發(fā)酵染菌分析課件

生化生產(chǎn)工藝學(xué)第九章發(fā)酵染菌及其防治11/20/20221學(xué)習(xí)要點(diǎn)染菌對發(fā)酵的影響1發(fā)酵異?，F(xiàn)象及染菌原因分析2雜菌污染的途徑和防治4雜菌污染的判斷與處理311/20/202221、什么叫發(fā)酵染菌?在發(fā)酵過程中，生產(chǎn)菌以外的其他微生物侵入了發(fā)酵液，從而使發(fā)酵過程失去了真正意義上的純種培養(yǎng)。菌種培養(yǎng)過程操作不當(dāng)培養(yǎng)基滅菌不徹底發(fā)酵設(shè)備（如發(fā)酵罐、管道）密封不嚴(yán)空氣除菌不凈2、造成發(fā)酵染菌的可能途徑有哪些？本章概述11/20/20223染菌仍是發(fā)酵工業(yè)的致命傷。輕者影響產(chǎn)率、產(chǎn)物提取收得率和產(chǎn)品質(zhì)量；嚴(yán)重者造成生產(chǎn)失敗，浪費(fèi)大量原材料，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，而且擾亂生產(chǎn)秩序，破壞生產(chǎn)計(jì)劃。遇到連續(xù)染菌，特別是又找不到染菌原因，未有防治措施時(shí)，往往會(huì)影響人們的情緒和生產(chǎn)積極性，造成無法估量的危害。3、染菌會(huì)對發(fā)酵工業(yè)造成哪些不良影響？11/20/202244、在現(xiàn)有科學(xué)條件下能否做到徹底不染菌？

據(jù)報(bào)道，國外抗生素發(fā)酵平均染菌率為2%-5%，國內(nèi)的抗生素發(fā)酵、青霉素發(fā)酵染菌率2%，鏈霉素、紅霉素和四環(huán)素發(fā)酵染菌率約為5%，谷氨酸發(fā)酵噬菌體感染率1-2%。

目前要做的是要提高生產(chǎn)技術(shù)水平，強(qiáng)化生產(chǎn)過程的管理，把握好各個(gè)易染菌的環(huán)節(jié)，盡可能防止發(fā)酵染菌的發(fā)生；而且一旦發(fā)生染菌，要能盡快找出其污染的原因，并采取相應(yīng)的有效措施，把發(fā)酵染菌造成的損失降低到最小。5、既然染菌不可避免，哪我們應(yīng)該怎樣做？11/20/20225一、不同雜菌的種類對發(fā)酵的影響

舉例：在抗生素的發(fā)酵過程中，青霉素的發(fā)酵污染細(xì)短產(chǎn)氣桿菌比粗大桿菌的危害更大;鏈霉素的發(fā)酵污染細(xì)短桿菌、假單孢桿菌和產(chǎn)氣桿菌比污染粗大桿菌更有危害；谷氨酸的發(fā)酵最怕噬菌體的污染。11/20/20227細(xì)短產(chǎn)氣桿菌細(xì)短桿菌、假單孢桿菌雙球菌、芽孢桿菌、莢膜桿菌噬菌體青霉菌11/20/20228對整個(gè)發(fā)酵過程的危害極大。嚴(yán)重干擾生產(chǎn)菌的生長繁殖。干擾生產(chǎn)菌的代謝，影響產(chǎn)物的生成。影響相對較小。二、不同生產(chǎn)階段染菌對發(fā)酵的影響種子培養(yǎng)期染菌發(fā)酵后期染菌發(fā)酵前期染菌發(fā)酵中期染菌11/20/20229將導(dǎo)致染菌范圍不斷擴(kuò)大，使生產(chǎn)蒙受重大損失。使發(fā)酵大面積染菌。一般不具延續(xù)性，使單個(gè)（批）發(fā)酵罐發(fā)酵失敗。染菌幾率較大。三、不同染菌原因?qū)Πl(fā)酵的影響種子帶菌設(shè)備滲漏空氣帶菌培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底11/20/202210

染菌程度越嚴(yán)重，即在發(fā)酵罐內(nèi)的雜菌數(shù)量就多，對發(fā)酵的危害也就越大。但當(dāng)生產(chǎn)菌在發(fā)酵過程已有大量的繁殖，并已在發(fā)酵液中占優(yōu)勢，如果污染極少量的雜菌，此時(shí)對發(fā)酵不會(huì)帶來太大的影響。四、不同染菌程度對發(fā)酵的影響11/20/202211第二節(jié)發(fā)酵異?，F(xiàn)象及染菌原因分析溶解氧的異常變化1排出的CO2異常變化2設(shè)備滲漏方面原因分析3空氣除菌不凈方面原因分析411/20/202212一、發(fā)酵過程中的異?，F(xiàn)象正常發(fā)酵溶解氧的變化

紅霉素發(fā)酵過程中溶氧的變化1、溶解氧的異常變化11/20/202213溶解氧的異常變化

當(dāng)雜菌是好氣性微生物時(shí)，溶解氧的變化是在較短時(shí)間內(nèi)下降，直至接近于零，且在長時(shí)間內(nèi)不能回升；當(dāng)雜菌是非好氣性微生物，而生產(chǎn)菌由于受污染而抑制生長，使耗氧量減少，溶解氧升高?！０l(fā)酵溶解氧曲線……異常發(fā)酵溶解氧曲線------異常發(fā)酵光密度值11/20/2022142、排氣的CO2異常變化

好氣性發(fā)酵排出的氣體中的CO2含量與糖代謝有關(guān)。對于特定的發(fā)酵過程，工藝確定后，排出的氣體中的CO2含量的變化是有規(guī)律的。染菌后，培養(yǎng)基中糖的消耗發(fā)生變化，引起排氣中CO2含量的異常變化，如雜菌污染時(shí)，糖耗加快，CO2含量含量增加，噬菌體污染后，糖耗減慢，CO2含量減少。因此，可根據(jù)CO2含量的異常變化判斷染菌。11/20/2022153、其它異?，F(xiàn)象

還可以根據(jù)其他的一些異常現(xiàn)象，如菌體生長不良、PH值的異常變化、發(fā)酵過程中泡沫的異常增多、發(fā)酵液的顏色異常變化、代謝產(chǎn)物含量的異常下跌、發(fā)酵周期的異常拖長、發(fā)酵液的粘度異常增加等判斷染菌。11/20/202216

總結(jié)發(fā)酵染菌的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，積極采取必要的措施，防止生產(chǎn)過程中再次染菌，把發(fā)酵染菌控制在生產(chǎn)前。防患于未然是發(fā)酵生產(chǎn)過程中控制染菌污染的最重要措施。分析目的二、染菌原因分析11/20/202217從兩表中可以看出，由于不同廠家的生產(chǎn)工藝、技術(shù)管理水平好壞不同，而使各種染菌原因的百分率有所不同，其中尤以設(shè)備滲漏和空氣帶菌而染菌較為普遍且嚴(yán)重。值得注意的是，不明原因的染菌分別達(dá)20.0%和35.13%。這表明，目前分析染菌原因的水平還有待于進(jìn)一步提高。

11/20/202218根據(jù)染上雜菌的種類可以初步判斷染菌原因填表培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底種子帶菌/空氣除菌不徹底設(shè)備或冷卻盤管的滲漏無菌室滅菌不徹底或無菌操作不當(dāng)糖液滅菌不徹底或糖液放置時(shí)間過長11/20/2022191、設(shè)備滲漏方面原因

由于發(fā)酵罐需要經(jīng)受溫度的升降變化，使用久了難免會(huì)出現(xiàn)夾層盤管的細(xì)微腐蝕而出現(xiàn)滲漏，導(dǎo)致染菌的發(fā)生。滲漏原因當(dāng)設(shè)備滲漏時(shí)，往往每批染菌發(fā)生的時(shí)間逐漸提前。染菌特點(diǎn)11/20/2022202、空氣過濾系統(tǒng)方面原因

進(jìn)風(fēng)口、生產(chǎn)環(huán)境、空氣過濾器（濾芯的滅菌要徹底，過濾介質(zhì)要定期檢查更換）。原因分析空氣過濾系統(tǒng)帶菌會(huì)使發(fā)酵罐批批染菌、罐罐染菌，此時(shí)就要對空氣過濾系統(tǒng)進(jìn)行無菌樣檢測。染菌特點(diǎn)11/20/202221第三節(jié)雜菌污染的判斷及處理染菌的檢查和判斷雜菌污染的挽救及處理11/20/202222一、染菌的檢查和判斷發(fā)酵過程是否染菌應(yīng)以無菌試驗(yàn)的結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行判斷。在發(fā)酵生產(chǎn)過程中，如何及早發(fā)現(xiàn)雜菌的污染并及時(shí)采取措施加以處理，是避免染菌造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失的重要手段。因此，生產(chǎn)上要求能準(zhǔn)確、快速的檢查出雜菌的污染。目前常用于檢查是否染菌的無菌試驗(yàn)方法主要有以下四種：檢查判斷目的意義11/20/2022231、顯微鏡檢查法（鏡檢法）2、肉湯培養(yǎng)法3、平板劃線培養(yǎng)或斜面培養(yǎng)檢查法4、發(fā)酵過程的異?，F(xiàn)象觀察法無菌試驗(yàn)時(shí)，如果肉湯連續(xù)三次發(fā)生變色反應(yīng)（由紅色變?yōu)辄S色）或產(chǎn)生混濁，或平板培養(yǎng)連續(xù)三次發(fā)現(xiàn)有異常菌落的出現(xiàn)，即可判斷為染菌。11/20/202224注意事項(xiàng)1、無菌試驗(yàn)的肉湯或培養(yǎng)平板應(yīng)保存并觀察至本批（罐）放罐后12h，確認(rèn)為無雜菌后才能棄去。2、無菌試驗(yàn)期間應(yīng)每6h觀察一次無菌試驗(yàn)樣品，以便能及早發(fā)現(xiàn)染菌。

11/20/202225處理：應(yīng)經(jīng)滅菌后棄之，并對種子罐、管道等進(jìn)行仔細(xì)檢查和徹底滅菌處理：營養(yǎng)成分消耗不多，應(yīng)迅速重新滅菌；另處，補(bǔ)充必要的營養(yǎng)成分，重新接種進(jìn)行發(fā)酵。處理：可以加人適當(dāng)?shù)臍⒕鷦┗蚩股匾约罢５陌l(fā)酵液，以抑制雜菌的生長速度；產(chǎn)品的含量若達(dá)一定值，只要明確是染菌也可放罐。處理：空罐加熱滅菌后至120℃以上、30min后，才能使用。也可用甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡12h以上等方法進(jìn)行處理。二、雜菌污染的挽救及處理種子培養(yǎng)期染菌發(fā)酵后對設(shè)備的處理發(fā)酵前期染菌發(fā)酵中、后期染菌11/20/202226何謂“倒種”？

當(dāng)種子受到雜菌污染又無備用種子時(shí)，為了保證發(fā)酵生產(chǎn)正常進(jìn)行，從發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵液中挑取一部分當(dāng)作種子，接入到新的發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，叫“倒種”。補(bǔ)充11/20/202227第四節(jié)雜菌污染的途徑和防治種子帶菌及其防治空氣帶菌及其防治設(shè)備的滲漏或“死角”造成的染菌及其防治生產(chǎn)原料滅菌不徹底導(dǎo)致的染菌操作不當(dāng)造成染菌及其防治噬菌體染菌及其防治11/20/202228原因分析一、種子帶菌及其防治種子保存種子培養(yǎng)基種子換代及接種種子培養(yǎng)設(shè)備11/20/2022291．檢查發(fā)生污染所用的保藏菌種。2．檢查發(fā)生污染的種子罐接種所用的三角瓶等器皿。3．檢查對三角瓶、棉花塞、培養(yǎng)基等所進(jìn)行的滅菌操作。4．檢查天菌鍋的工作情況，校核溫度表和壓力表。滅菌鍋工作時(shí)鍋內(nèi)空氣務(wù)必排盡。5．檢查無菌室的無菌狀況，特別是接種箱。檢查接種箱所用的殺菌熏劑。6．檢查操作人員的操作技術(shù)。7．對雜菌或噬菌體進(jìn)行微生物檢驗(yàn)。防治措施11/20/202230原因分析二、空氣帶菌及其防治要杜絕無菌空氣帶菌，就必須從空氣的凈化工藝和設(shè)備的設(shè)計(jì)、過濾介質(zhì)的選用和裝填、過濾介質(zhì)的滅菌和管理等方面完善空氣凈化系統(tǒng)。空氣凈化系統(tǒng)導(dǎo)致染菌，占總?cè)揪?8．9％。壓縮機(jī)粗過濾器貯罐冷卻器冷卻器旋風(fēng)分離器絲網(wǎng)分離器加熱器過濾器11/20/2022311．油滲入空氣：改用無油潤的壓縮機(jī)。2．列管式冷卻器穿孔。3．過濾介質(zhì)松動(dòng)，空氣走短路。4．過濾介質(zhì)被水潤濕。5．過濾介質(zhì)老化.

防治措施壓縮機(jī)粗過濾器貯罐冷卻器冷卻器旋風(fēng)分離器絲網(wǎng)分離器加熱器過濾器11/20/202232設(shè)備滲漏三、設(shè)備的滲漏或“死角”造成的染菌及其防治設(shè)備滲漏主要是指發(fā)酵罐、補(bǔ)糖罐、冷卻盤管、管道閥門等，由于化學(xué)腐蝕（發(fā)酵代謝所產(chǎn)生的有機(jī)酸等發(fā)生腐蝕作用）、電化學(xué)腐蝕（如氧溶解于水，使金屬不斷失去電子，加快腐蝕作用）、磨濁攤口金屬與原料中的泥沙之間磨損、加工制作不良等原因形成微小漏孔后發(fā)生滲漏染菌。11/20/202233

生產(chǎn)上常把不能徹底滅菌的部位稱為“死角”。實(shí)際過程中，“死角”包括了發(fā)酵設(shè)備或連接管道的某一部位和培養(yǎng)基或其他物料的某一部分等。

死角11/20/202234

由于存在溫差（內(nèi)冷卻水溫、外滅菌溫），溫度急劇變化，或發(fā)酵液的pH低、化學(xué)腐蝕嚴(yán)重等原因。原因分析

生產(chǎn)上可采取仔細(xì)清洗，檢查滲漏，或降低冷卻水中Cl-1的含量等措施加以防治防治措施1、盤管的滲漏染菌及防治11/20/202235受攪拌與通所的影響，易磨蝕穿孔。

管中的空氣流速不一致，靠近空氣進(jìn)口處流速最大，離進(jìn)口處距離越遠(yuǎn)流速越小。原因分析采取頻繁更換空氣分布管或認(rèn)真洗滌等措施。防治措施2、空氣分布管的“死角”染菌及防治11/20/202236原因分析3、發(fā)酵罐的滲漏染菌及防治發(fā)生局部化學(xué)腐蝕或磨蝕，產(chǎn)生穿孔滲漏。罐焊接處等的周圍容易積集污垢。發(fā)酵罐的制作不良。發(fā)酵罐封頭上的各個(gè)接口。發(fā)酵罐的修補(bǔ)焊接位置不當(dāng)。11/20/202237圖5-3不銹鍋襯里破裂形成“死角”圖5-4發(fā)酵罐底部培養(yǎng)基的沉積污垢形成

圖5發(fā)酵罐支撐件加強(qiáng)板形成“死角”染菌

11/20/2022381、采取罐內(nèi)壁涂刷防腐涂料、加強(qiáng)清洗并定期鏟除污垢等是有效消除染菌的措施。2、采用不銹鋼或復(fù)合鋼可有效克服此弊端并注意清洗是可以避免染菌的。防治措施11/20/202239原因分析4、管路的安裝或管路的配置不合理形成“死角”1、經(jīng)常將一些管路匯集到一條總的管路上。2、管路大多采用法蘭連接。但常會(huì)發(fā)生諸如墊圈大小不配套、法蘭不平整、安裝未對中、法蘭與管子的焊接不好、受熱不均勻使法蘭翹曲以及密封面不平等現(xiàn)象，從而形成“死角”而染菌。11/20/202240采用單獨(dú)的排氣、排水和排污管可有效防止染菌的發(fā)生。法蘭的加工、焊接和安裝要符合滅菌的要求盡可能減少或取消連接法蘭等措施。防治措施11/20/202241圖5-5滅菌時(shí)蒸汽不易通達(dá)的“死角”及其消除方法圖5-6法蘭連接不當(dāng)造成的“死角”染菌11/20/202242原因分析采用加工精度高、材料好的閥門可減少此類染菌的發(fā)生。

防治措施5、管件的滲漏形成染菌及防治目前生產(chǎn)上使用的閥門不能完全滿足發(fā)酵工程的工藝要求，是造成發(fā)酵染菌的主要原因之一。11/20/202243原因分析四、生產(chǎn)原料滅菌不徹底導(dǎo)致的染菌淀粉質(zhì)原料，在升溫過快或混合不均勻時(shí)容易結(jié)塊，使團(tuán)塊中心部位“夾生”，蒸汽不易進(jìn)入將雜菌殺死培養(yǎng)基中諸如麩皮、黃豆餅一類的固形物含量較多，在投料時(shí)濺到罐壁或罐內(nèi)的各種支架上，容易形成堆積，這些堆積物在滅菌過程由于傳熱較慢，一些雜菌也不易被殺滅。11/20/2022441、升溫前先通過攪拌混合均勻，并加人一定量的淀粉酶進(jìn)行液化；有大顆粒存在時(shí)應(yīng)先經(jīng)過篩除去，再行滅菌；2、對于麩皮、黃豆餅一類的固形物含量較多的培養(yǎng)基，采用罐外預(yù)先配料，再轉(zhuǎn)至發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行實(shí)罐滅菌較為有效。防治措施11/20/2022451．購進(jìn)原料應(yīng)干燥，倉貯原料應(yīng)保持干燥。2．制各培養(yǎng)基時(shí)，粉碎原料先用冷水浸潤，調(diào)漿罐攪拌要充分防止結(jié)塊。3．粉碎原料顆粒應(yīng)足夠小，大顆粒會(huì)影響殺菌效果。4．假如生產(chǎn)原料被孢子嚴(yán)重污染，制成培養(yǎng)基后，可在30℃保溫?cái)?shù)小時(shí)，待孢子發(fā)芽后再行殺菌。具體措施11/20/202246原因分析五、操作不當(dāng)造成染菌及其防治1、滅菌時(shí)由于操作不合理，未將罐內(nèi)的空氣完全排除，造成壓力表顯示“假壓”。2、產(chǎn)生泡沫發(fā)泡