2025第14届国际生物发酵产品与技术装备展览会(济南)
2025年3月3-5日 济南黄河国际会展中心

【发酵展资讯】发酵工艺:发酵过程染菌问题综合防治

在现今发酵工业生产中,污染杂菌造成发酵失败的事故时常发生,严重影响发酵企业的生产,影响其经济效益。 发酵染菌是指在发酵过程中除生产菌之外其他微生物侵入了发酵系统,从而使纯种发酵失去了原有的价值。

1、 发酵染菌的危害
1.1不同种类的杂菌对发酵的影响
发酵类型 感染杂菌类型(危害)
青霉素发酵 染细短产气杆菌比粗大杆菌的危害大
链霉素发酵 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 染双球菌、芽孢杆菌和夹膜杆菌的危害较大
柠檬酸发酵 怕污染青霉菌
肌苷、肌苷酸发酵 污染芽孢杆菌的危害
谷氨酸发酵 最怕污染噬菌体
高温淀粉酶发酵 污染芽孢杆菌和噬菌体的危害较大
1.2不同染菌时间对发酵的影响【发酵展资讯】发酵工艺:发酵过程染菌问题综合防治插图

 

1.3不同染菌途径对发酵的影响

种子带菌: 种子带菌可使发酵染菌具有延续性,导致后续发酵失败

空气带菌: 空气带菌也使发酵染菌具有延续性,可能导致所有发酵罐染菌

培养基或设备灭菌不彻底: 不具有延续性

设备渗漏: 这种途径造成染菌的危害性较大

1.4 染菌对产物提取和产品质量的影响

1.4.1 对过滤的影响

发酵液粘度增加; 菌体大多自溶; 由于发酵不彻底,基质的残留浓度增加; 造成过滤时间拉长,影响设备的周转,破坏生产平衡; 大幅度降低过滤收率。

1.4.2 对提取的影响

a. 有机溶剂萃取工艺: 染菌的发酵液含有更多的水溶性蛋白,易乳化,造成溶剂相与水相难以区分

b. 离子交换工艺: 杂菌易粘附在离子交换树脂表面或被离子交换树脂吸附,降低交换量

1.4.3 对产品质量的影响

a. 对内在质量的影响: 染菌的发酵液含有较多的蛋白质和其它杂质,影响产品的纯度。

b. 对产品外观的影响: 一些染菌的发酵液经过滤后会复浊,影响产品外观。

1.5 染菌对三废处理的影响

杂菌的出现,使过滤后的废菌体无法利再利用,发酵染菌的废液,生物需氧量( BOD )增高,增加三废处理成本。

2、杂菌的检查方法

目前生产上常用的检查方法有:

① 显微镜检查

② 平板划线检查

③ 肉汤培养检查

判断发酵是否染菌应以无菌试验结果为根据。 除了以上的方法外,在实际生产中还可以根据  pH  值、尾气中  CO2  含量和溶解氧等参数的异常变化来判断是否染菌。

3、发酵染菌原因分析

3.1杂菌种类分析
杂菌 原因
耐热的芽孢杆菌 培养基灭菌不彻底、设备存在死角
球菌、无芽孢杆菌等 种子带菌、空气过滤效率低、灭菌不彻底、设备渗漏等
真菌 设备渗漏、无菌操作不当、无菌室灭菌不彻底
3.2发酵染菌规模分析
发酵规 模 染菌时期 原因
 

大批量 发酵 罐染 菌

发酵前期 种子染菌、连消设备染菌
发酵中后期 若杂菌类型相同,则是空气净化系统问题
 

部分发酵罐染菌

发酵前期 种子染菌、连消系统灭菌不彻底
发酵中后期 中间补料染菌
个别发酵罐连续染菌 设备渗漏、设备清洁问题

4、发酵染菌的防治

4.1 种子带菌及其防治

种子带菌原因:

保藏斜面试管菌种染菌、种子转接过程染菌、种子培养所用设备和装置染菌。

预防:

1、 严格控制无菌室的污染: 根据生产要求,建立相应的无菌室,交替使用各种灭菌手段对无菌室进行处理。

2、 制备种子: 严格管理种子制备,防止杂菌的进入。 为了防止染菌,种子保存管的棉花塞应有一定的紧密度,且有一定的长度,保存温度相对稳定; 对每一级种子的培养物均应进行严格的无菌检查,确保任何一级种子均未受杂菌污染后才能使用。

3、 设备灭菌: 严格按照要求使用灭菌设备,使得菌种培养基或器具灭菌彻底。 如果发现种子染菌,启用备用种子,并对所用器具及设备彻底灭菌。

4.2 空气带菌及其防治

加强生产环境的卫生管理,减少生产环境中空气的含菌量,正确选择采气口; 设计合理的空气预处理工艺; 设计和安装合理的空气过滤器,防止过滤器失效。

 4.3、操作失误导致染菌及其防治

1 、通常对于淀粉质培养基地灭菌采用实罐灭菌较好,一般在升温前先通过搅拌混合均匀, 并加入一定量的淀粉酶进行液化; 有大颗粒存在时应先过筛除去,再行灭菌; 对于麸皮、 黄豆饼一类的固形物含量较多的培养基,采用罐外预先配料,再转至罐内进行实罐灭菌较为有效。

2 、在灭菌升温时,要打开排气阀门,可避免 “ 假压 ” 造成染菌。

3 、添加消泡剂,严防泡沫大量产生及升顶。

4 、采用自动控温来避免蒸汽压力波动过大造成灭菌不彻底。

5 、可选择采用化学试剂浸泡等方法来灭菌。

4.4、设备渗漏或“死角”造成的染菌及其防治

设备渗漏主要指发酵罐、补糖罐、冷却盘管、管道阀门等,由于化学腐蚀、电化学腐蚀、磨蚀、加工制作不良等原因形成微孔后发生渗漏染菌。

BIO CHINA2023济南生物发酵展,将于3月30-4月1号山东国际会展中心盛大召开,目前已成为生物发酵产业一年一度行业盛会,展会将围绕,生物工程、发酵工程、细胞工程、蛋白工程、生物医药(抗生素、疫苗等)、生物饲料、生物农药、生物肥料、生物化工、食品发酵、发酵产品(氨基酸及有机酸、淀粉及淀粉糖、酵母及衍生物、酶制剂、发酵功能制品)等产业化中的新产品、新技术、新装备、新工艺为主要展示内容。本届展会以“发挥引擎作用,实现高质量发展”为主题,推动上下游行业融合发展,开拓国际国内市场,促进产业链供应链的稳定,进一步夯实了生物发酵大国向强国迈进的基础。为生物产业创新发展助力,共创生物产业新蓝海。

文章来源:发酵大师网微信公众号,生物发酵展组委会周彬整理发布!

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