摘要:噬菌体是一类病毒,原指细菌病毒,如今发现真菌、藻类等也都有噬菌体。噬菌体(bacteriophage,phage)是感染细菌、真菌、藻类、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称,因部分能引起宿主菌的裂解,故而得名。它于本世纪初在葡萄球菌和志贺菌中被首次发现。作为病
噬菌体是一类病毒,原指细菌病毒,如今发现真菌、藻类等也都有噬菌体。噬菌体(bacteriophage,phage)是感染细菌、真菌、藻类、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称,因部分能引起宿主菌的裂解,故而得名。它于本世纪初在葡萄球菌和志贺菌中被首次发现。作为病毒的一种,噬菌体具有个体微小、无完整细胞结构、只含单一核酸等特性。生产中常见的噬菌体呈蝌蚪形,直径约 0.1μm,其形态需通过电子显微镜放大 9×10⁴倍才能看见。
噬菌体的主要特征
专一的寄生性:噬菌体只能在特定的宿主细胞内生长繁殖,且宿主细胞必须是活的、处于繁殖阶段的细胞,无法脱离宿主自行生长。若不同菌株亲缘关系较近,也可能被感染,因此长期生产同一产品的发酵工厂在换新菌株前,务必了解其背景。
不耐热性:游离的噬菌体在 45℃条件下 10 分钟即可失活。
不耐药性:直接向噬菌体喷洒 1% 新洁尔灭、75% 酒精、1% 双氧水、5% 的甲醛等,都能使其失去活性。
发酵感染噬菌体的常见现象
发酵液指标异常:发酵液光密度可能先上升后下降,也可能不上升,当人为接入1% 的噬菌体时,光密度会始终处于低位;pH 值逐渐上升,一般升至 7.5 后不再下降;耗糖、耗氨速度缓慢甚至停止。
发酵液状态改变:发酵液中泡沫增多,料液略显黏稠。
菌体变化:镜检可发现菌体数量减少、菌体发胖,革兰氏染色后可见红色碎片。严重时,菌体可出现拉丝、网状或鱼刺状,几乎看不到完整菌体。
出现噬菌斑:用含有噬菌体的发酵液点在平板上,能够看到噬菌斑。
噬菌体感染原因分析
原料与菌种问题:原料或 IPTG 遭受噬菌体污染,同时菌株存在溶原性,可能导致噬菌体在一定条件下被激活。
空气传播:发酵车间环境中的噬菌体可随空气进入发酵罐。尽管发酵罐设有空气过滤器,但无法完全拦截噬菌体,实践已证明,从过滤器的洗脱液中通过电镜可观察到噬菌体。
设备清洁不到位:罐体、管道清洗消毒不彻底,或长期使用后存在顽固性生物膜,都可能造成噬菌体再次污染。因为温度和药物虽能灭活噬菌体,但总有部分噬菌体可能存活,并非达到一定温度就能将其全部杀灭,空气加热也存在同样的问题。
管理疏忽:车间管理若存在疏忽,认为发酵仅与发酵车间有关,忽视了各部门协作与全员参与,就难以有效预防噬菌体污染。预防噬菌体需要全体员工提高意识,各部门长期配合。
预防控制措施
控制活菌体排放:活菌体排放是噬菌体滋生的关键,每次上罐前要对发酵罐进行空气试漏。接种后,需用蒸汽或诺沃赛德噬菌体清除剂等对残余种子液、接种瓶、种子罐及其连接管道附件等进行消毒,未经灭活处理的种子液严禁排入污水池。
规范取样操作:发酵过程中定时取样时,应在无风条件下进行,取样口下方放置装有 pH≥11 碱液的容器,除取样瓶内的料液外,其余料液都要进入碱液容器,不得喷洒或直接排入下水道。取样后,要用消毒水对取样者的手、取样瓶、装碱容器以及以取样品为中心的上下左右 1m 空间进行喷洒消毒,取样瓶需放在盛有消毒水的容器中直至送至化验室。
切断接触途径:若难以完全杜绝活菌外泄,可通过提高吸风口高度来减少噬菌体与发酵液接触的机会,建议吸风口最低高度超过发酵车间楼顶 10m。
加强环境消毒:车间内部使用诺沃赛德噬菌体清除剂对地面、角落和空间进行喷洒,定期用欧菲姆干雾设备搭配药物进行空气熏蒸,必要时对发酵罐体及管道也进行熏蒸。每天早晚用诺沃赛德噬菌体清除剂对车间地沟消毒,保持地沟清洁无积水。车间周围用 ClO₂、漂白粉每天喷洒 2 次。
强化普查力度:定期(3 天 1 次)对车间内外部环境的杂菌含量普查统计,重点部位每天普查,对不合格区域重点消毒并分析杂菌来源。每月选取有代表性的样品灭活后用电镜复检。
噬菌体感染后处理办法
调整生产与环境消毒:当发酵罐出现噬菌体感染的典型现象时,应尽量减产或停产一周。同时,立即采用干雾过氧化氢对环境进行大消毒。
根据感染时间处理发酵罐:若发酵罐在 20h 时感染噬菌体,需立即加热到 70℃维持 10min,然后转移到空消好的罐中补种重新发酵;若在 20h 后感染,能产酸则继续生产,不产酸则在 120℃下处理 30min 后排入污水池。
全面处理相关系统:
发酵罐:依次经过 121℃、30min 空消,诺沃赛德噬菌体清除剂杀菌 2h,4% 碱水 100℃、4h 处理,再进行 121℃、30min 空消。
阀门:与罐体直接相连的阀门拆下肢解后,用诺沃赛德噬菌体清除剂浸泡 4h,组装后以 0.8MPa 的压缩空气试压,不漏则可待用。
物料管道:用干雾熏蒸 2h,再用清水洗净备用。
移种管道:干雾熏蒸 2h,煮罐后的碱水经移种管道排出,再用蒸汽消毒 1h,各排污阀微开,确保有水或汽排出。
补料罐与管道:先清空补料罐,补料管道用干雾过氧化氢熏蒸 2h,煮罐后的碱水经移种管道排出,再用蒸汽消毒 1h,排污阀微开。
放料管道:用诺沃赛德噬菌体清除剂浸泡 2h 后排放。
空气总管:干雾熏蒸 2h,保证各支路都消毒到,再用蒸汽冲刷 5 分钟,最后用空气吹干。
配料槽、储料槽:用诺沃赛德噬菌体清除剂稀释后浸泡处理 2h。
取样瓶、取样篮:用诺沃赛德噬菌体清除剂浸泡。
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来源:微生物控制专家