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1、第七章第七章 发酵生产染菌及其防治发酵生产染菌及其防治微生物与发酵工艺微生物与发酵工艺第七章第七章 发酵生产染菌及其防治发酵生产染菌及其防治第一节第一节 染菌对发酵的影响染菌对发酵的影响第二节第二节 发酵异常现象及原因发酵异常现象及原因 分析分析第三节第三节 杂菌污染的途径和防杂菌污染的途径和防 治治所谓发酵染菌是指在发酵过程中，生产菌所谓发酵染菌是指在发酵过程中，生产菌以外的其他微生物侵入了发酵系统，从而以外的其他微生物侵入了发酵系统，从而使发酵过程失去真正意义上的纯种培养这使发酵过程失去真正意义上的纯种培养这一现象。一现象。据报道，国外抗生素发酵染菌率为据报道，国外抗生素发酵染菌率为2 2
2、5 5，国内的青霉素发酵染菌率，国内的青霉素发酵染菌率2 2，链霉素、，链霉素、红霉素和四环素发酵染菌率红霉素和四环素发酵染菌率5 5，谷氨酸发，谷氨酸发酵噬菌体感染率酵噬菌体感染率1 12 2。染菌对发酵生产率、提取率、得率、产品染菌对发酵生产率、提取率、得率、产品质量和三废治理等都有很大的影响。质量和三废治理等都有很大的影响。第一节第一节 染菌对发酵的影响染菌对发酵的影响一、染菌对不同发酵过程的影响一、染菌对不同发酵过程的影响 由于各种发酵过程所用的微生物菌种、培由于各种发酵过程所用的微生物菌种、培养基以及发酵的条件、产物的性质不同，养基以及发酵的条件、产物的性质不同，染菌造成的危害程度也
3、不同。如：染菌造成的危害程度也不同。如：青霉素的发酵过程青霉素的发酵过程核苷或核苷酸的发酵过程核苷或核苷酸的发酵过程柠檬酸等有机酸的发酵过程柠檬酸等有机酸的发酵过程谷氨酸谷氨酸的发酵过程的发酵过程二、染菌发生的不同时间对发酵的影响二、染菌发生的不同时间对发酵的影响不同的染菌时期对发酵所产生的影响也是不同的染菌时期对发酵所产生的影响也是有区别的。有区别的。种子培养期染菌种子培养期染菌 发酵前期染菌发酵前期染菌 发酵中期染菌发酵中期染菌 发酵后期染菌发酵后期染菌三、染菌程度对发酵的影响三、染菌程度对发酵的影响染菌程度愈严重，即进入发酵罐内的杂菌染菌程度愈严重，即进入发酵罐内的杂菌数量愈多，对发酵的
4、危害也就愈大。数量愈多，对发酵的危害也就愈大。当生产菌在发酵过程已有大量的繁殖，并当生产菌在发酵过程已有大量的繁殖，并已在发酵液中占优势，污染极少量的杂菌，已在发酵液中占优势，污染极少量的杂菌，对发酵不会带来太大的影响对发酵不会带来太大的影响T T T T4 4 4 4噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体细菌细菌细菌细菌第二节第二节 发酵异常现象及原因分析发酵异常现象及原因分析一、种子培养和发酵的异常现象一、种子培养和发酵的异常现象发酵过程中的种子培养和发酵的异常现象发酵过程中的种子培养和发酵的异常现象是指发酵过程中的某些物理参数、化学参是指发酵过程中的某些物理参数、化学参数或生物参数发生与原有规律不同的
5、改变，数或生物参数发生与原有规律不同的改变，这些改变必然影响发酵水平，使生产蒙受这些改变必然影响发酵水平，使生产蒙受损失。损失。对此，应及时查明原因，加以解决。对此，应及时查明原因，加以解决。种子培养异常种子培养异常 菌体生长缓慢菌体生长缓慢 菌丝结团菌丝结团 代谢不正常代谢不正常 发酵异常发酵异常 菌体生长差菌体生长差 pH pH值过高或过低值过高或过低 溶氧水平异常溶氧水平异常 泡沫过多泡沫过多 菌体浓度过高或过低菌体浓度过高或过低谷氨酸发酵时正常谷氨酸发酵时正常谷氨酸发酵时正常谷氨酸发酵时正常和异常的溶氧曲线和异常的溶氧曲线和异常的溶氧曲线和异常的溶氧曲线 二、染菌的检查和判断二、染菌的
6、检查和判断发酵过程是否染菌应以发酵过程是否染菌应以无菌试验的结果为依据无菌试验的结果为依据进行判断。进行判断。显微镜检查法显微镜检查法(镜检镜检法法)肉汤培养法肉汤培养法 平板划线培养或斜面平板划线培养或斜面培养检查法培养检查法三、发酵染菌原因分析三、发酵染菌原因分析造成发酵染菌的原因有很多，且常因工造成发酵染菌的原因有很多，且常因工厂不同而有所不同，但厂不同而有所不同，但设备渗漏设备渗漏、空空气净化达不到要求气净化达不到要求、种子带菌种子带菌、培养培养基灭菌不彻底基灭菌不彻底和和技术管理不善技术管理不善等是造等是造成各厂污染杂菌的普遍原因。成各厂污染杂菌的普遍原因。染菌的杂菌种类分析染菌的杂
7、菌种类分析四环素的发酵过程最怕污染双球菌、芽四环素的发酵过程最怕污染双球菌、芽孢杆菌和夹膜杆菌；柠檬酸的发酵最孢杆菌和夹膜杆菌；柠檬酸的发酵最怕青霉菌的污染；谷氨酸发酵最怕噬怕青霉菌的污染；谷氨酸发酵最怕噬菌体污染菌体污染梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌双球菌双球菌双球菌双球菌 发酵染菌的规模分析发酵染菌的规模分析 大批量发酵罐染菌大批量发酵罐染菌 部分发酵罐染菌部分发酵罐染菌 个别发酵罐连续染菌个别发酵罐连续染菌 不同污染时间分析不同污染时间分析 染菌发生在种子培养阶段，或称种子培染菌发生在种子培养阶段，或称种子培养基染菌养基染菌 在发酵过程的初始阶段发生染菌，或称在发酵过程
8、的初始阶段发生染菌，或称发酵前期染菌发酵前期染菌 发酵后期染菌发酵后期染菌第三节第三节 杂菌污染的途径和防治杂菌污染的途径和防治一、种子带菌及其防治一、种子带菌及其防治种子带菌的原因种子带菌的原因生产上的一些措施：生产上的一些措施：严格控制无菌室的污染，根据生产工严格控制无菌室的污染，根据生产工艺的要求和特点，建立相应的无菌室，交艺的要求和特点，建立相应的无菌室，交替使用各种灭菌手段对无菌室进行处理替使用各种灭菌手段对无菌室进行处理 在制备种子时对沙土管、斜面、三角在制备种子时对沙土管、斜面、三角瓶及摇瓶均严格进行管理，防止杂菌的进瓶及摇瓶均严格进行管理，防止杂菌的进入而受到污染入而受到污染
9、对每一级种子的培养物均应进行严格的对每一级种子的培养物均应进行严格的无菌检查，确保任何一级种子均未受杂菌无菌检查，确保任何一级种子均未受杂菌感染后才能使用感染后才能使用 对菌种培养基或器具进行严格的灭菌处对菌种培养基或器具进行严格的灭菌处理，保证在利用灭菌锅进行灭菌前，先完理，保证在利用灭菌锅进行灭菌前，先完全排除锅内的空气，以免造成假压，使灭全排除锅内的空气，以免造成假压，使灭菌的温度达不到预定值，造成灭菌不彻底菌的温度达不到预定值，造成灭菌不彻底而使种子染菌而使种子染菌二、空气带菌及其防治二、空气带菌及其防治要杜绝无菌空气带菌，就必须从空气的净要杜绝无菌空气带菌，就必须从空气的净化工艺和设
10、备的设计、过滤介质的选用和化工艺和设备的设计、过滤介质的选用和装填、过滤介质的灭菌和管理等方面完善装填、过滤介质的灭菌和管理等方面完善空气净化系统空气净化系统空气净化系统空气净化系统空气净化系统空气净化系统三、操作失误导致染菌及其防治三、操作失误导致染菌及其防治淀粉质原料容易结块淀粉质原料容易结块“夹生夹生”搅拌混搅拌混合合或或加入一定量的加入一定量的-淀粉酶淀粉酶或或罐外预先配罐外预先配料混均料混均灭菌时压力表显示灭菌时压力表显示“假压假压”打开排气打开排气阀门及有关联接管的边阀、压力表接管边阀门及有关联接管的边阀、压力表接管边阀等排汽阀等排汽培养基灭菌中产生泡沫培养基灭菌中产生泡沫 添加消
11、泡剂添加消泡剂工人操作不当工人操作不当 加强技术培训和责任心加强技术培训和责任心教育教育四、设备渗漏或四、设备渗漏或“死角死角”造成的染菌及其造成的染菌及其防治防治设备渗漏主要是指发酵罐、补糖罐、冷却设备渗漏主要是指发酵罐、补糖罐、冷却盘管、管道阀门等，由于化学腐蚀盘管、管道阀门等，由于化学腐蚀(发酵代发酵代谢所产生的有机酸等发生腐蚀作用谢所产生的有机酸等发生腐蚀作用)、电化、电化学腐蚀学腐蚀(如氧溶解于水，使金属不断失去电如氧溶解于水，使金属不断失去电子，加快腐蚀作用子，加快腐蚀作用)、磨蚀、磨蚀(如金属与原料如金属与原料中的泥沙之间磨损中的泥沙之间磨损)、加工制作不良等原因、加工制作不良等
12、原因形成微小漏孔后发生渗漏染菌。形成微小漏孔后发生渗漏染菌。生产上常把不能彻底灭菌的部位称为生产上常把不能彻底灭菌的部位称为“死死角角”不锈钢衬里不锈钢衬里不锈钢衬里不锈钢衬里破裂造成破裂造成破裂造成破裂造成“死角死角死角死角”发酵罐罐底脓疱状积垢发酵罐罐底脓疱状积垢发酵罐罐底脓疱状积垢发酵罐罐底脓疱状积垢罐底的加强板罐底的加强板罐底的加强板罐底的加强板法兰的法兰的“死角死角”aa垫圈内径过小；垫圈内径过小；bb垫圈内径过大；垫圈内径过大；cc法法兰不平造成的泄漏与兰不平造成的泄漏与“死角死角”a a a ab b b bc c c c灭菌时蒸汽不易通达的灭菌时蒸汽不易通达的“死角死角”及其消
13、除方及其消除方法法压力表安装不合理形成压力表安装不合理形成“死角死角”1,61,6发酵罐；发酵罐；22缓冲管；缓冲管；3,43,4压力表；压力表；55旋塞旋塞五、噬菌体污染及其防治五、噬菌体污染及其防治利用细菌或放线菌进行的发酵生产容易受利用细菌或放线菌进行的发酵生产容易受噬菌体的污染，由于噬菌体的感染力非常噬菌体的污染，由于噬菌体的感染力非常强，传播蔓延迅速，且较难防治，对发酵强，传播蔓延迅速，且较难防治，对发酵生产有很大威胁。生产有很大威胁。温和噬菌体温和噬菌体（temperate phagetemperate phage）侵染菌体）侵染菌体后由于具有溶源性，相对于后由于具有溶源性，相对于
14、烈性噬菌体烈性噬菌体（virulent phagevirulent phage）更加地隐蔽、危害更）更加地隐蔽、危害更大。大。环境污染噬菌体是造成噬菌体感染的主要根环境污染噬菌体是造成噬菌体感染的主要根源。源。防治噬菌体染菌的方法具体归纳以下几点：防治噬菌体染菌的方法具体归纳以下几点：严禁活菌体排放，切断噬菌体的严禁活菌体排放，切断噬菌体的“根源根源”；做好环境卫生，消灭噬菌体与杂菌；做好环境卫生，消灭噬菌体与杂菌；严防噬菌体与杂菌进入种子罐或发酵罐严防噬菌体与杂菌进入种子罐或发酵罐内；内；抑制罐内噬菌体的生长。抑制罐内噬菌体的生长。生产中一旦污染噬菌体，可采取下列措生产中一旦污染噬菌体，可采
15、取下列措施加以挽救：施加以挽救：并罐法并罐法 轮换使用菌种或使用抗性菌株轮换使用菌种或使用抗性菌株 放罐重消法放罐重消法 罐内灭噬菌体法罐内灭噬菌体法六、杂菌污染的挽救与六、杂菌污染的挽救与处理处理 种子培养期染菌的种子培养期染菌的处理处理 发酵前期染菌的处发酵前期染菌的处理理 发酵中、后期染菌发酵中、后期染菌处理处理 染菌后对设备的处染菌后对设备的处理理思思 考考 题题 简述发酵异常的原因，工业生产上检查简述发酵异常的原因，工业生产上检查发酵系统是否污染杂菌有哪些方法？发酵系统是否污染杂菌有哪些方法？简述发酵生产过程中杂菌污染的途径及简述发酵生产过程中杂菌污染的途径及防治方法。防治方法。简述噬菌体污染的途径和危害及防止噬简述噬菌体污染的途径和危害及防止噬菌体感染的措施。菌体感染的措施。