发酵工程第四章发酵工业的无菌技术

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1、4发酵工业的无菌技术4.1发酵工业的无菌处理灭菌(sterilization):用化学或物理方法杀死物料或设备中所有有生命物质的过程。消毒(disinfection):用物理或化学方法杀死空气、地表以及容器和器具表面的微生物。除菌(degermation):用过滤方法除去空气或液体中的微生物及其孢子。防腐(antisepsis):用物理或化学方法杀死或抑制微生物的生长和繁殖。控制有害微生物主要有以下几种措施：杀灭病原微生物杀灭一切微生物比较项目灭菌消毒防腐化疗处理因素强、理化因素理、化因素理、化因素化学治疗剂处理对象任何

2、物体内外生物体表，酒、乳等有机物体内外宿主体内微生物类型一切微生物有关病原菌一切微生物有关病原菌对微生物作用彻底杀灭杀死或抑制抑制或杀死抑制或杀死实例加压蒸气灭菌，辐射灭菌、化学杀菌剂70%酒精消毒、巴氏消毒法冷藏、干燥、糖渍、盐腌、缺氧、化学防腐剂抗生素、磺胺药、生物药物素4.2发酵工业污染的防治策略什么是染菌？发酵过程中除了生产菌以外，还有其它菌生长繁殖。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

3、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；4.2.1杂菌污染的危害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；5）发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解而使生产失败等。染菌危害的具体分析（1）染菌对不同菌种发酵的影响A．细菌谷氨酸(棒状杆菌)：发酵周期短，培养基不太丰富，较少染杂菌，但噬菌体威胁大。肌苷（枯草杆菌）：缺陷型生产菌，培养基丰富，易染菌，营养成分迅速被消耗，严重抑制菌生长和合成代谢产物。B.霉菌PenG：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

4、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。青霉素水解酶上升，PenG迅速破坏，发酵一无所获。柠檬酸：pH2.0，不易染菌，主要防止前期染菌。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。青霉素：怕染细短产气杆菌链霉素：怕染细短杆菌、假单孢杆菌和产气杆菌四环素：怕染双球菌、芽孢杆菌和

5、荚膜杆菌柠檬酸：怕染青霉菌肌苷（酸）：怕染芽孢杆菌谷氨酸：怕染噬菌体，易造成连续污染C.酵母菌:易污染细菌以及野生酵母菌D.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。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

6、死，往往一次染菌后会反复染菌。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）不同发酵时期染菌对发酵的影响1）种子培养期染菌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。措施如果前期染菌，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。发酵中期染菌，处理困难，危害很大。3）

7、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。（3）

8、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