氨基酸發(fā)酵染菌的防治技術(shù)

子情境：氨基酸發(fā)酵染菌的防治技術(shù)

在微生物操作過(guò)程中為什么要無(wú)菌操作？谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中常見(jiàn)的異?，F(xiàn)象有哪些？常見(jiàn)的滅菌方法有哪些？

發(fā)酵染菌是指在發(fā)酵過(guò)程，生產(chǎn)菌以外的其他微生物侵入了發(fā)酵系統(tǒng)，從而使發(fā)酵過(guò)程失去真正意義上的純種培養(yǎng)。

染菌對(duì)發(fā)酵產(chǎn)率、提取收得率、產(chǎn)品質(zhì)量和三廢治理等都有很大影響。

生物工業(yè)發(fā)酵染菌的分析與控制

造成大量原材料的浪費(fèi)，在經(jīng)濟(jì)上造成巨大損失擾亂生產(chǎn)秩序，破壞生產(chǎn)計(jì)劃。遇到連續(xù)染菌，特別在找不到染菌原因往往會(huì)影響人們的情緒和生產(chǎn)積極性。影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量一、染菌對(duì)發(fā)酵的影響

1、發(fā)酵染菌對(duì)不同品種的影響

放線菌由于生長(zhǎng)的最適pH為7左右，因此染細(xì)菌為多，而霉菌生長(zhǎng)pH為5左右，因此染酵母菌為多。

青霉素發(fā)酵染菌，絕大多數(shù)雜菌都能直接產(chǎn)生青霉素酶，而另一些雜菌則可被青霉素誘導(dǎo)而產(chǎn)生青霉素酶。不論在發(fā)酵前期、中期或后期，染有能產(chǎn)生青霉素酶的雜菌，都能使青霉素迅速破壞。不同菌不同產(chǎn)品

鏈霉素、四環(huán)素、紅霉素、卡那霉素雜菌大量消耗營(yíng)養(yǎng)干擾生產(chǎn)菌的正常代謝；改變pH，降低產(chǎn)量。

灰黃霉素、制霉菌素、克念菌素等抗生素抑制霉菌，對(duì)細(xì)菌幾乎沒(méi)有抑制和殺滅作用。疫苗生產(chǎn)危害很大?，F(xiàn)在疫苗多采用深層培養(yǎng),一旦污染雜菌，不論死菌、活菌或內(nèi)外毒素，都應(yīng)全部廢棄。不同產(chǎn)品2、污染不同種類(lèi)和性質(zhì)的微生物的影響噬菌體的感染力很強(qiáng)，傳播蔓延迅速，也較防治，故危害極大。污染噬菌體后，可使發(fā)酵產(chǎn)量大幅度下降，嚴(yán)重的造成斷種，被迫停產(chǎn)。污染其它雜菌。

會(huì)使生產(chǎn)菌自溶產(chǎn)生大量泡沫，即使添加消泡劑也無(wú)法控制逃液，影響發(fā)酵過(guò)程的通氣攪拌。污染噬菌體污染雜菌3、不同時(shí)間染菌對(duì)發(fā)酵的影響

污染時(shí)間是指用無(wú)菌檢測(cè)方法確準(zhǔn)的污染時(shí)間，不是雜菌竄入培養(yǎng)液的時(shí)間。種子培養(yǎng)期染菌：菌體濃度低、培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富發(fā)酵前期染菌：雜菌與生產(chǎn)菌爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)成分，干擾生產(chǎn)菌的繁殖和產(chǎn)物的形成發(fā)酵中期染菌：嚴(yán)重干擾生產(chǎn)菌的繁殖和產(chǎn)物的生成發(fā)酵后期染菌：如雜菌量不大，可繼續(xù)發(fā)酵。如污染嚴(yán)重，可采取措施提前放罐（1）種子培養(yǎng)期染菌

由于接種量較小，生產(chǎn)菌生長(zhǎng)一開(kāi)始不占優(yōu)勢(shì)，而且培養(yǎng)液中幾乎沒(méi)有抗生素（產(chǎn)物）或只有很少抗生素（產(chǎn)物）。培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)豐富，生產(chǎn)菌防御雜菌能力低，容易污染雜菌。如在此階段染菌，應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行處理。（2）發(fā)酵前期染菌發(fā)酵前期最易染菌，且危害最大。原因發(fā)酵前期菌量不很多，與雜菌沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；且還未合成產(chǎn)物（抗生素）或產(chǎn)生很少，抵御雜菌能力弱。

在這個(gè)時(shí)期要特別警惕以制止染菌的發(fā)生?？梢杂媒档团囵B(yǎng)溫度，調(diào)整補(bǔ)料量，用酸堿調(diào)pH值，縮短培養(yǎng)周期等措施予以補(bǔ)救。如果前期染菌，且培養(yǎng)基養(yǎng)料消耗不多，可以重新滅菌，補(bǔ)加一些營(yíng)養(yǎng)，重新接種再用。措施（3）發(fā)酵中期染菌

發(fā)酵中期染菌會(huì)嚴(yán)重干擾產(chǎn)生菌的代謝。雜菌大量產(chǎn)酸，培養(yǎng)液pH下降；糖、氮消耗快，發(fā)酵液發(fā)粘，菌絲自溶，產(chǎn)物分泌減少或停止，有時(shí)甚至?xí)挂旬a(chǎn)生的產(chǎn)物分解。有時(shí)也會(huì)使發(fā)酵液發(fā)臭，產(chǎn)生大量泡沫。

降溫培養(yǎng)，減少補(bǔ)料，密切注意代謝變化情況。如果發(fā)酵單位到達(dá)一定水平可以提前放罐，或者抗生素生產(chǎn)中可以將高單位的發(fā)酵液輸送一部分到染菌罐，抑制雜菌。措施（4）發(fā)酵后期染菌

發(fā)酵后期發(fā)酵液內(nèi)已積累大量的產(chǎn)物，特別是抗生素，對(duì)雜菌有一定的抑制或殺滅能力。

因此如果染菌不多，對(duì)生產(chǎn)影響不大。如果染菌嚴(yán)重，又破壞性較大，可以提前放罐。二、發(fā)酵染菌對(duì)提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響1、發(fā)酵染菌對(duì)過(guò)濾的影響染菌的發(fā)酵液一般發(fā)粘，菌體大多數(shù)自溶，所以在發(fā)酵液過(guò)濾時(shí)不能或很難形成濾餅，導(dǎo)致過(guò)濾困難。污染雜菌的種類(lèi)對(duì)過(guò)濾的影響程度有差異，如污染霉菌時(shí)，影響較小，而污染細(xì)菌時(shí)很難過(guò)濾。由于過(guò)濾困難，過(guò)濾時(shí)間拉長(zhǎng)，影響發(fā)酵液儲(chǔ)罐和過(guò)濾設(shè)備的周轉(zhuǎn)使用，破壞了生產(chǎn)平衡。染菌發(fā)酵液還會(huì)因過(guò)濾困難而大幅度降低過(guò)濾收率，直接影響提煉總收率。2、發(fā)酵染菌對(duì)提煉的影響

染菌發(fā)酵液中含有比正常發(fā)酵液更多的水溶性蛋白和其它雜質(zhì)。

采用有機(jī)溶劑萃取的提煉工藝，則極易發(fā)生乳化，很難使水相和溶劑相分離，影響進(jìn)一步提純。

采用直接用離子交換樹(shù)脂的提取工藝，如鏈霉素、慶大霉素，染菌后大量雜菌黏附在離子交換樹(shù)脂表面，或被離子交換樹(shù)脂吸附，大大降低離子交換樹(shù)脂的交換容量，而且有的雜菌很難用水沖洗干凈，洗脫時(shí)與產(chǎn)物一起進(jìn)入洗脫液，影響進(jìn)一步提純。三、染菌的原因分析1、設(shè)備滲漏設(shè)備滲漏包括夾套穿孔、盤(pán)管穿孔、接種管穿孔、閥門(mén)滲漏、攪拌軸滲漏、罐蓋漏和其它設(shè)備漏等。2、空氣帶菌從國(guó)外和國(guó)內(nèi)制藥廠的分析空氣帶菌而造成的染菌分別為19.96％和26%。

國(guó)內(nèi)外空氣除菌技術(shù)雖已有較大改善，但仍然沒(méi)有使染菌率降低到理想的程度。因?yàn)榭諝獬到y(tǒng)較為復(fù)雜，環(huán)節(jié)多，偶遇不慎便會(huì)導(dǎo)致空氣除菌失敗。3、種子帶菌

種子帶菌又分為種子本身帶菌和種子培養(yǎng)過(guò)程中染菌。加強(qiáng)種子管理，嚴(yán)格無(wú)菌操作，種子本身帶菌是可以克服的。種子培養(yǎng)過(guò)程染菌與發(fā)酵一樣有許多因素造成。4、技術(shù)管理不善

技術(shù)管理就是要對(duì)發(fā)酵每個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，發(fā)酵中稍有不慎就可能染菌，所以不能有僥幸心理而放松管理。5、滅菌不徹底滅菌技術(shù)的好壞與滅菌質(zhì)量很有關(guān)系蒸汽通入培養(yǎng)基，升溫快慢、保溫時(shí)間——產(chǎn)生過(guò)多泡沫蒸汽總壓是否達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中的雜菌數(shù)量因季節(jié)而有很大差別。原材料儲(chǔ)存和保管，如液胨、玉米漿、母液糖等有機(jī)原料——雜菌的數(shù)量發(fā)酵罐、培養(yǎng)基配制罐等設(shè)備的清洗質(zhì)量——有無(wú)滅菌的死角對(duì)減少或避免染菌仍然是十分必要的。

四、無(wú)菌狀況的檢測(cè)1、環(huán)境無(wú)菌的檢查

塵埃粒子檢測(cè)無(wú)菌平板檢測(cè)2、種子及發(fā)酵液無(wú)菌狀況檢測(cè)酚紅肉湯培養(yǎng)基檢測(cè)平板劃線顯微鏡觀察五、染菌情況分析Q:染菌的原因有多種，對(duì)于實(shí)際情況如何分析呢？

1、單罐染菌不是系統(tǒng)問(wèn)題，而是該罐本身的問(wèn)題。如種子帶菌、培養(yǎng)基滅菌不徹底、罐有滲漏、分過(guò)濾器失效。2、多罐染菌系統(tǒng)問(wèn)題，如空氣過(guò)濾系統(tǒng)有問(wèn)題，特別是總過(guò)濾器長(zhǎng)期沒(méi)有檢查，可能受潮失效；移種或補(bǔ)料的分配站有滲漏或滅菌不徹底。3、前期染菌種子帶菌、培養(yǎng)基滅菌不徹底4、中后期染菌補(bǔ)料的料液滅菌不徹底或補(bǔ)料管道、閥門(mén)滲漏，一般不會(huì)是種子問(wèn)題六、染菌的防止

1、防止種子帶菌制備種子時(shí)對(duì)沙土管及搖瓶嚴(yán)格加以控制。沙土制備時(shí)要多次間歇滅菌注意接種時(shí)的無(wú)菌操作子瓶、母瓶的移種和培養(yǎng)無(wú)菌室和搖床間都要保持清潔。2、防止設(shè)備滲漏

發(fā)酵設(shè)備及附件由于化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕，物料與設(shè)備摩擦造成機(jī)械磨損以及加工制作不良等原因會(huì)導(dǎo)致設(shè)備及附件滲漏。3、防止空氣引起的染菌

空氣冷卻器的列管穿孔泄露，冷卻水會(huì)滲入到空氣中，造成染菌。過(guò)濾器用蒸汽滅菌時(shí)，若被蒸汽冷凝水潤(rùn)濕就會(huì)降低或喪失過(guò)濾效能，滅菌完畢應(yīng)立即緩慢通入壓縮空氣，將水分吹干。4、防止培養(yǎng)基滅菌不徹底培養(yǎng)基滅菌方法——高壓蒸汽滅菌分批滅菌

1210C，30分鐘連續(xù)滅菌罐溫125－1300C，30－45分鐘培養(yǎng)基滅菌前含有大量雜菌，滅菌時(shí)如果蒸汽壓力不足，就達(dá)不到要求的溫度；滅菌時(shí)產(chǎn)生大量泡沫或發(fā)酵罐中有污垢堆積，就會(huì)窩藏大量雜菌，造成滅菌不徹底。

Q:

為什么蒸汽滅菌時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫呢？培養(yǎng)基和水的傳熱系數(shù)比空氣的傳熱系數(shù)大，如果滅菌時(shí)升溫太快，培養(yǎng)基急劇膨脹，發(fā)酵罐內(nèi)的空氣排出較慢，就會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，泡沫上升到發(fā)酵罐頂，泡沫中的耐熱菌就不能與蒸汽直接接觸，未被殺死。緩慢開(kāi)啟蒸汽閥門(mén)，或加入少量消泡劑。

滅菌時(shí)還會(huì)因設(shè)備安裝或污垢堆積造成一些“死角”。這些死角蒸汽不能有效達(dá)到，常會(huì)窩藏耐熱芽孢桿菌，所以設(shè)備安裝要注意不能造成死角，發(fā)酵設(shè)備要經(jīng)常清洗，鏟除污垢。防止方法七、發(fā)酵染菌后的措施1.染菌后的培養(yǎng)基必須滅菌后才可放下水道。

可通蒸汽滅菌，也可加入過(guò)氧乙酸等化學(xué)滅菌劑攪拌半小時(shí)，才放下水道。否則由于各罐的管道相通，會(huì)造成其它罐的染菌，而且直接放下水道也會(huì)造成空氣的污染而導(dǎo)致其它罐批染菌。滅菌方法2、凡染菌的罐要找染菌的原因，對(duì)癥下藥，該罐也要徹底清洗，進(jìn)行空罐消毒，才可進(jìn)罐。3、染菌厲害時(shí)，車(chē)間環(huán)境要用石灰消毒，空氣用甲醛熏蒸。八、染噬菌體的防治1、染噬菌體對(duì)發(fā)酵的影響發(fā)酵過(guò)程中如果受噬菌體的侵染，一般發(fā)生溶菌，隨之出現(xiàn)發(fā)酵遲緩或停止，而且受噬菌體感染后，往往會(huì)反復(fù)連續(xù)感染，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行，甚至使種子全部喪失。