第七章-发酵异常情况分析处理与防治课件.ppt
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1、 浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 第七章第七章 发酵异常情况的分析与防治发酵异常情况的分析与防治 浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 发酵的异常现象发酵的异常现象 什么是发酵异常情况什么是发酵异常情况:发酵液的物理参数、化学参数或:发酵液的物理参数、化学参数或生物参数发生与正常情况不同的改变,并影响发酵水平,生物参数发生与正常情况不同的改变,并影响发酵水平,使生产蒙受损失的情况;使生产蒙受损失的情况;发酵异常情况的类型发酵异常情况的类型:种子异常、发酵异常;:种子异常、发酵异常;浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 种子培养异常种子培养异常表现表现:菌体生长缓慢、菌丝结团、
2、菌体老化和代谢异常;:菌体生长缓慢、菌丝结团、菌体老化和代谢异常;危害危害:培养的种子不合格,影响后续发酵的正常进行;:培养的种子不合格,影响后续发酵的正常进行;可能原因:可能原因:培养基组成:培养基原料、灭菌条件;培养基组成:培养基原料、灭菌条件;培养条件:供氧(通气、搅拌)、培养条件:供氧(通气、搅拌)、pHpH值、温度;值、温度;种子:种子质量(菌种老化、退化)、接种量;种子:种子质量(菌种老化、退化)、接种量;染菌:染菌:浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 发酵异常发酵异常表现表现:菌体生长差、菌体生物量异常、菌体形态、:菌体生长差、菌体生物量异常、菌体形态、pHpH值异常、值异
3、常、发酵液流动性黏度异常、泡沫过多、营养物质消耗异常等;发酵液流动性黏度异常、泡沫过多、营养物质消耗异常等;危害危害:无法达到期望的发酵目标;:无法达到期望的发酵目标;可能原因:可能原因:培养基组成:培养基原料、灭菌条件;培养基组成:培养基原料、灭菌条件;培养条件:供氧(通气、搅拌)、培养条件:供氧(通气、搅拌)、pHpH值、温度;值、温度;种子:种子质量(菌种老化、退化)、接种量;种子:种子质量(菌种老化、退化)、接种量;染菌:染菌:发酵过程中生产菌以外的菌株侵入发酵液并进行繁殖;发酵过程中生产菌以外的菌株侵入发酵液并进行繁殖;浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌对发酵的影响及处置
4、染菌对发酵的影响及处置 浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌对发酵的影响染菌对发酵的影响 染菌对不同发酵过程的普遍性影响染菌对不同发酵过程的普遍性影响:营养物质被杂菌消耗,菌体生长受到抑制,生物量和产物产量偏低;营养物质被杂菌消耗,菌体生长受到抑制,生物量和产物产量偏低;产物被杂菌分解、严重时得不到产物:青霉素发酵;产物被杂菌分解、严重时得不到产物:青霉素发酵;不同染菌情况对不同发酵过程还有特殊的影响不同染菌情况对不同发酵过程还有特殊的影响:青霉素发酵:细短产气杆菌;青霉素发酵:细短产气杆菌;四环素发酵:双球菌、芽孢杆菌、荚膜杆菌;四环素发酵:双球菌、芽孢杆菌、荚膜杆菌;柠檬酸发酵:
5、青霉菌;柠檬酸发酵:青霉菌;谷氨酸发酵:噬菌体;谷氨酸发酵:噬菌体;染菌时间和染菌程度的影响;染菌时间和染菌程度的影响;种子培养期;种子培养期;发酵前期;发酵前期;发酵中期;发酵中期;发酵后期;发酵后期;浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌的处置策略:种子染菌染菌的处置策略:种子染菌染菌种子不能再接入发酵罐中进行发酵,应经灭菌后弃之,并染菌种子不能再接入发酵罐中进行发酵,应经灭菌后弃之,并对种子罐、管道等进行仔细检查和彻底灭菌;对种子罐、管道等进行仔细检查和彻底灭菌;有备用种子有备用种子:采用备用种子,选择生长正常无染菌的种子接入:采用备用种子,选择生长正常无染菌的种子接入发酵罐,继
6、续进行发酵生产;发酵罐,继续进行发酵生产;无备用种子无备用种子:则可选择一个适当菌龄的发酵罐内的发酵液作为:则可选择一个适当菌龄的发酵罐内的发酵液作为种子,进行种子,进行“倒种倒种”处理,接入新鲜的培养基中进行发酵,从处理,接入新鲜的培养基中进行发酵,从而保证发酵生产的正常进行;而保证发酵生产的正常进行;浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌的处置策略:发酵前期染菌染菌的处置策略:发酵前期染菌若培养基中的碳、氮源含量还比较高时,终止发酵,将培养基若培养基中的碳、氮源含量还比较高时,终止发酵,将培养基加热至规定温度,重新进行灭菌处理后,再接入种子进行发酵;加热至规定温度,重新进行灭菌处理
7、后,再接入种子进行发酵;若培养基中的碳、氮源的消耗量已比较多,则可放掉部分料液,若培养基中的碳、氮源的消耗量已比较多,则可放掉部分料液,补充新鲜的培养基,重新进行灭菌处理后,在接种进行发酵;补充新鲜的培养基,重新进行灭菌处理后,在接种进行发酵;也可采取降温培养、调节也可采取降温培养、调节pHpH值、调整补料量、补加培养基等措值、调整补料量、补加培养基等措施进行处理;施进行处理;浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌的处置策略:发酵中、后期染菌染菌的处置策略:发酵中、后期染菌发酵中、后期染菌或发酵前期轻微染菌而发现较晚时,可以加发酵中、后期染菌或发酵前期轻微染菌而发现较晚时,可以加入适当
8、的杀菌剂或抗生素以及正常的发酵液,以抑制杂菌的生入适当的杀菌剂或抗生素以及正常的发酵液,以抑制杂菌的生长速度长速度;也可采取降低培养温度、降低通风量、停止搅拌、少量补糖等也可采取降低培养温度、降低通风量、停止搅拌、少量补糖等其他措施,进行处理其他措施,进行处理;如果发酵过程的产物代谢已达一定水平,此时产品的含量若达如果发酵过程的产物代谢已达一定水平,此时产品的含量若达一定值,只要明确是染菌也可放罐一定值,只要明确是染菌也可放罐;废弃前应加热至废弃前应加热至120以上、灭菌以上、灭菌30min后才能排放后才能排放;浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌的处置策略:设备处理染菌的处置策略:
9、设备处理放罐后进行彻底清洗,空罐加热至放罐后进行彻底清洗,空罐加热至120以上、灭菌以上、灭菌30min;或甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡或甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡12小时以上;小时以上;浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌的检查与判断染菌的检查与判断 浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 判断方法判断方法:无菌试验无菌试验 显微镜镜检法;显微镜镜检法;肉汤培养法;肉汤培养法;平板划线培养或斜面培养检查法;平板划线培养或斜面培养检查法;发酵过程的异常现象观察法:溶氧、尾气组成、发酵过程的异常现象观察法:溶氧、尾气组成、pH值、耗糖、值、耗糖、(闻)气味、(看)颜色、;(闻)气味、(看)颜色
10、、;染菌的检查和判断染菌的检查和判断 浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌判断:溶解氧异常染菌判断:溶解氧异常感染噬菌体后,生产感染噬菌体后,生产菌的呼吸作用受到抑菌的呼吸作用受到抑制,溶解氧浓度很快制,溶解氧浓度很快上升;上升;感染噬菌体后,溶解感染噬菌体后,溶解氧的变化比菌体浓度氧的变化比菌体浓度更灵敏,能更好地预更灵敏,能更好地预见染菌的发生。见染菌的发生。谷氨酸的溶解氧变化曲线谷氨酸的溶解氧变化曲线1.1.正常发酵溶解氧曲线正常发酵溶解氧曲线;2.;2.异常发酵溶解氧曲线异常发酵溶解氧曲线 3.3.异常发酵光密度值异常发酵光密度值 123 浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工
11、艺学 染菌判断:溶解氧异常染菌判断:溶解氧异常感染好气性杂菌:溶解氧的变化是在较短时间内下降,直至感染好气性杂菌:溶解氧的变化是在较短时间内下降,直至接近于零,且在长时间内不能回升;接近于零,且在长时间内不能回升;感染非好气性杂菌:生产菌由于受污染而抑制生长,使耗氧感染非好气性杂菌:生产菌由于受污染而抑制生长,使耗氧量减少,溶解氧升高;量减少,溶解氧升高;浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌判断:尾气染菌判断:尾气COCO2 2含量异常含量异常好气性发酵产生的好气性发酵产生的CO2量与糖代谢有关,因此尾气中量与糖代谢有关,因此尾气中CO2含量含量的变化看反映菌体的生长代谢情况;的变化
12、看反映菌体的生长代谢情况;杂菌污染如果使糖耗加快,则杂菌污染如果使糖耗加快,则CO2含量增加;反之则降低;含量增加;反之则降低;噬菌体污染后,菌体生长受到抑制,糖耗减慢,噬菌体污染后,菌体生长受到抑制,糖耗减慢,CO2含量降低;含量降低;浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌的检查和判断染菌的检查和判断以以无菌试验无菌试验和和平板培养平板培养为主,其它方法为辅;为主,其它方法为辅;如果肉汤连续三次发生变色反应(由红色变为黄色)或产生混如果肉汤连续三次发生变色反应(由红色变为黄色)或产生混浊,或平板培养连续三次发现有杂菌菌落的出现,即可判断为浊,或平板培养连续三次发现有杂菌菌落的出现,即
13、可判断为染菌。染菌。有时肉汤培养的阳性反应不够明显,而发酵样品的各项参数确有时肉汤培养的阳性反应不够明显,而发酵样品的各项参数确有可疑的染菌反应,并经镜检等其他方法确认连续三次样品有有可疑的染菌反应,并经镜检等其他方法确认连续三次样品有相同类型的杂菌存在,也应该判断为染菌;相同类型的杂菌存在,也应该判断为染菌;无菌试验期间应每六小时观察一次无菌试验样品,以便能及早无菌试验期间应每六小时观察一次无菌试验样品,以便能及早发现染菌。发现染菌。浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌的原因与防治染菌的原因与防治 浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 123456789101112131405
14、1015202530100%term原因不明原因不明 总空气系统有菌总空气系统有菌 操作问题操作问题 其他设备渗漏其他设备渗漏 夹套穿孔夹套穿孔 种子带菌或怀疑种子带菌种子带菌或怀疑种子带菌 盘管穿孔盘管穿孔 搅拌轴密封渗漏搅拌轴密封渗漏 阀门渗漏阀门渗漏 发酵罐盖漏发酵罐盖漏 培养基灭菌不透培养基灭菌不透 泡沫冒顶泡沫冒顶 接种管穿孔接种管穿孔 接种时罐压跌零接种时罐压跌零 染菌原因分析染菌原因分析 浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 123456789100510152025303540100%term原因不明原因不明 空气系统有菌空气系统有菌 外界带入杂菌外界带入杂菌 接种接种 管
15、理问题管理问题 设备穿孔设备穿孔 停电罐压跌零停电罐压跌零 操作违反规程操作违反规程 种子带菌种子带菌 蒸气压力不够或蒸气量不足蒸气压力不够或蒸气量不足 染菌原因分析染菌原因分析 浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 12345605101520253035404550100%term环境污染及原因不明环境污染及原因不明 设备问题设备问题 空气系统染菌空气系统染菌 补料、取样带菌补料、取样带菌 管理和操作不当管理和操作不当 种子带菌种子带菌 染菌原因分析染菌原因分析 浙江大学宁波理工学院专业课程:生物工艺学 染菌的主要原因染菌的主要原因 染菌的主要原因染菌的主要原因:设备渗漏;设备渗漏;空
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