杂菌污染防治

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四、发酵染菌及防治
(一)染菌的影响
发酵过程污染杂菌,会严重的影响生产。 发酵过程污染杂菌,会严重的影响生产。 造成大量原材料的浪费,在经济上造成巨大损失 造成大量原材料的浪费, 扰乱生产秩序,破坏生产计划。 扰乱生产秩序,破坏生产计划。 影响产品外观及内在质量
染菌对发酵产率、提取收得率、产品质量和三废治理等都 有很大影响。然而,生产不同品种,污染不同种类和性质的 杂菌,不同的污染时间,不同的污染途径、污染程度,不同 培养基和培养条件,所产生后果是不同的。 从国内外目前的报道来看,在现有的科学技术条件下要做 到完全不染菌是不可能的。目前要做的是要提高生产技术水 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。
(4)灭菌不彻底
发酵罐、培养基配制罐等设备的清洗质量 发酵罐、培养基配制罐等设备的清洗质量——有无灭菌的死 有无灭菌的死 对减少或避免染菌仍然是十分必要的。 角,对减少或避免染菌仍然是十分必要的。
(二)染菌的防止
1、防止种子带菌
制备种子时对沙土管及摇瓶严格加以控制。 制备种子时对沙土管及摇瓶严格加以控制。 沙土制备时要多次间歇灭菌 注意接种时的无菌操作 子瓶、 子瓶、母瓶的移种和培养 无菌室和摇床间都要保持清洁。 无菌室和摇床间都要保持清洁。无菌室内要供给恒温恒 湿的无菌空气,还要装紫外灯用以灭菌, 湿的无菌空气,还要装紫外灯用以灭菌,或用化学药品 灭菌。 灭菌。
2、不同时间染菌对发酵的影响
污染时间是指用无菌检测方法确准的污染时间, 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, 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, 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, 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。 污染菌量少,显现染菌的时间就长。
3、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, 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。 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, 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。 但效果并不理想。
(五)染噬菌体的防治 1、染噬菌体对发酵的影响 、
发酵过程中如果受噬菌体的侵染,一般发生溶菌, 发酵过程中如果受噬菌体的侵染,一般发生溶菌, 随之出现发酵迟缓或停止,而且受噬菌体感染后, 随之出现发酵迟缓或停止,而且受噬菌体感染后, 往往会反复连续感染,使生产无法进行, 往往会反复连续感染,使生产无法进行,甚至使 种子全部丧失。 种子全部丧失。
1.2枯草芽孢杆菌 • 该菌最适合生长PH5.5,最适合温度37~40℃,本 菌的芽孢耐热能力强,在生产培养基中要杀死该菌 的芽孢至少要在121℃维持10~15min.该菌在培养 基中的代谢能力强,能产生2,3-丁二醇,3-羟基丁 酮,二氧化碳等副产物,尤其在不同条件下能产生 各种色素,使发酵液变褐,也能产生不同的气味.
3、霉菌污染的挽救措施 在未进入产酸期以前污染霉菌应该重新灭菌,进入产酸期后 如果发现黄曲霉,可以加入一部分成熟发酵液使迅速下降,使 黄曲霉自溶,在晚期发现霉菌污染可能是青霉污染,可以用 20~40mg/L黄血盐或80~100mg/L硫酸铜拟制青霉生长,如果 残糖已降低很低,可以加快通风使糖耗完,提前升温,放罐.
染噬菌体表现为: 染噬菌体表现为: (1)1镜检可发现菌体数量明显减少,菌体不规则,严重 镜检可发现菌体数量明显减少,菌体不规则, 时完全看不到菌体,且是在短时间内菌体自溶。 时完全看不到菌体,且是在短时间内菌体自溶。 (2)发酵pH值逐渐上升,4~8小时之内可达8.0以上,不 发酵pH值逐渐上升,4~8小时之内可达8.0以上, pH值逐渐上升 小时之内可达8.0以上 再下降。 再下降。 (3)发酵液残糖高,有刺激臭味,粘度大,泡沫多。 (3)发酵液残糖高,有刺激臭味,粘度大,泡沫多。 发酵液残糖高 (4)生产量甚少或增长缓慢或停止 (4)生产量甚少或增长缓慢或停止 有无染噬菌体, 有无染噬菌体,根本的要做噬菌斑检验
(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, 极易发生乳化, 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。 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, 离子交换树脂的提取工艺,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 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, 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。 时与产物一起进入洗脱液,影响进一步提纯。
2、防止设备渗漏
发酵设备及附件由于化学腐蚀、电化学腐蚀, 发酵设备及附件由于化学腐蚀、电化学腐蚀,物料与 设备摩擦造成机械磨损以及加工制作不良等原因会导 致设备及附件渗漏。设备上一旦渗漏,就会造成染菌, 致设备及附件渗漏。设备上一旦渗漏,就会造成染菌, 例如冷却盘管、夹套穿孔渗漏,有菌的冷却水便会通 例如冷却盘管、夹套穿孔渗漏, 过漏孔而进入发酵罐中招致染菌。 过漏孔而进入发酵罐中招致染菌。阀门渗漏也会使带 菌的空气或水进入发酵罐而造成染菌。 菌的空气或水进入发酵罐而造成染菌。
1.3 葡萄酒假丝酵母 • 该菌无发酵能力,有很强的氧化能力,能 迅速氧化柠檬酸和乙醇等,该菌对柠檬酸工 业危害严重,常在黑曲霉未发育前就能形成 菌膜,蔓延较快,抑制黑曲霉的生长,这中酵 母能利用柠檬酸盐生长,少量柠檬酸不能抑 制它的生长,在PH1.8时仍能繁殖.
1.4黄曲霉 • 黄曲霉菌群对黑曲霉发酵的危害很大. 无论在深层发酵还是表面发酵中,黄曲霉孢 子的发芽都比黑曲霉快,如果感染的黄曲霉 孢子量不太大,黑曲霉仍能正常发育,细菌 的污染和黄血盐的存在可削弱黑曲霉对黄 曲霉的抗性.
(2)空气带菌
因为空气除菌系统较为复杂,环节多, 因为空气除菌系统较为复杂,环节多,偶遇不慎便会导致 空气除菌失败。 空气除菌失败。
(3)种子带菌
种子带菌又分为种子本身带菌和种子培养过程中染菌。 种子带菌又分为种子本身带菌和种子培养过程中染菌。 加强种子管理,严格无菌操作, 加强种子管理,严格无菌操作,种子本身带菌是可以克 服的。种子培养过程染菌与发酵一样有许多因素造成。 服的。种子培养过程染菌与发酵一样有许多因素造成。
3、防止培养基灭菌不彻底
培养基灭菌方法——高压蒸汽灭菌 高压蒸汽灭菌 培养基灭菌方法 分批灭菌 连续灭菌 钟 30分钟 1210C,30分钟 罐温125- 30-45分 罐温125-1300C,30-45分 125
4、防止空气引起的染菌 空气过滤除菌设备流程
粗过滤
Байду номын сангаас
空压机
储罐
二级冷却
加热器
空气过滤
(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, 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; pH下降 氮消耗快,发酵液发粘,菌丝自溶, 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。 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。 有时也会使发酵液发臭,产生大量泡沫。 降温培养,减少补料,密切注意代谢变化情况。 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, 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, 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。 制杂菌。
(三)柠檬酸发酵污染菌及其防治
对柠檬酸发酵有害的微生物有细菌,酵母和霉菌 的某些种类,常见的污染菌有大肠菌群、芽孢杆 菌、假丝酵母、青霉和曲霉中的一些种类。
1.1大肠杆菌 大肠杆菌并不能利用柠檬酸,但是柠檬酸发酵中的拮抗菌, 它在20~40℃范围内快速繁殖,代谢能力强,消耗糖等生成乙酸、 乳酸、乙醇二氧化碳等,还原硝酸盐为亚硝酸盐,其中挥发酸和 亚硝酸盐对黑曲霉有毒性,大肠杆菌的繁殖能完全抑制黑曲霉 的生长,大幅度降低柠檬酸产率.大肠菌群的其他一些菌也能导 致污染,它们都能使培养液颜色加深,甚至发生褐化,产生特殊 臭味.
1、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, 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, 危害极大。污染噬菌体后,可使发酵产量大幅度下 严重的造成断种,被迫停产。 降,严重的造成断种,被迫停产 (2)污染其它杂菌 有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫, 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。 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, pH下降 会使发酵液发臭、发酸,致使pH下降,使不耐酸的产品破 特别是染芽孢杆菌,由于芽孢耐热,不易杀死, 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。 一次染菌后会反复染菌。
2、酵母污染的挽救 早期发现酵母污染可以将发酵液重新灭菌,采用此法 是处理前期污染酵母菌比较好的办法,如果在中期发 酵酵母菌污染,可以降低通风量使酵母不能繁殖,并 加入一部分其他罐内成熟的发酵液使PH下降至3以下, 使酵母在酸性的环境下萎缩死亡,在后期污染酵母可 以加大通风量使产酸褐酸耗糖加快,提前放罐.
(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, 由于接种量较小,生产菌生长一开始不占优势, 因而它防御杂菌能力低,容易污染杂菌。 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。 此阶段染菌,应将培养液全部废弃。
(2)发酵前期染菌
发酵前期最易染菌,且危害最大。 发酵前期最易染菌,且危害最大。 发酵前期菌量不很多,与杂菌没有竞争优势; 发酵前期菌量不很多,与杂菌没有竞争优势;且还未合 成产物或产生很少,抵御杂菌能力弱。 成产物或产生很少,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。 在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。 可以用降低培养温度,调整补料量, 染菌措施 :可以用降低培养温度,调整补料量,用酸碱 pH值 缩短培养周期等措施予以补救。如果前期染菌, 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, 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。 重新接种再用。
(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, 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, 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。 提前放罐。
(四)杂菌污染的挽救措施
1、细菌污染的挽救措施 污染柠檬酸发酵的细菌多数情况下是杆菌,偶尔是球 菌.杆菌在高酸性条件下会自溶,而球菌危害较大.如 果在接近产酸期发现杆菌,可以家大通分量使PH加速 下降,一般PH下降到3以下就可以拟制杆菌,如果通分 后还不能使PH下降,可以加酸调节,在更早时发现染 菌应该用药物防治或重新杀菌接种.
4、造成染菌的主要原因总结 、 (1)设备渗漏
设备渗漏包括夹套穿孔、盘管穿孔、接种管穿孔、 设备渗漏包括夹套穿孔、盘管穿孔、接种管穿孔、阀门渗 漏、搅拌轴渗漏、罐盖漏和其它设备漏等。所以说加强设 搅拌轴渗漏、罐盖漏和其它设备漏等。 备本身及附属零部件的严密度检查, 备本身及附属零部件的严密度检查,对制服染菌是极其主 要的,也是重要的。 要的,也是重要的。
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