發(fā)酵過(guò)程異常現(xiàn)象與染菌分析（二）
發(fā)酵工藝流程漏洞
培養(yǎng)基滅菌不徹底
培養(yǎng)基滅菌不徹底是發(fā)酵過(guò)程中常見(jiàn)的染菌來(lái)源之一，主要源于滅菌操作參數(shù)控制不當(dāng)，如預(yù)熱時(shí)間不足、蒸汽閥門開(kāi)度不準(zhǔn)、滅菌溫度或壓力未達(dá)到要求，以及泡沫控制失誤導(dǎo)致局部溫度不足。這些問(wèn)題會(huì)使耐熱芽孢桿菌或其他微生物殘存，在發(fā)酵啟動(dòng)后迅速繁殖，消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，干擾生產(chǎn)菌生長(zhǎng)，導(dǎo)致溶氧異常下降、pH變化或產(chǎn)物產(chǎn)量降低，尤其在發(fā)酵前期危害最大。
空氣帶菌
空氣帶菌往往與空氣凈化系統(tǒng)有關(guān)，包括過(guò)濾器失效、介質(zhì)老化或消毒不徹底，導(dǎo)致壓縮空氣攜帶雜菌進(jìn)入罐內(nèi)。作為通氣發(fā)酵的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，空氣系統(tǒng)問(wèn)題可能造成大批量發(fā)酵罐染菌，特別是好氧性雜菌污染時(shí)，會(huì)使溶氧快速耗盡，糖耗加快，嚴(yán)重影響發(fā)酵效率和產(chǎn)物純度。
種子帶菌
種子帶菌通常發(fā)生在種子培養(yǎng)階段，由于保藏菌種污染、種子罐滅菌不徹底、接種操作不當(dāng)或轉(zhuǎn)移管道死角殘留雜菌所致。將污染種子接入發(fā)酵罐會(huì)迅速擴(kuò)散，特別是在發(fā)酵早期導(dǎo)致菌體生長(zhǎng)受阻、代謝產(chǎn)物生成減少，甚至引發(fā)連續(xù)多批染菌，危害程度在營(yíng)養(yǎng)豐富培養(yǎng)基中尤為顯著。
消泡劑帶菌
消泡劑帶菌主要因消泡劑本身滅菌不嚴(yán)或儲(chǔ)存過(guò)程中污染引入，發(fā)酵中添加時(shí)攜帶雜菌，尤其在泡沫較多工藝中易發(fā)生。這會(huì)干擾泡沫控制，同時(shí)雜菌繁殖產(chǎn)生副產(chǎn)物，影響發(fā)酵液粘度、pH穩(wěn)定和最終產(chǎn)物提取收率。
氨水帶菌
氨水（氨的水溶液）作為一種高效無(wú)機(jī)氮源，在現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)中占據(jù)重要地位。因其可被微生物快速同化利用，而被廣泛應(yīng)用于氨基酸、抗生素等高附加值產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)。氨水在發(fā)酵中具有雙重功能：一方面作為優(yōu)質(zhì)速效氮源，直接參與微生物代謝與產(chǎn)物合成，可顯著促進(jìn)目標(biāo)產(chǎn)物的積累；另一方面，可精準(zhǔn)用于過(guò)程pH調(diào)控。與NaOH相比，氨水在發(fā)酵中后期進(jìn)行pH調(diào)整時(shí)表現(xiàn)出更優(yōu)異的效果，既避免了鈉離子積累帶來(lái)的滲透壓干擾，又同步補(bǔ)充了氮源。值得注意的是，盡管氨水呈現(xiàn)較強(qiáng)堿性，其環(huán)境并非完全抑制微生物生長(zhǎng)。某些嗜堿性微生物（如土壤來(lái)源的芽孢桿菌）在25%氨水中存活。
工藝用水帶菌
工藝用水帶菌源于水源污染、水處理系統(tǒng)失效或管道殘留，如冷卻水滲漏或補(bǔ)料用水未徹底滅菌。水中常見(jiàn)革蘭氏陰性桿菌污染會(huì)使發(fā)酵液產(chǎn)生異味，并加速營(yíng)養(yǎng)消耗。
管道滲漏或有死角
管道及附屬設(shè)備或罐體出現(xiàn)滲漏或死角是設(shè)備性染菌的主要誘因，包括閥門腐蝕、攪拌軸密封失效或設(shè)計(jì)死角導(dǎo)致滅菌蒸汽無(wú)法均勻覆蓋。這些隱患常引起個(gè)別罐連續(xù)染菌，且染菌時(shí)間逐批前移，雜菌從滲漏點(diǎn)緩慢入侵，造成頑固性污染。
泡沫逃溢
泡沫逃溢發(fā)生在泡沫控制不當(dāng)或消泡劑不足時(shí)，發(fā)酵液隨泡沫溢出罐外，又可能通過(guò)排氣系統(tǒng)或環(huán)境回流帶入雜菌。這不僅損失物料，還增加外部污染風(fēng)險(xiǎn)，尤其在高泡沫工藝中。
過(guò)程管理不善
批次發(fā)酵結(jié)束后清洗不徹底等
批次發(fā)酵結(jié)束后清洗不徹底會(huì)留下殘?jiān)退澜请s菌，下批滅菌時(shí)難以完全殺死，導(dǎo)致連續(xù)染菌。殘留蛋白質(zhì)或其他有機(jī)物為雜菌提供滋生地，影響后續(xù)批次穩(wěn)定性。
人員培訓(xùn)不到位
操作上的失誤是人為因素的主要表現(xiàn)，如無(wú)菌操作不規(guī)范、接種動(dòng)作遲緩、采樣污染或違反規(guī)程。這些失誤直接引入環(huán)境雜菌，尤其在開(kāi)放操作環(huán)節(jié)放大風(fēng)險(xiǎn)，造成偶然性染菌并難以追溯。
發(fā)酵車間環(huán)境衛(wèi)生差
發(fā)酵車間環(huán)境衛(wèi)生差會(huì)使空氣、地面或設(shè)備表面雜菌密度升高，通過(guò)操作或通風(fēng)傳入罐內(nèi)。衛(wèi)生管理松懈常伴隨塵埃積累、消毒不頻，增加整體染菌概率，特別是霉菌或球菌污染。
設(shè)備未定期檢修
設(shè)備未定期檢修易積累腐蝕、磨損或滲漏隱患，如閥門松動(dòng)、傳感器失效或密封老化，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)會(huì)轉(zhuǎn)為慢性染菌源，影響多批生產(chǎn)并提高維護(hù)成本。
管理制度不完善等
管理制度不完善體現(xiàn)在缺乏嚴(yán)格的無(wú)菌規(guī)范、染菌報(bào)告機(jī)制或責(zé)任追究，導(dǎo)致問(wèn)題反復(fù)發(fā)生而無(wú)法根治。制度缺失放大其他環(huán)節(jié)漏洞，使不明原因染菌比例居高，整體防控水平難以提升。
污染菌分析
染菌的雜菌種類分析對(duì)于每一個(gè)發(fā)酵過(guò)程而言，污染雜菌種類的影響是不同的，染菌的原因和途徑也有差異。
耐熱的芽孢桿菌
耐熱芽孢桿菌能形成高度耐熱的內(nèi)生芽孢，能耐受121℃以上高溫滅菌，若滅菌參數(shù)不足（如時(shí)間短、蒸汽不均勻）或設(shè)備有死角（蒸汽無(wú)法充分滲透），芽孢易殘存并在發(fā)酵中萌發(fā)繁殖。這類污染多見(jiàn)于培養(yǎng)基實(shí)消或空消不徹底的情況下，而非空氣或操作引入，因?yàn)槠胀ǚ茄挎呔y以高溫滅菌存活。
球菌、桿菌等
球菌（如鏈球菌、葡萄球菌等）和無(wú)芽孢桿菌（如革蘭氏陰性桿菌）不耐熱，易被常規(guī)滅菌殺死，因此其污染多源于滅菌后環(huán)節(jié)：種子轉(zhuǎn)移帶入（種子罐污染或接種不當(dāng)）、空氣過(guò)濾系統(tǒng)失效（濾器老化、破損導(dǎo)致壓縮空氣攜菌）、設(shè)備后期滲漏（閥門腐蝕、冷卻水入侵）、人為操作失誤（無(wú)菌操作不嚴(yán)、采樣污染）等。這些雜菌生長(zhǎng)快，常在發(fā)酵早期或中期顯現(xiàn)，造成溶氧快速耗盡或代謝異常。
真菌真菌孢子也較耐熱，但更易受低溫或干燥影響，其污染常與冷卻系統(tǒng)滲漏（冷卻水帶入霉菌孢子）、無(wú)菌室或車間滅菌不徹底（熏蒸不足）、操作不當(dāng)（開(kāi)門時(shí)間長(zhǎng)引入空氣霉菌）、以及特定原料處理有關(guān)（如糖液滅菌不嚴(yán)或長(zhǎng)時(shí)間放置導(dǎo)致霉變）。特別是在高濕或酸性環(huán)境工藝中，真菌易通過(guò)滲漏點(diǎn)緩慢入侵。
不同階段染菌分析
種子培養(yǎng)期染菌
污染主要源于種子帶菌（如保藏菌種斜面或凍干管污染、復(fù)蘇操作引入雜菌），培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底（實(shí)消溫度未達(dá)121℃持時(shí)不足20min、蒸汽分布不均或空消死角殘留耐熱芽孢），接種操作不當(dāng)（火焰圈保護(hù)不足、開(kāi)門時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引入環(huán)境菌、轉(zhuǎn)移管路未預(yù)滅菌）以及設(shè)備因素（種子罐攪拌密封磨損、取樣閥滲漏）。
發(fā)酵前期染菌
發(fā)酵前期染菌（接種后至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)初期）與種子培養(yǎng)期原因高度重疊，大部分由種子帶菌導(dǎo)致。其次是培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底、接種操作不當(dāng)或設(shè)備因素（接種火焰保護(hù)失敗、攪拌軸密封初期滲漏）。此外，空氣過(guò)濾異常，輸入氣體帶菌也不容忽視。
發(fā)酵后期染菌
發(fā)酵后期染菌則與前期明顯不同，此時(shí)生產(chǎn)菌已進(jìn)入穩(wěn)定期或衰亡期，代謝活力下降，雜菌競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)，大部分污染源于空氣過(guò)濾不徹底，中間補(bǔ)料染菌（補(bǔ)糖或補(bǔ)氮液滅菌不嚴(yán)、補(bǔ)料管路CIP殘留或閥門滲漏），泡沫頂蓋及操作問(wèn)題（泡沫控制失靈導(dǎo)致逃液、排氣冷凝回流帶菌、后期頻繁取樣或調(diào)pH操作污染）。
