发酵工艺知识课件.ppt

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1、关于发酵工艺知识现在学习的是第1页，共61页绪论绪论一、发酵过程监测和控制参数一、发酵过程监测和控制参数二、发酵过程中几个重要参数的影响及其控二、发酵过程中几个重要参数的影响及其控制制三、发酵过程中泡沫的消长规律和控制方法三、发酵过程中泡沫的消长规律和控制方法四、发酵终点的判断四、发酵终点的判断现在学习的是第2页，共61页一一 发酵过程监测和控制参数（物发酵过程监测和控制参数（物理、化学、生物理、化学、生物）1.1.物理参数物理参数2.2.化学参数化学参数3.3.生物参数生物参数现在学习的是第3页，共61页1.1.物理参数物理参数1.温度（温度（）2.压力压力(Pa)3.搅拌转速搅拌转速(r/

2、min)4.搅拌功率（搅拌功率（KW）5.空气流量（空气流量（V/（Vmin）6.粘度（粘度（Pas）7.浊度（浊度（%）8.料液流量（料液流量（L/min）现在学习的是第4页，共61页2 2.化学参数化学参数1.pH（酸碱度）（酸碱度）2.基质浓度（基质浓度（g或或mg%）3.溶解氧浓度（溶解氧浓度（ppm或饱和度，或饱和度，%）4.氧化还原位氧化还原位(mV)5.产物的浓度产物的浓度(g(u)/ml)6.废气中的氧浓度（废气中的氧浓度（Pa）7.废气中的废气中的CO2浓度（浓度（%）现在学习的是第5页，共61页3.3.生物参数生物参数菌丝形态菌丝形态:通过观察发酵过程中不同时期通过观察发酵

3、过程中不同时期的菌丝形态来判断发酵的生产潜力和发的菌丝形态来判断发酵的生产潜力和发酵终点。酵终点。菌浓和菌龄菌浓和菌龄现在学习的是第6页，共61页二、发酵过程中几个重要参数的影响二、发酵过程中几个重要参数的影响及其控制及其控制（一）温度对发酵过程的影响及其控制（一）温度对发酵过程的影响及其控制1影响发酵温度的因索影响发酵温度的因索(1)生物热生物热(Q生物生物):微生物分解蛋白质、糖、脂肪等微生物分解蛋白质、糖、脂肪等生物氧化过程产生大量的能量，一部分转变为热能散生物氧化过程产生大量的能量，一部分转变为热能散发出来，称为生物能。不同微生物产热程度不同，比发出来，称为生物能。不同微生物产热程度不

4、同，比如辅酶如辅酶Q10产生的生物热比霉酚酸的要多。产生的生物热比霉酚酸的要多。(2)搅拌热搅拌热(Q搅拌搅拌):机械装置的摩擦、机械装置和发机械装置的摩擦、机械装置和发酵液之间摩擦产生一定量的机械热的释放。酵液之间摩擦产生一定量的机械热的释放。(3)蒸发热蒸发热(Q蒸发蒸发)(4)辐射热辐射热(Q辐射辐射)现在学习的是第7页，共61页2 2温度对微生物生长和产物形成的温度对微生物生长和产物形成的影响影响1.从酶动力学角度来看，酶促反应导致温度升高，从酶动力学角度来看，酶促反应导致温度升高，反应速率加大，生长代谢加快，生产期提前。但因反应速率加大，生长代谢加快，生产期提前。但因酶本身很容易因热

5、而失去活性，温度越高，酶的失酶本身很容易因热而失去活性，温度越高，酶的失活也越快，表现在菌体易于哀老，发酵周期缩短，活也越快，表现在菌体易于哀老，发酵周期缩短，影响产物的最终产量。影响产物的最终产量。2.温度会影响基质和氧在发酵液中的溶氧相和传温度会影响基质和氧在发酵液中的溶氧相和传递速率、菌体对某些基质的分解吸收速度等改变递速率、菌体对某些基质的分解吸收速度等改变发酵液的物理性质，间接影响菌体的生物合成发酵液的物理性质，间接影响菌体的生物合成现在学习的是第8页，共61页3.发酵温度的控制发酵温度的控制按控制方法分为自控和手控按控制方法分为自控和手控。自控的优点：操作方便，温度控制平稳，自控的

6、优点：操作方便，温度控制平稳，可以提高抗生素的产量。可以提高抗生素的产量。手控的优点：设备故障、温度波动大等手控的优点：设备故障、温度波动大等特殊情况下控制效果比较突出。特殊情况下控制效果比较突出。现在学习的是第9页，共61页按使用水系统分为冷冻水、热水和高温按使用水系统分为冷冻水、热水和高温水（自来水）水（自来水）冷冻水：适用放热相对较大的种子罐和冷冻水：适用放热相对较大的种子罐和发酵罐。发酵罐。热水：适用于放热相对较小的种子罐。热水：适用于放热相对较小的种子罐。高温水：适用于刚灭菌结束需要降温的高温水：适用于刚灭菌结束需要降温的种子罐和发酵罐。种子罐和发酵罐。现在学习的是第10页，共61页

7、4最适温度的选择最适温度的选择所谓最适温度是指在该温度下最适宜于所谓最适温度是指在该温度下最适宜于菌体生长或产物的合成。对不同的菌种菌体生长或产物的合成。对不同的菌种和不同的培养条件以及不同的酶反应和和不同的培养条件以及不同的酶反应和不同的生长阶段，最适温度应有所不同不同的生长阶段，最适温度应有所不同现在学习的是第11页，共61页5.实例分析实例分析霉酚酸和辅酶霉酚酸和辅酶Q10霉酚酸种子罐控制温度霉酚酸种子罐控制温度28，发酵罐控制温度，发酵罐控制温度28。辅酶辅酶Q10种子罐控制温度种子罐控制温度32，发酵罐控制温度，发酵罐控制温度34。一级种子罐一般情况下使用热水控制（原因：蒸发热一级种

8、子罐一般情况下使用热水控制（原因：蒸发热生物热搅拌热，反之，当蒸发热生物热搅拌生物热搅拌热，反之，当蒸发热生物热搅拌热，应该使用冷冻水控制）热，应该使用冷冻水控制）二级种子罐和发酵罐一般使用冷冻水控制（原因：二级种子罐和发酵罐一般使用冷冻水控制（原因：产生的生物热较大）产生的生物热较大）现在学习的是第12页，共61页（二）、（二）、pHpH值对发酵过程的影响及控制值对发酵过程的影响及控制1影响影响pH值变化的因素值变化的因素-引起发酵液引起发酵液pH值下降的因素有值下降的因素有：培养基中碳、氮比例不当，碳源过多，培养基中碳、氮比例不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量；或者中间补糖过多特别是葡萄糖过

9、量；或者中间补糖过多加之溶解氧不足，致使有机酸大量积累；加之溶解氧不足，致使有机酸大量积累；消沫油加得过多；消沫油加得过多；生理酸性物质过多，氨被利用。生理酸性物质过多，氨被利用。现在学习的是第13页，共61页-引起发酵液引起发酵液pH值上升的因素有：值上升的因素有：培养基中碳、氮肥比例不当，氮源过培养基中碳、氮肥比例不当，氮源过多，氨基酸释放；多，氨基酸释放；生理碱性物质过多；生理碱性物质过多；中间补料时氨水或尿素等碱性物质的中间补料时氨水或尿素等碱性物质的加入量过多。加入量过多。现在学习的是第14页，共61页2 2pHpH值对菌体生长和产物形成的影值对菌体生长和产物形成的影响响培养液的培养

10、液的pH值是微生物庞杂的代谢过程值是微生物庞杂的代谢过程的综合反映。反之，环境的的综合反映。反之，环境的pH值也能影值也能影响微生物的代谢和形态响微生物的代谢和形态 pH值能影响酶促反应和代谢途径的变化值能影响酶促反应和代谢途径的变化 微生物发育阶段，最适微生物发育阶段，最适pH值并不一致，值并不一致，但大多数不超越但大多数不超越49的范围。的范围。现在学习的是第15页，共61页3 3最适最适pHpH值的选择及其控制值的选择及其控制发酵过程的发酵过程的pH值控制主要是合理组合培养基，使培值控制主要是合理组合培养基，使培养液的养液的PH值变化随着发酵正常进行，始终保持在最值变化随着发酵正常进行，

11、始终保持在最佳范围之中佳范围之中 常用的方法有：常用的方法有：(1)调整培养基中生理碱性和生理酸性盐类的比例；调整培养基中生理碱性和生理酸性盐类的比例；(2)选择不同代谢速度的碳氮源的种类和比例；选择不同代谢速度的碳氮源的种类和比例；(3)在培养基中添加缓冲剂。在培养基中添加缓冲剂。现在学习的是第16页，共61页4.调节调节pH的方式的方式按调节按调节pH的物质可以分为：的物质可以分为：酸性调节和碱性调节。酸性调节和碱性调节。按调节按调节pH的时机不同可以分为：的时机不同可以分为：培养基调节和培养时调节。培养基调节和培养时调节。现在学习的是第17页，共61页5.发酵液发酵液pH值高如何调节？值

12、高如何调节？由于某些事故造成发酵液由于某些事故造成发酵液pH高而使抗生高而使抗生素合成停滞，可用小体积的生理酸性营素合成停滞，可用小体积的生理酸性营养物质加入发酵液以调节养物质加入发酵液以调节pH。比如玉米。比如玉米浆、硫酸铵、磷酸二氢钾等生理酸性物浆、硫酸铵、磷酸二氢钾等生理酸性物质可以调节，一般不适合用强酸，比如质可以调节，一般不适合用强酸，比如盐酸、硫酸等直接调节盐酸、硫酸等直接调节pH，强酸调整，强酸调整pH可能严重损伤菌丝体和培养基营养成分。可能严重损伤菌丝体和培养基营养成分。现在学习的是第18页，共61页6.6.控制控制pHpH值的应急措施值的应急措施(1)改变搅拌转速或通气量改变

13、搅拌转速或通气量，以改变溶解，以改变溶解氧浓度，控制有机酸的积累量及其代谢氧浓度，控制有机酸的积累量及其代谢速度；速度；(2)改变温度改变温度，以控制微生物代谢速度；，以控制微生物代谢速度；(3)改变罐压及通气量，改变罐压及通气量，改变溶解改变溶解CO2浓浓度；度；(4)改变加油或加糖量等改变加油或加糖量等，调节有机酸的，调节有机酸的积累量积累量现在学习的是第19页，共61页7.实例分析实例分析霉酚酸霉酚酸1.一级种子罐一级种子罐碱性调节，培养基调节：灭菌前用液碱碱性调节，培养基调节：灭菌前用液碱调节培养基调节培养基pH到到6.5。2.二级种子罐和发酵罐二级种子罐和发酵罐酸性调节，培养基调节：

14、灭菌前用盐酸酸性调节，培养基调节：灭菌前用盐酸调节培养基调节培养基pH到到4.5。现在学习的是第20页，共61页辅酶辅酶Q10发酵罐培养控制发酵罐培养控制pH在在6.506.60，采用，采用氨水自控调节。氨水自控调节。pH调节过高（不严重）采用加入合适的调节过高（不严重）采用加入合适的生理酸性物质（磷酸二氢钾）调节，生理酸性物质（磷酸二氢钾）调节，pH调节太高造成菌丝体严重损伤，将无法调节太高造成菌丝体严重损伤，将无法调节。调节。现在学习的是第21页，共61页（三）、基质浓度对发酵过程的影（三）、基质浓度对发酵过程的影响及其控制响及其控制1、碳源的种类和浓度的影响和控制、碳源的种类和浓度的影响

15、和控制碳源，按利用快慢而言，有迅速利用的碳源和缓慢利用的碳源，按利用快慢而言，有迅速利用的碳源和缓慢利用的碳源碳源 迅速利用的碳源，能迅速地参与代谢、合成菌体和产生能迅速利用的碳源，能迅速地参与代谢、合成菌体和产生能量，并产生分解产物（如丙酮酸等），有利于菌体生长。量，并产生分解产物（如丙酮酸等），有利于菌体生长。但有的分解代谢产物对产物的合成可能产生阻遏作用。但有的分解代谢产物对产物的合成可能产生阻遏作用。缓慢利用的碳源，多数为聚合物（也有例外），为菌体缓缓慢利用的碳源，多数为聚合物（也有例外），为菌体缓慢利用，有利于延长代谢产物的合成，特别有利于延长抗慢利用，有利于延长代谢产物的合成，特别

16、有利于延长抗生素的分泌期。生素的分泌期。碳源的浓度也有明显的影响碳源的浓度也有明显的影响 现在学习的是第22页，共61页2 2、氮源的种类和浓度的影响和控制、氮源的种类和浓度的影响和控制氮源象碳源一样，按利用快慢分，也有迅速利用的氮氮源象碳源一样，按利用快慢分，也有迅速利用的氮源和缓慢利用的氮源。源和缓慢利用的氮源。前者如氨基（或铵）态氮的氨前者如氨基（或铵）态氮的氨基酸（或硫酸铵等）和玉米浆等，后者如黄豆饼粉、基酸（或硫酸铵等）和玉米浆等，后者如黄豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉等蛋白质。它们各有自己的作花生饼粉、棉子饼粉等蛋白质。它们各有自己的作用。速效氮源容易被菌体所利用，促进菌体生长，用。速

17、效氮源容易被菌体所利用，促进菌体生长，但对某些代谢产物的合成，特别是某些抗生素的合但对某些代谢产物的合成，特别是某些抗生素的合成产生调节作用，影响产量。成产生调节作用，影响产量。按氮源的组分，可以分为有机氮源和无机氮源。按氮源的组分，可以分为有机氮源和无机氮源。现在学习的是第23页，共61页3 3、磷酸盐浓度的影响和控制、磷酸盐浓度的影响和控制磷是微生物菌体生长繁殖所必需的成分，磷是微生物菌体生长繁殖所必需的成分，也是合成代谢产物所必需的也是合成代谢产物所必需的 磷酸盐浓度的控制，一般是在基础培养磷酸盐浓度的控制，一般是在基础培养基中采用适当的浓度。对于初级代谢来基中采用适当的浓度。对于初级代

18、谢来说，要求不如次级代谢那样严格说，要求不如次级代谢那样严格现在学习的是第24页，共61页4、发酵过程的代谢变化规律及其控、发酵过程的代谢变化规律及其控制制一、分批发酵一、分批发酵分批培养是指在一封闭培养系统内含有分批培养是指在一封闭培养系统内含有初始限制量的基质的发酵方法。初始限制量的基质的发酵方法。二、补料分批发酵二、补料分批发酵补料分批发酵是指在分批培养过程中，补料分批发酵是指在分批培养过程中，连续地或是间歇地补加培养基连续地或是间歇地补加培养基(或是某一或是某一营养成分营养成分)，而不从发酵器中间断地放出，而不从发酵器中间断地放出培养液培养液现在学习的是第25页，共61页5、发酵工业采

19、用补料分批培养技术的优越性、发酵工业采用补料分批培养技术的优越性(1)可使底物的残留浓度保持在较低的水平，以免微生物受到这可使底物的残留浓度保持在较低的水平，以免微生物受到这些底物的调节作用。些底物的调节作用。(2)能够增加微生物细脑的合成能力。因为通过补料工艺能够不断地提能够增加微生物细脑的合成能力。因为通过补料工艺能够不断地提供足够的养料用于合成微生物细胞。供足够的养料用于合成微生物细胞。(3)能够提高非生长偶联型产物能够提高非生长偶联型产物(如抗生素等次级代谢产物如抗生素等次级代谢产物)的合成量。的合成量。因为通过补料工艺可在微生物生长期和产物合成期提供不同质和不问因为通过补料工艺可在微

20、生物生长期和产物合成期提供不同质和不问量的养分用于微生物生长和产物合成。量的养分用于微生物生长和产物合成。(4)可以解除快速利用底物而造成的阻遏效应。可以解除快速利用底物而造成的阻遏效应。(5)能够降低发酵液的粘度，提高溶解氧的浓度。能够降低发酵液的粘度，提高溶解氧的浓度。(6)可以防止培养基中某一组分的毒性。可以防止培养基中某一组分的毒性。现在学习的是第26页，共61页实例分析实例分析霉酚酸霉酚酸分批发酵分批发酵碳源：主要是葡萄糖碳源：主要是葡萄糖（1520），），属于快速利用碳源，其他氨基乙酸和甲属于快速利用碳源，其他氨基乙酸和甲硫氨酸也是碳源。硫氨酸也是碳源。氮源：氨基乙酸和甲硫氨酸氮源

21、：氨基乙酸和甲硫氨酸现在学习的是第27页，共61页辅酶辅酶Q10分批发酵：补料发酵，发酵培养不断补入葡萄糖和磷分批发酵：补料发酵，发酵培养不断补入葡萄糖和磷酸盐溶液。酸盐溶液。碳源：主要是葡萄糖碳源：主要是葡萄糖，属于快速利用碳源。葡萄糖，属于快速利用碳源。葡萄糖浓度控制在浓度控制在1左右，可使菌丝产抗处于最佳状左右，可使菌丝产抗处于最佳状态。态。氮源：有机氮源（玉米浆粉等）氮源：有机氮源（玉米浆粉等）无机氮源（硫酸铵等）无机氮源（硫酸铵等）磷酸盐溶液：不断补入磷酸二氢钾溶液控制磷酸盐浓磷酸盐溶液：不断补入磷酸二氢钾溶液控制磷酸盐浓度。度。现在学习的是第28页，共61页（四）、溶解氧对发酵过程

22、的影响（四）、溶解氧对发酵过程的影响及其控制及其控制1.需氧微生物发酵时，主要是利用溶解需氧微生物发酵时，主要是利用溶解于水中的氧，只有当这种氧达到细胞的于水中的氧，只有当这种氧达到细胞的呼吸部位才能发生作用。呼吸部位才能发生作用。通入发酵罐的氧不是全部溶解在培养基通入发酵罐的氧不是全部溶解在培养基中，所以菌丝只是利用通入氧的极小部中，所以菌丝只是利用通入氧的极小部分，但是作用极大。分，但是作用极大。现在学习的是第29页，共61页2.影响氧溶解速度的因素影响氧溶解速度的因素空气和发酵液的接触面积和时间。空气和发酵液的接触面积和时间。空气分布圈，搅拌，挡板等。空气分布圈，搅拌，挡板等。发酵罐体积

23、。发酵罐体积。发酵罐体积越大，氧的溶解速度越快。发酵罐体积越大，氧的溶解速度越快。搅拌强度。搅拌强度。影响最大，加快搅拌可减少空气的需求量。影响最大，加快搅拌可减少空气的需求量。发酵液粘度。发酵液粘度。空气流速和空气压力。空气流速和空气压力。罐压提高，加快。罐压提高，加快。现在学习的是第30页，共61页3.供氧不足对发酵液的影响供氧不足对发酵液的影响供氧不足会造成微生物对营养物质的有供氧不足会造成微生物对营养物质的有氧氧化过程不能彻底进行，有氧氧化不氧氧化过程不能彻底进行，有氧氧化不彻底影响生物能的释放和抗生素合成所彻底影响生物能的释放和抗生素合成所需前体物质的积累，因此供氧不足使菌需前体物质

24、的积累，因此供氧不足使菌丝体生长不良，抗生素产量不高。丝体生长不良，抗生素产量不高。现在学习的是第31页，共61页实例分析：实例分析：霉酚酸霉酚酸特点：氧的需求量较大。特点：氧的需求量较大。1.通气量大：通气量大：32立方米立方米/小时以上小时以上2.搅拌强度大搅拌强度大：50HZ，最大，最大3.罐压：罐压：0.03MPa现在学习的是第32页，共61页辅酶辅酶Q10特点：需要适当的供氧特点：需要适当的供氧1.通气量比霉酚酸小：通气量比霉酚酸小：1525立方米立方米/小小时时2.搅拌强度：搅拌强度：35HZ3.罐压：罐压：0.03MPa现在学习的是第33页，共61页利普斯他汀（利普斯他汀（XL，

25、减肥药），减肥药）特点：控制适当的溶解氧在一定范围内。特点：控制适当的溶解氧在一定范围内。空气、罐压、搅拌强度控制，使得溶解空气、罐压、搅拌强度控制，使得溶解氧在工艺要求范围内。氧在工艺要求范围内。现在学习的是第34页，共61页（五）、菌体浓度的影响和控制（五）、菌体浓度的影响和控制菌体（细胞）浓度是指单位体积养液中菌体（细胞）浓度是指单位体积养液中菌体的含量菌体的含量 菌浓的大小与菌体生长速率有密切关系菌浓的大小与菌体生长速率有密切关系 而菌体的生长速率与微生物的种类和自而菌体的生长速率与微生物的种类和自身的遗传特性有关，不同种类的微生物身的遗传特性有关，不同种类的微生物的生长速率是不一样的

26、生长速率是不一样 菌浓的大小，对发酵产特的得率有着重菌浓的大小，对发酵产特的得率有着重要的影响要的影响，影响板框的渣子含量。，影响板框的渣子含量。现在学习的是第35页，共61页（六）、二氧化碳的影响和控（六）、二氧化碳的影响和控制制CO2是微生物生长繁殖过程中的代谢产是微生物生长繁殖过程中的代谢产物，也是某些合成代谢的基质，对微生物，也是某些合成代谢的基质，对微生物生长和发酵具有刺激或抑制作用物生长和发酵具有刺激或抑制作用 CO2对菌体生长还具有抑制作用，排气对菌体生长还具有抑制作用，排气中中CO2浓度高于浓度高于4%时，菌体的代谢和呼时，菌体的代谢和呼吸速率都下降吸速率都下降 CO2对微生物

27、发酵也有影响对微生物发酵也有影响 CO2影响培养液的酸影响培养液的酸-碱平衡碱平衡现在学习的是第36页，共61页三、泡沫对发酵过程的影响及其控制三、泡沫对发酵过程的影响及其控制1.发酵过程中产生泡沫的原因：发酵过程中产生泡沫的原因：微生物在沉没培养过程中由于通气和微生物在沉没培养过程中由于通气和搅拌引起的，这种泡沫称为搅拌引起的，这种泡沫称为机械性泡沫机械性泡沫，一般在发酵前期出现一般在发酵前期出现发酵中后期出现的抱沫称为发酵中后期出现的抱沫称为发酵性泡发酵性泡沫沫，它与微生物菌种的代谢性和培养基，它与微生物菌种的代谢性和培养基组分等有关组分等有关 原材料质量问题原材料质量问题、培养基灭菌使用

28、蒸、培养基灭菌使用蒸汽不当、接种吼使用空气量不当、消泡汽不当、接种吼使用空气量不当、消泡方法不当、罐温控制不当方法不当、罐温控制不当等因素等因素现在学习的是第37页，共61页2.发酵过程产生泡沫是否正常？发酵过程产生泡沫是否正常？发酵过程产生泡沫是正常现象。发酵过程产生泡沫是正常现象。不产生泡沫：发酵不正常，菌丝生长不不产生泡沫：发酵不正常，菌丝生长不良。良。泡沫失控：发酵不正常，可能代谢异常泡沫失控：发酵不正常，可能代谢异常现在学习的是第38页，共61页3、发酵过程中泡沫的消长规律和控、发酵过程中泡沫的消长规律和控制方法制方法发酵过程中泡沫一般出现发酵的中后期，发酵过程中泡沫一般出现发酵的中

29、后期，由于菌丝的大量自溶消亡而产生。由于菌丝的大量自溶消亡而产生。泡沫控制的方法可归结为机械消沫和消泡沫控制的方法可归结为机械消沫和消沫剂消沫两大类沫剂消沫两大类 机械捎沫是依靠物理学原理，促使泡沫机械捎沫是依靠物理学原理，促使泡沫破裂破裂，机械消沫器。，机械消沫器。消沫剂消沫的原理是降低泡沫液膜的机消沫剂消沫的原理是降低泡沫液膜的机械强度和降低液膜的表面粘度。械强度和降低液膜的表面粘度。现在学习的是第39页，共61页4.实例分析实例分析灭菌前培养基中加入泡敌的用途灭菌前培养基中加入泡敌的用途消毒过程通入蒸汽会产生泡沫，部分消毒过程通入蒸汽会产生泡沫，部分培养基分解容易产生泡沫培养基分解容易产

30、生泡沫发酵罐机械泡沫发酵罐机械泡沫发酵培养中的泡沫发酵培养中的泡沫现在学习的是第40页，共61页辅酶辅酶Q10发酵罐中后期产生大量泡沫，即将逃液发酵罐中后期产生大量泡沫，即将逃液时补入适量的泡敌抑制泡沫。时补入适量的泡敌抑制泡沫。泡敌对菌丝有一定的毒害作用，补入过泡敌对菌丝有一定的毒害作用，补入过多造成菌丝生长不良。多造成菌丝生长不良。现在学习的是第41页，共61页四、发酵终点的判断四、发酵终点的判断一是产品的质量一是产品的质量 主要考虑因素是菌丝的生长潜力及其主要考虑因素是菌丝的生长潜力及其对后续发酵产物提取工艺的影响。对后续发酵产物提取工艺的影响。二是经济效益二是经济效益 现在学习的是第4

31、2页，共61页第八章第八章 工业发酵染菌的防治工业发酵染菌的防治1.绪论绪论2.常见的染菌途径常见的染菌途径3.发酵过程中染菌的检查判断发酵过程中染菌的检查判断4.染菌原因的分析染菌原因的分析5.发酵染菌的防止发酵染菌的防止 6.染菌后的挽救措施染菌后的挽救措施现在学习的是第43页，共61页1.绪论绪论发酵染菌能给生产带来严重危害，防止杂菌发酵染菌能给生产带来严重危害，防止杂菌污染是任何发酵工厂的一项重要工作内容。污染是任何发酵工厂的一项重要工作内容。“染菌染菌”定义：定义：是指在发酵培养中侵入了有是指在发酵培养中侵入了有碍生产的其他微生物。碍生产的其他微生物。染菌的后果染菌的后果：轻者影响产

32、量或产品质量，重轻者影响产量或产品质量，重者可能导致倒罐，甚至停产者可能导致倒罐，甚至停产。所以我们在发酵生产过程中必须对每一存在所以我们在发酵生产过程中必须对每一存在染菌隐患的工艺环节严密把关。染菌隐患的工艺环节严密把关。治理发酵染菌的八字方针：以预防为主，治理发酵染菌的八字方针：以预防为主，“防重于治防重于治”！现在学习的是第44页，共61页2.常见的染菌途径常见的染菌途径1）种子带菌）种子带菌2）设备及附件渗漏造成的染菌）设备及附件渗漏造成的染菌3）培养基实罐灭菌不彻底导致染菌）培养基实罐灭菌不彻底导致染菌4）空气系统导致染菌）空气系统导致染菌5）补料系统导致染菌）补料系统导致染菌现在学

33、习的是第45页，共61页3.3.发酵过程中染菌的检查判断发酵过程中染菌的检查判断目前生产上常用的检查方法目前生产上常用的检查方法：显微镜检查；显微镜检查；平板划线检查；平板划线检查；肉汤培养检查肉汤培养检查。判断发酵是否染菌应以无菌试验结果为根据。判断发酵是否染菌应以无菌试验结果为根据。无菌试验的目的：无菌试验的目的：（1）监测培养基、发酵罐及附属设备灭菌是否彻底）监测培养基、发酵罐及附属设备灭菌是否彻底（2）监测发酵过程中是否有杂菌从外界侵入）监测发酵过程中是否有杂菌从外界侵入（3）了解整个生产过程中是否存在染菌的隐患和死）了解整个生产过程中是否存在染菌的隐患和死角角现在学习的是第46页，共

34、61页4.4.染菌原因的分析染菌原因的分析1）从染菌的规模来分析染菌原因）从染菌的规模来分析染菌原因 2）从染菌的时间来分析）从染菌的时间来分析 3）从染菌的类型来分析）从染菌的类型来分析 现在学习的是第47页，共61页从染菌的规模来分析染菌原因从染菌的规模来分析染菌原因一）大批发酵罐染菌一）大批发酵罐染菌 大批的发酵罐（罐组）都出现染菌现象而且染的是大批的发酵罐（罐组）都出现染菌现象而且染的是同一种菌，一般先从同一种菌，一般先从公用系统和补料系统公用系统和补料系统中找问题或是中找问题或是种子进罐带杂菌。种子进罐带杂菌。二）个别发酵罐连续染菌和偶然染菌二）个别发酵罐连续染菌和偶然染菌个别发酵罐

35、连续染菌大多是由设备问题造成的个别发酵罐连续染菌大多是由设备问题造成的，如阀门，如阀门的渗漏或罐体腐蚀磨损，特别是冷却管的不易觉察的穿孔的渗漏或罐体腐蚀磨损，特别是冷却管的不易觉察的穿孔等。设备的腐蚀磨损所引起的染菌会出现每批发酵的染菌等。设备的腐蚀磨损所引起的染菌会出现每批发酵的染菌时间向前推移的现象，即第二批的染菌时间比第一批提早，时间向前推移的现象，即第二批的染菌时间比第一批提早，第三批又比第二批提早。至于个别发酵罐的偶然染菌其原第三批又比第二批提早。至于个别发酵罐的偶然染菌其原因比较复杂，因为各种染菌途径都可能引起。因比较复杂，因为各种染菌途径都可能引起。现在学习的是第48页，共61页

36、从染菌的时间来分析从染菌的时间来分析发酵早期染菌发酵早期染菌，一般认为除了，一般认为除了种子带菌种子带菌外，还有外，还有培养液灭菌或设备灭菌不彻底培养液灭菌或设备灭菌不彻底所致，而所致，而中、后期染菌中、后期染菌则与这些原因的则与这些原因的关系较少，而与关系较少，而与中间补料、设备渗漏以中间补料、设备渗漏以及操作不合理及操作不合理等有关。等有关。现在学习的是第49页，共61页从染菌的类型来分析从染菌的类型来分析所染杂菌的类型也是判断染菌原因的重要依据之一。一所染杂菌的类型也是判断染菌原因的重要依据之一。一般认为，污染耐热性般认为，污染耐热性芽抱杆菌芽抱杆菌多数是由于多数是由于设备存在死设备存在

37、死角、培养液灭菌不彻底或空气过滤器过滤不彻底角、培养液灭菌不彻底或空气过滤器过滤不彻底所所致。污染致。污染球菌、酵母等可能是从蒸汽的冷凝水或空气球菌、酵母等可能是从蒸汽的冷凝水或空气中带来的。在检查时如平板上出现的是浅绿色菌落中带来的。在检查时如平板上出现的是浅绿色菌落(革兰革兰氏阴性杆菌氏阴性杆菌)，由于这种菌主要生存在水中，所以发，由于这种菌主要生存在水中，所以发酵罐的冷却管或夹套渗漏所引起的可能性较大。污酵罐的冷却管或夹套渗漏所引起的可能性较大。污染霉菌大多是灭菌不彻底或无菌操作不严格所致。染霉菌大多是灭菌不彻底或无菌操作不严格所致。现在学习的是第50页，共61页实例分析1、种子罐连续染

38、芽孢杆菌原因：可能性最大是空气过滤不彻底解决方法：更换空气过滤器滤芯，并且将过滤器重新消毒。现在学习的是第51页，共61页2、连续几批辅酶Q10发酵后期出现染杆菌。原因：发酵后期开始补泡敌，很有可能是泡敌罐带菌或者泡敌管路有泄漏。解决方法：检查泡敌罐和管路，重新消毒。现在学习的是第52页，共61页3、生产辅酶Q10，82307罐连续出现染杆菌。原因：82307罐体存在设备问题方法：检查罐体，更换阀片。现在学习的是第53页，共61页5.发酵染菌的防治发酵染菌的防治 一）一）种子带菌的防治种子带菌的防治种子带杂菌是发酵前期染菌的原因之一。在每次接种后应种子带杂菌是发酵前期染菌的原因之一。在每次接种

39、后应留取少量的种子悬浮液进行平板、肉汤培养，借以说明是留取少量的种子悬浮液进行平板、肉汤培养，借以说明是否是种子中带杂菌。否是种子中带杂菌。二）二）发酵设备、管件的渗漏的检查发酵设备、管件的渗漏的检查设备和管件的渗漏一般是指设备和管件由于腐蚀、设备和管件的渗漏一般是指设备和管件由于腐蚀、内应力或其他原因形成微小漏孔所发生的渗漏现内应力或其他原因形成微小漏孔所发生的渗漏现象。这些漏孔很小，特别是不锈钢材料形成的漏象。这些漏孔很小，特别是不锈钢材料形成的漏孔更小，有时肉眼不能直接觉察，需要通过一定孔更小，有时肉眼不能直接觉察，需要通过一定的试漏方法才能发现。一般的试漏方法才能发现。一般采用肥皂水试

40、漏采用肥皂水试漏。现在学习的是第54页，共61页三）发酵罐与管件死角的消除三）发酵罐与管件死角的消除 死角是指灭菌时因某些原因使灭菌温度达不到或不易达死角是指灭菌时因某些原因使灭菌温度达不到或不易达到的局部地区。发酵罐及其管路如有死角存在，则死角到的局部地区。发酵罐及其管路如有死角存在，则死角内潜伏的杂菌不易杀死，会造成连续染菌，影响生产的内潜伏的杂菌不易杀死，会造成连续染菌，影响生产的正常进行。在消毒过程中一定要严格遵守正常进行。在消毒过程中一定要严格遵守SOP操作，操作，消除死角。消除死角。现在学习的是第55页，共61页6.发酵罐染菌的异常表现罐温升高pH急剧变化菌丝粘度变稀测定的糖、氮、

41、效价等参数异常发酵液产生异味泡沫增多且不易消除补料情况异常现在学习的是第56页，共61页实例分析辅酶Q10后期出现染菌，可能会有以下表现：发酵液气味酸臭pH急剧下降，补氨水频率加快补葡萄糖量明显增加效价倒跌现在学习的是第57页，共61页7.染菌后的挽救措施染菌后的挽救措施一）种子培养或种子罐中污染：则这批种子就不能再继续一）种子培养或种子罐中污染：则这批种子就不能再继续扩大培养，因为此时的损失毕竟是很小的。扩大培养，因为此时的损失毕竟是很小的。二）发酵早期染菌：可以适当添加营养物质，重新灭菌后二）发酵早期染菌：可以适当添加营养物质，重新灭菌后再接种发酵。再接种发酵。三）中后期染菌，如果杂菌的生

42、长将影响发酵的正三）中后期染菌，如果杂菌的生长将影响发酵的正常进行或影响产物的提取时，应该提早放罐。常进行或影响产物的提取时，应该提早放罐。四）有些发酵染菌后发酵液影响产物的后期提取，四）有些发酵染菌后发酵液影响产物的后期提取，此时一般的操作应该为先对发酵罐进行升温处理，此时一般的操作应该为先对发酵罐进行升温处理，再放罐提取。再放罐提取。五）另外，在染菌的发酵液内添加抑菌剂五）另外，在染菌的发酵液内添加抑菌剂(如小剂量的抗如小剂量的抗菌素或醛类菌素或醛类)用以抑制杂菌的生长也是一种办法。用以抑制杂菌的生长也是一种办法。现在学习的是第58页，共61页实例分析1、辅酶Q10发酵后期出现染菌，但杂菌数量很少，对产物的后期提取影响很小。处理措施：白天：提早放罐。晚上：提炼暂时无法接收，采取将发酵罐降温处理，减缓杂菌的生长速度，等待放罐。现在学习的是第59页，共61页2、辅酶Q10发酵后期出现染菌，且杂菌数量较多。处理方法：对发酵罐做升温处理，再放罐提取。现在学习的是第60页，共61页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第61页，共61页