深度解析发酵工业中杂菌污染：杂菌分类、污染原因、常温控制方案

一、染菌的菌型分类和杂菌生存的条件

空气中的微生物大多数是细菌和芽孢，还有一定数量的霉菌、酵母和病毒。细菌的大小有零点几微米至几个微米。这些微生物在空气中极少单独游离存在，基本上是附着于灰尘、液滴等微粒的表面上。介质过滤除菌就是把空气中的各种微粒和极少量的游离微生物捕集起来予以除掉。详见下表：

许多杂菌与我们的工业菌种有着相似的生长条件，因此能够在工业发酵中很好的生长。我们要控制杂菌的污染，必须对杂菌的生长条件、代谢途径十分了解。发酵过程中较易感染的杂菌主要有真菌的酵母菌、霉菌等，细菌中的长短杆菌、球菌等以及病毒噬菌体。

最适生长温度是指在此温度下，微生物的新陈代谢达到最大的速率，一般微生物的生长最适温度在25～35℃。了解各菌种的最适成长温度，对分析染菌的原因有一定的参考价值。微生物在超过其最高生长温度的环境中生长就会死亡，微生物在高温下死亡的机理是酶遇热后失去活性引发新陈代谢故障而引起的。我们采用致死温度和致死时间为标准。掌握各种微生物的致死温度和致死时间有利于灭菌操作。

一般情况下，大肠杆菌、肺炎双球菌和酵母菌在60℃左右10min即可死亡，而枯草芽孢杆菌则要100℃时17min死亡，嗜热芽孢杆菌则需要120℃时12min才能杀死。

微生物生长环境中的pH与微生物的活动有密切关系，pH的变化可能引起某种代谢产物的积累，而pH若发生突变有可能是因为感染了某种杂菌。一般情况下，细菌生长的pH范围为4～9，最适为7或者微碱性。霉菌和酵母菌生长的pH范围为2～7，最适为5或微酸性。了解各种不同微生物生长的pH范围有利于找出染菌的原因并对发酵条件加以控制。

二、染菌的原因

由于工业发酵的许多环节都是半开放式的，许多情况下染菌是不可避免的问题，但是染菌的原因很多，主要有管理不善引起的人为因素、种子带菌、设备结构不合理、工艺管线安装不合理、设备存在泄露或死角和空气染菌等。

（1）种子带菌。根据长期以来的经验，在发酵的前期，尤其是0～6h内很少染菌，而在10h或20h以后染菌数目会逐步增多甚至会突然增多。种子污染芽孢菌可能是灭菌不彻底造成的，若是污染了酵母菌或霉菌有可能是种子带菌所致。

为了弄清杂菌是否是种子带菌所致，在接种后要将接种瓶中剩余的少量种子液继续进行培养，以观察判定是否为种子带菌。如遇污染菌数少，且所污染的杂菌又对培养过程中产生菌所分泌的抗生素敏感，在这种情况下通过无菌试验很难培养；但在种子罐或者发酵罐中则仍能继续生长、繁殖，甚至会危害发酵，这种情况应该为种子带菌。

（2）设备因素。发酵生产过程中设备上存在的漏洞也是染菌的一个重要因素，在设备结构中，构成发酵染菌的因素有以下几方面：设备结构不合理，设备安装不合理，设备本身的泄露、死角和设备管理上的漏洞，此外发酵方法设计不合理也容易染菌。

设备的漏洞可能由化学腐蚀、电化学腐蚀、磨蚀以及操作不当引起设备穿孔。

发酵的系统设备不合理也会染菌，例如蒸汽系统、无菌空气系统、物料消毒系统、冷水系统等。蒸汽的温度高低、压力大小、蒸汽中含冷凝水量会影响蒸汽的质量，由于湿饱和蒸汽中冷凝水含量大，蒸汽温度低、压力波动大，可能造成灭菌温度时间达不到杂菌的致死时间和致死温度而造成发酵染菌。蒸汽管路过长、支路过多、循环使用或者连接未消毒设备都会造成染菌。空气系统造成杂菌的因素主要有空气中带油带水、总空气系统的安装不当以及没有定期检查。物料消毒系统引起的杂菌主要是设备的死角积累杂菌或者是没有定期检查。

（3）人为因素。造成染菌的人为因素是指操作者的操作方法、操作质量和操作者的工作责任心等本来能够避免而没有避免的染菌因素。人为因素包括进罐前未做严密度检查、接种违反操作规程、检修质量缺乏验收制度、操作不熟练或者错误。人为因素造成的杂菌污染必须要引起足够的重视，因为很多时候人为造成的染菌往往是操作人员一些明知故犯、麻痹大意或者侥幸心理所致，而一旦染菌，巨大的经济损失就会给人们以深痛教训。

三、常温灭菌技术 控制和预防发酵车间杂菌污染

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