第七章 发酵异常情况分析处理与防治

种子培养异常
表现：菌体生长缓慢、菌丝结团、菌体老化和代谢异常；
危害：培养的种子不合格，影响后续发酵的正常进行；
可能原因： ①培养基组成：培养基原料、灭菌条件； ②培养条件：供氧（通气、搅拌）、pH值、温度； ③种子：种子质量（菌种老化、退化）、接种量； ④染菌：
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废弃前应加热至120℃以上、灭菌30min后才能排放;
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染菌的处置策略：设备处理
放罐后进行彻底清洗，空罐加热至120℃以上、灭菌30min；
或甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡12小时以上；
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染菌的检查与判断
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若培养基中的碳、氮源含量还比较高时，终止发酵，将培养基 加热至规定温度，重新进行灭菌处理后，再接入种子进行发酵； 若培养基中的碳、氮源的消耗量已比较多，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，在接种进行发酵； 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；
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染菌判断：尾气CO2含量异常
好气性发酵产生的CO2量与糖代谢有关，因此尾气中CO2含量
的变化看反映菌体的生长代谢情况；
杂菌污染如果使糖耗加快，则CO2含量增加；反之则降低； 噬菌体污染后，菌体生长受到抑制，糖耗减慢，CO2含量降低；
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2
1
3
谷氨酸的溶解氧变化曲线 1.正常发酵溶解氧曲线; 2. 异常发酵溶解氧曲线 3.异常发酵光密度值 浙江大学宁波理工学院专业课程: 生物工艺学
染菌判断：溶解氧异常
感染好气性杂菌：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；
感染非好气性杂菌：生产菌由于受污染而抑制生长，使耗氧 量减少，溶解氧升高；
发酵异常
表现：菌体生长差、菌体生物量异常、菌体形态、pH值异常、 发酵液流动性黏度异常、泡沫过多、营养物质消耗异常等； 危害：无法达到期望的发酵目标； 可能原因： ①培养基组成：培养基原料、灭菌条件； ②培养条件：供氧（通气、搅拌）、pH值、温度； ③种子：种子质量（菌种老化、退化）、接种量； ④染菌：发酵过程中生产菌以外的菌株侵入发酵液并进行繁殖；
染菌的检查和判断
判断方法：无菌试验
① 显微镜镜检法； 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：溶氧、尾气组成、pH值、耗糖、 （闻）气味、（看）颜色、；
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染菌判断：溶解氧异常
感染噬菌体后，生产 菌的呼吸作用受到抑 制，溶解氧浓度很快 上升； 感染噬菌体后，溶解 氧的变化比菌体浓度 更灵敏，能更好地预 见染菌的发生。
无菌试验期间应每六小时观察一次无菌试验样品，以便能及早 发现染菌。
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染菌的原因与防治
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染菌原因分析
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
原因不明 总空气系统有菌
操作问题
夹套穿孔 其他设备渗漏 种子带菌或怀疑种子带菌
term
盘管穿孔
搅拌轴密封渗漏 发酵罐盖漏 阀门渗漏 培养基灭菌不透
泡沫冒顶
接种管穿孔 接种时罐压跌零
5 10 15 20 25 30
100 %
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染菌原因分析
10 9 8 7 6
原因不明
空气系统有菌
染菌的检查和判断
以无菌试验和平板培养为主，其它方法为辅；
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杂菌菌落的出现，即可判断为 染菌。 有时肉汤培养的阳性反应不够明显，而发酵样品的各项参数确 有可疑的染菌反应，并经镜检等其他方法确认连续三次样品有 相同类型的杂菌存在，也应该判断为染菌；
有备用种子：采用备用种子，选择生长正常无染菌的种子接入 发酵罐，继续进行发酵生产； 无备用种子：则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，从 而保证发酵生产的正常进行；
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染菌的处置策略：发酵前期染菌
源自文库
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染菌对发酵的影响及处置
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染菌对发酵的影响
染菌对不同发酵过程的普遍性影响： 营养物质被杂菌消耗，菌体生长受到抑制，生物量和产物产量偏低； 产物被杂菌分解、严重时得不到产物：青霉素发酵； 不同染菌情况对不同发酵过程还有特殊的影响： 青霉素发酵：细短产气杆菌；
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染菌的处置策略：发酵中、后期染菌
发酵中、后期染菌或发酵前期轻微染菌而发现较晚时，可以加 入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; 也可采取降低培养温度、降低通风量、停止搅拌、少量补糖等 其他措施，进行处理;
如果发酵过程的产物代谢已达一定水平，此时产品的含量若达 一定值，只要明确是染菌也可放罐;


四环素发酵：双球菌、芽孢杆菌、荚膜杆菌；
柠檬酸发酵：青霉菌； 谷氨酸发酵：噬菌体； 染菌时间和染菌程度的影响； 种子培养期； 发酵前期； 发酵中期；

发酵后期；
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染菌的处置策略：种子染菌
染菌种子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；
第七章 发酵异常情况的分析与防治
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发酵的异常现象
什么是发酵异常情况：发酵液的物理参数、化学参数或 生物参数发生与正常情况不同的改变，并影响发酵水平， 使生产蒙受损失的情况；
发酵异常情况的类型：种子异常、发酵异常；
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