几乎所有的发酵工业，都有可能遭受杂菌的污染。发酵染菌能给生产带来严重危害，轻者影响产量或产品质量，重者可能导致倒罐，甚至停产。防止杂菌污染是任何发酵工厂的一项重要工作内容，尤其是无菌程度要求高的液体深层发酵，污染防止工作的重要性更为突出。
（一）染菌对发酵的影响及危害
1. 不同种类杂菌对发酵的影响
青霉素发酵，污染细短产气杆菌比粗大杆菌的危害大；链霉素发酵，污染细短杆菌、假单胞杆菌和产气杆菌比粗大杆菌的危害大。肌苷、肌苷酸发酵，污染芽孢杆菌的危害最大；高温淀粉酶发酵，污染芽孢杆菌和噬菌体的危害较大。柠檬酸发酵，最怕污染青霉菌；谷氨酸发酵，最怕污染噬菌体。
2. 不同染菌时间对发酵的影响
发酵前期或中期染菌，杂菌与生产菌争夺营养成分，干扰生产菌的繁殖和产物的形成，严重的引起倒罐；发酵后期染菌，虽然没有前期或中期染菌的影响大，一般会使产率下降并影响产物的提取，但某些产品（如核苷酸等）的发酵即使在后期染菌，也会使发酵产物被所染杂菌迅速消耗掉而得不到产品。因此，发酵后期染菌，如杂菌量不大，可继续发酵，如污染严重，可采取措施提前放罐。
3. 不同染菌途径对发酵的影响
种子带菌可使发酵染菌具有延续性，而空气带菌也使发酵染菌具有延续性，导致染菌范围扩大至所有发酵罐。培养基或设备灭菌不彻底，一般为孤立事件，不具有延续性，如果是设备渗漏，这种途径造成染菌的危害性较大。
4. 染菌对产物提取和产品质量的影响
染菌后发酵液的黏度加大，菌体大多自溶，发酵不彻底，基质的残留浓度高，造成过滤时间拉长，降低过滤收率。染菌的发酵液含有较多的蛋白质和其他杂质，对产品的纯度有较大影响。
5. 染菌对三废处理的影响
染菌使发酵液过滤后的废菌体无法利用，发酵染菌的废液生物需氧量（BOD）增高，增加三废治理费用和时间。
（二）发酵染菌的原因及分析
在发酵生产中，各工厂的生产设备、产品种类和管理措施不尽相同，生产环节多，引起染菌的原因比较复杂，因此，对染菌的情况必须作具体分析，找到染菌的真正原因。下面根据发酵工厂的生产经验，从一般染菌的现象来分析引起染菌的可能原因。
1. 染菌的具体原因
从发酵工厂的生产经验来看，发酵染菌原因或途径可概括为种子带菌、空气系统带菌、灭菌不彻底、设备（管道）死角或渗漏以及技术管理不善引起的操作失误等。具体可参考表8-12、表8-13及表8-14。要克服染菌问题，必须从以上几方面入手，层层把关，深入剖析染菌原因，才能严防杂菌进入。
表8-12 国外某发酵研究所对抗生素发酵染菌原因分析
表8-13 国内一制药厂链霉素发酵染菌原因分析
表8-14 上海第三制药厂染菌原因分析
2. 染菌原因的实际分析
（1）从染菌类型来分析 一般认为，污染耐热性芽孢杆菌多数是由于设备存在死角或培养液灭菌不彻底所致，污染霉菌大多是灭菌不彻底或无菌操作不严格所致，污染球菌、酵母等可能是从蒸汽的冷凝水或空气中带来的。在检查时，如平板上出现的是浅绿色菌落（革兰氏阴性杆菌），由于这种菌主要生存在水中，所以发酵罐的冷却管或夹套渗漏所引起的可能性较大。
（2）从染菌时间来分析 发酵早期染菌，一般认为除了种子带菌外，还有培养液灭菌或设备灭菌不彻底所致，而中、后期染菌则与这些原因的关系较少，而与中间补料、设备渗漏以及操作不合理等有关。
（3）从染菌规模来分析 整个工厂大批发酵罐出现染菌现象且感染的是同一种菌，一般来说，这种情况是由于使用统一的空气系统中空气过滤器失效或效率下降，使带菌的空气进入发酵罐而造成的。大批发酵罐染菌的现象较少，但危害极大，所以对于空气系统必须定期经常检查。(www.xing528.com)
对于分发酵罐（或罐组）染菌，如果出现在发酵前期，可能是种子带杂菌，如果发生在中后期则可能是中间补料系统或由油管路系统发生问题所造成的。通常，同一产品的几个发酵罐其补料系统往往是共用的，倘若补料灭菌不彻底或管路渗漏，就有可能造成这些罐同时发生染菌现象。
对于个别发酵罐连续染菌，这种情况大多是由设备问题造成的，如阀门的渗漏或罐体腐蚀磨损，特别是冷却管的不易觉察的穿孔等。个别发酵罐的偶然染菌其原因比较复杂，因为各种染菌途径都可能引起。例如，某厂有一台发酵罐投产后经常染菌，开始怀疑是设备死角所致，花费大量的人力进行罐内死角的清查，但仍未能解决染菌问题。最后发现接种分配站处法兰与管道不垂直，连接螺丝拧紧后仍然有微小渗漏，造成接种时带菌，重新更换法兰后，染菌问题得到解决。
综上所述，引起染菌的原因和实际情况很多，也很复杂。我们不能机械地认为某种染菌现象必然是由某一途径引起的，应该把染菌的位置、时间和杂菌的类型等各种现象加以综合分析，才能正确判断，并及时采取相应的对策和措施。
（三）染菌的检查和处理
要减少发酵过程的染菌机会，就要加强上罐前的设备、管道和阀门的各项检查，确保无死角和渗漏，灭菌、接种、空气过滤、补料及取样等操作符合规定操作规程的要求，严格无菌操作，技术管理上要对发酵每个环节严格控制。
1. 杂菌的检查
判断发酵是否染菌要定期取样进行无菌试验，目前生产上常用的检查方法有显微镜检查、平板划线检查及肉汤培养检查。由于生产菌种和产品的不同，检查的时间也不完全一样，但总的原则是一致的，即每个工序或经一定时间都应进行取样检查。检查的一般时间或工序如表8-15所示。
表8-15 发酵过程的杂菌检查
观察菌丝形态是生产中最常用的方法。每隔8h镜检，能及时发现异常染菌。
此外，在实际生产中还可以根据pH、尾气中二氧化碳含量和溶氧等参数的异常变化来判断是否染菌。
2. 染菌后的挽救和处理
发酵过程一旦发生染菌，应根据污染微生物的种类、染菌的时间或杂菌的危害程度等进行挽救或处理，同时对有关设备也进行相应的处理。
（1）种子培养期染菌 该种子不能再接入发酵罐，应经灭菌后弃之，并对种子罐、管道等进行仔细检查和彻底灭菌。同时采用备用种子，选择生长正常无染菌的种子接入发酵罐，继续进行发酵生产。
（2）发酵早期染菌 可以适当添加营养物质，重新灭菌后再接种发酵。也可采取降温培养、调节pH、调整补料量以及补加培养基等措施进行处理。
（3）发酵中、后期染菌 可以加入适当的杀菌剂或抗生素等，以抑制杂菌的生长速度，也可采取降低培养温度、降低通风量、停止搅拌及少量补糖等措施进行处理。如果代谢产物已达一定水平和含量，只要明确是染菌可提前放罐。对于没有提取价值的发酵液，废弃前应灭菌处理后才能排放。
（4）染菌后对设备的处理 染菌后的发酵罐在重新使用前，必须在放罐后进行彻底清洗，空消后才能使用。也可用甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡12h以上等方法进行处理。
3. 噬菌体感染和处理
利用细菌或放线菌进行发酵容易感染噬菌体。噬菌体是病毒的一种，直径约0.1μm，一般空气过滤器不易将其除去。设备的渗漏、空气系统、培养基灭菌不彻底都可能是噬菌体感染的途径。如果车间环境中存在噬菌体就很难防止不被感染，只有不让噬菌体在周围环境中繁殖，才是彻底防止它污染的最好办法。
感染噬菌体的表现：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逐渐上升，4～8h之内可达8.0以上，不再下降；③发酵液残糖高，有刺激臭味，黏度大，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。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，再加入疑感染噬菌体的发酵液，摇匀后，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疑感染噬菌体的发酵液，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。
要预防噬菌体感染就必须建立工厂环境清洁卫生制度，定期检查，定期清扫。有严重污染噬菌体的地方，可采用漂白粉、新洁尔灭、甲醛等消毒剂喷洒四周环境。还要把好种子关，实现严格的无菌操作，种子和发酵工段的操作人员要严格执行无菌操作规程。
发现噬菌体后，要尽快采取治理措施。通常的做法：①选育抗性菌株或轮换使用专一性不同的菌株；②加化学药物（如谷氨酸发酵可加2～4mg/L氯霉素，0.1%三聚磷酸钠，0.6%柠檬酸钠等）；③将培养液重新灭菌再接种（噬菌体不耐热，70～80℃经5min即可杀死）；④其他方法，如谷氨酸发酵初期感染噬菌体，可利用噬菌体只能在生长阶段的细胞（即幼龄细胞）中繁殖的特点，将发酵正常并已培养了16～18h（此时菌体已长好并确定未染菌）的发酵液加入感染噬菌体的发酵液中，以等体积混合后再分开发酵。实践证明，在谷氨酸发酵中，采用这个方法可获得较好的效果。
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