染菌对微生物发酵的影响

发酵过程杂菌污染,会严重影响生产,是发酵工业的致命伤。生产不同的产品,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.发酵染菌对不同产品的影响

不同品种的发酵制品,需采用不同种类的微生物菌种生产。不同菌种使用的培养基、发酵工艺条件、代谢途径也各不相同,受杂菌污染的微生物种类及危害也不相同。

在青霉素生产过程中,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,都能使青霉素迅速被破坏,目的产物得率降低,危害十分严重。链霉素、四环素、红霉素、卡那霉素等发酵染菌虽不像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、克念菌素等抗生素能有效抑制霉菌,但对细菌几乎没有抑制和杀灭作用,因此,发酵染菌主要为细菌类微生物。

在发酵酒生产过程中,染菌带来的影响则主要是使发酵液酸度增加,发酵度下降,影响产品风味等。

在疫苗生产过程中,发酵染菌危害更大。目前疫苗多采用深层发酵,产物不加提纯而直接使用,在其深层发酵过程中,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,也较难防治,故危害极大。污染噬菌体后,可使发酵产量大幅度下降,严重的造成倒罐,断种,被迫停产。如谷氨酸发酵最怕噬菌体的污染,因为噬菌体蔓延速度快,难以防治且容易造成连续污染。

(2)污染其他杂菌

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。特别是污染芽孢杆菌,由于芽孢耐热,不易杀死,往往一次染菌后会反复染菌。如肌苷、肌苷酸发酵污染芽孢杆菌的危害最大;高温淀粉酶发酵污染芽孢杆菌和噬菌体的危害较大。

3.染菌时间对发酵的影响

污染时间是指用无菌检测方法确定的污染时间,而不是杂菌进入培养液的时间。杂菌进入培养液后,需经一定时间的生长、繁殖才能显现出来,显现时间取决于染菌量的多少。染菌量多,显现所需的时间就短;染菌量少,显现染菌的时间就长。

(1)种子培养期染菌

在这一阶段,种子培养主要是生长繁殖菌体,生产菌体浓度低,培养基营养丰富很容易染菌,一旦染菌,就会造成种子质量严重下降,危害极大。因此,应该严格控制种子染菌的发生,一旦发现种子染菌,就应灭菌后弃去,并对种子罐、管道进行检查和彻底灭菌。

(2)发酵前期染菌

在这一阶段,生产菌处于生长繁殖阶段,代谢产物很少,容易染菌,染菌后的杂菌迅速繁殖,与生产菌争夺营养成分,严重干扰生产菌的繁殖和产物的形成。一旦发现染菌,可重新灭菌,补加一些营养后重新接种。

(3)发酵中期染菌

在中期染菌,将严重干扰生产菌的繁殖和产物的生成。发酵中期染菌较难处理,危害性较大,在生产过程中应做到早预防、早发现、早处理。处理方法应根据各种发酵的特点和具体情况来决定。

(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,可继续发酵。如果染菌严重,又破坏性较大,可以提前放罐提取产物。

4.不同染菌途径对发酵的影响

(1)种子带菌

种子带菌可使发酵染菌具有延续性,将会使后继发酵中出现杂菌,需要严格控制。

(2)空气带菌

空气带菌也使发酵染菌具有延续性,导致染菌范围扩大至所有发酵罐,可通过加强空气无菌检测进行控制。

(3)培养基或设备灭菌不彻底

一般为孤立事件,不具有延续性。

(4)设备渗漏

这种途径造成染菌的危害性较大,常造成严重染菌和发酵失败。

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