第五章-噬菌体与杂菌的防治

一、什么是噬菌体
噬菌体是侵染细菌、放线菌等微生物并使其细胞裂 解死亡的一类病毒。 个体微小，可通过细菌过滤器，须用电子显微镜才
能观察到。
无细胞结构，但具有一定的形态结构。
(1)从形态学角度，噬菌体分为六群：
1、2、3群有头部、尾部之分，为蝌蚪形； 4、5两群没有尾部，是微球形； 6群为纤维形噬菌体，是一条略呈弯曲的纤丝。 目前，我国谷氨酸发酵中所发现的噬菌体，多属蝌蚪形。 噬菌体直径为0.1μm，为细菌大小的1/10；体积是细菌的 1/1000。
第一节 谷氨酸发酵中噬菌体的污染与防治
在谷氨酸发酵生产中，时常发生以下情况：
发酵开始时，菌体生长良好，后来突然急剧减少，短短几小 时内，数10t发酵液中的菌体全部被破坏，不再积累谷氨酸， 往往相随出现染菌，造成倒罐，甚至连续倒罐。
？
原因
这是由于谷氨酸生产菌被一种微小的病
毒——噬菌体侵染所致。噬菌体对谷氨 酸发酵的危害，轻则减产，重则会引起 发酵液全部倒弃，造成严重损失。
第五章 噬菌体与杂菌的防治
教学目标
掌握噬菌体的性状、谷氨酸感染噬菌体后的
现象以及防治噬菌体感染的方法；
了解常见杂菌防治的方法。
重点难点
教学重点是谷氨酸感染噬菌体后的现象以及防
治噬菌体感染的方法。
教学难点是谷氨酸发酵中噬菌体和杂菌的污染
途径与防治方法。
内
容
第一节 谷氨酸发酵中噬菌体的污染与防治 第二节 杂菌的污染与防治
核酸是噬菌体的遗传物质。
蛋白质构成头部的衣壳和尾部，保护核酸，并决定
噬菌体外形和表面特征。
（4）噬菌斑
在含细菌的固体培养基平板上，噬菌体使细菌细胞裂解 而形成的空斑。可用于进行噬菌体的计数。
利用双层平板法形成噬菌斑
（5）烈性噬菌体和温和噬菌体
（1）烈性噬菌体 在谷氨酸发酵生产中遇到的多数 为烈性噬菌体。 （2）温和噬菌体 温和性噬菌体形成的噬菌斑是浑浊的，因为中央有 溶源性细胞生成。
⑤干燥条件下的稳定性
在非常干燥的状态下，5个月以上仍然稳定。噬菌体在干燥 状态比在湿润状态稳定。
⑥不耐药性 ⑦传播性
对药物很敏感。
由于噬菌体极小，质量很轻，存活期长，所以地面上一旦存 在噬菌体，则在一定范围的空气中必有噬菌体，空气流动使 噬菌体得以传播。
⑧在UV照射下失活
在液层5mm，距UV-15W灯15cm，照射2min，噬菌体完全失 活。
⑤谷氨酸产量甚少，或增长缓慢，或不产酸；也会出现产酸 反而偏高或一段时间内忽好忽坏。
⑥镜检时可发现菌体数量显著减少，缺乏八字排列；细胞核 染色，部分细胞核消失；革兰氏染色后，呈现红色碎片；再 严重时，拉丝、拉网，互相堆在一起，呈鱼翅状或蜘蛛网状， 完整菌体很少。 ⑦平板检查有噬菌斑，摇瓶检查发酵液清稀；快速检查法检 查：若 OD4202≈OD6501 ，则正常；若 OD4202 >> OD6501 ，说明 污染噬菌体。该法适用于检查一级种子、二级种子和不同发 酵时间的发酵液。
⑧二级种子营养要求逐渐加多，种龄延长；对生物素的要求 越来越大，产酸缓慢或下降；提取困难，收率降低。 ⑨送往等电提取车间的发酵液，发红、发灰、残糖高、有刺 激臭味，泡沫大、粘度大、难中和、中和时易出现β- 型结 晶、打浆子，过滤困难，收率低。做出的谷氨酸结晶质量差、 粘、色素深等；有时谷氨酸成湿泥状、发粘等。 ⑩精制中和时，色素深、泡沫大，碱加不进去，过滤也有困 难，过滤时间明显增加；成品色重、透光差，收率低。
2. 发酵前期（0-12h）污染噬菌体
①光密度开始上升后下降、不升或回降，甚至 4-8h 内 OD 值 竟下降到0h以下。
②PH值逐渐上升到8.0以上，不再下降；排气CO2迅速下降， 相继出现OD值下跌，PH上升、耗糖慢等异常现象。
③耗糖缓慢或停止；发酵缓慢，周期长，提取困难。
④产生大量泡沫；发酵液粘度大，甚至呈现粘胶状，可拔 丝，发酵液发红、发灰；有刺激气味。
（7）噬菌体的感染途径和感染规律
凡是有寄主细胞的地方一般都存有它们的噬菌体， 发酵车间、提取车间及周围更有机会积累噬菌体。 造成噬菌体污染必须具备三个条件：
①有噬菌体；
②有活菌体；
③有使噬菌体与活菌体接触的机会和适宜条件。
感染噬菌体的最初发源点：
一是菌株携带噬菌体或菌株本身就是溶源性菌株。 更主要的原因是把活菌体排放到环境中，使生产环境中存在 的噬菌体有寄主而不断增殖，结果使环境中噬菌体的密度增 高而形成污染源。 此外，活菌体与其有关的其它溶源性菌株接触，经过变异、 杂交，最终发生使生产菌株溶菌成烈性噬菌体，逐渐增殖， 污染环境。
(2)具有非常专一的寄生性，只能在特异性寄 主细胞中增殖。
只能在活的正在繁殖阶段的细胞中进行繁殖。 在死的、衰老的、处于休眠状态的细胞中以及在代谢 产物或培养基上都不能繁殖。 裂解周期（溶菌周期） （吸附-侵入-复制-成熟-裂解）
(3)噬菌体没有细胞结构，为非细胞型生物， 主
要由核酸和蛋白质构成。
噬菌体与杂菌污染的危害
噬菌体会使生产菌发生自溶而危害生产。 杂菌污染危害： ① 消耗大量营养，破坏原有营养条件，导致生产菌 营养不足； ②产生代谢产物改变环境的理化条件，抑制生产菌形 成产物； ③破坏发酵产物或将其当营养消耗而造成目的产物损 失。 ④染菌还会影响产物的提取从而影响产品质量。
（6）谷氨酸发酵噬菌体的主要特性
①具有非常专一的寄生性
②不耐热
一般谷氨酸产生菌噬菌体在60~70℃ 10~15min全部致死。
③对pH 的稳定性
在pH7.0~9.0时稳定，在pH6.0以下和pH10.0以上时不稳定， 容易失活，小于pH4.0时，完全失活。
④嗜氧性
在低溶氧的条件下，其活性被抑制。
国内谷氨酸发酵多使用黄色短杆菌、天津短杆菌、北京棒 杆菌和钝齿棒杆菌等。感染后一般出现的异常现象都十分 相似。
（一）噬菌体污染的异常现象
谷氨酸发酵中污染噬菌体，一般会出Fra bibliotek“二高三低”，
即PH高、残糖高；OD低、温度低、谷氨酸产量低。
1.二级种子污染噬菌体 0-3h 感染噬菌体，泡沫大、 pH 高，种子基本不 长； 6h 以后感染噬菌体，泡沫多、 PH 偏高，种子生 长较差； 轻度感染或后期感染常看不出异常变化，可用快 速检测法，半小时就能确定是否污染噬菌体。 然而二级种子无论何时感染，甚至8-9h感染， 即产生OD值不长、pH上升、泡沫大、耗糖慢、 不产酸等典型的噬菌体污染现象。