發(fā)酵工程課后作業(yè)

1、1. 論述發(fā)酵工業(yè)染菌的危害、染菌原因分析及染菌如何 控制？（1）發(fā)酵工業(yè)染菌的危害? 生產(chǎn)菌和雜菌同時生長，生產(chǎn)菌喪失生產(chǎn)能力；? 在連續(xù)發(fā)酵過程中，雜菌的生長速度有時會比生產(chǎn)菌生長得更 快，結(jié)果使發(fā)酵罐中以雜菌為主；? 雜菌及其產(chǎn)生的物質(zhì)，使提取精制發(fā)生困難；? 雜菌會降解目的產(chǎn)物；? 雜菌會污染最終產(chǎn)品；? 發(fā)酵時如污染噬菌體，可使生產(chǎn)菌發(fā)生溶菌現(xiàn)象；? 消耗營養(yǎng)；? 合成新產(chǎn)物；? 菌體自溶、發(fā)粘等造成分離困難；? 改變 pH；? 分解目標(biāo)產(chǎn)物；? 細(xì)菌發(fā)酵污染噬菌體導(dǎo)致發(fā)酵失敗；? 雜菌分泌較多蛋白質(zhì)雜質(zhì)時，對發(fā)酵后處理過程中采用溶媒萃 取的提取工藝非常不利，使水相和溶媒之間極易發(fā)生

2、乳化。 對不同菌類的影響：A細(xì)菌 谷氨酸：發(fā)酵周期短，培養(yǎng)基不太豐富，較少染雜菌，但噬菌體威脅 大；肌苷：缺陷型生產(chǎn)菌，培養(yǎng)基豐富，易染菌，營養(yǎng)成分迅速被消耗， 嚴(yán)重抑制菌生長和合成代謝產(chǎn)物；B. 霉菌 青霉素發(fā)酵：污染雜菌可能導(dǎo)致青霉素水解酶上升，青霉素被破壞， 發(fā)酵失?。粰幟仕幔?pH2.0，不易染菌，主要防止前期染菌 ；C. 酵母菌：易污染細(xì)菌以及野生酵母菌 ；D. 疫苗：無論污染的是活菌、死菌或內(nèi)外毒素，都應(yīng)全部廢棄；E. 絲狀菌發(fā)酵被產(chǎn)酸菌污染： pH不斷下降，菌絲大量自溶， 發(fā)酵液粘 度增加，過濾困難。（2）染菌原因分析 種子帶菌 無菌空氣帶菌 設(shè)備滲漏 滅菌不徹底 操作失誤 技術(shù)

3、管理不善 從污染時間看：a）早期污染可能與有關(guān)b) 后期污染可能與及中間補料有關(guān)從所染雜菌種類看：c) 耐熱芽孢桿菌：與有關(guān)d) 球菌、無芽孢桿菌：與有關(guān)e) 淺綠色菌落的雜菌：與水有關(guān)，即冷卻管道滲漏f) 霉菌：與有關(guān)，即無菌室滅菌不徹底或操作問題g) 酵母菌：與有關(guān)，糖液滅菌不徹底或放置時間 較長從染菌幅度看：h) 各個發(fā)酵罐或多數(shù)發(fā)酵罐染菌，且所污染的是同一 種雜菌，一般是空氣系統(tǒng)問題，若個別罐連續(xù)染菌，一般是設(shè) 備問題。存在發(fā)酵罐“死角” ：由于操作、 設(shè)備結(jié)構(gòu)或人為因素造成的屏障等原因， 使蒸汽不能 到達預(yù)定的滅菌部位或該部位的冷空氣不易在加工過程中排凈， 從而 不能達到徹底滅菌要求

4、。(3) 染菌如何控制 抑菌劑的添加：前期無必要，增加成本；發(fā)現(xiàn)染菌后加入，效果要具 體評價。不同染菌原因的防治： 對種子帶菌的防治 純種可靠保藏； 種子培養(yǎng)基滅菌徹底； 接種可靠，無菌室及設(shè)備可靠，無菌操作可靠； 對滅菌不徹底的防治 加強設(shè)備及管道的清洗，并定期鏟除設(shè)備及管道“死角”中的污垢； 原料性狀：大顆粒的原料過篩除去； 實罐滅菌：要充分排除罐內(nèi)冷空氣； 滅菌過程中產(chǎn)生的泡沫造成染菌：添加消泡劑，防止泡沫升頂； 連續(xù)滅菌不徹底：最好采用自動控制裝置；滅菌后期罐壓驟變； 對操作不當(dāng)造成染菌的防治 防止：罐壓跌零；泡沫升頂；壓縮空氣壓力下降；發(fā)酵液倒流； 噬菌體染菌及其防治 物料、培養(yǎng)基、

5、中間補料要滅菌； 檢查發(fā)酵設(shè)備及輔助設(shè)備： 空氣過濾裝置， 各種發(fā)酵罐進出口連 接裝置；好氣發(fā)酵通入的空氣要除菌；種子無污染；接種無菌操作過關(guān)； 為了保持發(fā)酵的長期無菌狀態(tài)，需維持正壓。不同時期染菌的控制：1) 種子擴大時期染菌 : 種子基體積相對小，滅菌后棄去。2) 發(fā)酵前期染菌： 應(yīng)迅速重新滅菌，補充必要的營養(yǎng)成分，重新接種。3) 發(fā)酵中期染菌： 挽救困難，應(yīng)早發(fā)現(xiàn)，快處理，處理方法應(yīng)根據(jù)各種發(fā)酵的特點和具 體情況來決定：A. 抗生素發(fā)酵 加入沒有染菌的、發(fā)酵單位高的發(fā)酵液來抑制雜菌生長。B. 檸檬酸發(fā)酵a. 污染細(xì)菌：加大通風(fēng)，加速產(chǎn)酸，調(diào) pH3.0，抑制細(xì)菌；b. 污染酵母：加入 0

6、.0250.035g/L CuSO，4 通風(fēng)加大，加速產(chǎn)酸；c. 污染黃曲霉：加入另一罐將近發(fā)酵成熟的醪液， pH下降，黃曲霉 自溶；d. 青霉菌：在 pH 很低時能夠生長，提前放罐。C. 絲狀菌發(fā)酵被產(chǎn)酸菌污染： 將發(fā)酵液加熱后再加助濾劑；先加絮凝劑使蛋白質(zhì)凝聚后沉淀。4) 發(fā)酵后期污染染菌量不太多，可繼續(xù)發(fā)酵；若污染嚴(yán)重，則提前放罐2. 簡述濕熱滅菌原理（1）熱阻表示微生物對熱的抵抗力；微生物的熱阻： 是指微生物在某一特定條件 （主要是溫度和加熱 方式）下的致死時間；相對熱阻是指某一微生物在某條件下的致死時間與另一微生物在相同條件下的致死時間的比值2）微生物熱死定律： 對數(shù)殘留定律在一定溫

7、度下， 微生物受熱致死遵循分子反應(yīng)速度理論， 微生物受熱死亡的速率 -dN/dt 與任何瞬間殘留的活菌數(shù) N 成正比，即當(dāng) Nt=0 時，t= ， 既無意義，也不可能。一般采用 Nt =0.001 ，即1000 次滅菌中只有一次失敗。某些微生物受熱死亡的速率不符合對數(shù)殘留定律： 如一些具有芽 孢的耐熱微生物，在受熱過程中，先轉(zhuǎn)變?yōu)閷崦舾械奈⑸?，再?亡；不滿足非對數(shù)殘留定律的微生物在相同滅菌溫度下滅菌所需的時 間要長。3） 溫度對滅菌的影響當(dāng)溫度 T一定時， k 隨微生物不同而不同，具體計算時，可取細(xì) 菌芽孢的 k 值為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)溫度 T 變化時， k 有很大變化，其變化遵從阿累尼烏斯定律 （化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)與溫度之間的關(guān)系）AeE/ RTA：頻率因子（ min-1 ），E：活化能（ J/mol ），R：通用氣體常數(shù) J/（mol.k）活化能 E的大小對 k值有重大影響。 其它條件相同時， E越高， k 越低，熱死滅速率越慢；不同菌的孢子的熱死滅反應(yīng) E 可能 各不相同；反應(yīng)的 E越高， lnk 對 T的變化率越大，即 T的變化對 k 的影響越大。培養(yǎng)物質(zhì)受熱破壞也可看作一級反應(yīng)：k'CdCdt式中， C：對熱不穩(wěn)定物質(zhì)的濃度； k'：分解速度常數(shù)；k '的變化也遵循阿累