发酵过程中如何进行实时监测和控制微生物污染？|发酵过程|微生物污染|无菌|杀菌剂|杂菌

在发酵过程中，实时监测和控制微生物污染至关重要，关乎发酵产品的质量和产量。以下是具体的方法：

实时监测方法

物理参数监测
- 温度监测：使用高精度温度计或温度传感器，实时监控发酵罐内温度。多数发酵过程要求温度保持稳定，如出现异常波动，可能暗示有杂菌污染。例如在酿酒发酵中，正常温度为 25 - 30℃，若温度突然升高或降低，可能是杂菌大量繁殖或抑制了正常发酵微生物的生长。
- pH 值监测：采用 pH 电极实时测定发酵液的 pH 值。不同发酵阶段，pH 值有特定变化规律，杂菌污染可能导致 pH 值异常变化。如在酸奶发酵中，正常 pH 值会随着乳酸菌产酸而逐渐下降，若 pH 值下降过慢或上升，可能存在杂菌污染。
- 溶氧监测：通过溶氧电极监测发酵液中的溶解氧含量。微生物生长和代谢会消耗氧气，杂菌的存在可能改变耗氧速率，使溶氧水平异常。如在抗生素发酵中，溶氧突然下降或上升，可能是杂菌与生产菌竞争氧气或杂菌代谢特性与生产菌不同所致。
化学参数监测
- 底物和产物浓度监测：运用高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）等分析手段，定期检测发酵液中底物（如葡萄糖、氨基酸等）和产物（如酒精、抗生素等）的浓度。若底物消耗异常加快或减慢，产物生成量与预期不符，可能存在杂菌污染。例如在谷氨酸发酵中，若葡萄糖消耗过快，谷氨酸生成量却很少，可能有杂菌消耗了葡萄糖但不产谷氨酸。
- 代谢产物监测：采用酶联免疫吸附测定（ELISA）、分光光度法等方法，检测发酵过程中特定代谢产
- 物的含量。某些杂菌可能产生特殊代谢产物或影响正常代谢产物的生成，如在柠檬酸发酵中，若检测到其他有机酸含量异常升高，可能存在杂菌污染。
微生物学监测
- 显微镜镜检：定期取发酵液样本，制成涂片，通过显微镜观察微生物的形态、大小、结构和数量。可及时发现是否有杂菌混入，以及杂菌的种类和数量变化。如在青霉素发酵中，镜检时发现除了产黄青霉外，还有其他杆菌或球菌，表明发生了杂菌污染。
- 平板计数法：将发酵液进行梯度稀释后，涂布于特定的培养基平板上，培养一定时间后，计数平板上的菌落数。根据菌落形态和特征，判断是否有杂菌，并计算杂菌数量。如在啤酒发酵中，通过平板计数可了解发酵液中酵母菌和杂菌的数量变化，评估污染程度。
- 分子生物学方法：利用聚合酶链反应（PCR）、荧光定量 PCR、基因芯片等技术，检测发酵液中微生物的特定基因序列，快速准确地鉴定是否存在杂菌污染及杂菌种类。例如在发酵生产疫苗时，可通过 PCR 技术检测是否有外源病原体基因，及时发现潜在的污染风险。

污染控制措施

调整发酵条件
- 温度调整：根据发酵微生物和杂菌的生长温度特性，适当调整发酵温度。如在发酵过程中发现有嗜热杂菌污染，可适当降低发酵温度，抑制杂菌生长，同时保证生产菌的正常生长。
- pH 值调整：通过添加酸碱调节剂，将发酵液的 pH 值控制在有利于生产菌生长而不利于杂菌生长的范围内。如在发酵液 pH 值因杂菌污染而异常时，可添加碳酸钙等碱性物质或磷酸等酸性物质，调节 pH 值，抑制杂菌繁殖。
- 溶氧控制：根据发酵微生物和杂菌对溶氧的需求差异，调整通气量和搅拌速度，控制溶氧水平。如对于好氧性杂菌污染的发酵过程，可适当降低溶氧，抑制杂菌生长，同时满足生产菌的微好氧或厌氧需求。
添加控制剂
- 抗生素添加：在不影响发酵产品质量和生产菌生长的前提下，可适量添加抗生素来抑制杂菌生长。如在某些细胞培养发酵中，可添加青霉素、链霉素等抗生素，防止细菌污染，但要注意抗生素残留对产品质量的影响。
- 杀菌剂添加：对于一些非食品、药品类的发酵过程，可添加适量的杀菌剂来杀灭杂菌。如在工业发酵生产酒精时，可添加适量的次氯酸钠溶液，控制杂菌污染，但要严格控制添加量和作用时间，避免对生产菌造成损害。
其他措施
- 无菌空气过滤：确保通入发酵罐的空气经过高效过滤，去除空气中的微生物。定期更换空气过滤器，检查过滤器的完整性，防止因过滤器失效导致杂菌随空气进入发酵罐。
- 设备维护与清洗：定期对发酵设备进行维护和清洗，检查设备的密封性，防止发酵液泄漏和外界杂菌进入。对发酵罐、管道、阀门等进行彻底清洗和消毒，可采用蒸汽灭菌、化学消毒等方法，消除设备表面和内部残留的杂菌。
润联针对发酵企业杂菌污染的灭菌技术主要包括以下方面：
- 发酵抑菌液技术
采用进口的抑制液，能最大限度降低杂菌量，抑制环境菌增长，可有力破解过滤膜杀菌难题，确保发酵过程的无菌状态，有助于防止微生物污染，且不改变产品本身质量、口味和颜色。
- 发酵车间灭菌技术
运用数字化智能化消毒设备，实现智能化人机共存的大型发酵车间常温灭菌，代替传统的高温高压灭菌和人工消毒模式，可彻底解决发酵车间的微生物污染问题，实现全智能化联动发酵大车间空气消毒，高效环保的同时对人员友好。
- 通风系统灭菌技术
采用全新的欧菲姆 VHP 管道灭菌技术，用于空压机管路灭菌，几乎无腐蚀，能快速杀灭管道 / 管路中的霉菌孢子、芽孢等有害微生物，保障无菌通风系统，防止杂菌通过通风管路进入发酵系统。
- 原料和物料灭菌技术
对进入发酵车间的物料，如原材料、种子液等采用食品级杀菌抑菌剂进行严格消毒，可有效解决原料以及水体中的各种微生物污染问题，代替甲醛、二氧化氯、季铵盐类消毒剂，安全环保高效，不会产生耐药性，还可进行空载消毒和满载物料灭菌，代替传统甲醛熏蒸灭菌方式。
- 独创的智能化干雾操作系统
可以做到无孔不入，无死角杀菌消毒，支持人机共存，无色无味安全友好的解决发酵空间内部灭菌难题，能彻底高效去除发酵罐杂菌，提高发酵成功率，以常温灭菌方式，实现非高温高压灭菌，具有高效、快速、低成本的优势。