发酵工程 精品课程
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华东理工大学 ·生物工程学院
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第六节 染菌的防治
什么是染菌？
发酵过程中除了生产菌以外，还有其
它菌生长繁殖
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?染菌的防治
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一、染菌的影响
发酵过程污染杂菌，会严重的影响生产，是发
酵工业的致命伤。
?造成大量原材料的浪费，在经济上造成巨大
损失
?扰乱生产秩序，破坏生产计划。
?遇到连续染菌，特别在找不到染菌原因往往
会影响人们的情绪和生产积极性。
?影响产品外观及内在质量
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（一）染菌对发酵的影响
生产不同的品种，可污染不同种类和性质
的微生物。
不同污染时间，不同污染途径，污染不同
菌量，不同培养基和培养条件又可产生不
同后果
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1、发酵染菌对不同品种的影响
放线菌由于生长的最适 pH为 7左右，因此
染细菌为多，而霉菌生长 pH为 5左右，因
此染酵母菌为多。
青霉素发酵染菌,绝大多数杂菌都能直接
产生青霉素酶，而另一些杂菌则可被青霉
素诱导而产生青霉素酶。不论在发酵前期、
中期或后期，染有能产生青霉素酶的杂菌，
都能使青霉素迅速破坏。
不
同
菌
不
同
产
品
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链霉素、四环素、红霉素、卡那霉素 等虽不
象青霉素发酵染菌那样一无所得，但也会造
成不同程度的危害。如杂菌大量消耗营养干
扰生产菌的正常代谢；改变 pH，降低产量。
灰黄霉素、制霉菌素、克念菌素 等抗生素抑
制霉菌，对细菌几乎没有抑制和杀灭作用。
不
同
产
品
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疫苗生产 危害很大。现在疫苗多采用深层
培养，这是一类不加提纯而直接使用的产
品，在其深层培养过程中，一旦污染杂菌，
不论死菌、活菌或内外毒素，都应全部废
弃。因此，发酵罐容积越大，污染杂菌后
的损失也越大。
不
同
产
品
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2、污染不同种类和性质的微生物的影响
（ 1）污染噬菌体
噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也
较防治，故危害极大。污染噬菌体后，可
使发酵产量大幅度下降，严重的造成断种，
被迫停产 。
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（ 2）污染其它杂菌
有些杂菌会使生产菌 自 溶 产生大量泡沫，
即使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过
程的通气搅拌。
有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使 pH下
降,使不耐酸的产品破坏。 特别是染芽孢杆菌，
由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会
反复染菌。
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3、不同时间染菌对发酵的影响
污染时间是指用无菌检测方法确准的污染时间，
不是杂菌窜入培养液的时间。
杂菌进入培养液后，需有足够的生长、繁殖的时
间才能显现出来，显现的时间又与污染菌量有关。
污染的菌量多，显现染菌所需的时间就短，污染
菌量少，显现染菌的时间就长。
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（ 1）种子培养期染菌
由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势，
而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有
很少抗生素（产物）。因而它防御杂菌能力低，
容易污染杂菌。如在此阶段染菌，应将培养液
全部废弃。
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（ 2）发酵前期染菌
发酵前期最易染菌，且危害最大。
原因 发酵前期菌量不很多,与杂菌没有竞
争优势； 且还未合成产物（抗生素）或产生
很少,抵御杂菌能力弱。
在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。
染菌措施 可以用降低培养温度，调整补料
量，用酸碱调 pH值，缩短培养周期等措施
予以补救。如果前期染菌，且培养基养料消
耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重
新接种再用。
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（ 3）发酵中期染菌
发酵中期染菌会严重干扰产生菌的代谢。杂菌大量产酸，
培养液 pH下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶，
产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。
有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。
措施 降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。
如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，或者抗生素
生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐，抑
制杂菌。
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（ 4）发酵后期染菌
发酵后期发酵液内已积累大量的产物，
特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或
杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产
影响不大。如果染菌严重，又破坏性较
大，可以提前放罐。
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（二）发酵染菌对提炼和产品质量的影响
1、发酵染菌对过滤的影响
染菌的发酵液一般发粘，菌体大多数自溶，所
以在发酵液过滤时不能或很难形成滤饼，导致
过滤困难 。即使采取加热、冷却、添加助滤剂
等措施，使部分蛋白质凝聚，但效果并不理想。
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污染杂菌的种类对过滤的影响程度有差异，
如污染霉菌时，影响较小，而污染细菌时很
难过滤。由于过滤困难，过滤时间拉长,影
响发酵液储罐和过滤设备的周转使用,破坏
了生产平衡。染菌发酵液还会因过滤困难而
大幅度降低过滤收率, 直接影响提炼总收率。
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2、发酵染菌对提炼的影响
染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和
其它杂质。
采用有机溶剂萃取的提炼工艺，则 极易发生乳化,很
难使水相和溶剂相分离，影响进一步提纯。
采用直接用离子交换树脂的提取工艺，如链霉素、庆
大霉素，染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面，
或被离子交换树脂吸附，大大 降低离子交换树脂的交
换容量,而且有的杂菌很难用水冲洗干净，洗脱时与
产物一起进入洗脱液，影响进一步提纯。
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二、染菌的原因
（一）发酵染菌率计算基准
总染菌率指一年发酵染菌的批（次）数与总投料批
（次）数之比的百分率。染菌批次数应包括染菌后培
养基经重新灭菌，又再次染菌的批次数在内。这是习
惯的计算方法，也是我国的统一计算方法。
总染菌率 %=
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（二）染菌原因
造成染菌的因素很多，但总结几十年的经验，对
绝大部分罐批染菌的原因是比较清楚的，但在实际
生产中发酵染菌率仍比较高，可以说产生这种现象
大多数是由于工作中“明知故犯”“不负责任”和
“侥幸心理”所造成的。例如，灭菌的蒸汽压不足
不能灭菌；设备有渗漏不能进罐等等都是众所周知
的，但因为有侥幸心理还是照样灭菌，进罐，结果
以污染杂菌而告终。现将我们收集到的国内外几家
抗生素工厂发酵染菌原因列于下：
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日本工业技术院发酵研究所多年来抗生素发酵染菌原因分析
项目 百分率 %
种子带菌或怀疑种子带菌 9.64
接种时罐压跌零 0.19
培养基灭菌不透 0.79
总空气系统有菌 19.96
泡沫冒顶 0.48
夹套穿孔 12.36
盘管穿孔 5.89
接种管穿孔 0.39
阀门渗漏 1.45
搅拌轴密封渗漏 2.09
罐盖漏 1.54
其它设备渗漏 10.13
操作原因 10.15
原因不明 24.94
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上海第三制药厂染菌原因分析
项目 百分率 %
种子带菌 14.15
盘管穿孔 14.20
阀门渗漏 23.30
空气系统有菌 10.0
管理不善 25.80
其它 7.49
原因不明 5.78
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管理不善而染菌的有 31个罐批，占 25.08％经分析有
下表所列原因：
项目 百分率 %
进罐前未做设备严密度检查 25.8
接种违反操作规程 25.8
检修质量缺乏验收制度 19.35
操作不熟练 19.35
配料违反工艺规程 6.45
调度不当 3.25
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第四制药厂链霉素发酵染菌原因分析
项目 百分率 %
外界带入杂菌（取样、补料） 8.20
设备穿孔 7.60
空气系统有菌 26.00
停电罐压跌零 1.60
接种 11.00
蒸汽压力不足或蒸汽量不足 0.60
管理问题 7.80
操作违反规程 1.60
种子带菌 0.60
原因不明 35.00
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造成染菌的主要原因总结
1、设备渗漏
设备渗漏包括夹套穿孔、盘管穿孔、接种管穿孔、
阀门渗漏、搅拌轴渗漏、罐盖漏和其它设备漏等。
从日本工业技术院发酵研究所对染菌原因分析发
现，这类染菌占 33.85％，上海三厂的分析这类染
菌为 37.5％。所以说加强设备本身及附属零部件的
严密度检查，对制服染菌是极其主要的，也是重
要的。
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2、空气带菌
从日本工业技术院和上海第四制药厂分析空气
带菌而造成的染菌分别为 19.96％和 26%。国
内外空气除菌技术虽已有较大改善，但仍然没
有使染菌率降低到理想的程度。因为空气除菌
系统较为复杂，环节多，偶遇不慎便会导致空
气除菌失败。
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3、种子带菌
种子带菌又分为种子本身带菌和种子培养
过程中染菌。加强种子管理，严格无菌操
作，种子本身带菌是可以克服的。种子培
养过程染菌与发酵一样有许多因素造成。
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4、灭菌不彻底
灭菌技术的好坏与灭菌质量很有关系
?蒸汽通入培养基,升温快慢、保温时间 —— 产生
过多泡沫
?蒸汽总压是否达到要求标准
?环境中的 杂菌数量因季节而有很大差别 。如上海
第四制药厂在卡那霉素生产中，于炎热的夏季将
连续灭菌预热至 800C的培养基采样培养，可发现
无法计数的大量的芽孢杆菌；而在冬季取样的培
养中，则仅发现 2～ 3个芽孢杆菌。故染菌率因季
节不同而发生明显变化。
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?原材料储存 和保管，如液胨、玉米浆、
母液糖等有机原料 —— 杂菌的数量
?发酵罐、培养基配制罐等设备的清洗质
量 —— 有无灭菌的死角
对减少或避免染菌仍然是十分必要的。
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5、技术管理不善
技术管理就是要对发酵每个环节严格控
制，发酵中稍有不慎就可能染菌，所以
不能有侥幸心理而放松管理
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三、无菌状况的检测
1、环境无菌的检查
尘埃粒子检测
无菌平板检测
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2、种子及发酵液无菌状况检测
酚红肉汤培养基检测
平板划线
显微镜观察
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四、染菌情况分析
染菌的原因有多种，对于实际情况如何分
析呢？
1、单罐染菌
不是系统问题，而是该罐本身的问题。如
种子带菌、培养基灭菌不彻底、罐有渗漏、
分过滤器失效
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2、多罐染菌
系统问题，如空气过滤系统有问题，特别是
总过滤器长期没有检查，可能受潮失效；移
种或补料的分配站有渗漏或灭菌不彻底
3、前期染菌
种子带菌、培养基灭菌不彻底
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4、中后期染菌
补料的料液灭菌不彻底或补料管道、阀门渗
漏，一般不会是种子问题
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五、染菌的防止
1、防止种子带菌
?制备种子时对沙土管及摇瓶严格加以控制。
?沙土制备时要多次间歇灭菌
?注意接种时的无菌操作
?子瓶、母瓶的移种和培养
?无菌室和摇床间都要保持清洁。无菌室内要供给恒
温恒湿的无菌空气，还要装紫外灯用以灭菌，或用化
学药品灭菌。
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无菌室要求
在无菌室中装有紫外灯，打开紫外灯，照半小时，
关灯后 15分钟再接种。
用消毒药水如新洁而灭配成 1/1000浓度擦桌子、
拖地，开启超净台的通风，
接种时必须在超净台上操作，超净台装有一台鼓
风机，进风口有一粗过滤器，出风口有高效过滤
器，保证无菌风从超净台吹出，外界有菌空气不
可能进入接种区域，保证无菌条件。
接种人员必须穿好无菌服，戴好口罩，手用酒精
棉球擦干净。
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2、防止设备渗漏
发酵设备及附件由于化学腐蚀、电化学腐蚀，物料与
设备摩擦造成机械磨损以及加工制作不良等原因会导
致设备及附件渗漏。
设备上一旦渗漏，就会造成染菌，例如冷却盘管、夹
套穿孔渗漏，有菌的冷却水便会通过漏孔而进入发酵
罐中招致染菌。阀门渗漏也会使带菌的空气或水进入
发酵罐而造成染菌。
设备上的漏隙如果肉眼能看见，容易发现，也容易治
理；但有的微小泄漏，肉眼看不见，必须通过一定的
试漏方法才能发现 。
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试漏方法可采用 水压试漏法 。即被测设备的出口处装
上压力表，将水压入设备，待设备中压力上升到要求
压力，关闭进出水，看压力有否下降。压力下降则有
渗漏。但有些渗漏很小，看不出何处漏水，可以用稀
碱溶液压入设备，然后用蘸有酚酞的纱布揩，只要酚
酞能变红处即为渗漏处。
阀门渗漏可以用 集气桶 来试漏。方法是先在集气桶
中装满水，然后关闭所有阀门，向发酵罐中通入空气，
使罐压上升到要求压力，一般一公斤以上。由于集气
桶连通各管道，观察哪根管子冒泡，即这根管子的阀
门漏气。
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3、防止培养基灭菌不彻底
培养基灭菌方法 —— 高压蒸汽灭菌
分批灭菌 1210C,30分钟
连续灭菌 罐温 125－ 1300C,30－ 45
分钟
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蒸
汽
下
进
上
出
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连续灭菌设备流程
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连 消 塔
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培养基灭菌前含有大量杂菌，灭菌时如果 蒸汽压
力 不足，就达不到要求的温度；灭菌时产生大量
泡沫 或发酵罐中有 污垢堆积,就会窝藏大量杂菌，
造成灭菌不彻底。
为什么蒸汽灭菌时会产生大量泡沫呢？
培养基和水的传热系数比空气的传热系数大，如
果灭菌时升温太快，培养基急剧膨胀，发酵罐内
的空气排出较慢，就会产生大量泡沫，泡沫上升
到发酵罐顶，泡沫中的耐热菌就不能与蒸汽直接
接触，未被杀死。
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防止方法,缓慢开启蒸汽阀门，或加入少
量消泡剂。
灭菌时还会因设备安装或污垢堆积造成一些
,死角, 。这些死角蒸汽不能有效达到，常
会窝藏耐热芽孢杆菌，所以设备安装要注意
不能造成死角，发酵设备要经常清洗，铲除
污垢。
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4、防止空气引起的染菌
空气过滤除菌设备流程
空压机 储罐 二级冷却 加热器 空气过滤粗过滤
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空气冷却器的列管穿孔泄露，冷却水会渗入到空
气中，造成染菌。
棉花 -活性炭过滤器长期使用后，棉花和活性炭的
体积被压缩而松动，如果上下端棉花铺得厚薄不
均，厚的一边阻力大空气不畅通，薄的一边空气
容易通过，久而久之，薄的一边长期受空气顶吹
而使棉花活性炭改变位置，造成过滤器失效。
过滤器用蒸汽灭菌时，若被蒸汽冷凝水润湿就会
降低或丧失过滤效能，灭菌完毕应立即缓慢通入
压缩空气，将水分吹干。
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超细纤维纸作过滤介质，灭菌时必须将管道
中冷凝水放干净，以免介质受潮失效。
在生产实践中，空气管道大多与其它物料管
道相接，要装上止逆阀防止其它物料窜入空
气管道污染过滤器，导致过滤介质失效。
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5、发酵染菌后的措施
?染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道 。灭菌
方法：可通蒸汽灭菌，也可加入过氧乙酸等化学
灭菌剂搅拌半小时，才放下水道。否则由于各罐
的管道相通，会造成其它罐的染菌，而且直接放
下水道也会造成空气的污染而导致其它罐批染菌。
?凡染菌的罐要找染菌的原因,对症下药，该罐也
要彻底清洗，进行空罐消毒，才可进罐。
?染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒,空气用甲
醛熏蒸。特别，若染噬菌体，空气必须用甲醛蒸
汽消毒。
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四、染噬菌体的防治
（一）染噬菌体对发酵的影响
发酵过程中如果受噬菌体的侵染，一般发生
溶菌，随之出现发酵迟缓或停止，而且受噬
菌体感染后，往往会反复连续感染，使生产
无法进行，甚至使种子全部丧失。
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染噬菌体表现为：
1、镜检可发现菌体数量明显减少，菌体不规则，严
重时完全看不到菌体，且是在短时间内菌体自溶。
2、发酵 pH值逐渐上升,4~8小时之内可达 8.0以上，
不再下降。
3、发酵液残糖高，有刺激臭味，粘度大，泡沫多。
4、生产量甚少或增长缓慢或停止
有无染噬菌体，根本的要做噬菌斑检验
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（二）产生噬菌体的原因
通常在工厂投产初期并不感到噬菌体的危害，经过
1~2年以后，主要是由于生产和试验过程中不断不
加注意地把许多活菌体排放到环境中去，自然界中
的噬菌体就在活菌体中大量生长，造成了自然界中
噬菌体增殖的好机会。这些噬菌体随着风沙尘土和
空气流动传播，以及人们的走动、车辆的往来也携
带着噬菌体到处传播，使噬菌体有可能潜入生产的
各个环节，尤其是通过空气系统进入种子室、种子
罐、发酵罐
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（三）染噬菌体的检测
在培养皿上倒入培养生产菌的培养基（加琼脂）
作下层。同样的培养基中加入 20％～ 30％培养
好的种子液，再加入怀疑染噬菌体的发酵液，摇
均匀后，铺上层。培养过夜观察培养皿上是否出
现噬菌斑。
也可以在上层培养基中不加怀疑染噬菌体的发酵
液，而将发酵液直接点种在上层培养基表面，培
养过夜，观察有无透明圈出现。
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（三）噬菌体的防治
1、必须建立工厂环境清洁卫生制度，定期检查、
定期清扫，车间四周有严重污染噬菌体的地方应
及时撒石灰或漂白粉。
2、车间地面和通往车间的道路尽量采取水泥地面
3、种子和发酵工段的操作人员要严格执行无菌操
作规程，认真地进行种子保管，不使用本身带有
噬菌体的菌种。感染噬菌体的培养物不得带入菌
种室、摇瓶间
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4、认真进行发酵罐、补料系统的灭菌。严格控
制逃液和取样分析和洗罐所废弃的菌体。对倒罐
所排放的废液应灭菌后才可排放。
5、选育抗噬菌体的菌种，或轮换使用菌种。
6、发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到
70~800C杀死噬菌体，才可排放。发酵罐周围的
管道也必须彻底灭菌。
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小 结
染菌对发酵的危害：
干扰生产菌的正常代谢，降低产量
改变 pH，降解某些产物
污染不同的微生物，不同阶段染菌危害
染菌对提炼的危害：
过滤困难而大幅度降低过滤收率
有机溶剂萃取时发生乳化
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染
菌
原
因
设备渗漏
空气带菌
种子带菌
灭菌不彻底
技术管理不善
染
菌
后
的
措
施
染
菌
防
治
发酵液必须灭菌后才可放下水道
寻找染菌的原因
染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒
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产生噬菌体的原因
活菌体随意排放，造成噬菌体的感染源
噬
菌
体
的
防
治
危害：造成断种，无法生产
建立工厂环境清洁卫生制度
感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇
瓶间
发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加
热到 70~800C杀死噬菌体，才可排放。
环境用漂白粉消毒
选育抗噬菌体的菌种
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思考题
7.23 染菌对发酵有什么危害，对提炼有什
么危害？
7.24 有哪些原因会引起染菌？
7.25 染菌以后应采取什么措施？
7.26 为什么会感染噬菌体？感染了噬菌体
后应采取哪些措施？
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第六节 染菌的防治
什么是染菌？
发酵过程中除了生产菌以外，还有其
它菌生长繁殖
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一、染菌的影响
发酵过程污染杂菌，会严重的影响生产，是发
酵工业的致命伤。
?造成大量原材料的浪费，在经济上造成巨大
损失
?扰乱生产秩序，破坏生产计划。
?遇到连续染菌，特别在找不到染菌原因往往
会影响人们的情绪和生产积极性。
?影响产品外观及内在质量
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（一）染菌对发酵的影响
生产不同的品种，可污染不同种类和性质
的微生物。
不同污染时间，不同污染途径，污染不同
菌量，不同培养基和培养条件又可产生不
同后果
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1、发酵染菌对不同品种的影响
放线菌由于生长的最适 pH为 7左右，因此
染细菌为多，而霉菌生长 pH为 5左右，因
此染酵母菌为多。
青霉素发酵染菌,绝大多数杂菌都能直接
产生青霉素酶，而另一些杂菌则可被青霉
素诱导而产生青霉素酶。不论在发酵前期、
中期或后期，染有能产生青霉素酶的杂菌，
都能使青霉素迅速破坏。
不
同
菌
不
同
产
品
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链霉素、四环素、红霉素、卡那霉素 等虽不
象青霉素发酵染菌那样一无所得，但也会造
成不同程度的危害。如杂菌大量消耗营养干
扰生产菌的正常代谢；改变 pH，降低产量。
灰黄霉素、制霉菌素、克念菌素 等抗生素抑
制霉菌，对细菌几乎没有抑制和杀灭作用。
不
同
产
品
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疫苗生产 危害很大。现在疫苗多采用深层
培养，这是一类不加提纯而直接使用的产
品，在其深层培养过程中，一旦污染杂菌，
不论死菌、活菌或内外毒素，都应全部废
弃。因此，发酵罐容积越大，污染杂菌后
的损失也越大。
不
同
产
品
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2、污染不同种类和性质的微生物的影响
（ 1）污染噬菌体
噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也
较防治，故危害极大。污染噬菌体后，可
使发酵产量大幅度下降，严重的造成断种，
被迫停产 。
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（ 2）污染其它杂菌
有些杂菌会使生产菌 自 溶 产生大量泡沫，
即使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过
程的通气搅拌。
有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使 pH下
降,使不耐酸的产品破坏。 特别是染芽孢杆菌，
由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会
反复染菌。
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3、不同时间染菌对发酵的影响
污染时间是指用无菌检测方法确准的污染时间，
不是杂菌窜入培养液的时间。
杂菌进入培养液后，需有足够的生长、繁殖的时
间才能显现出来，显现的时间又与污染菌量有关。
污染的菌量多，显现染菌所需的时间就短，污染
菌量少，显现染菌的时间就长。
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（ 1）种子培养期染菌
由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势，
而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有
很少抗生素（产物）。因而它防御杂菌能力低，
容易污染杂菌。如在此阶段染菌，应将培养液
全部废弃。
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（ 2）发酵前期染菌
发酵前期最易染菌，且危害最大。
原因 发酵前期菌量不很多,与杂菌没有竞
争优势； 且还未合成产物（抗生素）或产生
很少,抵御杂菌能力弱。
在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。
染菌措施 可以用降低培养温度，调整补料
量，用酸碱调 pH值，缩短培养周期等措施
予以补救。如果前期染菌，且培养基养料消
耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重
新接种再用。
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（ 3）发酵中期染菌
发酵中期染菌会严重干扰产生菌的代谢。杂菌大量产酸，
培养液 pH下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶，
产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。
有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。
措施 降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。
如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，或者抗生素
生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐，抑
制杂菌。
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（ 4）发酵后期染菌
发酵后期发酵液内已积累大量的产物，
特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或
杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产
影响不大。如果染菌严重，又破坏性较
大，可以提前放罐。
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（二）发酵染菌对提炼和产品质量的影响
1、发酵染菌对过滤的影响
染菌的发酵液一般发粘，菌体大多数自溶，所
以在发酵液过滤时不能或很难形成滤饼，导致
过滤困难 。即使采取加热、冷却、添加助滤剂
等措施，使部分蛋白质凝聚，但效果并不理想。
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污染杂菌的种类对过滤的影响程度有差异，
如污染霉菌时，影响较小，而污染细菌时很
难过滤。由于过滤困难，过滤时间拉长,影
响发酵液储罐和过滤设备的周转使用,破坏
了生产平衡。染菌发酵液还会因过滤困难而
大幅度降低过滤收率, 直接影响提炼总收率。
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2、发酵染菌对提炼的影响
染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和
其它杂质。
采用有机溶剂萃取的提炼工艺，则 极易发生乳化,很
难使水相和溶剂相分离，影响进一步提纯。
采用直接用离子交换树脂的提取工艺，如链霉素、庆
大霉素，染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面，
或被离子交换树脂吸附，大大 降低离子交换树脂的交
换容量,而且有的杂菌很难用水冲洗干净，洗脱时与
产物一起进入洗脱液，影响进一步提纯。
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二、染菌的原因
（一）发酵染菌率计算基准
总染菌率指一年发酵染菌的批（次）数与总投料批
（次）数之比的百分率。染菌批次数应包括染菌后培
养基经重新灭菌，又再次染菌的批次数在内。这是习
惯的计算方法，也是我国的统一计算方法。
总染菌率 %=
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（二）染菌原因
造成染菌的因素很多，但总结几十年的经验，对
绝大部分罐批染菌的原因是比较清楚的，但在实际
生产中发酵染菌率仍比较高，可以说产生这种现象
大多数是由于工作中“明知故犯”“不负责任”和
“侥幸心理”所造成的。例如，灭菌的蒸汽压不足
不能灭菌；设备有渗漏不能进罐等等都是众所周知
的，但因为有侥幸心理还是照样灭菌，进罐，结果
以污染杂菌而告终。现将我们收集到的国内外几家
抗生素工厂发酵染菌原因列于下：
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日本工业技术院发酵研究所多年来抗生素发酵染菌原因分析
项目 百分率 %
种子带菌或怀疑种子带菌 9.64
接种时罐压跌零 0.19
培养基灭菌不透 0.79
总空气系统有菌 19.96
泡沫冒顶 0.48
夹套穿孔 12.36
盘管穿孔 5.89
接种管穿孔 0.39
阀门渗漏 1.45
搅拌轴密封渗漏 2.09
罐盖漏 1.54
其它设备渗漏 10.13
操作原因 10.15
原因不明 24.94
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上海第三制药厂染菌原因分析
项目 百分率 %
种子带菌 14.15
盘管穿孔 14.20
阀门渗漏 23.30
空气系统有菌 10.0
管理不善 25.80
其它 7.49
原因不明 5.78
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管理不善而染菌的有 31个罐批，占 25.08％经分析有
下表所列原因：
项目 百分率 %
进罐前未做设备严密度检查 25.8
接种违反操作规程 25.8
检修质量缺乏验收制度 19.35
操作不熟练 19.35
配料违反工艺规程 6.45
调度不当 3.25
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第四制药厂链霉素发酵染菌原因分析
项目 百分率 %
外界带入杂菌（取样、补料） 8.20
设备穿孔 7.60
空气系统有菌 26.00
停电罐压跌零 1.60
接种 11.00
蒸汽压力不足或蒸汽量不足 0.60
管理问题 7.80
操作违反规程 1.60
种子带菌 0.60
原因不明 35.00
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造成染菌的主要原因总结
1、设备渗漏
设备渗漏包括夹套穿孔、盘管穿孔、接种管穿孔、
阀门渗漏、搅拌轴渗漏、罐盖漏和其它设备漏等。
从日本工业技术院发酵研究所对染菌原因分析发
现，这类染菌占 33.85％，上海三厂的分析这类染
菌为 37.5％。所以说加强设备本身及附属零部件的
严密度检查，对制服染菌是极其主要的，也是重
要的。
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2、空气带菌
从日本工业技术院和上海第四制药厂分析空气
带菌而造成的染菌分别为 19.96％和 26%。国
内外空气除菌技术虽已有较大改善，但仍然没
有使染菌率降低到理想的程度。因为空气除菌
系统较为复杂，环节多，偶遇不慎便会导致空
气除菌失败。
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3、种子带菌
种子带菌又分为种子本身带菌和种子培养
过程中染菌。加强种子管理，严格无菌操
作，种子本身带菌是可以克服的。种子培
养过程染菌与发酵一样有许多因素造成。
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4、灭菌不彻底
灭菌技术的好坏与灭菌质量很有关系
?蒸汽通入培养基,升温快慢、保温时间 —— 产生
过多泡沫
?蒸汽总压是否达到要求标准
?环境中的 杂菌数量因季节而有很大差别 。如上海
第四制药厂在卡那霉素生产中，于炎热的夏季将
连续灭菌预热至 800C的培养基采样培养，可发现
无法计数的大量的芽孢杆菌；而在冬季取样的培
养中，则仅发现 2～ 3个芽孢杆菌。故染菌率因季
节不同而发生明显变化。
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?原材料储存 和保管，如液胨、玉米浆、
母液糖等有机原料 —— 杂菌的数量
?发酵罐、培养基配制罐等设备的清洗质
量 —— 有无灭菌的死角
对减少或避免染菌仍然是十分必要的。
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5、技术管理不善
技术管理就是要对发酵每个环节严格控
制，发酵中稍有不慎就可能染菌，所以
不能有侥幸心理而放松管理
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三、无菌状况的检测
1、环境无菌的检查
尘埃粒子检测
无菌平板检测
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2、种子及发酵液无菌状况检测
酚红肉汤培养基检测
平板划线
显微镜观察
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四、染菌情况分析
染菌的原因有多种，对于实际情况如何分
析呢？
1、单罐染菌
不是系统问题，而是该罐本身的问题。如
种子带菌、培养基灭菌不彻底、罐有渗漏、
分过滤器失效
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2、多罐染菌
系统问题，如空气过滤系统有问题，特别是
总过滤器长期没有检查，可能受潮失效；移
种或补料的分配站有渗漏或灭菌不彻底
3、前期染菌
种子带菌、培养基灭菌不彻底
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4、中后期染菌
补料的料液灭菌不彻底或补料管道、阀门渗
漏，一般不会是种子问题
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五、染菌的防止
1、防止种子带菌
?制备种子时对沙土管及摇瓶严格加以控制。
?沙土制备时要多次间歇灭菌
?注意接种时的无菌操作
?子瓶、母瓶的移种和培养
?无菌室和摇床间都要保持清洁。无菌室内要供给恒
温恒湿的无菌空气，还要装紫外灯用以灭菌，或用化
学药品灭菌。
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无菌室要求
在无菌室中装有紫外灯，打开紫外灯，照半小时，
关灯后 15分钟再接种。
用消毒药水如新洁而灭配成 1/1000浓度擦桌子、
拖地，开启超净台的通风，
接种时必须在超净台上操作，超净台装有一台鼓
风机，进风口有一粗过滤器，出风口有高效过滤
器，保证无菌风从超净台吹出，外界有菌空气不
可能进入接种区域，保证无菌条件。
接种人员必须穿好无菌服，戴好口罩，手用酒精
棉球擦干净。
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2、防止设备渗漏
发酵设备及附件由于化学腐蚀、电化学腐蚀，物料与
设备摩擦造成机械磨损以及加工制作不良等原因会导
致设备及附件渗漏。
设备上一旦渗漏，就会造成染菌，例如冷却盘管、夹
套穿孔渗漏，有菌的冷却水便会通过漏孔而进入发酵
罐中招致染菌。阀门渗漏也会使带菌的空气或水进入
发酵罐而造成染菌。
设备上的漏隙如果肉眼能看见，容易发现，也容易治
理；但有的微小泄漏，肉眼看不见，必须通过一定的
试漏方法才能发现 。
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试漏方法可采用 水压试漏法 。即被测设备的出口处装
上压力表，将水压入设备，待设备中压力上升到要求
压力，关闭进出水，看压力有否下降。压力下降则有
渗漏。但有些渗漏很小，看不出何处漏水，可以用稀
碱溶液压入设备，然后用蘸有酚酞的纱布揩，只要酚
酞能变红处即为渗漏处。
阀门渗漏可以用 集气桶 来试漏。方法是先在集气桶
中装满水，然后关闭所有阀门，向发酵罐中通入空气，
使罐压上升到要求压力，一般一公斤以上。由于集气
桶连通各管道，观察哪根管子冒泡，即这根管子的阀
门漏气。
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3、防止培养基灭菌不彻底
培养基灭菌方法 —— 高压蒸汽灭菌
分批灭菌 1210C,30分钟
连续灭菌 罐温 125－ 1300C,30－ 45
分钟
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蒸
汽
下
进
上
出
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连续灭菌设备流程
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连 消 塔
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培养基灭菌前含有大量杂菌，灭菌时如果 蒸汽压
力 不足，就达不到要求的温度；灭菌时产生大量
泡沫 或发酵罐中有 污垢堆积,就会窝藏大量杂菌，
造成灭菌不彻底。
为什么蒸汽灭菌时会产生大量泡沫呢？
培养基和水的传热系数比空气的传热系数大，如
果灭菌时升温太快，培养基急剧膨胀，发酵罐内
的空气排出较慢，就会产生大量泡沫，泡沫上升
到发酵罐顶，泡沫中的耐热菌就不能与蒸汽直接
接触，未被杀死。
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防止方法,缓慢开启蒸汽阀门，或加入少
量消泡剂。
灭菌时还会因设备安装或污垢堆积造成一些
,死角, 。这些死角蒸汽不能有效达到，常
会窝藏耐热芽孢杆菌，所以设备安装要注意
不能造成死角，发酵设备要经常清洗，铲除
污垢。
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4、防止空气引起的染菌
空气过滤除菌设备流程
空压机 储罐 二级冷却 加热器 空气过滤粗过滤
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空气冷却器的列管穿孔泄露，冷却水会渗入到空
气中，造成染菌。
棉花 -活性炭过滤器长期使用后，棉花和活性炭的
体积被压缩而松动，如果上下端棉花铺得厚薄不
均，厚的一边阻力大空气不畅通，薄的一边空气
容易通过，久而久之，薄的一边长期受空气顶吹
而使棉花活性炭改变位置，造成过滤器失效。
过滤器用蒸汽灭菌时，若被蒸汽冷凝水润湿就会
降低或丧失过滤效能，灭菌完毕应立即缓慢通入
压缩空气，将水分吹干。
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超细纤维纸作过滤介质，灭菌时必须将管道
中冷凝水放干净，以免介质受潮失效。
在生产实践中，空气管道大多与其它物料管
道相接，要装上止逆阀防止其它物料窜入空
气管道污染过滤器，导致过滤介质失效。
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5、发酵染菌后的措施
?染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道 。灭菌
方法：可通蒸汽灭菌，也可加入过氧乙酸等化学
灭菌剂搅拌半小时，才放下水道。否则由于各罐
的管道相通，会造成其它罐的染菌，而且直接放
下水道也会造成空气的污染而导致其它罐批染菌。
?凡染菌的罐要找染菌的原因,对症下药，该罐也
要彻底清洗，进行空罐消毒，才可进罐。
?染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒,空气用甲
醛熏蒸。特别，若染噬菌体，空气必须用甲醛蒸
汽消毒。
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四、染噬菌体的防治
（一）染噬菌体对发酵的影响
发酵过程中如果受噬菌体的侵染，一般发生
溶菌，随之出现发酵迟缓或停止，而且受噬
菌体感染后，往往会反复连续感染，使生产
无法进行，甚至使种子全部丧失。
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染噬菌体表现为：
1、镜检可发现菌体数量明显减少，菌体不规则，严
重时完全看不到菌体，且是在短时间内菌体自溶。
2、发酵 pH值逐渐上升,4~8小时之内可达 8.0以上，
不再下降。
3、发酵液残糖高，有刺激臭味，粘度大，泡沫多。
4、生产量甚少或增长缓慢或停止
有无染噬菌体，根本的要做噬菌斑检验
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（二）产生噬菌体的原因
通常在工厂投产初期并不感到噬菌体的危害，经过
1~2年以后，主要是由于生产和试验过程中不断不
加注意地把许多活菌体排放到环境中去，自然界中
的噬菌体就在活菌体中大量生长，造成了自然界中
噬菌体增殖的好机会。这些噬菌体随着风沙尘土和
空气流动传播，以及人们的走动、车辆的往来也携
带着噬菌体到处传播，使噬菌体有可能潜入生产的
各个环节，尤其是通过空气系统进入种子室、种子
罐、发酵罐
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（三）染噬菌体的检测
在培养皿上倒入培养生产菌的培养基（加琼脂）
作下层。同样的培养基中加入 20％～ 30％培养
好的种子液，再加入怀疑染噬菌体的发酵液，摇
均匀后，铺上层。培养过夜观察培养皿上是否出
现噬菌斑。
也可以在上层培养基中不加怀疑染噬菌体的发酵
液，而将发酵液直接点种在上层培养基表面，培
养过夜，观察有无透明圈出现。
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（三）噬菌体的防治
1、必须建立工厂环境清洁卫生制度，定期检查、
定期清扫，车间四周有严重污染噬菌体的地方应
及时撒石灰或漂白粉。
2、车间地面和通往车间的道路尽量采取水泥地面
3、种子和发酵工段的操作人员要严格执行无菌操
作规程，认真地进行种子保管，不使用本身带有
噬菌体的菌种。感染噬菌体的培养物不得带入菌
种室、摇瓶间
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4、认真进行发酵罐、补料系统的灭菌。严格控
制逃液和取样分析和洗罐所废弃的菌体。对倒罐
所排放的废液应灭菌后才可排放。
5、选育抗噬菌体的菌种，或轮换使用菌种。
6、发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到
70~800C杀死噬菌体，才可排放。发酵罐周围的
管道也必须彻底灭菌。
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小 结
染菌对发酵的危害：
干扰生产菌的正常代谢，降低产量
改变 pH，降解某些产物
污染不同的微生物，不同阶段染菌危害
染菌对提炼的危害：
过滤困难而大幅度降低过滤收率
有机溶剂萃取时发生乳化
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染
菌
原
因
设备渗漏
空气带菌
种子带菌
灭菌不彻底
技术管理不善
染
菌
后
的
措
施
染
菌
防
治
发酵液必须灭菌后才可放下水道
寻找染菌的原因
染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒
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产生噬菌体的原因
活菌体随意排放，造成噬菌体的感染源
噬
菌
体
的
防
治
危害：造成断种，无法生产
建立工厂环境清洁卫生制度
感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇
瓶间
发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加
热到 70~800C杀死噬菌体，才可排放。
环境用漂白粉消毒
选育抗噬菌体的菌种
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思考题
7.23 染菌对发酵有什么危害，对提炼有什
么危害？
7.24 有哪些原因会引起染菌？
7.25 染菌以后应采取什么措施？
7.26 为什么会感染噬菌体？感染了噬菌体
后应采取哪些措施？
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