9第九章发酵过程的染菌及控制总结
发酵工程中的染菌原因及解决办法
学生综述性论文题目：发酵过程中染菌的分析、检测及预防姓名：刘莉学号：2008132114专业：生物技术班级：083班课程名称：微生物工程指导教师：燕平梅课程学期：2010至2011学年第一学期发酵过程中染菌的分析、检测及预防姓名：刘莉指导老师：燕平梅（太原师范学院生物系083班学号：2008132114）摘要：通过分析发酵过程中染菌的各种原因，总结检测染菌的方法，并提出染菌后应采取哪些措施及预防染菌的方法。
关键词：发酵；染菌；危害；检查；预防前言：发酵工业生产中，污染杂菌造成发酵失败的事故时常发生，严重影响发酵生产，关于发酵过程是否污染杂菌，如何检测，染了菌后如何处理等等，这些问题的研究是十分有意义的。
内容：1发酵染菌的危害1.1不同种类的杂菌对发酵的影响青霉素发酵：污染细短产气杆菌比粗大杆菌的危害大链霉素发酵：污染细短杆菌、假单孢杆菌和产气杆菌比粗大杆菌的危害大四环素发酵：污染双球菌、芽孢杆菌和夹膜杆菌的危害较大柠檬酸发酵：最怕污染青霉菌肌苷、肌苷酸发酵：污染芽孢杆菌的危害最大谷氨酸发酵：最怕污染噬菌体高温淀粉酶发酵：污染芽孢杆菌和噬菌体的危害较大1.2不同染菌时间对发酵的影响1.2.1种子培养期染菌菌体浓度低、培养基营养丰富1.2.2发酵前期染菌杂菌与生产菌争夺营养成分，干扰生产菌的繁殖和产物的形成1.2.3发酵中期染菌严重干扰生产菌的繁殖和产物的生成1.2.4发酵后期染菌如杂菌量不大，可继续发酵。
如污染严重，可采取措施提前放罐1.3不同染菌途径对发酵的影响种子带菌：种子带菌可使发酵染菌具有延续性空气带菌：空气带菌也使发酵染菌具有延续性，导致染菌范围扩大至所有发酵罐培养基或设备灭菌不彻底：一般为孤立事件，不具有延续性设备渗漏：这种途径造成染菌的危害性较大1.4染菌对产物提取和产品质量的影响1.4.1对过滤的影响发酵液的粘度加大；菌体大多自溶；由于发酵不彻底，基质的残留浓度加度。
造成过滤时间拉长，影响设备的周转使用，破坏生产平衡；大幅度降低过滤收率。
发酵生产染菌及其防治-PPT精选全文
落。
(2)管路得连接
管子得连接有螺纹连接、法兰连接与焊接三种。
A、 螺纹连接。
需在管端铰出螺纹,安装时在螺纹上涂以白漆并加麻 丝(或聚四氟乙烯薄膜)作填料,密封要求高得可用石墨粉加 少许机油作填料,用氧化铅甘油胶合剂更好。
过滤器器壁腐蚀形成氧化铁层,就是多孔物质,空气 会短路,使空气中带菌并造成污染。
过滤介质变位:
活性炭棉花作为介质得过滤器,活性炭 受到气流得冲击而破碎、灰化、体积减小、 空间增大,上下两端得棉花受空气得顶撞力 而逐渐改变位置。
设备与管件得渗漏一般就是指设备与管件由于腐蚀、 内应力或其她原因形成微小漏孔所发生得渗漏现象。
这些漏孔很小,特别就是不锈钢材料形成得漏孔更小, 有时肉眼不能直接觉察,需要通过一定得试漏方法才能发 现。
1、发酵罐得渗漏
(1)冷却管得渗漏
由于发酵液腐蚀、固体物料摩擦引起管外壁磨损。管 内冷却水得浸泡、冲击、蒸汽冲击导致管内壁磨损。所以 冷却管就是发酵罐中最容易渗漏得部件之一。
截止阀在使用中经常发生以下两个问题:
a 阀心轧坏。物料中得硬质物或焊接施工后得焊渣以 及螺钉零件等被带到阀内,当关闭得,阀心与阀座被上述坚 硬物轧住,能将紧密面轧成凹凸不平得痕迹,就关不严密。
b 填料得渗漏。操作时用扳手过分关紧,会使阀杆弯 曲,弯曲后得阀杆不仅启动费力,并且使填料部分不紧密而 引起渗漏。阀门在使用一定时间后,阀杆磨损或填料损坏 也会引起渗漏,就需要将填料压盖适当拧紧或更换填料。
发酵工厂得有关管路要保持光滑、通畅、密封性 好,以避免与减少管道染菌得机会。
例如:
法兰与管子焊接时受热不匀使法兰翘曲密封面发生 凹凸不平现象就会造成死角。
发酵过程的染菌及控制
染菌措施 可以用降低培养温度，调整补料 量，用酸碱调pH 值，缩短培养周期等措施 予以补救。如果前期染菌，且培养基养料消 耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重 新接种再用。
?染菌的防治
（3）发酵中期染菌
发酵中期染菌会严重干扰产生菌的代谢。杂菌大量产酸， 培养液pH下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶， 产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。 有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。
?染菌的防治 三、无菌状况的检测
1、环境无菌的检查 尘埃粒子检测 无菌平板检测
?染菌的防治 2、种子及发酵液无菌状况检测
酚红肉汤培养基检测 平板划线 显微镜观察
?染菌的防治
四、染菌情况分析
染菌的原因有多种，对于实际情况如何分 析呢？
1、单罐染菌 不是系统问题，而是该罐本身的问题。如 种子带菌、培养基灭菌不彻底、罐有渗漏、 分过滤器失效
措施 降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。 如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，或者抗生素 生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐，抑 制杂菌。
?染菌的防治
（4）发酵后期染菌
发酵后期发酵液内已积累大量的产物， 特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或 杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产 影响不大。如果染菌严重，又破坏性较 大，可以提前放罐。
同 产
产生青霉素酶，而另一些杂菌则可被青霉 素诱导而产生青霉素酶。不论在发酵前期、 中期或后期，染有能产生青霉素酶的杂菌，
品 都能使青霉素迅速破坏。
?染菌的防治
链霉素、四环素、红霉素、卡那霉素 等虽不
不 象青霉素发酵染菌那样一无所得，但也会造
同 成不同程度的危害。如杂菌大量消耗营养干
第九章发酵工艺
第九章发酵工艺糖质原料的共同特点是它所含的发酵性物质是可以直接供酵母进行酒精发酵的各种糖。
不同的糖质原料还有各自的特点，由于我国糖类原料目前主要是甘蔗或甜菜废糖蜜，这里重点介绍糖蜜酒精发酵的特点。
糖蜜稀释液接人培养成熟的酒母后，糖蜜稀释液中的糖分在酵母菌作用下分两大步发酵生成酒精。
第一步是酵母菌首先将体内的转化酶（即蔗糖酶．系一种胞外酶）借扩散作用分泌到细胞体外将发酵液中的蔗糖进行水解转化为葡萄糖和果糖。
第二步葡萄糖和果糖通过扩散作用进人酵母细胞体内，在酵母体内酒化酶（胞内酶）的作用下发酵变成酒精和二氧化碳：一、糖蜜酒精发酵方法糖蜜酒精发酵的方法很多，有间歇发酵、半连续发酵和连续发酵3 种，而各种方法又有很多方案，现介绍如下l 间歇发酵法(1)普通间歇发酵即单罐发酵：发酵罐空罐清洗后用蒸汽杀菌至10O℃ 保温0.5～1h ，冷却至30 ℃ 后，接人培养成熟的酒母醪液，而后再将温度为27 ～30℃ （夏天应偏低，冬天应偏高）的发酵糖液输入进行发酵。
发酵温度控制为33～35℃ 为宜。
为了有效地控制发酵，首先必须掌握好糖液入罐温度的控制，其次是加强发酵过程中的温度控制。
夏天应提早升冷却水，冬大则要迟后开冷却水，水量控制由小到大、避免猛开猛关，防止温度骤升骤降，影响发酵效果。
发酵时间一般为32～36h ，通常40～50h 即可送去蒸馏。
(2)分割式间歇发酵第一只罐按普通间歇式发酵法进行发酵,当发酵处于主发酵时,从该罐分割l/3～1/2 主发酵罐至第二罐，用稀糖液加满两罐,第一只继续发酵，直至终了,送去蒸馏。
第二罐进人主酵后再分割l/3～1/2至第三罐，再用稀糖液加满两罐，如此继续下去。
此法的优点是避免了每罐都需制作酒母，且总的发酵时间大为缩短；缺点是易染菌，必须加强糖蜜酸化灭菌工作。
此方法发醉稀糖液一般20～24OBx ，发酵温度为33～35℃ ，发酵时间28～32h 。
(3)分批流加间歇发酵法分批流加间歇发酵法是先在发酵罐内加10％～20％酒母后分3 次加人发酵稀糖液，第一次、第二次加人罐容约20％的稀糖液，第三次加40％～50％的稀糖液，以保持罐内醪液中糖浓度一致，有利于酵母的正常发酵。
发酵染菌及其防治
不同杂菌的种类对发酵的影响
发酵过程 危害最大的杂菌种类
细短产气杆菌 细短杆菌、假单孢杆菌 双球菌、芽孢杆菌、荚膜杆菌
青霉素的发酵 链霉素的发酵 四环素的发酵 谷氨酸的发酵 柠檬酸的发酵
噬菌体
青霉菌
回
不同生产阶段染菌对发酵的影响
种子培养期染菌 对整个发酵过程的危害极大。
发酵前期染菌
严重干扰生产菌的生长繁殖。
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 。
防治 措施
• 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 。
图5-5 灭菌时蒸汽不易通达的“死角”及其消除方法
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。
其它异常现象
还可以根据其他的一些异常现象，如菌体生长
不良、PH值的异常变化、发酵过程中泡沫的异常
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。
回
发酵异常现象及染菌原因分析
1 2 3 溶解氧的异常变化 排出的CO2异常变化
染菌 原因 分析
设备渗漏方面原因分析
染菌对发酵的影响
1 污染杂菌的不同种类
2 不同阶段染菌 不同染菌的原因 不同染菌程度
3
发酵——染菌
发酵过程的杂菌检查
4，从染菌的时间来分析
发酵早期染菌：种子带菌、培养基和设备灭菌不彻 底、设备或管道有死角 中、后期染菌：中间补料、设备渗漏、操作不合理
5，从染菌的类型来分析
耐热性芽抱杆菌：死角或灭菌不彻底
球菌、酵母：可能是从蒸汽的冷凝水或空气中带来的
浅绿色菌落(革兰氏阴性杆菌) ：发酵罐的冷却管或夹 套渗漏 霉菌：灭菌不彻底或无菌操作不严格
操作问题
10.13
10.15
夹套穿孔
12.36
原因不明
24.91
2，国内一制药厂发酵染菌原因的分析
染菌原因 外界带入杂菌（取样、补料带入） 设备穿孔 空气系统带菌 停电罐压跌零 接种 蒸汽压力不够或蒸汽量不足 管理问题 操作违反规程 种子带菌 原因不明 百分率，% 8.20 7.60 26.00 1.60 11.00 0.60 7.09 1.60 0.60 35.00
3.上海第三制药厂染菌原因分析 项目 百分率% 种子带菌 14.15 盘管穿孔 14.20 阀门渗漏 23.30 空气系统有菌 10.0 管理不善 25.80 其它 7.49 原因不明 5.78
管理不善而染菌的有31个罐批，占25.08％经 分析有下表所列原因： 项目 进罐前未做设备严密度检查 接种违反操作规程 检修质量缺乏验收制度 操作不熟练 配料违反工艺规程 调度不当 百分率% 25.8 25.8 19.35 19.35 6.45 3.25
原材料储存和保管，如液胨、玉米 浆、母液糖等有机原料——杂菌的数 量 发酵罐、培养基配制罐等设备的清 洗质量——有无灭菌的死角 对减少或避免染菌仍然是十分必要的。
5、技术管理不善
技术管理就是要对发酵每个环节严 格控制，发酵中稍有不慎就可能染 菌，所以不能有侥幸心理而放松管 理
发酵过程染菌及防治方法
发酵设备及管道的密封不严，导致外界杂菌进 入发酵体系。
操作不当
如无菌操作不严格、接种时带人杂菌等。
环境卫生差
空气、水、原料等带菌，成为发酵染菌的来源。
02 发酵过程染菌的防治方法
物理防治方法
01
灭菌
通过高温或紫外线照射等方法， 彻底杀死或消除染菌，防止其繁 殖。
02
03
过滤
隔离
01 制定严格的发酵生产管理制度，规范操作流程和 记录。
02 对生产过程中的温度、湿度、压力、流量等关键 参数进行实时监控和记录。
03 定期对生产环境进行监测，确保环境卫生符合要 求。
建立完善的染菌预防和应对机制
制定详细的染菌应急 预案，明确应对措施 和责任人。
对染菌情况进行调查 和分析，找出原因并 采取有效的纠正措施。
建立染菌报告制度， 要求操作员及时上 报染菌情况。
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03 发酵过程染菌的检测与监 测
染菌的检测方法
01
02
03
04
微生物培养法
通过在选择性培养基上培养可 疑菌落，根据菌落特征、染色 反应和生化试验进行鉴定。
免疫学检测法
利用特异性抗体与可疑菌的抗 原发生反应，通过显色反应或 荧光标记等方法进行检测。
分子生物学检测法
利用基因探针、PCR技术和基 因测序等技术，对可疑菌的核
发酵过程染菌及防治方法
contents
目录
• 发酵过程染菌概述 • 发酵过程染菌的防治方法 • 发酵过程染菌的检测与监测 • 发酵过程染菌的预防措施与建议
01 发酵过程染菌概述
染菌的定义与分类
定义
发酵生产中染菌的主要原因及检查方法
发酵生产中染菌的主要原因及检查方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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毕赤酵母发酵过程的染菌分析及预防策略
毕赤酵母发酵过程的染菌分析及预防策略毕赤酵母发酵是一种常见的工业发酵过程，其在食品、饮料和医药等领域都有着广泛的应用。
毕赤酵母发酵过程中由于环境条件的复杂性，容易受到微生物的污染，特别是细菌和霉菌的污染。
对毕赤酵母发酵过程中的染菌情况进行分析，并针对性地制定预防策略，对保证发酵过程的正常进行具有重要的意义。
一、毕赤酵母发酵过程的染菌分析1. 染菌来源毕赤酵母发酵过程中的染菌主要来源于空气、设备、原料和操作人员等多方面。
空气中的微生物是主要的污染源之一，霉菌和细菌通过空气传播，进入发酵罐内生长繁殖。
设备和原料表面的微生物也可能成为污染源，而操作人员是最主要的传播者之一，他们带入的微生物会在整个生产过程中传播。
2. 染菌类型毕赤酵母发酵过程中常见的污染微生物主要包括大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、酵母菌等。
这些微生物在发酵过程中会引起产品变质、发酵过程中断甚至损坏生产设备。
3. 染菌对发酵过程的影响毕赤酵母发酵过程中的染菌会对产品质量产生负面影响。
细菌和霉菌的生长会产生代谢产物，例如：酸、醇、酸酐等，这些物质会使发酵液的pH值发生变化，抑制毕赤酵母的生长和发酵，进而影响产品品质。
染菌还会导致产品发酵时间延长、产量降低、产品产生异味、变质等。
二、毕赤酵母发酵过程的染菌预防策略1. 空气处理空气中的微生物是毕赤酵母发酵过程中最主要的污染来源之一。
对空气中的微生物进行有效处理是预防染菌的关键。
首先要对生产车间进行合理的空气过滤，安装高效过滤器，过滤空气中的微生物。
其次要对生产车间进行定期通风，保持空气清新。
还可在生产车间内设置紫外线杀菌灯，对空气中的微生物进行消毒。
2. 设备和原料消毒设备和原料表面的微生物也是毕赤酵母发酵过程中的污染源之一。
要对生产设备和原料表面进行定期清洁和消毒。
在生产过程中，要定期清洁发酵罐、管道、搅拌器等设备，以确保设备表面的微生物得到有效控制。
要对原料进行严格的检验和消毒处理，确保其不受到外源污染。
《发酵过程控制染菌》课件
生产设备未彻底清洗干净
详细描述
该制药企业在进行某抗生素发酵生产时，由于生产设备未彻底清洗干净，导致染 菌。染菌后，菌体迅速繁殖，消耗培养基中的营养物质，导致发酵产物产量下降 。同时，菌体代谢产物对发酵产物产生拮抗作用，进一步影响产量。
案例二：某生物制品企业发酵染菌案例
总结词
操作人员失误
详细描述
利用特异性抗体与染菌细胞表 面抗原的结合反应，通过抗原
-抗体反应检测染菌。
分子生物学检测法
利用染菌细胞中特定基因或核 酸序列的检测，判断是否存在
染菌。
察细胞形态、大 小、排列等特征，判断是否存
在染菌。
流式细胞术
利用流式细胞仪对细胞进行快 速计数和分选，通过细胞表面 抗原和荧光染色判断染菌情况 。
05
总结与展望
当前控制染菌的不足之处
技术局限性
对新型染菌的应对不足
当前控制染菌的方法仍有许多局限性 ，如无法完全消除染菌、操作复杂、 成本高等问题。
随着微生物种类的增多和变异速度的 加快，现有控制方法对新出现的染菌 应对不足，缺乏有效的防控手段。
缺乏系统性的研究
目前对染菌控制的研究较为分散，缺 乏系统性的研究和理论支持，难以形 成有效的防控策略。
选择合适的检测方法
根据实际情况选择适合的检测方法，以提高 检测准确性和可靠性。
及时处理染菌
一旦发现染菌，应及时采取措施处理，以避 免对发酵过程产生不良影响。
03
发酵过程控制染菌的措施
工艺控制措施
灭菌措施
在发酵开始前，对培养基和设备进行 彻底的灭菌，以消除潜在的微生物污 染源。
无菌过滤
对于某些发酵过程，可以使用无菌过 滤技术来确保培养基和其他添加物的 无菌状态。
发酵过程染菌及防治方法
泡沫过多
一般在发酵过程中泡沫的消长是有一定规律的。
但是，由于菌体生长差、代谢速度慢、接种物嫩或种子未及 时移种而过老、蛋白质类胶体物质多等都会使发酵液在不断 通气、搅拌下产生大量的泡沫。 除此以外，培养基灭菌时温度过高或时间过长，葡萄糖受到 破坏产生的氨基糖会抑制菌体的生长，也会使泡沫大量产生， 从而使发酵过程的泡沫发生异常。
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、迅速的检查出杂菌的污染。 目前常用于检查是否染菌的无菌试验方法主要有显微镜检 查法、肉汤培养法、平板（双碟）培养法、发酵过程的异 常观察法（如溶氧量）等。
第三节
杂菌污染的预防
一、种子带菌及其防治 二、空气带菌及其防治 三、操作失误导致染菌及其防治 四、设备渗漏或“死角”造成的染菌及其防 治
一、种子带菌及其防治
原因 保藏斜面试管菌种染菌、培养基和器具灭菌不彻底、种子转移
和接种过程染菌、种子培养所涉及的设备和装置染菌。
措施 ① 严格控制无菌室的污染，根据生产工艺的要求和特点，建立
发酵中期染菌将会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。 有的染菌后杂菌大量繁殖，产生酸性物质，使pH值下降， 糖、氮等的消耗加速；菌体自溶，致使发酵液发粘，产生大 量的泡沫，代谢产物的积累减少或停止； 有的染菌后会使已生成的产物被利用或破坏。 从目前的情况来看，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。
发酵过程中的染菌定义、影响因素和防治
❖ 染菌的防治
一、染菌的影响
发酵过程污染杂菌，会严重的影响生产，是发 酵工业的致命伤。 造成大量原材料的浪费，在经济上造成巨大 损失 扰乱生产秩序，破坏生产计划。 遇到连续染菌，特别在找不到染菌原因往往 会影响人们的情绪和生产积极性。 影响产品外观及内在质量
❖染菌的防治
❖染菌的防治
（二）染菌原因
造成染菌的因素很多，但总结几十年的经验，对 绝大部分罐批染菌的原因是比较清楚的，但在实际 生产中发酵染菌率仍比较高，可以说产生这种现象 大多数是由于工作中“明知故犯”“不负责任”和 “侥幸心理”所造成的。例如，灭菌的蒸汽压不足 不能灭菌；设备有渗漏不能进罐等等都是众所周知 的，但因为有侥幸心理还是照样灭菌，进罐，结果 以污染杂菌而告终。现将我们收集到的国内外几家 抗生素工厂发酵染菌原因列于下：
❖染菌的防治
日本工业技术院发酵研究所多年来抗生素发酵染菌原因分析
项目
百分率%
种子带菌或怀疑种子带菌
9.64
接种时罐压跌零
0.19
培养基灭菌不透
0.79
总空气系统有菌
19.96
泡沫冒顶
❖染菌的防治
2、污染不同种类和性质的微生物的影响
（1）污染噬菌体 噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也 较防治，故危害极大。污染噬菌体后，可 使发酵产量大幅度下降，严重的造成断种， 被迫停产。
❖染菌的防治
（2）污染其它杂菌
有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫， 即使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过 程的通气搅拌。 有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使pH下 降，使不耐酸的产品破坏。特别是染芽孢杆菌， 由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会 反复染菌。
发酵工程制药—发酵染菌及防治
三、不同染菌途径对发酵的影响
04 设备渗漏 染菌几率较大
03 培养基或设备灭菌不彻底 一般不具延续性，使单个（批）发 酵罐发酵失败
01 种子带菌 将导致染菌范围不断扩大，使生产 蒙受重大损失。
02 空气带菌 使发酵大面积染菌
四、不同染菌时间对发酵的影响
染菌时间：指无菌检查方法确准的污染时间，不是杂菌进入培养液的时间
（四）培养基灭菌不彻底导致染菌及防治
原料性状及灭菌技术的好坏影响灭菌质量。 1、原料性状 稀薄的培养基易灭菌彻底；而淀粉质原料特别是有颗粒时易灭菌不彻底或是升温过快或混 合不均时，易结块，使中心部位在灭菌时“夹生”，导致在发酵过程中团块散开而染菌。 防止措施： 淀粉质培养基以实罐灭菌为好，在升温时先搅拌均匀，加入一定量的a-淀粉酶进行液化， 并将原料大颗粒筛去。
放掉部分料液，补入必要营 养，重新灭菌再接种发酵
降温培养、调节ｐＨ、补加 培养基
发酵中后期染菌的处理
发
轻微染菌
酵
中
后
期
染
代谢产物已达一定水平
菌
的
处
无提取价值的发酵液
理
适当加入杀菌剂或抗生素及正 常的发酵液以抑制杂菌的生长 速度。
明确是染菌可放罐或继续培养
加热至1２0℃，保持30分钟 后排放
处理措施应具体问题具体分析、多种方法综合应用，如 案例：柠檬酸发酵中期染菌，处理措施：
✓ Ⅰ发酵初期，溶解氧基本不变 ✓ Ⅱ对数生长期，溶解氧浓度迅速下降 ✓ Ⅲ发酵中期，溶解氧有波动但变化不大 ✓ Ⅳ发酵后期，溶解氧浓度上升
ⅠⅡ Ⅲ
Ⅳ
➢ 异常的溶解氧曲线
1、当感染噬菌体时，生产菌的呼 吸作用受抑制，溶解氧浓度迅速上 升。感染噬菌体时的溶解氧的变化 比菌体浓度变化更灵敏。
发酵过程控制
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（3）搅拌热：液体之间、液体和设备之间 的摩擦
（4）蒸发热：发酵过程中以蒸汽形式散发 到发酵罐的液面，由排气管带走的热量。
（5）辐射热：罐内外温差，使发酵液中有 部分热通过罐体向外辐射。
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2. 温度对微生物生长的影响
dx x x dt
1 dx x dt
当μ>>α时，α可忽略，微生物处于生长状态。μ、α皆与T有 关，其关系均可用阿累尼乌斯公式描述：
3. 参数检测
参数按获取方式可分为两类： ➢直接参数：如 T 、 pH 、 罐 压 、 空 气 流 量 、 搅 拌转速、溶氧浓度等
➢ 间接参数：将直接参数通过公式计算获得的 参数，如摄氧率(γ)、呼吸强度(QO2)、比生长 速率（μ) 、体积溶氧系数(KLa)、呼吸熵(RQ) 等。
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3. 参数检测
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3. 参数检测
❖ 参数检测方法 空气流量测定 体积流量型：
会引起流体能量损失，受温度和压力变化的影响； ①同心孔板压差式流量计； ②转子流量计。 质量流量型：
根据流体固有性质（质量、导电性、热传导性能） 设计的流量计。
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3. 参数检测
❖ 参数检测方法 罐压测量
压力表 压力传感器
的养分快耗尽，菌的比生长速率降低时才合成。
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(2) 调节方法 诱导作用 避开固有的负反馈 操纵环境条件来控制次级代谢物的生物合成 耐负反馈调节的抗性突变株的筛选
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操纵环境条件来控制次级代谢物的生物合成
改变培养基成分来避免分解阻遏作用
e.g.链霉素发酵中限制磷酸盐的加量，避 免其对参与生物合成的磷酸酯酶的反馈 抑制和阻遏作用
《发酵工程》第9章 空气除菌
二.介质过滤（深层介质过滤、深度介质过滤）
以棉花、玻璃纤维等纤维材料或活性炭作为介质填充成 一定厚度的过滤层，或将玻璃纤维、聚四氟乙烯、金属烧结 材料制成过滤层，其介质间的空隙大于被滤除的尘埃或微生 物。当空气流过介质滤层时，借助惯性碰撞、阻截、静电吸 附、扩散等作用，将尘埃和微生物截留在介质层内，达到除 菌的目的。 介质过滤的设备及操作费用低廉，适用于大量空气的净 化处理。
2.过滤纸类过滤器
过滤介质为超细玻璃纤维纸，分为旋风式和套筒式两种。
过滤层很薄，一般用3~6张滤纸叠在一起使用，它属于深层过 滤技术。纤维间的孔隙约为l~1.5um，厚度约为0.25~0.4mm，实重 度为2600kg／m3，虚重度为384kg／m3，填充率为14.8％，除菌效 率相当高，对大于0.3um颗粒的去除率为99.99％以上，阻力小，压 力降小；但强度不大，特别是受潮后强度更差。为了增加强度，常 用酚醛树脂、甲基丙烯酸树脂或含氢硅油等增韧剂或疏水剂处理。 也可在制造滤纸时，在纸浆中加入7％~50％木浆，以增加强度。安 装时，将滤纸夹在多孔法兰花板中间，花板上开Φ8mm的小孔，开 孔面积占板面积40％，在滤纸上、下分别铺上钢丝网和细麻布，外 面各有一个橡胶垫圈。
三.空气过滤器的结构
1.纤维状或颗粒介质过滤器
过滤器内有上、下孔板，过 滤介质置于两孔板之间，被孔板 压紧。介质主要为棉花、玻璃纤 维、活性炭，也有用矿渣棉。一 般棉花（玻璃纤维）置于上、下 层，活性炭在中间，也可全部用 纤维状介质。介质放置时应注意 均匀，贴壁、平整，有一定填充 密度，以防止空气走短路或介质 被空气吹翻。
（2）阻截作用
当气流速度低于临界速度时，在纤维周边形成一层边界滞 留区，滞留区内的气流速度更慢，颗粒不是因惯性碰撞而被滞 留，而是由于摩擦、粘附作用而被滞留，这种作用称为阻截作 用。在介质过滤除菌中，阻截作用不是主要的。
生物发酵过程中染菌的控制和防范
由于掌握 了先 进 的灭 菌技 术 ．使 发酵染 菌率 控制 较好 。 根 据这 成功 的经 验 ． 我们 要从 染菌 的表观 究其 本 质 ． 抓住 规律 ． 从 而不断地 提 出解 决 和防治 染 菌 的措 施 ． 降低染 菌率
不 稳定 等 对 种子 、发酵及 流加糖 连 消系统 的 阀 门、 维持罐 压 料阀 、 过 滤罐 、 排 污 阀门及排 空 阀 、 进
问题 ． 主要 分发 酵前期 及 中后 期进 行分 析 发酵前 期 异常现 象及 分析 ： 发酵 前期 温度过 高 、生 物 素缺乏或 者通 风量
能够 对噬菌 体 的抑制起 到很好 的效 果 噬菌体 作
为细 菌病毒 ． 与发 酵生 产关 系密切 ． 发酵 罐一旦感 染噬 菌体 不但严 重影 响产 酸 ．对 提取收 率及产 量 也有 很大 影响 ．出现 噬菌体 以后 必须选 育抗 噬菌 体菌 株和 配合其 他措施 使生 产继续 进行 直接 关 系企 业 的经济 收益 。为此 ， 许多 学者进行 研究 ， 利
１ 使 用 基 因工 程 改造 的菌 种
随着科 学技 术 的进 步 ．通 过基 因工 程技术 对 菌 种进 行改造 ． 已经十分 成熟 ． 通过 基 因重 组对 菌
株 的构造 和筛选 ． 得到 抗噬菌 体 的菌株进 行发 酵 ．
种工 艺参数 纷 繁复杂 ．调控不 好将 影响后 续＿ 丁序 的正 常运转 ． 然 而发酵 上 的问题是 最多 的 发酵 染 菌及 让噬 菌体也 是常 见 的 ．以下对 发酵 常 出现 的
太大会 导 致镜 检 时菌 体 不规 则 缺少 八 字排 列 ． 如
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
——■一
第 ３期
李德衡 ． 等： 生 物 发 酵 过 程 中 染菌 的控 制 和 防 范
发酵过程中染菌的有效控制及预防
发酵过程中染菌的有效控制及预防邢攀科摘要：针对微生物发酵过程中的染菌现象，分析了导致发酵染菌的几种主要原因，并提出了有效控制方法，以预防为主，及时观察分析，杜绝发酵染菌的隐患。
关键词：发酵染菌微生物发酵前言：杂菌感染，简称染菌，普遍存在于微生物发酵工业生产中。
特别是夏季，随着气温的不断升高．在丙酮、醇粮食发酵法工业生产中尤其突出[5]。
发酵过程是利用某种特定的微生物在一定的环境中进行新陈代谢，从而获得某种产品。
现代发酵工业要求纯种培养，不仅斜面、种子和培养基以及发酵罐、管道等须经严格灭菌除去各种杂菌，而且在需氧发酵中通入的空气也需经过除菌处理。
只有这样，才能确保生产不受杂菌污染，从而保证生产菌的旺盛生长。
染菌的结果，轻者影响产量或产品质量，重者导致倒罐，甚至停产。
工业发酵中污染杂菌造成的损失是十分惊人的，所以必须认真对待除菌。
1 发酵过程对设备的要求1.1发酵罐发酵罐在使用之前，需要进行认真检查，以消除染菌隐患，如搅拌系统转动有无异常;机械密封是否严密:罐内的螺丝是否松动;罐内的管道有无堵塞;夹层或罐内盘管是否泄漏;罐体连接阀门严密度等等。
机械密封目前在发酵罐上得到广泛应用，取代了以前搅拌轴采用的填料密封形式，但是由于安装精度不高或选用的机械密封不合适，仍然会由于轴封泄露造成染菌，因此在安装搅拌轴时要注意对中，为了便于观察罐内发酵情况，在人型发酵罐内一般设置有冲洗视镜的蒸汽管道，但是蒸汽一旦冷凝在管道中，冷凝水并不能完全保证无菌，因此冲洗视镜的蒸汽管道要去除，杜绝染菌隐患。
如果罐内雾气大看小清楚，可以采用更高亮度的视镜灯[6]。
1.2发酵罐附属设备发酵罐附属设备有空气净化系统，温度、压力流量等控制系统及相应的管道阀门。
哪一个环节出问题都会造成发酵失败[3]。
1.2.1空气净化系统传统的空气净化使用活性炭、棉花、超细玻璃纤维纸做过滤器Ul，过滤效果差，操作复杂。
目前国内的膜过滤技术比较成熟，用偏二氟乙烯((PVDF)制成的折叠微孔滤膜滤芯，过滤精度高，流量大。
发酵染菌分析发酵染菌及其防治课件
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第九章 发酵染菌及其防治
生化教研室
补充 何谓“倒种” ？
当种子受到杂菌污染又无备用种子时，为了 保证发酵生产正常进行，从发酵罐内的发酵液中 挑取一部分当作种子，接入到新的发酵罐进行发 酵生产，叫“倒种”。
2治
生化教研室
发酵过程
青霉素的发酵 链霉素的发酵 四环素的发酵 谷氨酸的发酵 柠檬酸的发酵
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危害最大的杂菌种类
细短产气杆菌 细短杆菌、假单孢杆菌 双球菌、芽孢杆菌、荚膜杆 菌 噬菌体 青霉菌
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第九章 发酵染菌及其防治
生化教研室
二、不同生产阶段染菌对发酵的影响
使发酵大面积染菌。
培养基或设备 灭菌不彻底
一般不具延续性，使单个（批）发酵罐 发酵失败。
设备渗漏
染菌几率较大。
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第九章 发酵染菌及其防治
生化教研室
四、不同染菌程度对发酵的影响
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。
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正常发酵溶解氧的变化
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第九章 发酵染菌及其防治
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溶解氧的异常变化
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。
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染菌的防治 （2）污染其它杂菌
有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫， 即使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过 程的通气搅拌。 有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使pH下 降，使不耐酸的产品破坏。特别是染芽孢杆菌， 由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会 反复染菌。
染菌的防治 3、不同时间染菌对发酵的影响
染菌的防治 二、染菌的原因
（一）发酵染菌率计算基准
总染菌率指单位时间内（一年）发酵染菌的批（次） 数与总投料批（次）数之比的百分率。染菌批次数应 包括染菌后培养基经重新灭菌，又再次染菌的批次数 在内。这是习惯的计算方法，也是我国的统一计算方 法。
总染菌率%=
染菌的防治 （二）染菌原因
造成染菌的因素很多，但总结几十年的经验，对 绝大部分罐批染菌的原因是比较清楚的，但在实际 生产中发酵染菌率仍比较高，可以说产生这种现象 大多数是由于工作中“明知故犯”“不负责任”和 “侥幸心理”所造成的。例如，灭菌的蒸汽压不足 不能灭菌；设备有渗漏不能进罐等等都是众所周知 的，但因为有侥幸心理还是照样灭菌，进罐，结果 以污染杂菌而告终。现将我们收集到的国内外几家 抗生素工厂发酵染菌原因列于下：
染菌的防治 （4）发酵后期染菌
发酵后期发酵液内已积累大量的产物， 特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或 杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产 影响不大。如果染菌严重，又破坏性较 大，可以提前放罐。
染菌的防治 （二）发酵染菌对提炼和产品质量的影响 1、发酵染菌对过滤的影响
染菌的发酵液一般发粘，菌体大多数自溶，所 以在发酵液过滤时不能或很难形成滤饼，导致 过滤困难。即使采取加热、冷却、添加助滤剂 等措施，使部分蛋白质凝聚，但效果并不理想。
染菌的防治
污染杂菌的种类对过滤的影响程度有差异， 如污染霉菌时，影响较小，而污染细菌时很 难过滤。由于过滤困难，过滤时间拉长，影 响发酵液储罐和过滤设备的周转使用，破坏 了生产平衡。染菌发酵液还会因过滤困难而 大幅度降低过滤收率，直接影响提炼总收率。
染菌的防治 2、发酵染菌对提炼的影响
染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和 其它杂质。 采用有机溶剂萃取的提炼工艺，则极易发生乳化，很 难使水相和溶剂相分离，影响进一步提纯。 采用直接用离子交换树脂的提取工艺，如链霉素、庆 大霉素，染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面， 或被离子交换树脂吸附，大大降低离子交换树脂的交 换容量，而且有的杂菌很难用水冲洗干净，洗脱时与 产物一起进入洗脱液，影响进一步提纯。
第九章 发酵过程的染菌及控制
什么是染菌？
发酵过程中除了生产菌以外，还有其 它菌生长繁殖
染菌的防治 一、染菌的影响
发酵过程污染杂菌，会严重的影响生产，是发 酵工业的致命伤。 造成大量原材料的浪费，在经济上造成巨大 损失 扰乱生产秩序，破坏生产计划。 遇到连续染菌，特别在找不到染菌原因往往 会影响人们的情绪和生产积极性。
影响产品外观及内在质量
染菌的防治 （一）染菌对发酵的影响
生产不同的品种，可污染不同种类和性质 的微生物。 不同污染时间，不同污染途径，污染不同 菌量，不同培养基和培养条件又可产生不 同后果
染菌的防治
不 同 菌
1、发酵Байду номын сангаас菌对不同品种的影响
放线菌由于生长的最适pH为7左右，因此 染细菌为多，而霉菌生长pH为5左右，因 此染酵母菌为多。 青霉素发酵染菌，绝大多数杂菌都能直接 产生青霉素酶，而另一些杂菌则可被青霉 素诱导而产生青霉素酶。不论在发酵前期、 中期或后期，染有能产生青霉素酶的杂菌， 都能使青霉素迅速破坏。
染菌的防治 （2）发酵前期染菌
发酵前期最易染菌，且危害最大。
原因 发酵前期菌量不很多，与杂菌没有竞 争优势；且还未合成产物（抗生素）或产生 很少，抵御杂菌能力弱。 在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。
染菌措施 可以用降低培养温度，调整补料 量，用酸碱调pH值，缩短培养周期等措施 予以补救。如果前期染菌，且培养基养料消 耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重 新接种再用。
污染时间是指用无菌检测方法确准的污染时间， 不是杂菌窜入培养液的时间。 杂菌进入培养液后，需有足够的生长、繁殖的时 间才能显现出来，显现的时间又与污染菌量有关。 污染的菌量多，显现染菌所需的时间就短，污染 菌量少，显现染菌的时间就长。
染菌的防治 （1）种子培养期染菌
由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势， 而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有 很少抗生素（产物）。因而它防御杂菌能力低， 容易污染杂菌。如在此阶段染菌，应将培养液 全部废弃。
不 同 产 品
疫苗生产危害很大。现在疫苗多采用深层 培养，这是一类不加提纯而直接使用的产 品，在其深层培养过程中，一旦污染杂菌， 不论死菌、活菌或内外毒素，都应全部废 弃。因此，发酵罐容积越大，污染杂菌后 的损失也越大。
染菌的防治 2、污染不同种类和性质的微生物的影响
（1）污染噬菌体 噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也 较防治，故危害极大。污染噬菌体后，可 使发酵产量大幅度下降，严重的造成断种， 被迫停产。
不 同 产 品
染菌的防治
不 同 产 品
链霉素、四环素、红霉素、卡那霉素等虽不 象青霉素发酵染菌那样一无所得，但也会造 成不同程度的危害。如杂菌大量消耗营养干 扰生产菌的正常代谢；改变pH，降低产量。 灰黄霉素、制霉菌素、克念菌素等抗生素抑 制霉菌，对细菌几乎没有抑制和杀灭作用。
染菌的防治
染菌的防治 （3）发酵中期染菌
发酵中期染菌会严重干扰产生菌的代谢。杂菌大量产酸， 培养液pH下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶， 产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。 有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。 措施 降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。 如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，或者抗生素 生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐，抑 制杂菌。
染菌的防治
日本工业技术院发酵研究所多年来抗生素发酵染菌原因分析 项目 百分率% 种子带菌或怀疑种子带菌 9.64 接种时罐压跌零 0.19 培养基灭菌不透 0.79 总空气系统有菌 19.96 泡沫冒顶 0.48 夹套穿孔 12.36 盘管穿孔 5.89 接种管穿孔 0.39 阀门渗漏 1.45 搅拌轴密封渗漏 2.09 罐盖漏 1.54 其它设备渗漏 10.13 操作原因 10.15 原因不明 24.94