发酵染菌原因分析及防治

发酵染菌

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

几乎所有的发酵工业，都有可能遭受杂菌的污染。染菌的结果，轻者影响产量或产品质量，重者可能导致倒罐，甚至停产。

生物反应过程染菌的分析

种子培养异常主要表现有菌体生长缓慢、菌丝结团、菌体老化以及培养液的理化参数变化。

发酵异常主要表现在菌体生长速度缓慢，形态不粗壮或过早老化，以及糖、

氮、pH、泡沫、发酵产物、发酵浓度等理化参数不正常。

（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

1、发酵染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。

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。

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。

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。

例如：

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：污染青霉菌

肌苷、肌苷酸发酵：污染芽孢杆菌谷氨酸发酵：污染噬菌体

高温淀粉酶发酵：污染芽孢杆菌和噬菌体

3、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，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。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。

（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。

（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。（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。（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

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，基质的残留浓度增加

2)造成的后果：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

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。

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。

3.发酵染菌对产品质量的影响

1)染菌的发酵液含有较多的蛋白质和其它杂质。对产品的纯度有较大影响。

2)一些染菌的发酵液经处理过滤后得到澄清的发酵液，放置后会出现混浊，影响产品的外观。

二、染菌的原因

（一）发酵染菌率计算基准

总染菌率指一年发酵染菌的批（次）数与总投料批（次）数之比的百分率。

总染菌率

设备染菌率：统计发酵罐或其他设备的染菌率

不同品种发酵的染菌率：统计不同品种发酵的染菌率，有助于查找不同品种发酵染菌的原因

（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：

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：

项目百分率%