李向科 潘厚昌 王绍宇

    (中核第四研究设计工程有限公司，河北石家庄 050021)

    1 引言

    抗生素发酵工程系指利用微生物的代谢活动经生物转化大规模制造抗生素产品的过程。抗生素发酵是发酵工业和原料药生产的重要组成部分。

    培养基是由人工制备的用于供微生物、动植物或细胞生长、繁殖、代谢和合成所需产物的营养物质及原料，它也为微生物等提供必须的生长环境。

    抗生素发酵过程中生产菌种与培养基直接接触混合，需要一个无杂菌生长的环境，因此，接种前培养基的灭菌对发酵效率及产品的技术经济指标至关重要。

    2 培养基的灭菌方法

    培养基的灭菌方法[1]包括物理法(电磁波、射线)、机械法(过滤、离心等)、化学法(化学药剂)和加热法。由于实际生产中培养基数量很多，又含有固形物，一般不采用机械法和物理法灭菌。若采用化学法，所加化学药剂会导致发酵产物分离纯化困难。因此，培养基的灭菌，特别是液体培养基的灭菌都采用加热灭菌法[2]。

    湿热灭菌是利用饱和蒸汽灭菌的方法。湿热灭菌中，蒸汽的潜热大，热穿透力强，灭菌可靠。一般情况下，蒸汽温度每升高10℃，灭菌速度常数提高8～10倍。湿热灭菌常用于大量培养基、设备、管路及阀门的灭菌。

    3 培养基的加热灭菌动力学

    影响培养基灭菌的因素有很多，包括杂菌种类、灭菌温度和时间、培养基成分、pH值、培养基中的颗粒以及泡沫等。针对于某一特定培养基来说，温度和时间是加热灭菌工艺中最重要的两个参数[3]。探讨温度和时间的关系，就涉及到培养基加热灭菌动力学问题。

    研究证明，培养基中微生物的热致死速率[1]与残存的微生物数量成正比，符合对数残留定律，即：

    式中：r — 微生物的热致死速率，个/min；

    t — 灭菌时间，min；

    N — 培养基中存活的微生物数，个；

    k — 微生物的热致死速率常数，min-1；

    对式(1)取积分，得到对数残留定律的数学表达式：

    式中：N0— t=0时培养基中存活的微生物数 ......