发酵工程 4 发酵工业无菌技术
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➢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。
（3）发酵中期染菌
➢ 发酵中期染菌，处理困难，危害很大。
➢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。
4、杂菌污染对发酵产物提取和产品质量的影响
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。
➢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，直接影响提取总收率。
5）发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解而使生 产失败等。
三、发酵污染及其危害的具体分析
1、染菌对不同菌种发酵的影响 ➢ 细菌：发酵周期短，主要防止噬菌体的污染； ➢ 营养缺陷型细菌：生长能力差，所需培养基营
养丰富，易受生长较快杂菌的污染； ➢ 霉菌：发酵周期较长，易染菌。对于有机酸发
酵，中、后期pH较低不易发生染菌； ➢ 酵母：易受生长较快的细菌及野生酵母的污染。
➢灭菌（sterilization）是指用物理或化学 方法杀灭或去除物料或设备中一切有生命物 质的过程。 ➢灭菌实质上可分杀菌和溶菌两种，前者指菌 体虽死，但形体尚存，后者则指菌体杀死后， 其细胞发生溶化、消失的现象 。
➢消毒（disinfection）是指用化学或物理 的方法杀灭或去除病原微生物的过程，它一 般只能杀死营养细胞而不能杀灭细菌芽孢。
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。
（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。
➢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。
➢对疫苗生产危害很大。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。
二、杂菌污染的危害
1）由于杂菌污染，使发酵培养基因杂菌的消耗 而损失，造成产率的下降；
2）由于杂菌所产生的某些代谢产物，或染菌后 发酵液某些理化性质的改变，使产物的提取变 得困难，造成得率降低或使产品质量下降；
3）污染的杂菌可能会分解产物而使生产失败；
源自文库
4）污染的杂菌大量繁殖，会改变反应介质的pH， 从而使生物化学反应发生异常变化；
➢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。
（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。
3、不同发酵时期染菌对发酵的影响
（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，
而且培养基营养丰富，容易污染杂菌。种子染 菌对发酵危害极大，应严格控制种子染菌，如 在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。
（2）发酵前期染菌
➢发酵前期最易染菌。
➢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防止染菌的发生。
4 发酵工业的无菌技术
思考题 1、发酵工业中污染杂菌的危害及其预防措施 2、灭菌、消毒、除菌与防腐 3、灭菌的常用方法及其机理 4、湿热灭菌的理论计算 5、空气灭菌的常用方法 6、简述好氧发酵无菌空气制备的工艺流程与 要求。
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。
一、发酵工业的无菌处理
四、杂菌污染的防治
1、染菌的检查 ➢ 显微镜检查法： ➢ 平板划线培养检查法： ➢ 肉汤培养检查法： ➢ 发酵过程的异常现象观察法：溶解氧、pH、尾
2）发酵染菌对提取的影响
➢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。
不同产品
➢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。
不同产品
➢消毒是一种采用较温和的理化因素，仅杀死 物体表面或内部一部分对人体有害的病原菌， 而对被消毒的物体基本无害的措施。
➢除菌（degerming）是用过滤方法除去空气 或液体中的微生物及其孢子 。
➢防腐（antisepsis）就是利用某种理化因 素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达 到防止食品等发生霉腐的措施。如低温、缺 氧、干燥、高渗、添加防腐剂等。
（3）发酵中期染菌
➢ 发酵中期染菌，处理困难，危害很大。
➢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。
4、杂菌污染对发酵产物提取和产品质量的影响
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。
➢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，直接影响提取总收率。
5）发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解而使生 产失败等。
三、发酵污染及其危害的具体分析
1、染菌对不同菌种发酵的影响 ➢ 细菌：发酵周期短，主要防止噬菌体的污染； ➢ 营养缺陷型细菌：生长能力差，所需培养基营
养丰富，易受生长较快杂菌的污染； ➢ 霉菌：发酵周期较长，易染菌。对于有机酸发
酵，中、后期pH较低不易发生染菌； ➢ 酵母：易受生长较快的细菌及野生酵母的污染。
➢灭菌（sterilization）是指用物理或化学 方法杀灭或去除物料或设备中一切有生命物 质的过程。 ➢灭菌实质上可分杀菌和溶菌两种，前者指菌 体虽死，但形体尚存，后者则指菌体杀死后， 其细胞发生溶化、消失的现象 。
➢消毒（disinfection）是指用化学或物理 的方法杀灭或去除病原微生物的过程，它一 般只能杀死营养细胞而不能杀灭细菌芽孢。
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。
（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。
➢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。
➢对疫苗生产危害很大。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。
二、杂菌污染的危害
1）由于杂菌污染，使发酵培养基因杂菌的消耗 而损失，造成产率的下降；
2）由于杂菌所产生的某些代谢产物，或染菌后 发酵液某些理化性质的改变，使产物的提取变 得困难，造成得率降低或使产品质量下降；
3）污染的杂菌可能会分解产物而使生产失败；
源自文库
4）污染的杂菌大量繁殖，会改变反应介质的pH， 从而使生物化学反应发生异常变化；
➢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。
（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。
3、不同发酵时期染菌对发酵的影响
（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，
而且培养基营养丰富，容易污染杂菌。种子染 菌对发酵危害极大，应严格控制种子染菌，如 在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。
（2）发酵前期染菌
➢发酵前期最易染菌。
➢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防止染菌的发生。
4 发酵工业的无菌技术
思考题 1、发酵工业中污染杂菌的危害及其预防措施 2、灭菌、消毒、除菌与防腐 3、灭菌的常用方法及其机理 4、湿热灭菌的理论计算 5、空气灭菌的常用方法 6、简述好氧发酵无菌空气制备的工艺流程与 要求。
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。
一、发酵工业的无菌处理
四、杂菌污染的防治
1、染菌的检查 ➢ 显微镜检查法： ➢ 平板划线培养检查法： ➢ 肉汤培养检查法： ➢ 发酵过程的异常现象观察法：溶解氧、pH、尾
2）发酵染菌对提取的影响
➢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。
不同产品
➢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。
不同产品
➢消毒是一种采用较温和的理化因素，仅杀死 物体表面或内部一部分对人体有害的病原菌， 而对被消毒的物体基本无害的措施。
➢除菌（degerming）是用过滤方法除去空气 或液体中的微生物及其孢子 。
➢防腐（antisepsis）就是利用某种理化因 素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达 到防止食品等发生霉腐的措施。如低温、缺 氧、干燥、高渗、添加防腐剂等。