《发酵染菌》PPT课件.ppt
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1、第六章 发酵染菌及防治,发酵过程中除了生产菌以外,还有其它菌生长繁殖,如果这些杂菌的生长失控,就会造成发酵染菌。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。,第一节 发酵过程中的染菌分析 第二节 发酵染菌的预防措施 第三节 发酵染菌后的处理 第四节 预防噬菌体的危害,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、发酵过程染菌的异常现象,二、染菌对发酵的影响(一)染菌对发酵过程
2、本身的影响,生产不同的品种,可污染不同种类和性质的微生物。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。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、发酵染菌对不同产品的影响,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
3、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。,不同产品,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
4、,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。,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,举例:其他杂菌污染的影响,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
5、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。,
6、(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
7、,1)对过滤的影响:菌体大多自溶;由于发酵不彻底,基质的残留浓度增加;发酵液的粘度加大。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。,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,会影响进一步提纯。,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
8、响产品的外观。,三、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。,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。,1、国外一抗生素发酵染菌原因的分析,(二)染菌原因,2、国内一制药厂发酵染菌原因的分析,3、上海第三制药厂染菌原因分析,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:,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、阀门渗漏、搅拌轴渗漏、罐盖漏和其它设备漏等。从日本工业技术院发酵研究所对染菌原
9、因分析发现,这类染菌占33.85,上海三厂的分析这类染菌为37.5。所以说加强设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。,2、空气带菌,从日本工业技术院和上海第四制药厂分析空气带菌而造成的染菌分别为19.96和 26%。国内外空气除菌技术虽已有较大改善,但仍然没有使染菌率降低到理想的程度。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。,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。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。,4、灭菌不彻底,灭菌技术的好坏与灭菌质量很有关系蒸汽通入
10、培养基,升温快慢、保温时间产生过多泡沫蒸汽总压是否达到要求标准环境中的杂菌数量因季节而有很大差别。,原材料储存和保管,如液胨、玉米浆、母液糖等有机原料杂菌的数量发酵罐、培养基配制罐等设备的清洗质量有无灭菌的死角对减少或避免染菌仍然是十分必要的。,5、技术管理不善,技术管理就是要对发酵每个环节严格控制,发酵中稍有不慎就可能染菌,所以不能有侥幸心理而放松管理。,四、无菌状况的检测,1、环境无菌的检查尘埃粒子检测无菌平板检测,显微镜检查:染色 镜检平板划线检查:到平板 空培养 待测样品划线 培养观察酚红肉汤培养检查:无菌肉汤培养基空培养 接入样品 培养观察,2、种子及发酵液无菌状况检测,溶解氧pH值
11、尾气中CO2含量,其他:,谷氨酸正常发酵与异常发酵溶解氧变化,3、判断发酵是否染菌应以无菌试验结果为根据无菌试验的目的:,1)监测培养基、发酵罐及附属设备灭菌是否彻底2)监测发酵过程中是否有杂菌从外界侵入3)了解整个生产过程中是否存在染菌的隐患和死角,发酵过程的杂菌检查,五、染菌情况分析,染菌的原因有多种,对于实际情况如何分析呢?,1、单罐染菌和多罐染菌若是单罐染菌,即不是系统问题,而是该罐本身的问题。如种子带菌、培养基灭菌不彻底、罐有渗漏、分过滤器失效;若是多罐染菌,则一般为系统问题,如空气过滤系统有问题,特别是总过滤器长期没有检查,可能受潮失效;移种或补料的分配站有渗漏或灭菌不彻底。,2、
12、从染菌的时间来分析发酵早期染菌:种子带菌、培养基和设备灭菌不彻底、设备或管道有死角;中、后期染菌:中间补料、设备渗漏、操作不合理。3、从染菌的类型来分析耐热性芽孢杆菌:死角或灭菌不彻底;球菌、酵母:可能是从蒸汽的冷凝水或空气中带来的;浅绿色菌落(革兰氏阴性杆菌):发酵罐的冷却管或夹套渗漏霉菌:灭菌不彻底或无菌操作不严格。,第六章 发酵染菌及防治,第一节 发酵过程中的染菌分析 第二节 发酵染菌的预防措施 第三节 发酵染菌后的处理 第四节 预防噬菌体的危害,1、菌种保藏和活化,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、母瓶的移种和培养无菌室和摇床间都要
13、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,或用化学药品灭菌。,一、防止种子带菌,2、种子培养基灭菌的注意事项,灭菌操作时需要注意排气管是否畅通 固体培养基可采用两次灭菌的方法通入蒸汽后使瓶内培养基温度达到121C所需的时间与瓶内培养基的体积有关,3、种子摇瓶培养的注意事项 保证摇瓶间的清洁卫生 摇瓶内液体装料不宜过多 瓶口包扎的纱布一般为八层以上,无菌室要求,无菌室操作要点:无菌室装有紫外灯,打开紫外灯,照半小时,关灯后15分钟再接种。用消毒药水如新洁而灭配成1/1000浓度擦桌子、拖地,开启超净台的通风,接种时必须在超净台上操作,超净台装有一台鼓风机,进风口有一粗过滤
14、器,出风口有高效过滤器,无菌操作时,接种人员必须穿无菌服,戴口罩,手用酒精棉球擦干净。无菌室内无菌度的要求:把无菌培养皿平板打开盖子在无菌室内放置30分钟,根据一般工厂的经验,长出的菌落在3个以下为好。,无菌室立体示意图,高效空气粒子过滤气体走向,二、防止设备渗漏,设备和管件的渗漏指设备和管件由于腐蚀、内应力或其他原因形成微小漏孔发生渗漏现象。这些漏孔很小,特别是不锈钢材料形成的漏孔更小,有时肉眼不能直接觉察,需要通过一定的试漏方法才能发现。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
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