发酵工程 第十章发酵染菌及防治

1、发酵过程会出现的一些现象发酵过程会出现的一些现象n发酵液发酵液pHpH急剧升高或下降急剧升高或下降n发酵液的粘度明显变稀发酵液的粘度明显变稀n发酵液尾气出现明显的异味发酵液尾气出现明显的异味n发酵液中的溶解氧出现非正常的急剧下降发酵液中的溶解氧出现非正常的急剧下降以上现象说明什么问题以上现象说明什么问题？本章内容本章内容第一节第一节 染菌对发酵的影响染菌对发酵的影响第二节第二节 发酵染菌的分析发酵染菌的分析第三节第三节 杂菌污染途径和防治杂菌污染途径和防治n所谓发酵染菌是指在发酵过程中，所谓发酵染菌是指在发酵过程中，生产菌以外生产菌以外的其他微生的其他微生物侵入了发酵系统，从而使发酵过程失去真

2、正意义上的纯物侵入了发酵系统，从而使发酵过程失去真正意义上的纯种培养这一现象。种培养这一现象。n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 25 5，国内的青霉，国内的青霉素发酵染菌率素发酵染菌率2 2，链霉素、红霉素和四环素发酵染菌率，链霉素、红霉素和四环素发酵染菌率5 5，谷氨酸发酵噬菌体感染率，谷氨酸发酵噬菌体感染率1 12 2。 概念概念: :发酵染菌发酵染菌概念概念: :灭菌、消毒、除菌、灭菌、消毒、除菌、防腐防腐n灭菌灭菌(sterilization):用化学或物理方法杀死用化学或物理方法杀死物料或设备中物料或设备中所所有有生命物质的过程。有有生命物质的过程。

3、消毒消毒(disinfection):用物理或化学方法杀死用物理或化学方法杀死空气、地表以及空气、地表以及容器和器具表面容器和器具表面的微生物。的微生物。 除菌除菌(degermation): 用用过滤方法过滤方法除去除去空气或液体空气或液体中的微生中的微生物及其孢子。物及其孢子。 防腐防腐( (antisepsis): 用物理或化学方法杀死或用物理或化学方法杀死或抑制微生物的生抑制微生物的生长和繁殖长和繁殖 。n消毒与灭菌的区别消毒与灭菌的区别n消毒与灭菌在发酵工业中的应用消毒与灭菌在发酵工业中的应用一、染菌的不良后果一、染菌的不良后果 n消耗营养消耗营养n合成新产物合成新产物n菌体自溶、发

4、粘等造成分离困难菌体自溶、发粘等造成分离困难n改变改变pHn分解产物分解产物n噬菌体破坏极大噬菌体破坏极大第一节第一节 染菌对发酵的影响染菌对发酵的影响二、染菌对不同发酵过程的影响二、染菌对不同发酵过程的影响A细菌细菌n谷氨酸：发酵周期短，培养基不太丰富，较少染杂谷氨酸：发酵周期短，培养基不太丰富，较少染杂菌，但噬菌体威胁大。菌，但噬菌体威胁大。n肌苷：肌苷：缺陷型生产菌缺陷型生产菌，培养基丰富，易染菌，营养，培养基丰富，易染菌，营养成分迅速被消耗，严重抑制菌生长和合成代谢产物。成分迅速被消耗，严重抑制菌生长和合成代谢产物。第一节第一节 染菌对发酵的影响染菌对发酵的影响B. 霉菌霉菌nPenG

5、：青霉素水解酶上升，：青霉素水解酶上升，PenG迅速破坏，发酵迅速破坏，发酵一无所获。一无所获。n柠檬酸：柠檬酸：pH2.0，不易染菌，主要防止前期染菌。，不易染菌，主要防止前期染菌。C. 酵母菌酵母菌: 易污染细菌以及野生酵母菌易污染细菌以及野生酵母菌 D. 疫苗：无论污染的是活菌、死菌或内外毒素，都疫苗：无论污染的是活菌、死菌或内外毒素，都应全部废弃。应全部废弃。二、染菌对不同发酵过程的影响二、染菌对不同发酵过程的影响n青霉素：怕染细短产气杆菌青霉素：怕染细短产气杆菌n柠檬酸：怕染青霉菌柠檬酸：怕染青霉菌n链霉素：怕染细短杆菌、假单孢杆菌和产气杆菌链霉素：怕染细短杆菌、假单孢杆菌和产气杆菌

6、n四环素：怕染双球菌、芽孢杆菌和荚膜杆菌四环素：怕染双球菌、芽孢杆菌和荚膜杆菌n肌苷（酸）：怕染芽孢杆菌肌苷（酸）：怕染芽孢杆菌n谷氨酸：怕染噬菌体，易造成连续污染谷氨酸：怕染噬菌体，易造成连续污染三、染菌种类对不同发酵过程的影响三、染菌种类对不同发酵过程的影响四、不同发酵时期染菌对发酵的影响四、不同发酵时期染菌对发酵的影响n种子扩大时期种子扩大时期染菌染菌: :n发酵前期发酵前期染菌染菌：n发酵中期发酵中期染菌：染菌：挽救困难挽救困难，应早发现，快处理，应早发现，快处理 ，处理方，处理方法应根据各种发酵的特点和具体情况来决定法应根据各种发酵的特点和具体情况来决定 抗生素发酵抗生素发酵 柠檬酸

7、发酵柠檬酸发酵 a. 污染细菌：加大通风，加速产酸，调污染细菌：加大通风，加速产酸，调pH3.0，抑制，抑制细菌。细菌。 b. 污染酵母：加入污染酵母：加入0.0250.035g/L CuSO4抑制酵母；抑制酵母；通风加大，加速产酸。通风加大，加速产酸。 灭菌后弃去灭菌后弃去应迅速应迅速重新灭菌重新灭菌，补充必要的营养成分，重新接种，补充必要的营养成分，重新接种四、不同发酵时期染菌对发酵的影响四、不同发酵时期染菌对发酵的影响n柠檬酸发酵柠檬酸发酵c.染黄曲霉：加入另一罐将近发酵成熟的醪液，染黄曲霉：加入另一罐将近发酵成熟的醪液，pH下下降，黄曲霉自溶。降，黄曲霉自溶。 d.青霉菌：在青霉菌：在

8、pH很低下能够生长。提前放罐。很低下能够生长。提前放罐。n发酵发酵后期后期污染污染n染菌量不太多，可继续发酵染菌量不太多，可继续发酵n污染严重，则提前放罐污染严重，则提前放罐杀菌剂的添加：杀菌剂的添加：前期无必要，增加成本前期无必要，增加成本； 发现后加入，效果要具体评价发现后加入，效果要具体评价五、杂菌污染对发酵产物提取和产品质量的影响五、杂菌污染对发酵产物提取和产品质量的影响n丝状菌发酵被产酸菌污染丝状菌发酵被产酸菌污染：pH不断下降，菌丝大量自不断下降，菌丝大量自溶，发酵液粘度增加，过滤困难溶，发酵液粘度增加，过滤困难 处理方法：将发酵液加热后再加助滤剂；先加絮处理方法：将发酵液加热后再

9、加助滤剂；先加絮凝剂使蛋白质凝聚后沉淀凝剂使蛋白质凝聚后沉淀n杂菌分泌较多蛋白质杂质时杂菌分泌较多蛋白质杂质时，对发酵后处理过程中采，对发酵后处理过程中采用溶媒萃取的提取工艺非常不利，使水相和溶媒之间用溶媒萃取的提取工艺非常不利，使水相和溶媒之间极易发生乳化极易发生乳化一、一、 染菌的检查与判断染菌的检查与判断n显微镜检查法显微镜检查法 镜检出杂菌需要一定时间镜检出杂菌需要一定时间n平板划线培养或斜面培养检查法：菌落平板划线培养或斜面培养检查法：菌落 噬菌体检查可采用双层平板法：噬菌斑噬菌体检查可采用双层平板法：噬菌斑n肉汤培养检查法肉汤培养检查法 n发酵过程的异常现象判断发酵过程的异常现象判

10、断npH异常变化异常变化n尾气尾气CO2异常变化异常变化nDO2水平异常变化水平异常变化 第二节第二节 发酵染菌的分析发酵染菌的分析12一、污染原因分析一、污染原因分析 n主要原因：主要原因： 种子带菌种子带菌 无菌空气带菌无菌空气带菌 设备渗漏设备渗漏 灭菌不彻底灭菌不彻底 操作失误操作失误 技术管理不善技术管理不善 第三节第三节 杂菌污染途径和防治杂菌污染途径和防治n从从污染时间污染时间看：早期污染可能与看：早期污染可能与接种操作接种操作不当有关；后期污染可能与及中间补料有关。不当有关；后期污染可能与及中间补料有关。n从从杂菌种类杂菌种类看：看：n耐热芽孢杆菌：与耐热芽孢杆菌：与有关有关n

11、球菌、无芽孢杆菌：与球菌、无芽孢杆菌：与 有关有关n浅绿色菌落的杂菌：与水有关，即冷却盘管渗漏浅绿色菌落的杂菌：与水有关，即冷却盘管渗漏n霉菌：与霉菌：与有关，即无菌室灭菌不彻底或操作问有关，即无菌室灭菌不彻底或操作问题题n酵母菌：糖液灭菌不彻底或放置时间较长酵母菌：糖液灭菌不彻底或放置时间较长 n从从染菌幅度染菌幅度看：各个发酵罐或多数发酵罐染菌，且所看：各个发酵罐或多数发酵罐染菌，且所污染的是同一种杂菌，一般是空气系统问题，若个别污染的是同一种杂菌，一般是空气系统问题，若个别罐连续染菌，一般是设备问题。罐连续染菌，一般是设备问题。一、污染原因分析一、污染原因分析 种子带菌种子带菌 无菌空气

12、带菌无菌空气带菌 设备渗漏设备渗漏 灭菌不彻底灭菌不彻底 操作失误操作失误 技术管理不善技术管理不善二、预防二、预防n种子带菌种子带菌的防治的防治 n灭菌彻底灭菌彻底n种子培养基灭菌彻底种子培养基灭菌彻底n接种可靠：无菌室及设备可靠，无菌操作可接种可靠：无菌室及设备可靠，无菌操作可靠靠n保藏可靠保藏可靠n过滤空气带菌的防治过滤空气带菌的防治n设备的渗漏或设备的渗漏或“死角死角”造成的染菌及其防治造成的染菌及其防治 “死角死角” n发酵罐的发酵罐的“死角死角” 法兰、内衬、接口、表头、罐内部件及其支撑件如搅拌法兰、内衬、接口、表头、罐内部件及其支撑件如搅拌轴拉杆、联轴器、冷却盘管、挡板、空气分布

13、管及其支轴拉杆、联轴器、冷却盘管、挡板、空气分布管及其支撑件撑件 口：人孔（或手孔）、排风管接口、灯孔、视镜口、进口：人孔（或手孔）、排风管接口、灯孔、视镜口、进料管口料管口 发酵罐罐底发酵罐罐底脓疱状积垢脓疱状积垢造成造成“死角死角” 消除方法：加强清洗并定期铲除污垢；安装消除方法：加强清洗并定期铲除污垢；安装放汽边阀放汽边阀n管道安装不当或配置不合理管道安装不当或配置不合理形成的形成的“死角死角” 污水脓疱罐底 发酵罐罐底脓疱状积垢造成发酵罐罐底脓疱状积垢造成“死角死角” 法兰连接不当造成的法兰连接不当造成的“死角死角” 灭菌时蒸汽不易通达的灭菌时蒸汽不易通达的“死角死角”及其消除方法及其

14、消除方法n培养基与设备灭菌不彻底的防治培养基与设备灭菌不彻底的防治n原料性状：大颗粒的原料过筛除去。原料性状：大颗粒的原料过筛除去。 n实罐灭菌时要充分排除罐内冷空气。实罐灭菌时要充分排除罐内冷空气。n灭菌过程中产生的泡沫造成染菌：添加消泡剂灭菌过程中产生的泡沫造成染菌：添加消泡剂 防止泡沫升顶防止泡沫升顶n连消不彻底连消不彻底 ：最好采用自动控制装置：最好采用自动控制装置 n灭菌后期罐压骤变灭菌后期罐压骤变 n死角死角 n操作不当造成染菌操作不当造成染菌 n噬菌体染菌及其防治噬菌体染菌及其防治 二、预防二、预防采取哪些措施能够保持无菌发酵？采取哪些措施能够保持无菌发酵？n物料、培养基、中间补料要灭菌；物料、培养基、中间补料要灭菌；n发酵设备及辅助设备（空气过滤装置、各种发发酵设备及辅助设备（空气过滤装置、各种发酵罐进出口连接装置）和管道要灭菌；酵罐进出口连接装置）和管道要灭菌；n好气发酵通入的空气要除菌；好气发酵通入的空气要除菌；n种子无污染；接种无菌操作过关种子无污染；接种无菌操作过关；n为了保持发酵的长期无菌状态，需维持正压