生物学
发酵过程污染的原因及其控制途径有哪些？
题目
发酵过程污染的原因及其控制途径有哪些？
参考答案和解析
正确答案:
过程污染的原因：种子包括进罐前菌种室阶段出问题；培养基的配制和灭菌不彻底；设备上特别是空气除菌不彻底和过程控制操作上的疏漏。
控制途径：
（1）对于种子带菌问题，控制途径有：
A.严格控制无菌室的污染，根据生产工艺的要求和特点，建立相应的无菌室，交替使用各种灭菌手段对无菌室进行处理。
B.在制备种子时对沙土管、斜面、三角瓶及摇瓶均严格进行管理。
C.对每一级种子的培养物均进行无菌检查，确保任何一级种子均未受杂菌感染后才使用。
（2）对菌种培养基或器具进行严格的灭菌处理，保证在利用灭菌锅进行灭菌前，先完全排除锅内的空气，以免造成假压，使灭菌温度达不到预定值，造成灭菌不彻底而使种子染菌。
（3）杜绝无菌空气带菌，就得从空气的净化工艺和设备的设计、过滤介质的选育和装填、过滤介质的灭菌和管理等方面完善空气净化系统。
（4）减少操作失误导致染菌。
（5）严密规范如接种、过程加糖补料或取样操作等过程控制。
控制途径：
（1）对于种子带菌问题，控制途径有：
A.严格控制无菌室的污染，根据生产工艺的要求和特点，建立相应的无菌室，交替使用各种灭菌手段对无菌室进行处理。
B.在制备种子时对沙土管、斜面、三角瓶及摇瓶均严格进行管理。
C.对每一级种子的培养物均进行无菌检查，确保任何一级种子均未受杂菌感染后才使用。
（2）对菌种培养基或器具进行严格的灭菌处理，保证在利用灭菌锅进行灭菌前，先完全排除锅内的空气，以免造成假压，使灭菌温度达不到预定值，造成灭菌不彻底而使种子染菌。
（3）杜绝无菌空气带菌，就得从空气的净化工艺和设备的设计、过滤介质的选育和装填、过滤介质的灭菌和管理等方面完善空气净化系统。
（4）减少操作失误导致染菌。
（5）严密规范如接种、过程加糖补料或取样操作等过程控制。
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相似问题和答案
第1题：
青霉素发酵生产工艺过程是什么？发酵控制原理及其关键控制点是什么？
正确答案: 发酵工艺过程：
1.生产孢子的制备
2.种子罐培养工艺
3.发酵罐培养工艺
控制原理：发酵过程需连续流加葡萄糖，硫酸铵以及前提物质苯乙酸盐，补糖率是最关键的控制指标：不同时期分段控制。在青霉素的生产中，及时调节各个因素减少对产量的影响，如培养基，补充碳源，氮源，无机盐流加控制，添加前体等；控制适宜的温度和ph，溶解氧以及菌体浓度。最后要注意消沫，影响呼吸代谢。
第2题：
控制水体污染物排放量及减少污染源排放的废水量等，是控制水体污染的基本途径。试简述有哪些基本途径？
正确答案:（1）改革生产工艺
（2）重复利用废水
（3）回收有用物质
第3题：
固体废弃物的污染控制途径是什么？技术政策有哪些？
固体废弃物的污染控制途径：
1.完善和改善生产工艺
2.发展物质循环工艺
3.进行综合利用
4.进行无害化处理和处置
政策：
我国提出了“资源化、无害化和减量化”作为控制固体废物污染的技术发展。由于受资金、技术和其他原因使我国固体废物处理利用的发展趋势采用无害化为先导、资源化为目的，进行减量化。
无害化是指将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围环境。
减量化是通过适宜的手段减少固体废物的数量和容积。
资源化是采用工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源或者通过一定的技术措施达到固体废物重新利用的目的。
略
第4题：
发酵过程中的染菌的原因有哪些？
正确答案: 发酵过程中的染菌的原因：
（1）从染菌的规模和时间分析：
①在发酵过程中，如果是种子罐和发酵罐同时大面积染菌，杂菌的主要来源可能是空气净化系统，如空过滤器失效或空气管道渗漏造成的，其次考虑种子制备工序，如果只是发酵罐大面积染菌，除考虑空气净化系统带菌外，还要重点考查接种管道，补料系统，发酵培养基采用连续灭菌工艺时，还要严格检查连消系统是否带及杂菌；
②如果是部分发酵罐早期染菌，可能是培养基灭菌不彻底，或种子罐带菌，或接种管道灭菌不彻底造成的。如果是发酵的中后期染菌，重点分析补料系统和加消沫剂系统；
③个别发酵罐连续染菌，就从单个罐体查找杂菌来源，如罐内是否有“死角”或冷却系统有渗漏。当然还要检查附件。个别罐批的散在性染菌，其原因很难追查，要具体情况具体分析；
（2）从染菌类型分析：发酵过程染菌，多种菌型出现的机率多，单菌型机率较少。染的是耐热芽孢杆菌时，这与培养基灭菌不彻底，或设备内部有“死角”关系极大，空气中也存在芽孢杆菌。污染菌是不耐热的球菌或杆菌时，可从空气净化系统和冷却系统进行追查。
第5题：
简述发酵过程中的主要参数有哪些？如何控制？
正确答案:① 温度：整个发酵过程中或不同阶段中所维持的温度。
② 压力：罐内维持正压可以防止外界空气中的杂菌侵入，以保证纯种的培养。罐压一般在0.2-0.5个大气压。
③ 空气流量：一般控制在0.5-1.5V
④ 粘度：它的大小影响氧传递的阻力，也可反应相对菌体浓度。
⑤ PH：它的高低与菌体生长和产物合成有着重要的关系。
⑥ 基质浓度：发酵过程中必须定时测定糖、氮、等基质的浓度。
⑦ 溶解氧浓度：利用溶解氧的浓度变化，可以了解产生菌对氧的利用规律，反应发酵的异常情况，也可以作为发酵中间控制的参数及设备供养能力的指标。
⑧ 产物浓度：是发酵产物产量高低或生物合成代谢正常与否的重要参数，也是决定发酵周期长短的根据。
⑨ 菌体浓度：菌体量的大小和变化速度对菌体合成产物的生化反应都有重要的影响。
第6题：
发酵过程有哪些主要分析控制项目？
正确答案: 发酵过程中，菌体在不断生长和代谢，随之培养基的含量，性质也在不断变化，为了及时掌握这些变化情况，并加以适当控制，使之向着有利于积累产品的方向发展，需要进行中间分析，主要中间分析项目有：
（1）抗生素效价
发酵过程通过测定发酵液中抗生素效价来观察和掌握产生菌的合成能力及产品的积累程度。定时并连续测定效价可以了解和分析罐内生长代谢变化趋势，以利于选择控制措施和发酵周期。测定效价，目前多采用化学法和生物法两种。化学测定法以抗生素分子结构为基础，通过一定化学反应进行测定。方法简单迅速，可在较短时间内得到结果，但准确度稍差，生物测定法，以抗生素的抑菌或杀菌作用为基础，通过敏感菌的反应来测定。方法比较复杂，需要微生物培养和无菌条件，也有操作和生物误差。一般用于成品检测，中间测定较少使用。
（2）PH值
PH值是影响酶活性的重要因素，PH变化又是产生菌生长代谢的综合反应。所以，必须及时测定PH值，并根据需要随时加以调节。PH值可以根据颜色反应，用试纸或指示剂测定，也可用酸度计测定，酸度计更精确，但操作时要注意标定缓冲液，以防误差。
（3）糖含量
发酵液中糖含量的高低直接影响菌体的生长代谢个抗生素的合成。因此，定期、及时测定糖含量，分析代谢情况，并加以控制是非常重要的。糖含量的测定内容有测定总糖和测定还原糖两种。发酵液糖含量一般以克/100毫克（克%）表示。
（4）氨基氮和氨氮
氮源物质的代谢变化同样也是反映产生菌生长代谢情况的重要参数。生产上一般测定氨基氮（NH2-N）和氨氮（NH3-N）。这两种形式存在的氮含量都可以用甲醛法测定。氨基氮和氨氮含量的表示方法一般以毫克/100毫升（毫克%）或微克/毫升。同一浓度的氨基氮含量以后者表示时，其数值为前者的10倍。
（5）磷量
发酵中产生菌对磷的要求很高，反应敏感，磷的供给以磷酸盐为主，有机磷为辅。一般测定磷酸根中的磷，通常以ppm表示。必要时测总磷。
（6）菌丝浓度
菌丝浓度，即单位体积培养液中菌丝的数量。测定菌丝浓度，是观察发酵全过程菌体生长变化的重要项目。常用的测定方法有三种：即湿重法，干重法和体积法。第一、二法用克/升表示。体积法则以V/V表示。生产上多采用体积法，取样品10毫升，放于刻度离心玻璃管内，用转速为3000转/分的离心机分离约10分钟，计算菌丝体积百分数（V/V）。
（7）粘度
由于菌丝的代谢变化改变了培养基的性质，因而粘度也在变化。粘度也是控制工艺的重要参数。有时粘度太高，影响氧的溶解利用，可酌情补入稀料或清水予以降低黏度。粘度测定一般采用旋光式粘度计，粘度单位以厘泊表示。生产上为了简便，采用一根长度为0.5米，直径0.8厘米的玻璃管，用样品的流出速度测定。测样温度条件要与罐内相近，数据才较可靠。
（8）其它项目
由此产品或特殊需要还要增加一些临时性测试项目，如前体物质、差向异构体、有害物质等。
第7题：
造成组织培养过程中发生污染的原因有哪些？如何有效控制污染？
正确答案: 造成组织培养过程中污染的原因很多，如工作环境及仪器的因素、培养基及器皿灭菌不彻底、外植体带菌、操作时不遵守操作规程等。造成污染的病原主要分为细菌和真菌两大类。
真菌性污染主要指霉菌引起的污染。一般接种后3～8d即可发。真菌性污染一般多由接种室内的空气不清洁、超净工作台的过滤效果不理想、操作不慎等原因引起。此类污染可通过完善操作、控制培养环境、严格操作程序来克服。
细菌性污染除外植体带菌或培养基灭菌不彻底外，主要是操作人员的不慎造成。除要求操作人员严格按照无菌操作程序操作外，外植体带菌引起的污染与外植体的种类、取材季节、部位、预处理方法及消毒方法密切相关。因此，取材以春夏生长旺季、当年生的嫩梢为佳，应尽量选择晴天中午进行，或取离体枝梢在洁净空气条件下抽芽，然后从新生组织中取材接种。
外植体的彻底消毒是控制污染的前提，应根据不同材料选择合适的消毒剂和消毒方法，有些特殊材料还须进行预处理，以达到最佳消毒效果。对于材料内部带菌的组织有时还需在培养基中加入适量抗生素。
第8题：
固体废物污染控制途径有哪些？
正确答案:（1）完善和改进生产工艺；
（2）发展物质循环工艺；
（3）进行综合利用；
（4）进行无害化处理与处置。
第9题：
农田土壤的主要污染物及其污染途径有哪些？
正确答案:我国农田土壤的主要污染物有汞、镉、铅、铬、砷等重金属污染物，有机磷、有机氯等有机污染物，还有残留的农膜。农田土壤的污染途径包括农药、化肥和农膜的不正确使用；生活和工业污（废）水灌溉；矿业、工业固体废弃物在农田的不合理堆放与处置；工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘在农田的自然沉降。
第10题：
菌浓对发酵产物的得率的影响及其控制有哪些？
正确答案: 菌浓对发酵产物的得率的影响及其控制：
⑴影响：
①在适当的比生长速率下，发酵产物的产率与菌体浓度成正比关系，菌浓愈大，产物的产量也愈大；
②菌浓过高，则会产生其它的影响，营养物质消耗过快，培养液的营养成分发生明显的改变，有毒物质的积累，就可能改变菌体的代谢途径，特别是对培养液中的溶解氧，影响尤为明显，因为随着菌浓的增加，培养液的摄氧率（OUR）按比例增加，表观粘度也增加，流体性质也发生改变，使氧的传递速率（OTR）成对数地减少，当OUR﹥OTR时，溶解氧就减少，并成为限制性因素；
③为了获得最高的生产率，须要采用摄氧速率与传氧速率相平衡时的菌体浓度，也就是传氧速率随菌浓变化的曲线和摄氧率随菌浓变化的曲线的交点所对应的菌体浓度。这就是临界菌体浓度。菌体超过此浓度，抗生素的比生产速率和体积产率都会迅速下降。
⑵控制：
①设法控制菌浓在合适的范围内。菌体的生长速率，在一定的培养条件下，主要受营养基质浓度的影响，所以要依靠调节培养基的浓度来控制菌浓。首先要确定基础培养基配方中有个适当的配比，以避免产生过浓（或过稀）的菌体量，然后通过中间补料来控制。如当菌体生长缓慢、菌浓太稀时，则可补加一部分磷酸盐，促进生长，提高菌浓，但补加过多，则会使菌体过分生长，超过临界菌浓，对产物合成产生抑制作用；
②在生产上，还右利用菌体代谢产生的CO2量来控制青霉素的补糖量，以控制菌体的生长和浓度。总之，可根据不同的菌种和产品，采用不同的方法来控制最适的菌浓度。