发酵过程及控制技术-发酵过程染菌的防治（微生物发酵技术课件）

微生物发酵技术--泡沫的控制与消除目录Content泡沫的控制01泡沫的消除021.泡沫的控制

调整培养基中的成分（如少加或缓加易起泡的原料）或改变某些物理化学参数（如pH值、温度、通气和搅拌）或者改变发酵工艺（如采用分次投料）来控制，以减少泡沫形成的机会。

采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。2.泡沫的消除机械消泡：利用机械强烈振动或压力变化而使泡沫破裂。

优点：节省原料，减少染菌机会。缺点：消泡效果不理想，仅可作为消泡的辅助方法。

罐内消泡——靠罐内消泡桨转动打碎泡沫。罐外消泡——将泡沫引出罐外，通过喷嘴的加速作用或离心力来消除泡沫。消泡剂种类高碳醇类聚醚类

天然油脂类消泡剂消泡消泡剂消泡

天然油脂类豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和猪油等。油不仅用作消泡剂，还可作为碳源和发酵控制的手段。在发酵中，要控制油的质量、新鲜程度，并要进行发酵试验检验。消泡剂消泡

聚醚类聚氧丙稀甘油（GP型）——氧化丙稀和甘油聚合；亲水性差，在发泡介质中的溶解度小。适宜用于基础培养基中，以抑制泡沫的产生。聚氧乙烯氧丙稀甘油（GPE型，泡敌）——氧化丙稀、环氧乙烷与甘油聚合；亲水性好。适于粘稠发酵液的效果比用于稀薄的好。应用消泡剂时的增效方法加载体增效，即用惰性载体（如矿物油、植物油等）使消泡剂溶解分散，达到增效的目的；消泡剂并用增效，取各种消泡剂的优点进行互补，达到增效；乳化消泡剂增效，用乳化剂（或分散剂）将消泡剂制成乳剂，以提高分散能力，增强消泡效力，一般只适用于亲水性差的消泡剂。

新鲜植物油可以用于消泡吗？为什么？1

怎么使用消泡剂，可以提高消泡效果？2微生物发酵技术--泡沫形成的原因目录Content泡沫形成的原因01泡沫对发酵的影响021.泡沫形成的原因

在大多数微生物发酵过程中，通气、搅拌以及代谢气体的逸出，再加上培养基中糖、蛋白质、代谢物等表面活性剂的存在，培养液中就形成了泡沫。搅拌强度、通气量

发酵前期由于培养基营养成分消耗少，培养基成分丰富，易起泡。础料中加入消泡剂先开小通气量，再逐步加大；先开小搅拌转速，再逐步加大；在基础料中加入消泡剂培养基配比与原料组成

天然原料浓度大的培养基：

灭菌温度、压力偏高灭菌中压力波动大菌种、种子质量、菌丝阶段和接种量

菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被利用，泡沫产生几率也就少。菌种生长慢的可以加大接种量。

培养基质量

培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑制微生物生长，使种子菌丝自溶，产生大量泡沫，加消泡剂也无效。2.泡沫对发酵的影响少量泡沫的作用举例可以增加气液接触面积，导致氧传递速率增加；发酵罐的装料系数减少、氧传递系统减小；增加了菌群的非均一性；造成大量逃液，增加染菌机会；严重时通气搅拌无法进行，菌体呼吸受到阻碍，导致代谢异常或菌体自溶；消泡剂的添加将给提取工序带来困难。

发酵时，为什么会出现泡沫？1

泡沫对发酵生产的影响是什么？2微生物发酵技术--染菌处理种子培养期染菌

应经灭菌后弃之，并对种子罐、管道等进行仔细检查和彻底灭菌。

发酵前期染菌营养成分消耗不多，应迅速重新灭菌；另处，补充必要的营养成分，重新接种进行发酵。发酵中、后期染菌可以加人适当的杀菌剂或抗生素以及正常的发酵液，以抑制杂菌的生长速度；产品的含量若达一定值，只要明确是染菌也可放罐。发酵后对设备的处理空罐加热灭菌后至120℃以上、30min后，才能使用。也可用甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡12h以上等方法进行处理。

发酵初期和发酵中期染菌，处理方式为何不同？1

发酵中期染菌，如何保证生产质量？2微生物发酵技术--染菌的分析检测目录Content染菌检查的目的和意义01染菌分析检测方法021.染菌检查的目的和意义

在发酵生产过程中，如何及早发现杂菌的污染并及时采取措施加以处理，是避免染菌造成严重经济损失的重要手段。因此，生产上要求能准确、快速的检查出杂菌的污染。发酵过程是否染菌应以无菌试验的结果为依据进行判断。

2.染菌分析检测方法染菌分析检测方法肉汤培养法平板划线培养或斜面培养检查法异常现象观察法显微镜检查法（镜检法）无菌试验时，如果肉汤连续三次发生变色反应（由红色变为黄色）或产生混浊，或平板培养连续三次发现有异常菌落的出现，即可判断为染菌。注意事项

1、无菌试验的肉汤或培养平板应保存并观察至本批（罐）放罐后12h，确认为无杂菌后才能弃去。2、无菌试验期间应每6h观察一次无菌试验样品，以便能及早发现染菌。

发酵时，染菌后的异常现象有哪些？1

如何确定染菌？2微生物发酵技术--染菌的预防目录Content种子带菌及其防治01空气带菌及其防治0203设备染菌及其防治04生产原料染菌及其防治05操作不当造成染菌及其防治1.种子带菌及其防治

1．检查发生污染所用的保藏菌种。2．检查发生污染的种子罐接种所用的三角瓶等器皿。3．检查对三角瓶、棉花塞、培养基等所进行的灭菌操作。4．检查灭菌锅的工作情况，校核温度表和压力表。灭菌锅工作时锅内空气务必排尽。5．检查无菌室的无菌状况，特别是接种箱。检查接种箱所用的杀菌熏剂。6．检查操作人员的操作技术。2.空气带菌及其防治原因分析

要杜绝无菌空气带菌，就必须从空气的净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空气净化系统。空气净化系统导致染菌，占总染菌的18．9％。原因分析压缩机粗过滤器贮罐冷却器冷却器旋风分离器丝网分离器加热器过滤器防治措施

1．油渗入空气：改用无油润的压缩机。2．列管式冷却器穿孔。3．过滤介质松动，空气走短路。4．过滤介质被水润湿。5．过滤介质老化.3.设备染菌及其防治设备渗漏

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（发酵代谢所产生的有机酸等发生腐蚀作用）、电化学腐蚀（如氧溶解于水，使金属不断失去电子，加快腐蚀作用）、磨浊摊口金属与原料中的泥沙之间磨损、加工制作不良等原因形成微小漏孔后发生渗漏染菌。

死角

生产上常把不能彻底灭菌的部位称为“死角”。实际过程中，“死角”包括了发酵设备或连接管道的某一部位和培养基或其他物料的某一部分等。

由于存在温差（内冷却水温、外灭菌温），温度急剧变化，或发酵液的pH低、化学腐蚀严重等原因。原因分析

生产上可采取仔细清洗，检查渗漏，或降低冷却水中Cl-1的含量等措施加以防治。防治措施盘管的渗漏染菌及防治

受搅拌与通气的影响，易磨蚀穿孔。

管中的空气流速不一致，靠近空气进口处流速最大，离进口处距离越远流速越小。原因分析

采取频繁更换空气分布管或认真洗涤等措施。防治措施空气分布管的“死角”染菌及防治原因分析发生局部化学腐蚀或磨蚀，产生穿孔渗漏。发酵罐的制作不良。罐焊接处等的周围容易积集污垢。发酵罐封头上的各个接口。发酵罐的修补焊接位置不当。发酵罐的渗漏染菌及防治发酵罐的渗漏染菌及防治不锈锅衬里破裂形成“死角”

发酵罐底部培养基的沉积污垢形成

发酵罐支撑件加强板形成“死角”

灭菌时蒸汽不易通达的“死角”法兰连接不当造成的“死角”染菌发酵罐的渗漏染菌及防治1、采取罐内壁涂刷防腐涂料、加强清洗并定期铲除污垢等是有效消除染菌的措施。2、采用不锈钢或复合钢,并注意清洗是可以避免染菌的。防治措施发酵罐的渗漏染菌及防治管路的安装或管路配置不合理造成“死角

1、经常将一些管路汇集到一条总的管路上。

2、管路大多采用法兰连接。但常会发生诸如垫圈大小不配套、法兰不平整、安装未对中、法兰与管子的焊接不好、受热不均匀使法兰翘曲以及密封面不平等现象，从而形成“死角”而染菌。原因分析采用单独的排气、排水和排污管可有效防止染菌的发生。法兰的加工、焊接和安装要符合灭菌的要求尽可能减少或取消连接法兰等措施。防治措施管路的安装或管路配置不合理造成“死角

原因分析采用加工精度高、材料好的阀门可减少此类染菌的发生。

防治措施

目前生产上使用的阀门不能完全满足发酵工程的工艺要求，是造成发酵染菌的主要原因之一。管件的渗漏形成染菌及防治4.生产原料染菌及其防治

淀粉质原料，在升温过快或混合不均匀时容易结块，使团块中心部位“夹生”，蒸汽不易进入将杂菌杀死.培养基中诸如麸皮、黄豆饼一类的固形物含量较多，在投料时溅到罐壁或罐内的各种支架上，容易形成堆积，这些堆积物在灭菌过程由于传热较慢，一些杂菌也不易被杀灭。原因分析预防措施

1、升温前先通过搅拌混合均匀，并加入一定量的淀粉酶进行液化；有大颗粒存在时应先经过筛除去，再行灭菌；2、对于麸皮、黄豆饼一类的固形物含量较多的培养基，采用罐外预先配料，再转至发酵罐内进行实罐灭菌较为有效。5.操作不当造成染菌及其防治

（1）、灭菌时由于操作不合理，未将罐内的空气完全排除，造成压力表显示“假压”。（2）、产生泡沫发泡严重时泡沫可上升至罐顶甚至逃逸，以致泡沫顶罐。（3）、连续灭菌过程中，培养基灭菌的温度及其停留时间没有符合灭菌的要求。（4）、探头或元件灭菌方法不当。原因分析

（1）、将罐内的空气完全排除，避免“假压”。（2）、避免泡沫升顶或逃逸。（3）、连续灭菌过程中，培养基灭菌的温度及其停留时间要符合灭菌的要求。（4）、探头或元件灭菌方法要恰当。预防措施

如何减少因为操作不当造成的染菌？1

如何减少空气制备过程中造成的染菌？2微生物发酵技术--染菌原因分析目录Content概述01染菌对发酵的影响0203染菌的异常现象及原因分析1.概述染菌：在发酵过程中，生产菌以外的其他微生物侵入了发酵液，从而使发酵过程失去了真正意义上的纯种培养。

染菌仍是发酵工业的致命伤。轻者影响产率、产物提取收得率和产品质量；严重者造成生产失败，浪费大量原材料，造成严重经济损失。

在现有科学条件下能否做到彻底不染菌？

据报道，国外抗生素发酵平均染菌率为2%-5%，国内的抗生素发酵、青霉素发酵染菌率2%，链霉素、红霉素和四环素发酵染菌率约为5%，谷氨酸发酵噬菌体感染率1-2%。既然染菌不可避免，哪我们应该怎样做？

目前要做的是要提高生产技术水平，强化生产过程的管理，把握好各个易染菌的环节，尽可能防止发酵染菌的发生；而且一旦发生染菌，要能尽快找出其污染的原因，并采取相应的有效措施，把发酵染菌造成的损失降低到最小。2.染菌对发酵的影响染菌对发酵的影响不同阶段染菌不同染菌原因不同染菌程度

污染杂菌的不同种类发酵过程危害最严重的菌青霉素的发酵细短产气杆菌链霉素的发酵细短杆菌、假单孢杆菌四环素的发酵双球菌、芽孢杆菌、荚膜杆菌谷氨酸的发酵噬菌体柠檬酸的发酵青霉菌污染杂菌不同的种类对整个发酵过程的危害极大。严重干扰生产菌的生长繁殖。干扰生产菌的代谢，影响产物的生成。影响相对较小。种子培养期染菌发酵后期染菌发酵前期染菌发酵中期染菌不同阶段染菌将导致染菌范围不断扩大，使生产蒙受重大损失。使发酵大面积染菌。一般不具延续性，使单个（批）发酵罐发酵失败。染菌几率较大。种子带菌设备渗漏空气带菌培养基或设备灭菌不彻底不同染菌原因不同染菌程度

染菌程度越严重，即在发酵罐内的杂菌数量就多，对发酵的危害也就越大。但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，如果污染极少量的杂菌，此时对发酵不会带来太大的影响。3.染菌的异常现象及原因分析染菌的异常现象排出的CO2异常变化设备渗漏方面原因分析空气除菌不净方面原因分析

溶解氧的异常变化溶解氧的异常变化头孢菌素C发酵过程溶氧的变化曲线当杂菌是好气性微生物时，溶解氧的变化是在较短时间内下降，直至接近于零，且在长时间内不能回升；当杂菌是非好气性微生物，而生产菌由于受污染而抑制生长，使耗氧量减少，溶解氧升高。排气的CO2异常变化

好气性发酵排出的气体中的CO2含量与糖代谢有关。对于特定的发酵过程，工艺确定后，排出的气体中的CO2

含量的变化是有规律的。染菌后，培养基中糖的消耗发生变化，引起排气中CO2含量的异常变化，如杂菌污染时，糖耗加快，CO2含量增加.

噬菌体污染后，糖耗减慢，CO2含量减少。因此，可根据CO2含量的异常变化判断染菌。其他异常现象

如菌体生长不良、PH值的异常变化、发酵过程中泡沫的异常增多、发酵液的颜色异常变化、代谢产物含量的异常下跌、发酵周期的异常拖长、发酵液的粘度异常增加等判断染菌。杂菌的种类染菌原因分析耐热的芽孢杆菌培养基或设备灭菌不彻底球菌、无芽孢杆菌等不耐热菌种子带菌/空气除菌不彻底浅绿色菌落的杂菌设备或冷却盘管的渗漏霉菌无菌室灭菌不彻底或无菌操作不当酵母菌糖液灭菌不彻底或糖液放置时间过长根据杂菌种类判断染菌原因

由于发酵罐需要经受温度的升降变化，使用久了难免会出现夹层盘管的细微腐蚀而出现渗漏，导致染菌的发生。渗漏原因

当设备渗漏时，往往每批染菌发生的时间逐渐提前。染菌特点设备渗漏方面原因

进风口、生产环境、空气过滤器（滤芯的灭菌要彻底，过滤介质要定期检查更换）。原因分析

空气过滤系统带菌会使发酵罐批批染菌、罐罐染菌，此时就要对空气过滤系统进行无菌样检测。染菌特点空气过滤系统方面原因

什么是染菌？1

青霉素发酵时，危害最严重的菌是什么？2微生物发酵技术--噬菌体的污染与治理目录Content噬菌体概述01噬菌体的危害0203噬菌体污染的条件04噬菌体污染的异常现