抗生素生产中发酵罐染菌的原因分析及解决途径

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抗生素生产一般采用纯种发酵，在生产中出现染菌问题是不可轻视的。轻度染菌会影响到本批发酵产品的单位和收率，还可能会为下批生产埋下继续染菌的祸根，严重的染菌除严重影响产品产量和质量外，极可能造成生产不能有序进行或无法进行。[1] 尤其是发酵罐处在发酵的最末阶段，其染菌直接影响到产品优劣和得率，其染菌的途径也很多，笔者在深入一线实践的过程中总结了一些经验，对于预防发酵罐染菌有一定的帮助。分析染菌原因也可从以下方面判断：从染菌时间分析，发酵早期染菌可能原因有种子带菌、培养基或设备灭菌不彻底、移种操作不当、无菌空气带菌等。发酵后期染菌可能原因有，中间补料污染、设备渗漏、操作问题等。从菌型上分析，若染芽孢杆菌，可能是培养基或设备灭菌不彻底、空气带菌引起。从染菌规模上分析，若大面积染菌，且所染的是同一种杂菌，一般是空气系统出现问题，若个别罐连续染菌一般是设备问题。这就需要生产人员具备一定的理论知识，提高分析和解决问题的能力，保证发酵正常运行。据统计引起发酵罐染菌的因素及其所占比重如下表所示：
抗生素发酵染菌因素及比例   
the factors and rate of contaminating germ in antibiotic fermentation I  
染菌原因 百分率 染菌原因 百分率
培养基灭菌不彻底 0.79 种子带菌 9.64
设备因素引起染菌 34.36 人为因素 10.34   
空气系统有菌 19.96 原因不明 24.91  
下面笔者结合实际对抗生素发酵罐染菌原因从物料因素、设备因素、蒸汽（空气）和人为因素等方面作以分析。  
1 物料因素造成染菌   
1.1物料在存放中变性  
由于库房条件所限，物料在存放中会受到挤压、受潮而结块，这些块状固体物在消毒当中蒸汽难以穿透，从而有可能染菌。   
若购入的物料粉碎程度不高，固体料粒度太大（如玉米粉中掺杂有较多玉米粒）这样的培养基进入发酵罐在灭菌时很难被完全“煮熟”，这也是染菌可能性之一，对此应在打料泵后装置筛板过滤器来解决。[2]  
笔者在实践中还发现有因物料发霉而造成染菌的情况，这样即使该批发酵液运转下去也会影响产量。  
1.2 培养基中豆油对消毒质量的影响   
泰乐菌素生产中常使用食用豆油作为碳源和消泡剂，其用量较大（约占培养基总体积的 26.7%），当进行消毒时会在杂菌菌落周围形成一层油膜而起到屏障作用，难以消透，这就需要有较高的温度和压力来破碎其以达到彻底灭菌的目的。   
1.3 原料产地不同的影响   
稳定原料产地是抗生素生产所必须的。不同的产地，其原料的优劣、主要成分含量、PH值及粒度等指标都是不同的，频繁变换原料产地，会造成消毒困难（如豆油产地变更会造成培养基消后泡沫过大，极可能造成冒顶逃液染菌）。同时原料产地的变更会敏感影响带抗生素的发酵水平。[3]  
2设备因素造成染菌   
结构符合生产工艺要求，制作精细的发酵罐是保证生产正常运行的前提，及时检修是保证生产顺利、有序进行的必要措施。  
2.1罐内设备对消毒的影响   
发酵罐内挡板、蛇管、支架、瓦套及加强板等部件的合理尺寸，合理安装，搅拌叶类型的合理选用是保证发酵罐罐内状态的必须因素。  
2.1.1罐内部件因素造成染菌   
笔者在实践当中多次遇到罐内部件出现脱落、受损而使消毒工作不能顺利进行的情况；瓦套紧固、放置不当造成死角而使罐内消后有杂菌造成染菌；蛇罐出现渗漏造成染菌；罐底加强板焊缝裂开出现死角而染菌；轴封不严造成染菌；空气环流管上的小气孔被堵使其内部存在残料而导致染菌等情况。   
2.1.2罐内管路因素造成染菌   
发酵罐内管道走向、分布是否合理也会影响消毒质量，管径的选择也是有严格要求的，这些因素应在设计时加以充分考虑。   
在生产中要特别注意罐内管道是否受损，如由于消毒时进汽过猛而造成焊缝开裂，长期使用罐内管道易出现电化腐蚀而穿孔。应认真检查，及时补救，以免对设备造成更大的损坏和进一步影响发酵水平。   
2.2罐体外设备因素造成染菌   
2.2.1靠罐阀门的影响  
靠罐阀门是直接接触发酵液的，对其检修必须认真仔细，一般这类阀门因承压关系易出现泄漏或料液倒流而结垢、垫片受损程度大、紧固螺帽脱落及密封圈破损等情况，而这些情况若不及时解决极可能造成染菌。 
2.2.2移种管路因素的影响   
移种管路由于使用频繁，其中会有积料，而这些积料在下次管道消毒时会积于移种二道阀，也可能会使移种靠罐抗生素阀堵塞而造成管道消毒不彻底，从而导致发酵罐染菌，故而移种管路要定期进行检修，保证其“无菌性”。
3 蒸汽（空气）因素导致染菌   
蒸汽和无菌空气是抗生素发酵生产中的必需品，其质量对于发酵水平起着决定性的作用因而要格外关注。  
3.1蒸汽因素造成染菌   
蒸汽是抗生素发酵生产的命脉，泰乐菌素采用纯种发酵对蒸汽的要求更高。  
3.1.1蒸汽类型对消毒的影响  
蒸汽主要有三种，即饱和蒸汽、不饱和蒸汽和过饱和蒸汽。饱和蒸汽指蒸汽温度和压力达到热力学平衡，蒸汽当中最后一滴水恰好完全转变为气态。其热量较高，潜热较大，具有较高的穿透能力，是生产中理想的蒸汽状态；不饱和蒸汽即饱和蒸汽中带有水分，常由于输送中能量损失而形成，热量较低，穿透力差；过饱和蒸汽即饱和蒸汽温度继续升高形成（压力不变时），它虽有高于饱和蒸汽的温度但穿透力很差。所以蒸汽的优劣是灭菌的关键之一，本公司所用热电厂蒸汽一直不稳定，时有过热和不饱和情况产生，造成消毒工作很难正常进行，灭菌效果不佳，染菌机会倍增  
3.1.2拥有合理的蒸汽管线   
设计蒸汽管路时要充分考虑其走向和连接对蒸汽质量的影响，一般可遵循如下原则：①安装合理，不留多余甩头，减少死角。②考虑停闭蒸汽的安全性，如冷水管路、空气管路和蒸汽支管的连接等。③蒸汽总管和支架上尽量少装阀门。④做好蒸汽管路的清理工作。合理、科学的管路分布能够最大程度地降低蒸汽损耗，尽量保证灭菌用汽的饱和性，增强灭菌效果。
3.2空气因素的影响   
对泰乐菌素发酵来说，因其属于好氧发酵，无菌空气是很重要的，故而要保证空气的无菌性。   
3.2.1理想的空压机   
以前我们采用的是油润滑空压机，其压缩产生的高温使润滑油带入空气对过滤器造成污染，严重者进入发酵罐造成染菌，同时由于压缩效果不佳常有水带入管道，油水会使过滤器效能降低染菌率很高。鉴于此，我们选用无油、用水润滑的往复式空压机，其二次压缩的功能可保证空气无菌，同时降温中采用露点排水能有效减少水分含量，为发酵带来好处。  
3.2.2空气管路的清洁  
自空压机至总过滤器宜采用抛光性能好的不锈钢管道，这样能避免由铸铁管道中带来铁锈的缺点。铸铁管道带锈严重地损害了各级过滤器膜芯，使公司在经济上受损，使发酵水平受限，染菌由此而多。[4]  
4人为因素的影响   
人是一切活动的主体，抗生素生产从设计到产品始终都离不开人，人为因素在染菌上占有一定的比重，所以在科学的生产工艺条件下规范人员的操作，制定合理的岗位SOP并执行之，是保证生产的必要措施。其前提是增强员工的责任心，消毒工作要求员工百密不疏，精心细致地操作，做到责任心与技能并重。  
比如，在升温不到100℃时控制大排汽阀进行升压，是造成假压的因素之一，因为罐内的不凝气体未被完全排出，这样事实上的保温保压过程是不会彻底杀死杂菌的，反而增加了染菌几率。
检修靠罐阀时不精心造成泄露而染菌；保压期间没有密切注意罐压与总汽压变化，造成培养基倒流而未采取相应的措施造成灭菌不彻底等等，此类例子枚不胜举，所以高超的技能背后还要有很强的责任心，这样才能尽可能地降低染菌机会。
5解决染菌的途径  
5.1物料方面   
物料应存放于干燥通风之处所，严格控制库内温度、湿度避免受潮变质，同时应有足够的空间存放物料，并且做到“先入先出”，免于长期密集堆压而结块、发热变坏；把控来料质量，稳定产地，级别要合乎标准。[5]  
坚持合理的投料次序即在占预配体积2/3的常温饮用水中依次投入无机盐类和其它固体料，投完料再加入饮用水到规定体积，充分搅拌（严禁热水投料，防止结块，造成灭菌不彻底）。   
控制合适的打料体积。打料体积过小，装料系数底，发酵十亿下降；打料体积过大，会出现泡沫顶罐引起跑料、染菌，造成损失。  
5.2设备方面   
罐内清洗仔细，不能有残料，避免结成焦化物，而埋下染菌祸根。   
严密检查罐内部件的密封性、紧固性，防止检修不到位造成的生产事件，应仔细检查蛇管是否有渗漏，避免严重染菌。   
精心检查各支管、法兰、阀门（尤其是靠罐阀门）的严密度及通畅情况；检查阀座、阀芯有无焦化物和料液存在，若有应及时彻底清除，避免杂菌滋生，引起染菌。[6]   
及时清除死角，罐内主要有档板背后，搅拌轴底瓦支架，蛇管靠罐壁面及其支架底部等；罐外主要在补料架子系统，进排汽不到的死角。清除死角，是保证灭菌彻底的重要工作之一，不得马虎。
定期做好严密性检查工作。主要有罐体与靠罐部件的严密、补料架子系统严密和移种管路的严密，做好这方面工作，可以保证实罐灭菌、移种及补料过程的无菌性，也为纯种发酵过程增加安全系数。
5.3空气（蒸汽）方面  
5.3.1 空气系统   
定期检查、清扫、更换预过滤器，中高效过滤器芯，辅以相应的检测手段，使之始终保持性能良好稳定；定期对高效过滤器进行高温灭菌频次不宜过高；更换各级过滤器芯应集中完成，尽量减少空气压力、流量不稳定造成杂菌带入而染菌；考虑气候因素，各级过滤器和空气管道上的小排气阀应一直保持畅通，以免长期不开而积水滋生杂菌。
5.3.2 蒸汽质量的保证
泰乐菌素实罐灭菌要求总蒸汽压力不得低于0.400mpa，移种管路灭菌时末端压力不得低于0.250mpa。  
实罐灭菌要求各路进汽依据管道尺寸、蒸汽压力尽量做到平衡，避免进汽不均，罐内局部温度不同而影响灭菌效果。要根据不同的蒸汽类型，总结不同的灭菌方法，使培养基得到良好的灭菌。
总而言之制服染菌是一项长期的斗争，既要有相应的理论知识，掌握灭菌的原理，又需要有丰富的实践经验，同时要多关注细节。只有把它当做一场斗争来搞，加以重视才能有效的遏制染菌。
6结束语
染菌的途径和原因是多方面的，诸如当地气候变化，当地空气质量，设备条件，设计系统因素，工艺条件，人员职业素质等等。笔者水平有限况且制服染菌是国内、乃至国际上重大的课题，抗生素工作者还需寻求更多的途径来达到制服染菌的目的。

风铃85

好！顶。。。。。

wht3758

学习了，楼主讲的还是挺全面的

yanyun20091

楼主讲的好啊 !

wanglove3

我是一名生物类毕业生，目前做螺旋霉素一级种子罐的灭菌工作，上个月染得一塌糊涂，看了楼主的文章，受益匪浅，顶了...

anio1985

学习了