最新微生物工程第十一章工业发酵染菌的防治PPT课件.ppt
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1、微生物工程第十一章工业发酵染微生物工程第十一章工业发酵染菌的防治菌的防治一、染菌的影响一、染菌的影响发酵过程污染杂菌,会严重的影响生产,发酵过程污染杂菌,会严重的影响生产,是发酵工业的致命伤。是发酵工业的致命伤。l造成大量原材料的浪费,在经济上造造成大量原材料的浪费,在经济上造成巨大损失成巨大损失l扰乱生产秩序,破坏生产计划。扰乱生产秩序,破坏生产计划。l遇到连续染菌,特别在找不到染菌原遇到连续染菌,特别在找不到染菌原因往往会影响人们的情绪和生产积极性。因往往会影响人们的情绪和生产积极性。l影响产品外观及内在质量影响产品外观及内在质量3 3、不同时间染菌对发酵的影响、不同时间染菌对发酵的影响污
2、染时间是指用无菌检测方法确准的污染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。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,显现染菌污染菌量有关。污染的菌量多,显现染菌所需的时间就短,污染菌量少,显现染菌所需的时间就短,污染菌量少,显现染菌的时间就长。的时间就长。(1)种子培养期染菌)种子培养期染菌由于接种量较小,生产菌生长一开始不由于接种量较小,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占优势,而且培养
3、液中几乎没有抗生素(产物)或只有很少抗生素(产物)。(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。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。如在此阶段染菌,应将培养液全部废弃。(2)发酵前期染菌)发酵前期染菌发酵前期最易染菌,且危害最大。发酵前期最易染菌,且危害最大。原因原因 发酵前期菌量不很多,发酵前期菌量不很多,与杂菌没有竞与杂菌没有竞争优势;争优势;且还未合成产物(抗生素)或产生且还未合成产物(抗生素)或产生很少,很少,抵御杂菌能力弱。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。在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。染菌措施
4、染菌措施 可以用降低培养温度,调整补料可以用降低培养温度,调整补料量,用酸碱调量,用酸碱调pH值,缩短培养周期等措施予值,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,重新不多,可以重新灭菌,补加一些营养,重新接种再用。接种再用。(3)发酵中期染菌)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,培养液量产酸,培养液pH下降;糖、氮消耗快,发酵下降;糖、氮消耗快,发酵液发粘,菌丝自溶,产物分泌减少或停止,有时液发粘,菌丝自溶,产物分泌减少或停止,有时甚至
5、会使已产生的产物分解。有时也会使发酵液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。发臭,产生大量泡沫。措施措施 降温培养,减少补料,密切注意代谢变降温培养,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。送一部分到染菌罐,抑制杂菌。(4)发酵后期染菌)发酵后期染菌发酵后期发酵液内已积累大量的产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
6、染菌的抑制或杀灭能力。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,可以提前放严重,又破坏性较大,可以提前放罐。罐。(二)发酵染菌对提炼和产品质量的影响(二)发酵染菌对提炼和产品质量的影响1 1、发酵染菌对过滤的影响、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溶,所以在发酵液过滤时不能或很难形成滤饼,导致成滤饼,导致过滤困难过滤困难。即使采取加热、。即使采取加热、冷却、添加助滤剂等措施,使部分蛋白冷却、添加助滤剂等措施,使部分蛋白质凝聚,但效果并不理想。质凝聚,但效果并
7、不理想。污染杂菌的种类对过滤的影响程度有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,污染细菌时很难过滤。由于过滤困难,过滤时间拉长,过滤时间拉长,影响发酵液储罐和过影响发酵液储罐和过滤设备的周转使用,滤设备的周转使用,破坏了生产平衡。破坏了生产平衡。染菌发酵液还会因过滤困难而染菌发酵液还会因过滤困难而大幅度大幅度降低过滤收率,降低过滤收率,直接影响提炼总收率。直接影响提炼总收率。2、发酵染菌对提炼的影响、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染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和其
8、它杂质。性蛋白和其它杂质。采用有机溶剂萃取的提炼工艺,则采用有机溶剂萃取的提炼工艺,则极易发生极易发生乳化乳化,很难使水相和溶剂相分离,影响进一,很难使水相和溶剂相分离,影响进一步提纯。步提纯。采用直接用离子交换树脂的提取工艺,如链采用直接用离子交换树脂的提取工艺,如链霉素、庆大霉素,染菌后大量杂菌黏附在离霉素、庆大霉素,染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面,或被离子交换树脂吸附,子交换树脂表面,或被离子交换树脂吸附,大大大大降低离子交换树脂的交换容量,降低离子交换树脂的交换容量,而且有而且有的杂菌很难用水冲洗干净,洗脱时与产物一的杂菌很难用水冲洗干净,洗脱时与产物一起进入洗脱液,影响进一步提
9、纯。起进入洗脱液,影响进一步提纯。二、染菌的原因二、染菌的原因(一)发酵染菌率计算基准(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。染菌批次数应包料批(次)数之比的百分率。染菌批次数应包括染菌后培养基经重新灭菌,又再次染菌的批括染菌后培养基经重新灭菌,又再次染菌的批次数在内。这是习惯的计算方法,也是我国的次数在内。这是习惯的计算方法,也是我国的统一计算方法。统一计算方法。总染菌率总染菌率%=(二)染菌原因(二)染菌原因 造成染菌的因素很多,但总结几十年的经造成染菌的因素很多,但总结几十年的经验,对绝大部分罐批染
10、菌的原因是比较清楚验,对绝大部分罐批染菌的原因是比较清楚的,但在实际生产中发酵染菌率仍比较高,的,但在实际生产中发酵染菌率仍比较高,可以说产生这种现象大多数是由于工作中可以说产生这种现象大多数是由于工作中“明明知故犯知故犯”“不负责任不负责任”和和“侥幸心理侥幸心理”所造成的。所造成的。例如,灭菌的蒸汽压不足不能灭菌;设备有例如,灭菌的蒸汽压不足不能灭菌;设备有渗漏不能进罐等等都是众所周知的,但因为渗漏不能进罐等等都是众所周知的,但因为有侥幸心理还是照样灭菌,进罐,结果以污有侥幸心理还是照样灭菌,进罐,结果以污染杂菌而告终。现将我们收集到的国内外几染杂菌而告终。现将我们收集到的国内外几家抗生素
11、工厂发酵染菌原因列于下:家抗生素工厂发酵染菌原因列于下:日本工业技术院发酵研究所多年来抗生素发酵染菌原因分析日本工业技术院发酵研究所多年来抗生素发酵染菌原因分析 项目项目 百分率百分率%种子带菌或怀疑种子带菌种子带菌或怀疑种子带菌 9.64接种时罐压跌零接种时罐压跌零 0.19培养基灭菌不透培养基灭菌不透 0.79总空气系统有菌总空气系统有菌 19.96泡沫冒顶泡沫冒顶 0.48夹套穿孔夹套穿孔 12.36盘管穿孔盘管穿孔 5.89接种管穿孔接种管穿孔 0.39阀门渗漏阀门渗漏 1.45搅拌轴密封渗漏搅拌轴密封渗漏 2.09罐盖漏罐盖漏 1.54其它设备渗漏其它设备渗漏 10.13操作原因操作
12、原因 10.15 原因不明原因不明 24.94上海第三制药厂染菌原因分析上海第三制药厂染菌原因分析 项目项目 百分率百分率%种子带菌种子带菌 14.15盘管穿孔盘管穿孔 14.20阀门渗漏阀门渗漏 23.30空气系统有菌空气系统有菌 10.0管理不善管理不善 25.80其它其它 7.49原因不明原因不明 5.78 管理不善而染菌的有管理不善而染菌的有31个罐批,占个罐批,占25.08经经分析有下表所列原因:分析有下表所列原因:项目项目 百分率百分率%进罐前未做设备严密度检查进罐前未做设备严密度检查 25.8接种违反操作规程接种违反操作规程 25.8检修质量缺乏验收制度检修质量缺乏验收制度 19
13、.35操作不熟练操作不熟练 19.35配料违反工艺规程配料违反工艺规程 6.45调度不当调度不当 3.25第四制药厂链霉素发酵染菌原因分析第四制药厂链霉素发酵染菌原因分析 项目项目 百分率百分率%外界带入杂菌(取样、补料)外界带入杂菌(取样、补料)8.20设备穿孔设备穿孔 7.60空气系统有菌空气系统有菌 26.00停电罐压跌零停电罐压跌零 1.60接种接种 11.00蒸汽压力不足或蒸汽量不足蒸汽压力不足或蒸汽量不足 0.60管理问题管理问题 7.80 操作违反规程操作违反规程 1.60种子带菌种子带菌 0.60原因不明原因不明 35.00造成染菌的主要原因总结造成染菌的主要原因总结1 1、设
14、备渗漏、设备渗漏 设备渗漏包括夹套穿孔、盘管穿孔、接种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和其它设备漏等。从日本工业技术院发酵研究所对染菌原因分析发现,这类染菌占研究所对染菌原因分析发现,这类染菌占33.85,上海三厂的分析这类染菌为,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。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,严密度检查,对制服染菌是极其主要的,也是重要的。也是重要的。2 2、空气带菌、空气带菌从日本工业技术院和上海第四制药厂分
15、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析空气带菌而造成的染菌分别为19.96和和 26%。国内外空气除菌技术虽已有。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杂,环节多,偶遇不慎便会导致空气除菌失败。菌失败。3、种子带菌、种子带菌种子带菌又分为种子本身带菌和种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,子培养过程中染菌。加强种子管理,严格无菌操作,种子本身带菌是可严格无菌操作,种子本身带菌是可以克服的。
16、种子培养过程染菌与发以克服的。种子培养过程染菌与发酵一样有许多因素造成。酵一样有许多因素造成。4 4、灭菌不彻底、灭菌不彻底灭菌技术的好坏与灭菌质量很有关系灭菌技术的好坏与灭菌质量很有关系l蒸汽通入培养基,蒸汽通入培养基,升温快慢、保温时间升温快慢、保温时间产生过多泡沫产生过多泡沫l蒸汽总压是否达到要求标准蒸汽总压是否达到要求标准l环境中的环境中的杂菌数量因季节而有很大差别杂菌数量因季节而有很大差别。如上海第四制药厂在卡那霉素生产中,于如上海第四制药厂在卡那霉素生产中,于炎热的夏季将连续灭菌预热至炎热的夏季将连续灭菌预热至800C的培养的培养基采样培养,可发现无法计数的大量的芽基采样培养,可发
17、现无法计数的大量的芽孢杆菌;而在冬季取样的培养中,则仅发孢杆菌;而在冬季取样的培养中,则仅发现现23个芽孢杆菌。故染菌率因季节不同个芽孢杆菌。故染菌率因季节不同而发生明显变化。而发生明显变化。l原材料储存原材料储存和保管,如液胨、玉米和保管,如液胨、玉米浆、母液糖等有机原料浆、母液糖等有机原料杂菌的数杂菌的数量量l发酵罐、培养基配制罐等设备的清发酵罐、培养基配制罐等设备的清洗质量洗质量有无灭菌的死角有无灭菌的死角对减少或避免染菌仍然是十分必要的。对减少或避免染菌仍然是十分必要的。5 5、技术管理不善、技术管理不善技术管理就是要对发酵每个环节严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
18、就可能染格控制,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菌,所以不能有侥幸心理而放松管理理三、无菌状况的检测三、无菌状况的检测1 1、环境无菌的检查、环境无菌的检查尘埃粒子检测尘埃粒子检测无菌平板检测无菌平板检测2 2、种子及发酵液无菌状况检测、种子及发酵液无菌状况检测酚红肉汤培养基检测酚红肉汤培养基检测平板划线平板划线显微镜观察显微镜观察四、染菌情况分析四、染菌情况分析染菌的原因有多种,对于实际情况染菌的原因有多种,对于实际情况如何分析呢?如何分析呢?1、单罐染菌、单罐染菌不是系统问题,而是该罐本身的问不是系统问题,而是该罐本身的问题。如种子带菌、培养基灭菌不彻题。如种子带菌、培
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