噬菌體污染為何如此可怕？
在發酵車間里，一切看起來正常運行：發酵罐嗡嗡作響，控制面板上各項指標似乎正常。但突然，發酵液的光密度不再上升，pH值異常升高，泡沫大量產生——整個過程停滯不前。幾小時前還價值數十萬的發酵產品，此刻可能已變得一文不值。
造成這種災難的元兇，往往是一種名為"噬菌體"的微小病毒。它雖小，卻是發酵工業中令人聞風喪膽的"隱形殺手"。
什么是噬菌體？
噬菌體是專門感染細菌、真菌等微生物的病毒，其結構簡單，主要由蛋白質外殼和內部核酸（DNA或RNA）構成。多數噬菌體呈蝌蚪形，也有微球形和細桿形，直徑僅約0.1um，需要通過電子顯微鏡放大數萬倍后才能觀察。
噬菌體有兩大繁殖周期：溶菌性周期（毒性噬菌體）和溶原性周期（溫和噬菌體）。溶菌性周期會導致細菌裂解死亡，而溶原性周期則可能將噬菌體基因整合到細菌染色體上，隨細菌分裂而傳代，在某些條件下轉為溶菌周期。
噬菌體的"精準打擊"特性
噬菌體最顯著的特性是其高度專一性。一種噬菌體通常只識別、吸附并感染特定細菌菌株或菌種。這種專一性源于噬菌體尾絲蛋白與細菌表面特定受體（如脂多糖、外膜蛋白）的分子識別和互補性。
正是這種專一性使得噬菌體在發酵工業中成為"精準殺手"，能精確攻擊生產菌種而不影響其他微生物。
噬菌體污染的危害
噬菌體污染對發酵過程的影響是毀滅性的：
1. 發酵停滯與失敗：發酵初期污染會導致菌體數量急劇減少，光密度值（OD值）不再上升甚至迅速下降，整個發酵過程停滯。 2. 產物產量降低：即使污染發生在發酵中后期，菌體生長也會受抑制，代謝速率減慢，最終產物產量大幅降低。 3. 產品質量不穩定：細胞裂解后的碎片會影響產品分離與純化，增加質量控制的難度。 4. 嚴重經濟損失：輕則延長發酵周期、影響產品質量，重則引起整罐發酵液報廢（"倒罐"），甚至工廠被迫停產。
如何識別噬菌體污染？
發酵過程中出現以下異常現象，可能提示噬菌體污染：
? 發酵液光密度不上升或回降 ? pH值異常，逐漸上升至8.0以上且不再下降 ? 糖耗、溫升緩慢或停止，氨的利用停止 ? 產生大量泡沫，發酵液呈黏膠狀 ? 鏡檢時菌體數量顯著減少，找不到完整菌體
綜合防治策略：防重于治
應對噬菌體污染，必須采取"防重于治"的綜合策略：
1. 嚴格管控生產環境
? 凈化環境：定期清掃、消毒，車間四周有嚴重污染噬菌體的地方應及時撒石灰或漂白粉。 ? 嚴格活菌體排放：發酵后的菌液必須經嚴格滅菌后才能排放，絕不隨意丟棄活菌液。 ? 改進空氣系統：保證空氣過濾器質量并經常嚴格滅菌，空氣壓縮機的取風口應設在30~40米高空。
2. 保證菌種與培養基安全
? 絕不使用可疑菌種：堅決廢棄任何可疑菌種。 ? 保證純種培養：做到種子本身不帶噬菌體。 ? 培養基與設備徹底滅菌：認真進行發酵罐、補料系統、管道的滅菌，消滅"死角"。
3. 生產過程中的防護
? 輪換使用菌種：經常輪換非親緣的菌種可減少危害。 ? 選育抗噬菌體菌種：使用抗噬菌體的菌株是有效方法之一。 ? 藥物防治：可選用特定藥物，如氯霉素、三聚磷酸鈉、檸檬酸鈉等，抑制噬菌體。
4. 污染發生后的應急處理
? 并罐法：發酵初期污染時，將其他罐批培養16-18小時的正常發酵液以等體積混合后分別發酵。 ? 放罐重消法：發現噬菌體后，放罐調pH，補加部分營養后重新滅菌，接入新種子。 ? 加熱滅活：停止攪拌，小通風，間接加熱到70-80℃并通入蒸汽，可殺死發酵液及管道中的噬菌體。 ? 提前放罐：在發酵中后期污染且嚴重時，應提前放罐，盡快提取產物。
未來展望：從敵人到朋友
有趣的是，雖然噬菌體在發酵工業中是"敵人"，但它也在其他領域展現出作為"朋友"的潛力：
? 噬菌體療法：隨著抗生素耐藥性問題日益嚴重，噬菌體療法重新引起科學界關注，成為一種潛在的治療手段。 ? 生物防治：在農業領域，噬菌體可被用作生物防治工具，通過感染并殺死有害細菌來控制病害。
