第四章发酵工业的无菌技术解说.ppt

第四章 发酵工业的无菌技术 发酵工业的无菌处理 发酵工业污染的防治策略 发酵工业的无菌技术 发酵培养基及设备管道灭菌 空气除菌 绝大多数工业发酵采用纯种培养，要求发酵过程只能有生产菌，不允许有“杂菌”污染。 如果污染杂菌，那么它就会在最短的时间内大量繁殖，与生产菌争夺营养成分或分泌代谢产物抑制生产菌的生长和代谢，从而干扰生产菌正常发酵，甚至造成倒罐，严重影响生产。 为了保证纯种发酵，在生产菌种接种之前要对发酵培养基、空气系统、流加料、发酵罐及管道系统进行灭菌，还要对环境进行消毒，防止杂菌和噬菌体的大量繁殖。 消毒与灭菌技术统称为发酵工业的无菌技术。 当然要实现每批次发酵都完全达到无杂菌污染几乎是不可能的，一般采用“污染概率”作为评价标准。 发酵工业中允许的染菌概率是10-3，即灭菌1000批次的发酵中只允许有一次染菌。 现代大规模的发酵生产往往需要更高的无菌要求，应该尽可能始终保持完全无杂菌状态。 第一节 发酵工业的无菌处理 灭菌：指用物理或化学的方法杀死物料或设备中所有生命物质的技术或工艺过程。 消毒：用物理或化学的方法杀死空气、地表以及容器和器具表面的微生物。 除菌：用过滤方法除去空气或液体中的微生物及其孢子。 防腐：用物理或化学方法杀死或抑制微生物的生长和繁殖。 消毒与灭菌的区别在于，消毒仅仅是杀灭生物体或非生物体表面的微生物，灭菌时杀灭所有的生命体。 灭菌适合培养基等物料的无菌处理。 消毒一般只能杀死营养细胞，而不能杀死细菌芽孢和真菌孢子等，特别适合于发酵车间的环境和发酵设备、器具的无菌处理。 第二节 发酵工业污染的防治策略 一 杂菌污染的危害： 杂菌消耗发酵培养基，造成生产能力的下降。 杂菌合成一些新的代谢产物，或杂菌污染后改变了发酵液的某些理化性质，使发酵产物的提取和分离变得困难，造成产物收率降低或产品质量下降。 杂菌代谢会改变原反应体系的pH，是发酵发生异常变化。 杂菌分解产物，使生产失败。 细菌发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，导致整个发酵失败。 染菌对发酵产率、提取收率、产品质量有重大影响，关系发酵生产过程的成败。 染菌轻者影响产率、产物提取收率和产品质量，严重者造成“倒罐”，浪费大量原料，造成严重的经济损失，而且扰乱生产秩序，破坏生产计划。 由于发酵生产的产品不同、污染杂菌的种类和性质不同、染菌发生的时间不同以及染菌的途径和程度不同，染菌所造成的危害及后果也不同。 1 染菌对不同菌种发酵的影响 细菌发酵中防止噬菌体污染 有机酸发酵主要是防止发酵前期染菌 酵母发酵中注意生长较快的细菌污染和野生酵母的污染 疫苗的发酵中染活菌、死菌或是毒素都应该全部废弃。 2 不同发酵时期染菌对发酵的影响 种子扩大时期染菌 应严格控制种子污染，一旦染菌均应灭菌后弃去，此时处理造成的损失最小。 发酵前期染菌 应迅速重新灭菌，再接种，进行从头发酵。有时还要根据前期染菌时的营养成分的消耗情况补充必要的营养成分。 发酵中期染菌 由于营养成分大量消耗，发酵产物正在大量积累，一般挽救处理困难，危害性很大，故在实际发酵生产过程中尽可能做到早发现、快处理。处理方法应根据各种发酵的特点和具体情况来决定。 发酵后期染菌 此时染菌对发酵的影响相对要小一些，一般可继续发酵，即使污染迅速加重，也可以采取提前放罐来减少染菌的损失。 3 杂菌污染对发酵产物提取和产品质量的影响 杂菌污染不仅严重影响生产菌的生长繁殖和代谢产物的合成，而且对发酵后处理也有极大的影响，尤其是增加了发酵产物的提取难度，同时还将影响发酵产品的质量。 二 杂菌污染的防治 1 染菌的检查与类型的判断 显微镜检查法 简单染色法或革兰氏染色法，将菌体染色后在显微镜观察。 对于霉菌、酵母发酵，先用低倍镜观察生产菌的特征，然后再用高倍镜观察有无杂菌存在。 方法简单、直接、常用，需要一定数量 平板划线培养检查法 先将待检样品在无菌平板上划线，根据可能的污染类别分别置于37、27℃下培养划线平板，以适应嗜中温和低温菌的生长，一般在8h后即可观察到是否有杂菌污染。 对于噬菌体检查，可采用双层平板培养法，上层和下层同为肉汤琼脂培养基，上层减少琼脂糖用量，先将灭菌的下层培养基融化后倒入平板，凝固后再将上层培养基溶解并保持40℃，加上生产菌作为指示菌核待检测样品混合后迅速倒在下层平板上。置培养箱保温培养经12-20h培养，观察有无噬菌斑。 肉汤培养检查法 将待检测样品接入无菌的肉汤培养基中，分别置于37℃和27℃下进行培养，随时观察微生物生长情况，并取样镜显，判断是否污染杂菌。 发酵过程的异常现象观察法 发酵过程出现的异常现象如溶解氧、pH、尾气中CO2含量，发酵液黏度等的异常变化，都可能产生污染的重要信息。 2 污染的原因分析 发酵染菌之后，必须找出染菌的原因，以总结发酵染菌的经验教训和犯罪措施，以