在發(fā)酵過程中如何做染菌污染控制

分析發(fā)酵罐染菌的原因，總結(jié)防止發(fā)酵染菌的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，把發(fā)酵染菌消滅在發(fā)生以前，防患于未然，是積極制服發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)過程中雜菌的zui重要的措施。

發(fā)酵工業(yè)中雜菌污染的原因

1、染菌的菌型分類和雜菌生存的條件

許多雜菌與我們的工業(yè)菌種有著相似的生長條件，因此能夠在工業(yè)發(fā)酵中很好的生長。我們要控制雜菌的污染，必須對(duì)雜菌的生長條件、代謝途徑十分了解。發(fā)酵過程中較易感染的雜菌主要有真菌的酵母菌、霉菌等，細(xì)菌中的長短桿菌、球菌等以及病毒噬菌體。zui適生長溫度是指在此溫度下，微生物的新陳代謝達(dá)到zui大的速率，一般微生物的生長zui適溫度在25～35℃。了解各菌種的zui適成長溫度，對(duì)分析染菌的原因有一定的參考價(jià)值。微生物在超過其zui高生長溫度的環(huán)境中生長就會(huì)死亡，微生物在高溫下死亡的機(jī)理是酶遇熱后失去活性引發(fā)新陳代謝故障而引起的。我們采用致死溫度和致死時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)。掌握各種微生物的致死溫度和致死時(shí)間有利于滅菌操作。一般情況下，大腸桿菌、肺炎雙球菌和酵母菌在60℃左右10min即可死亡，而枯草芽孢桿菌則要100℃時(shí)17min死亡，嗜熱芽孢桿菌則需要120℃時(shí)12min才能殺死。微生物生長環(huán)境中的pH與微生物的活動(dòng)有密切關(guān)系，pH的變化可能引起某種代謝產(chǎn)物的積累，而pH若發(fā)生突變有可能是因?yàn)楦腥玖四撤N雜菌。一般情況下，細(xì)菌生長的pH范圍為4～9，zui適為7或者微堿性。霉菌和酵母菌生長的pH范圍為2～7，zui適為5或微酸性。了解各種不同微生物生長的pH范圍有利于找出染菌的原因并對(duì)發(fā)酵條件加以控制。

2、染菌的原因

由于工業(yè)發(fā)酵的許多環(huán)節(jié)都是半開放式的，許多情況下染菌是不可避免的問題，但是染菌的原因很多，主要有管理不善引起的人為因素、種子帶菌、設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理、工藝管線安裝不合理、設(shè)備存在泄露或死角和空氣染菌等。

（1）種子帶菌。根據(jù)長期以來的經(jīng)驗(yàn)，在發(fā)酵的前期，尤其是0～6h內(nèi)很少染菌，而在10h或20h以后染菌數(shù)目會(huì)逐步增多甚至?xí)蝗辉龆?。種子污染芽孢菌可能是滅菌不*造成的，若是污染了酵母菌或霉菌有可能是種子帶菌所致。為了弄清雜菌是否是種子帶菌所致，在接種后要將接種瓶中剩余的少量種子液繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，以觀察判定是否為種子帶菌。如遇污染菌數(shù)少，且所污染的雜菌又對(duì)培養(yǎng)過程中產(chǎn)生菌所分泌的抗生素敏感，在這種情況下通過無菌試驗(yàn)很難培養(yǎng)；但在種子罐或者發(fā)酵罐中則仍能繼續(xù)生長、繁殖，甚至?xí)：Πl(fā)酵，這種情況應(yīng)該為種子帶菌。

（2）設(shè)備因素。發(fā)酵生產(chǎn)過程中設(shè)備上存在的漏洞也是染菌的一個(gè)重要因素，在設(shè)備結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成發(fā)酵染菌的因素有以下幾方面：設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理，設(shè)備安裝不合理，設(shè)備本身的泄露、死角和設(shè)備管理上的漏洞。此外發(fā)酵方法設(shè)計(jì)不合理也容易染菌。設(shè)備的漏洞可能由化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、磨蝕以及操作不當(dāng)引起設(shè)備穿孔。發(fā)酵的系統(tǒng)設(shè)備不合理也會(huì)染菌，例如蒸汽系統(tǒng)、無菌空氣系統(tǒng)、物料消毒系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)等。蒸汽的溫度高低、壓力大小、蒸汽中含冷凝水量會(huì)影響蒸汽的質(zhì)量，由于濕飽和蒸汽中冷凝水含量大，蒸汽溫度低、壓力波動(dòng)大，可能造成滅菌溫度時(shí)間達(dá)不到雜菌的致死時(shí)間和致死溫度而造成發(fā)酵染菌。蒸汽管路過長、支路過多、循環(huán)使用或者連接未消毒設(shè)備都會(huì)造成染菌?？諝庀到y(tǒng)造成雜菌的因素主要有空氣中帶油帶水、總空氣系統(tǒng)的安裝不當(dāng)以及沒有定期檢查。物料消毒系統(tǒng)引起的雜菌主要是設(shè)備的死角積累雜菌或者是沒有定期檢查。

（3）人為因素。造成染菌的人為因素是指操作者的操作方法、操作質(zhì)量和操作者的工作責(zé)任心等本來能夠避免而沒有避免的染菌因素。人為因素包括進(jìn)罐前未做嚴(yán)密度檢查、接種違反操作規(guī)程、檢修質(zhì)量缺乏驗(yàn)收制度、操作不熟練或者錯(cuò)誤。人為因素造成的雜菌污染必須要引起足夠的重視，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候人為造成的染菌往往是操作人員一些明知故犯、麻痹大意或者僥幸心理所致，而一旦染菌，巨大的經(jīng)濟(jì)損失就會(huì)給人們以深痛教訓(xùn)。

發(fā)酵工業(yè)中控制雜菌的技術(shù)

在了解了大部分的染菌原因后，我們應(yīng)當(dāng)針對(duì)染菌原因?qū)Ω鞣矫婕右愿倪M(jìn)，把染菌的風(fēng)險(xiǎn)降到zui低。防止雜菌污染的*步是要做好進(jìn)罐前的消毒滅菌工作。

1、發(fā)酵工業(yè)中的滅菌技術(shù)

（1）培養(yǎng)基的滅菌。培養(yǎng)基常用的滅菌方法有干熱滅菌法、濕熱滅菌法、射線滅菌法、化學(xué)藥品滅菌法、過濾除菌法、火焰滅菌法、臭氧滅菌法等.

目前發(fā)酵工業(yè)中使用zui多的是濕熱滅菌法。濕熱滅菌利用高溫飽和蒸汽具有很強(qiáng)的穿透能力，同時(shí)在冷凝時(shí)會(huì)放出大量冷凝熱的性質(zhì)，而將物料溫度升高，使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)凝固變性，而達(dá)到殺死各種微生物進(jìn)行滅菌的方法。滅菌條件通常是121℃30min。濕熱滅菌具有蒸汽來源容易、潛熱大、穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，與其他滅菌方法相比具有滅菌效果好、操作費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。干熱滅菌法是利用干燥高溫的熱空氣將微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)氧化進(jìn)行滅菌。常用的干熱滅菌的條件為160℃下保溫1～2h。干熱滅菌的優(yōu)點(diǎn)是可保持在干燥狀態(tài)，但是滅菌效果不如濕熱滅菌。

（2）空氣的過濾除菌。好氧菌在發(fā)酵過程中需不斷通入空氣，以提供微生物呼吸和代謝所需要的氧氣?？諝庵械奈⑸锎蠖嗍羌?xì)菌和各種孢子，也存在酵母菌和病毒粒子，它們大多附著在空氣的灰塵上，空氣除菌主要是除去空氣中的微粒?？諝獬姆椒ㄖ饕休椛錅缇?、化學(xué)殺菌、靜電除塵和加熱滅菌等，但對(duì)于大流量空氣的除菌目前仍然普遍采用纖維介質(zhì)過濾除菌方法。目前作為空氣除菌介質(zhì)的有棉花纖維、超細(xì)纖維紙、維尼龍纖維等?？諝饨橘|(zhì)過濾時(shí)，介質(zhì)間的空隙要遠(yuǎn)大于粒子的直徑。纖維介質(zhì)阻留粒子機(jī)制有幾方面：阻攔截留、慣性碰撞截留和布朗擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。

（3）設(shè)備和管道滅菌設(shè)備和管道在使用前也必須保證無菌狀態(tài)。

<1>種子罐、發(fā)酵罐、計(jì)量罐、補(bǔ)料罐等空罐的滅菌 要從各罐底部的有關(guān)通道通入蒸汽，使罐內(nèi)壓力達(dá)到0.147MPa（表壓），維持45min。滅菌過程應(yīng)從各罐頂部的俄有關(guān)閥門排出空氣，并使蒸汽通過，達(dá)到死角滅菌。滅菌完畢，關(guān)閉蒸汽閥后，待罐內(nèi)壓力低于空氣過濾器壓力時(shí)，通入滅菌空氣保壓至0.098MPa（表壓）。

<2>空氣總過濾器和分過濾器的滅菌 從空氣過濾器上部通入蒸汽，并從上、下排氣口排氣，壓力維持在0.147MPa(表壓)，滅菌2h。滅菌完畢后通入壓縮空氣將空氣過濾器吹干，然后保壓。

<3>補(bǔ)料罐路、消沫劑管路和接種管路滅菌 一般要求壓力為0.3～0.45MPa，保溫時(shí)間1h。

2、雜菌的控制技術(shù)和預(yù)防染菌的措施

（1）雜菌控制。針對(duì)不同的染菌原因，我們應(yīng)該采取不同的措施加以控制。若發(fā)生了染菌現(xiàn)象，首先要找到染菌的原因，再采取補(bǔ)救的措施，即使當(dāng)批次的產(chǎn)品無法挽回，也應(yīng)詳細(xì)查找其原因，加以改正為以后的生產(chǎn)積累經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

對(duì)于種子帶菌的情況，為了防止種子帶菌，zui重要的是在制備種子時(shí)對(duì)沙土管、冷凍管、斜面及搖瓶必須嚴(yán)格控制。特別是由液體菌絲體接種時(shí)的母瓶是易于招致染菌的環(huán)節(jié)，因此，保持搖瓶的清潔可以減少被雜菌污染的機(jī)會(huì)。對(duì)于設(shè)備泄漏的情況，由于微小的泄漏用肉眼很難發(fā)現(xiàn)因此必須要對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢查，以免造成大面積染菌。對(duì)于儀器設(shè)備的材料應(yīng)該選用耐腐蝕材料、添加緩蝕劑、控制及改善腐蝕環(huán)境等措施，可以降低或防止化學(xué)腐蝕。用陰極保護(hù)法可以防止電化學(xué)腐蝕設(shè)備。

在工業(yè)發(fā)酵中，由于管理不善造成染菌問題也很嚴(yán)重。良好的發(fā)酵設(shè)備和嚴(yán)格的滅菌操作是防止染菌的先決條件。但是，單純重視技術(shù)操作而忽視技術(shù)管理，就不能取得令人滿意的防菌效果。防止發(fā)酵染菌的技術(shù)管理是企業(yè)技術(shù)管理的一個(gè)重要組成部分，它對(duì)一個(gè)發(fā)酵工廠的工作人員、廠房、衛(wèi)生、調(diào)度以及設(shè)備、原材料和生產(chǎn)操作都有一定的要求。特別市對(duì)發(fā)酵染菌報(bào)告要據(jù)實(shí)認(rèn)真填寫，以便進(jìn)行討論、分析和找出原因，吸取教訓(xùn)。防止再次發(fā)生。

在發(fā)酵工業(yè)中普遍存在著噬菌體危害，尤其在谷氨酸、酶制劑、抗生素、有機(jī)溶劑核干酪、酸乳等生產(chǎn)中。目前對(duì)于噬菌體污染所采取的措施還不能使危害降到零，但是確實(shí)能使染菌率大為降低。這些措施主要有：定期檢查噬菌體，了解其數(shù)量的變化和分布；改善環(huán)境，保持生產(chǎn)區(qū)清潔；用藥物防治和挽救技術(shù)；抗噬菌體菌株的選育及其合理使用。

（2）預(yù)防染菌措施。在不同的工業(yè)生產(chǎn)中，預(yù)防雜菌的措施也不盡相同。要在具體環(huán)境中做具體分析，運(yùn)用切實(shí)可行的辦法減少雜菌的感染。上海市科學(xué)研究所承擔(dān)，上海釀造四廠協(xié)作對(duì)醬油釀造制曲中雜菌污染控制進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，在種曲通風(fēng)制曲生產(chǎn)中添加適量的冰醋酸對(duì)常見的微球菌、鏈球菌、雙球菌和枯草芽孢桿菌有明顯的抑制作用，有效的防止酸曲、壞曲的發(fā)生，保障了制曲質(zhì)量，改善了產(chǎn)品衛(wèi)生，提高了醬油澄清度。這樣的預(yù)防染菌的思路是值得借鑒的。

（3）發(fā)展。發(fā)酵的雜菌控制技術(shù)是從實(shí)踐中產(chǎn)生的科學(xué)，是總結(jié)提高到理論，再回到實(shí)踐中去解決問題的一門學(xué)科。為了消滅染菌問題，必須從工業(yè)生產(chǎn)初期的基本設(shè)計(jì)抓起，要爭取做到“發(fā)酵設(shè)備、工業(yè)管線的零染菌率設(shè)計(jì)”，把染菌的風(fēng)險(xiǎn)控制到zui低，要以預(yù)防為主，防患于未然