发酵工程课后作业

1、1. 论述发酵工业染菌的危害、染菌原因分析及染菌如何 控制？（1）发酵工业染菌的危害? 生产菌和杂菌同时生长，生产菌丧失生产能力；? 在连续发酵过程中，杂菌的生长速度有时会比生产菌生长得更 快，结果使发酵罐中以杂菌为主；? 杂菌及其产生的物质，使提取精制发生困难；? 杂菌会降解目的产物；? 杂菌会污染最终产品；? 发酵时如污染噬菌体，可使生产菌发生溶菌现象；? 消耗营养；? 合成新产物；? 菌体自溶、发粘等造成分离困难；? 改变 pH；? 分解目标产物；? 细菌发酵污染噬菌体导致发酵失败；? 杂菌分泌较多蛋白质杂质时，对发酵后处理过程中采用溶媒萃 取的提取工艺非常不利，使水相和溶媒之间极易发生

2、乳化。 对不同菌类的影响：A细菌 谷氨酸：发酵周期短，培养基不太丰富，较少染杂菌，但噬菌体威胁 大；肌苷：缺陷型生产菌，培养基丰富，易染菌，营养成分迅速被消耗， 严重抑制菌生长和合成代谢产物；B. 霉菌 青霉素发酵：污染杂菌可能导致青霉素水解酶上升，青霉素被破坏， 发酵失败；柠檬酸： pH2.0，不易染菌，主要防止前期染菌 ；C. 酵母菌：易污染细菌以及野生酵母菌 ；D. 疫苗：无论污染的是活菌、死菌或内外毒素，都应全部废弃；E. 丝状菌发酵被产酸菌污染： pH不断下降，菌丝大量自溶， 发酵液粘 度增加，过滤困难。（2）染菌原因分析 种子带菌 无菌空气带菌 设备渗漏 灭菌不彻底 操作失误 技术

3、管理不善 从污染时间看：a）早期污染可能与有关b) 后期污染可能与及中间补料有关从所染杂菌种类看：c) 耐热芽孢杆菌：与有关d) 球菌、无芽孢杆菌：与有关e) 浅绿色菌落的杂菌：与水有关，即冷却管道渗漏f) 霉菌：与有关，即无菌室灭菌不彻底或操作问题g) 酵母菌：与有关，糖液灭菌不彻底或放置时间 较长从染菌幅度看：h) 各个发酵罐或多数发酵罐染菌，且所污染的是同一 种杂菌，一般是空气系统问题，若个别罐连续染菌，一般是设 备问题。存在发酵罐“死角” ：由于操作、 设备结构或人为因素造成的屏障等原因， 使蒸汽不能 到达预定的灭菌部位或该部位的冷空气不易在加工过程中排净， 从而 不能达到彻底灭菌要求

4、。(3) 染菌如何控制 抑菌剂的添加：前期无必要，增加成本；发现染菌后加入，效果要具 体评价。不同染菌原因的防治： 对种子带菌的防治 纯种可靠保藏； 种子培养基灭菌彻底； 接种可靠，无菌室及设备可靠，无菌操作可靠； 对灭菌不彻底的防治 加强设备及管道的清洗，并定期铲除设备及管道“死角”中的污垢； 原料性状：大颗粒的原料过筛除去； 实罐灭菌：要充分排除罐内冷空气； 灭菌过程中产生的泡沫造成染菌：添加消泡剂，防止泡沫升顶； 连续灭菌不彻底：最好采用自动控制装置；灭菌后期罐压骤变； 对操作不当造成染菌的防治 防止：罐压跌零；泡沫升顶；压缩空气压力下降；发酵液倒流； 噬菌体染菌及其防治 物料、培养基、

5、中间补料要灭菌； 检查发酵设备及辅助设备： 空气过滤装置， 各种发酵罐进出口连 接装置；好气发酵通入的空气要除菌；种子无污染；接种无菌操作过关； 为了保持发酵的长期无菌状态，需维持正压。不同时期染菌的控制：1) 种子扩大时期染菌 : 种子基体积相对小，灭菌后弃去。2) 发酵前期染菌： 应迅速重新灭菌，补充必要的营养成分，重新接种。3) 发酵中期染菌： 挽救困难，应早发现，快处理，处理方法应根据各种发酵的特点和具 体情况来决定：A. 抗生素发酵 加入没有染菌的、发酵单位高的发酵液来抑制杂菌生长。B. 柠檬酸发酵a. 污染细菌：加大通风，加速产酸，调 pH3.0，抑制细菌；b. 污染酵母：加入 0

6、.0250.035g/L CuSO，4 通风加大，加速产酸；c. 污染黄曲霉：加入另一罐将近发酵成熟的醪液， pH下降，黄曲霉 自溶；d. 青霉菌：在 pH 很低时能够生长，提前放罐。C. 丝状菌发酵被产酸菌污染： 将发酵液加热后再加助滤剂；先加絮凝剂使蛋白质凝聚后沉淀。4) 发酵后期污染染菌量不太多，可继续发酵；若污染严重，则提前放罐2. 简述湿热灭菌原理（1）热阻表示微生物对热的抵抗力；微生物的热阻： 是指微生物在某一特定条件 （主要是温度和加热 方式）下的致死时间；相对热阻是指某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值2）微生物热死定律： 对数残留定律在一定温

7、度下， 微生物受热致死遵循分子反应速度理论， 微生物受热死亡的速率 -dN/dt 与任何瞬间残留的活菌数 N 成正比，即当 Nt=0 时，t= ， 既无意义，也不可能。一般采用 Nt =0.001 ，即1000 次灭菌中只有一次失败。某些微生物受热死亡的速率不符合对数残留定律： 如一些具有芽 孢的耐热微生物，在受热过程中，先转变为对热敏感的微生物，再死 亡；不满足非对数残留定律的微生物在相同灭菌温度下灭菌所需的时 间要长。3） 温度对灭菌的影响当温度 T一定时， k 随微生物不同而不同，具体计算时，可取细 菌芽孢的 k 值为标准。当温度 T 变化时， k 有很大变化，其变化遵从阿累尼乌斯定律 （化学反应的速率常数与温度之间的关系）AeE/ RTA：频率因子（ min-1 ），E：活化能（ J/mol ），R：通用气体常数 J/（mol.k）活化能 E的大小对 k值有重大影响。 其它条件相同时， E越高， k 越低，热死灭速率越慢；不同菌的孢子的热死灭反应 E 可能 各不相同；反应的 E越高， lnk 对 T的变化率越大，即 T的变化对 k 的影响越大。培养物质受热破坏也可看作一级反应：k'CdCdt式中， C：对热不稳定物质的浓度； k'：分解速度常数；k '的变化也遵循阿累