌,发酵液酸碱度的高低也会对灭菌效果产生影响,一般说来,多数微生物在偏酸性溶液中易被杀死,故pH值偏低时,灭菌时间要短一些。例如,当温度在120℃,pH6.1时,杀死10000芽孢数/ml,需8分钟,在相同温度下,pH4.5时,就只需要3分钟。
(六)其它因素的影响
除上述因素对灭菌效果产生影响以外,生产中往往还有其它一些因素也对灭菌效果产生影响。例如,对发酵罐灭菌时,所通入蒸气口径大小、位置等都与灭菌效果有关,有的厂发酵罐容积较大,进蒸气口非常小,并且整个发酵罐只有一处进口,往往加热20—30分钟后,其发酵罐某些局部尚未升温至热,这就很难保证灭菌彻底、完全。其次,发酵罐的吸热性对灭菌效果也要产生影响,如水泥发酵罐灭菌时间就比钢质发酵罐灭菌时间要长,否则就会灭菌不彻底、不完全。另外,管道、阀门布置太繁杂,设备死角太多等都可影响灭菌的效果。