第七章 发酵染菌及防治

第七章发酵染菌及防治

工业发酵生产过程大多为纯种培养过程，需要在无杂菌、无污染的条件下进行生产。生产的环节比较多，既要连续搅拌和供给无菌空气，又要排放多余的空气、多次添加消沫剂、补充培养基、定时取样分析及不断改变空气量等。所有这些操作都会给防止发酵染菌带来了极大的困难。

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液，从而使发酵过程失去了真正意义上的纯种培养。

从国内外的发酵工业的报道看，在生产中要做到完全不染菌是不可能的。目前能够做到的是提高生产技术水平，尽可能防止发酵染菌的发生，而且一旦发生染菌，要能尽快找出其中污染的原因，并采取相应的有效措施，把发酵染菌造成的损失降低到最低的限度。

第一节发酵染菌的分析

第二节染菌对发酵的影响

第三节杂菌染菌的挽救与处理

第四节杂菌染菌的途径和防治

第一节发酵染菌的分析

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是指某些物理参数、化学参数或生物参数发生与原有规律不同的改变，这些改变必然会影响发酵水平，使生产蒙受损失。

异常现象为：

1、种子培养异常

2、发酵异常

1、种子培养异常

①、培养的种子不合格

②、菌体生长缓慢

③、菌丝结团

④、菌体老化

⑤、代谢不正常

2、发酵异常

①、菌体生长差

②、pH值过高或过低

③、泡沫过多

④、菌体浓度过高或过低

二、染菌的检查、判断

发酵过程是否染菌应以无菌试验的结果为依据进行判断。在发酵过程中，如何及早发现杂菌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。

生产上要求能用确切、迅速的方法检查出杂菌的污染。常用的检查方法有：

1、显微镜检查法(镜检法)

2、肉汤培养法

3、平板划线培养或斜面培养检查法

4、发酵过程的异常现象观察法

5、其他一些异常现象如：菌体生长不良、耗糖慢、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降、发酵周期的异常的拖长、发酵液的粘度异常增加等来判断。

三、发酵染菌原因

1、发酵染菌的规模分析

2、不同污染时间分析

3、染菌的杂菌种类分析

四、发酵染菌的分析

第二节染菌对发酵的影响

一、染菌对发酵过程的影响

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，染菌造成的危害程度也不同。

一旦发生染菌，都会由于培养基中的营养成分被消耗或代谢产物被分解，严重影响到发酵产物的生成，使发酵产品的产量大为降低

例如：

①、青霉素的发酵过程中，由于染菌许多杂菌都能产生青霉素酶，因此不管染菌是发生在发酵的前期、中期或后期，都会使青霉素迅速分解破坏，使发酵过程得不到目的产物，其危害十分严重。

②、核苷或核苷酸的发酵过程，由于所用的生产菌种是多种营养缺陷型微生物，其生长能力差，所需要的培养基营养丰富，因此极易受到杂菌的污染，且污染后，培养基中的营养成分迅速被消耗，严重抑制了生产菌的生长和代谢产物的生成。

③、柠檬酸等有机酸发酵过程中，一般在产酸后，发酵液的pH值比较低，杂菌生长十分困难，在发酵的中、后期不太会发生染菌，因此主要是要防止发酵的前期染菌。

二、杂菌的种类和性质对发酵过程的影响

对于每一个发酵过程而言，污染的杂菌种类和性质对该过程的影响是不同的。

如：

①、抗生素的发酵过程中

青霉素的发酵污染细短产气杆菌比粗大杆菌的危害更大；

链霉素的发酵污染细短杆菌、假单孢菌和产气杆菌比污染粗大杆菌更有危害；

四环素的发酵过程最怕污染双球菌、芽孢杆菌和荚膜杆菌。

②、柠檬酸发酵最怕青霉菌的染菌。

③、谷氨酸的发酵最怕噬菌体的染菌。

三、染菌发生的时间不同对发酵的影响

从发生染菌的时间看，染菌可分为四个时期，不同的染菌时期对发酵所产生的影响是不同的。

1、种子培养期染菌

种子培养主要是用于微生物细胞的生长与繁殖，此时，微生物菌体的浓度低，培养基的营养十分丰富，比较容易染菌。

如果将种子培养期的染菌的种子带进发酵罐中的危害极大，因此应严格控制种子染菌的发生。一旦发现种子受到杂菌的污染，就经灭菌后弃去，并对种子罐、管道等进行仔细检查和彻底灭菌。

2、发酵前期染菌

前期微生物菌体主要是处于生长、繁殖阶段，此时期代谢产物很少，相对而言，这个时期也容易染菌，染菌后的杂菌将迅速繁殖，与生产菌争夺培养基中的营养物质，严重干扰生产菌的正常生长、繁殖和产物的生成。

3、发酵中期染菌

发酵中期的染菌将导致培养基中的营养物质大量消耗，并严重干扰生产菌的代谢、影响产物的生成。

发酵中期染菌一般较难挽救，危害性较大，在生产过程中应尽力做到早发现，快处理。

4、发酵后期染菌

由于发酵后期染菌，培养基中的糖等营养物质已接近耗尽，且发酵的产物也已积累较多，如果染菌量不太多，对发酵的影响相对要小些，可以继续进行发酵。

从产物来看，发酵后期染菌对不同的产物的影响也是不同的。如：

①、抗生素、柠檬酸发酵，染菌对产物的影响不大；

②、肌苷、谷氨酸、赖氨酸等的发酵，后期染菌也会影响产物的产量、提取和产品的质量。

四、染菌程度不同对发酵的影响

染菌的程度对发酵的影响是很大的。

1、染菌程度愈严重，进入发酵罐内的杂菌数量愈多，对发酵的危害也愈大。

2、当发酵过程中的生产菌已有大量的繁殖，并已在发酵液中占有优势，污染极少量的杂菌，对发酵不会带来太大的影响。这是因为进入发酵液的杂菌需要有一定的时间才能达到危害发酵的程度。

第五节杂菌染菌的挽救与处理

发酵过程一旦发生染菌，应根据污染微生物的种类、染菌的时间或杂菌的危害程度等进行挽救处理，同时对有关设备也应进行相应的处理。

一、种子培养期染菌的处理

二、发酵前期染菌的处理

三、发酵中、后期染菌处理

四、染菌后对设备的处理

一、种子培养期染菌的处理

1、一旦发现种子受到杂菌的污染，该种子就不能再接入发酵罐中进行发酵，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。

2、弃之的种子罐同时应采用备用种子，选择生长正常无污染的种子接入发酵罐，继续进行发酵生产。

3、如无备用种子，可选择一个适当菌龄的发酵罐内的发酵液作为种子，进行“倒种”处理，接入新鲜的培养基中进行发酵，保证生产正常进行。

二、发酵前期染菌的处理

1、如果发酵前期发生染菌后，如培养基中的碳、氮源含量还比较高时，终止发酵，将培养基加热到规定的温度，重新进行灭菌处理后，再接入种子进行发酵；

2、如果已造成较大的危害，培养基中的碳、氮源消耗量比较多，则可放掉部分料液，补充新鲜的培养基，重新进行灭菌处理后，再接种进行发酵。

3、也可采取降温培养、调节pH值、调整补料量、补加培养基等措施进行处理。