第五章 噬菌体与杂菌的防治

噬菌体的繁殖过程可分为：

吸附---侵入(注入DNA)---复制---成熟---裂
解五步，寄生细胞裂解后释放出来的成熟
子代噬菌体随时又侵染其他细菌，开始新
的生活循环。
金属离子对噬菌体的影响：

已知钙、镁等二价金属离子能促进噬菌体 对谷氨酸生产菌的吸附、侵入，而Fe、cu 等重金属离子却会导致噬菌体失活；侵染
(1)二级种子污染噬菌体

二级种子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。
(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值竞下降到零小时以下。 ②PH值逐渐上升，升到8．0以上，不再下 降；排气CO2一反常态，CO2迅速下降，相 继出现oD值下跌，PH上升、耗糖慢等异常
开一支安瓿（bu）或砂土管，效果较好。

③加强噬检工作。在厂外或厂内偏僻角落
建立噬检室。定期普查，掌握噬情，使防
治主动化。
（2）严格无菌操作

①加强种子室灭菌、无菌操作及安全卫生
措施。感染噬菌体的培养物不得带入无菌
室、摇瓶间(因噬菌体可透过纱布棉塞飞
扬），种子室应尽量减少与外界接触。

②二级种子接种时停风扇关门窗，用焰火

现象。

③耗糖缓慢或停止；也有时出现睡眠病现 象，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。


⑤谷氨酸产量甚少，或增长极为缓慢，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，菌体 不规则，缺乏八字排列，发圆；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。
谷氨酸生产菌的噬菌体潜伏期多在60min
左右，裂解量为50至150之间。

(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。
(4)谷氨酸生产菌的噬菌体，一般在25-35℃、 PH5-9时较为稳定，易受热变性(60-70℃， 10-15Min)，对氧化物敏感，可被酸碱致死。

此外，凡能引起蛋白质变性的化学药品(如
封闭。

③消灭设备死角。定期检查设备，尤其是
三级种子罐，罐顶、挡板、冷却管、罐底、
搅拌器、罐壁与节门等处有无死角、渗漏
及结垢，及时解决。设备要易于清洗与维
修。管路要简化，阀门要可靠，空压机应
选用无油润滑；发酵罐应定期去锈；防止
产生“浓胞”，以杜绝隐患。

④认真进行培养液、发酵设备、空气净化
系统及管路的消毒工作。
要密闭、集中起来，灭菌后再经管道或阴
沟向远处排放。切忌取样时连个接的桶也
没有，菌液四处飞溅，污染环境。

(3)徘气、发酵跑液要经管道集中于楼外的
密闭水封池中，或通入贮有药剂的容器设
备中经灭菌后通过管道或密闭阴沟向远处
排放，这一点很重要，必须引起高度重视。

(4)噬菌体不耐热，对甲醛敏感，感染噬菌
我国谷氨酸发酵中所发现的噬菌体，多属
蝌蚪形。
(2)具有非常专一的寄生性，只能在特异性寄 主细胞中增殖。

由于噬菌体缺乏独立代谢的酶体系，不能 脱离寄生而自行生长繁殖，因而噬菌体的 繁殖必须依存于寄生菌的繁殖，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。
菌时间能达数十秒，对杀死空气中的噬菌
体有明显作用。

⑤确保空气干燥

严格排油、水的操作，以确保进入棉
花过滤器的空气是干燥的；经常检查蒸汽 管路的阀门是否渗漏，防止因蒸汽阀门漏 水而使空气潮湿；为了确保空气干燥除菌， 可在棉花过滤器前加一预热器，预热空气 (60-70℃)并降低空气的相对湿度，效果很 好。
2．环境卫生，消灭噬菌体与杂菌

(1)建立工厂环境卫生制度，定期清扫，定
期消毒，定期检查。以发酵车间为中心， 包括空压与等电车间，设备外壁、地板、 天棚、四周及车间内外经常保持清洁，定 期使用药剂冲刷地面。对车间四周有严重 污染噬菌体的地点，应及时利用药剂或其 它方法处理。

(2)定期(每1—2周一次)用消毒灭菌剂喷雾， 消灭空气中的噬菌体与杂菌。如用次氯酸 钙烟雾剂、新洁尔灭、漂白粉液或氯化苄 叉毒芹稀释液喷雾等。喷雾地点除发酵车 间室内外之外，也应包括空压机房内外及 进风口周围等。
2．噬菌体严重污染的早期预报

(1)经定期测定空气与二级种子液中噬菌体 浓度的研究证明，空气中和二级种子罐培 养液中的噬菌体污染度是预防噬菌体的一 个措施。
噬菌体严重污染的演变过程

（1）在连续使用特定菌株进行谷氨酸发酵
时，首先是空气中的噬菌体浓度增加，数
月后种子罐的噬菌体浓度也急剧增加，随
之主发酵罐发酵液中的噬菌体检出浓度也
就增加；

当空气中的(噬菌斑生成单位)时，二
级种子罐的噬菌体浓度为40-50PFU／mL；
之后迅速增加，达到100PFu／mL的程度，
终于在主发酵罐发生溶菌。

可见，经常测定谷氨酸发酵厂环境中，特
别是空气与种子罐二级种子液中的噬菌体
数，就能知道环境的噬菌体污染程度，也
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。
一、噬菌体是什么？

噬菌体是病毒的一种，是一种极微小的生
物，体积是细菌的1／l，000左右，它可以
通过细菌过滤器，只有在电子显微镜下才
能看到。
其特性如下：
(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。日前，

味精厂的车间布置与一般化工厂不同，首
先考虑的是怎样布置才能减少未来生产中
的噬菌体污染，而不是省动力、省材料及
联系方便等，以免造成易受污染的“先天
性隐患”。


②吸风口高
据报道，美国有的味精厂为了确保进风的 洁净，采用40 m高的吸风口；日本有的味 精厂采用30m高的吸风口，效果很好。一 般的说，吸风口每高出10m，吸入空气中 的杂菌浓度便下降10的一次方。
0.5％甲醛、 1％新洁尔灭、0.5%苯酚或漂
白粉等)都可使噬菌体失活。 但是值得注意的是，噬菌体在干燥状态比湿 润状态稳定，能长时间以活性状态浮游于空 气中，这是味精生产受噬菌体污染的一个重
要原因。
二、噬菌体侵染的异常现象与严重 污染的早期预报
1．噬菌体侵染的异常现象
谷氨酸发酵中污染噬菌体，由于侵染时间 和感染量的不同，以及噬菌体“毒力”和 菌株敏感性的差异，表现症状是不一样的， 一般会出现“二高三低”，即PH高、残糖 高；oD低、温度低、谷氨酸低。


(3)净化空气
在谷氨酸发酵中，因为需要大量通入 空气，所以必须高度注意由空气而来的污 染。噬菌体在干燥状态比湿润状态稳定， 从空气中分离到的耐干燥的噬菌体，能长 时间(半年以上)存活而浮游于空气中，是 造成噬菌体污染的重要原因，要特别重视。
①合理的车间布置

味精厂的车间布置应使发酵、等电(或其它 方法的提取车间)、空压车间相互隔开，形 成三角形，尽量远离。
体的发酵罐或种子罐，放罐前须加热至80-
100℃，杀死噬菌体后再往远处排放或送
往提取车间。

放罐后，空罐及各路管道消毒时加甲醛熏
蒸。有时还要煮罐，用PH11-13淡碱液搅
拌煮沸4-6小时，消除死角后，再用甲醛熏
蒸。

(5)对等电提取车间废弃的含菌母液也要加
强管理，不能乱撒，应通过密闭的阴沟向
与空压、发酵车间不同的方向远离排放。


⑦平板检查有噬菌斑，摇瓶检查发酵液清
稀。

⑧二级种子营养要求逐渐加多，种龄延长；
发酵周期逐罐延长，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掖，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9-型结晶、打
浆子，过滤困难，收率低。做出的谷氨酸
第五章 噬菌体与杂菌的防 治
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
3．噬菌体污染的检查方法

(1)双层平板法(2)单层平板法


(3)载玻片快速法(4)液体培养检查法
(5)平板交叉划线法 (6)增殖检查法 (7)快速检测法(8)小剂量刺激检查法
三、控制噬菌体对谷氨酸发酵的危害

1.严格活菌体徘放，切断噬菌的“粮源” 噬菌体只能在活的、正处于生长繁殖阶
段的细胞中进行繁殖，而在死的、老的或休 眠状态的细胞中以及代谢产物上都不能繁殖。
尽管发酵后期污染也会呈现前期污染的很 多异常观象，尤其⑨⑩的异常现象，可是 由于不影响产酸，就常常不为发酵车间所 重视，这种忽视是要不得的，是可怕的。


这不仅是由于噬菌体的污染，致使醪液粘、 色素重、泡沫大，难于中和，难于过滤， 会严重影响等电点收率和谷氨酸质量。更 重要的是，如果不对后期污染进行必要的 善后处理，就会由后期染菌前移，造成更 严重的危害。

(3)车间四周、角落及楼周围不要乱堆东西， 要保持整齐、清洁，定期清扫、冲刷，撒 漂白粉或石灰等。 (4)车间地面和通往车间的道路尽量采取水 泥或沥清等光滑路面，避免用砖头、泥土、 砂石及炉渣等铺路，车间周围要尽量扩大 混凝土部分，以利冲洗、消毒。

3．严防噬菌体进入种子罐或发酵罐内

(1)种子

⑥棉花过滤器

空气过滤是防治噬菌体的—个重要关键，
种子罐必须采用分过滤器与总过滤器配合 使用，这样有一定阻截噬菌体的作用。最
好采用二只总过滤器并联装置，轮换使用。


⑦碱液罐
有的味精厂在空气净化系统中加装碱 液罐(3％NaoH，40℃)，使空压机压出的 空气先与碱液接触，气泡分散，保持一定 时间，以杀灭空气中的噬菌体，本法要格
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。
(3)发酵后期(12h以后)污染噬菌体

发酵后期污染噬菌体常对产酸影响不大， 甚至有时竞有提高产酸的趋势，这可能是 因为噬菌体对释放菌体中的部分谷氨酸有 积极作用。
因此，如果我们能够不让活的谷氨酸生产
菌在环境中生长蔓延，也就切断了噬菌体
的食物来源，破坏了噬菌体的滋生场地和
繁殖条件。

(1)摇瓶液、测样后废液、洗罐后所废弃的
菌体、种子及带菌器皿洗涤水等，应集中 起来灭菌后再排放，严防不加任何处理的 随意排放，以杜绝隐患。

(2)取样液、试验后的废弃菌液或发酵液，
外加强油水分离，并要求常换碱液，以保
证碱液浓度与杀菌强度。
①不使用本身带有噬菌体的菌种。种子
纯化时，应以确保不带噬菌体为选种的主
要依据，不能只看产酸高低。经确认不是 溶源菌的生产用菌，要经常用双层琼脂平 板检查，保护生产用菌不受噬菌体感染。

②种子室与发酵车间分开、远离，使种子
工作不处于有噬菌体和杂苗污染的环境中，
以确保种子进行的第一环不染噬菌体。

如日本的味精厂，种子与工厂分开，每月

③空气预过滤 经采风口吸入的空气，在未进空压机 前，应先经过几道粗滤，如杭州、宁波等
厂，吸入顶楼大房间中，经金属丝、玻璃
纤维棉及无纺布三道粗滤后才进入空压机，
对除菌和保护空压机均产生很好的效果，
染菌明显减少。

④空气加热 从空压机压出的空气可利用已有的温 度(一般130℃以上)保温灭菌，或先进一个 间接加热器再加热一下(150℃以上)，之后 用保温管道输送(100m左右)到一个大贮气 罐(100-200t)继续保温灭菌，若总保温灭
就能预知主发酵罐中会不会发生噬菌体的
污染。
（2)发酵、等电及精制异常现象的 预报

噬菌体的污染需要积累到一定的浓度，才
会造成严重危害。实际上，在严重污染之 前，不论是发酵，还是等电提取与精制都 会出现很多异常现象，这是最好的预报。 根据这些预报，及早采取措施，我们就能 抢在噬菌体泛滥之前，扑灭它。