工业发酵过程中污染检测与判别的常用途径

染菌问题堪称发酵过程中的核心难题，对于工业发酵而言，掌握精准的污染检测与判别方法极为关键。自微生物工业采用纯种发酵技术以来，产率得到了显著提升，与此同时，对防止杂菌污染的要求也更为严苛。

在长期与杂菌污染的对抗过程中，人们积累了大量宝贵经验。制定了规范的管理措施，精心设计了一系列设备与管道，运用无菌室甚至无菌车间，建立起成熟的无菌操作技术，这些举措大幅降低了发酵染菌率。然而，部分发酵工业依旧受到染菌问题的威胁，一旦染菌，轻微情况会影响产率、产物提取收得率以及产品质量，严重时则会导致 “倒罐”，这不仅造成大量原材料的浪费，带来严重的经济损失，还会对环境造成污染。

尽早察觉染菌状况并及时采取相应措施，对于降低杂菌污染所造成的损失意义重大。故而，检测方法需具备准确性与快速性。发酵污染可能在各个阶段出现，其中种子培养期染菌的危害最为严重，必须严格防范。一旦发现种子染菌，应立即对种子罐及其管道进行彻底灭菌，并将染菌种子弃去。

通常情况下，发酵前期营养物质丰富，较易染菌。若在此阶段染菌，可在补足发酵液营养后迅速灭菌，然后重新接种发酵。倘若发酵中期染菌，此时营养已被大量消耗，代谢产物生成量又不多，挽救处理颇具难度，可考虑适量添加抗生素或杀菌剂。若发酵后期染菌，此时产物已积累较多，糖类等养分接近耗尽，若染菌程度较轻，可继续发酵；若污染严重，则可提前放罐。

以下为您介绍一些常用的发酵污染检测与辨别方法：

显微镜检查：

以无菌操作方式，取少许发酵液涂布在载玻片上。

待其自然风干后，用番红或草酸铵结晶紫染色 1 至 2 分钟，随后水洗。

干燥处理后，在油镜下进行观察。若在视野中发现与生产菌株形态不同的菌体，即可认定发酵液污染了杂菌。

平板检查：

配制营养琼脂培养基，经灭菌处理后倒平板。

取少量待检发酵液进行稀释，然后涂布在营养琼脂平板上，在适宜条件下培养。

仔细观察菌落形态。若出现与生产菌株形态不一致的菌落，表明可能已被杂菌污染；若要进一步确认，可结合显微镜形态观察。

肉汤培养基检查：

配制葡萄糖酚红肉汤培养基。

将上述培养基装入吸气瓶中，灭菌后，置于 37℃环境下培养 24 小时。若培养液未变浑浊，说明吸气瓶中的培养液无菌，可用于杂菌检查。

把过滤后的空气引入吸气瓶的培养液中，经培养后，若培养液变浑浊，表明空气中含有细菌，需检查整个过滤系统；若培养液未变浑浊，则说明空气无菌。此方法可用于空气过滤系统的无菌检查。

发酵参数判断：

依据溶解氧的异常变化判断：在发酵过程中，好氧微生物通过消耗溶解氧进行代谢活动。杂菌污染会改变溶解氧的消耗模式，致使其水平出现异常波动。例如，耗氧型杂菌的快速繁殖会使溶解氧急剧下降。通过监测溶解氧的异常变化，如出现未预期的下降或恢复速率异常，便可判断是否存在染菌情况。

依据排气中 CO₂含量的异常变化判断：微生物代谢会产生 CO₂，其排放量能够反映微生物的活性与生长状况。杂菌污染会改变 CO₂的产生速率和排放量，比如某些杂菌可能导致 CO₂含量显著增加或减少。监测 CO₂排放的异常模式，如排放量突然增加或排放曲线出现不规则波动，有助于识别染菌迹象。

依据 pH 的变化及菌体酶活力的变化判断：微生物代谢会影响发酵液的 pH 值，而染菌会打破这种平衡，引发 pH 异常变化。同时，染菌还会对菌体酶的活力和合成产生影响，进而干扰发酵过程。检测 pH 的异常波动以及菌体酶活力的下降情况，结合其他参数，能够判断发酵系统是否受到杂菌污染。

在微生物工业中，防止杂菌污染至关重要。借助显微镜检查、平板检查、肉汤培养基检查以及发酵参数判断等方法，能够尽早发现并处理染菌问题，从而减少经济损失与环境污染，确保发酵过程顺利推进以及产品质量的稳定。

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