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如何驗證生物發(fā)酵罐的滅菌效果?

來源:霄漢實業(yè)發(fā)展(廣州)有限公司   2025年06月16日 11:21  

發(fā)酵罐滅菌效果的驗證是確保無菌發(fā)酵環(huán)境的關鍵環(huán)節(jié),需從微生物殺滅效果、工藝參數(shù)可靠性和設備性能穩(wěn)定性等多維度進行。以下是主要驗證方法及操作要點:

一、物理驗證:監(jiān)控滅菌工藝參數(shù)

通過實時監(jiān)測滅菌過程中的溫度、壓力、時間等關鍵參數(shù),確認是否達到預設的滅菌條件。  

1. 溫度驗證

- 測溫點布置:在發(fā)酵罐內部不同區(qū)域(如罐體頂部、底部、攪拌軸附近、出料口等)放置熱電偶或溫度探頭,確保覆蓋冷點(可能滅菌不徹-底的區(qū)域)。  

- 驗證要求:  

 - 濕熱滅菌(如蒸汽滅菌)需確保罐體各部位溫度達到 121℃以上,并維持 20~30分鐘(具體時間根據(jù)罐體體積和裝載量調整)。  

 - 溫度波動范圍應控制在 ±1℃ 內,冷點溫度需滿足滅菌最-低要求。  

2. 壓力驗證

- 蒸汽滅菌時,罐內壓力需與溫度匹配(如121℃對應約0.1MPa表壓),確保蒸汽飽和度。  

- 監(jiān)控壓力曲線,避免滅菌過程中壓力驟降(可能導致冷凝水生成或溫度不均)。  

3. 時間驗證

- 滅菌時間需從罐體各部位均達到設定溫度和壓力后開始計時,確保微生物殺滅的致死時間(D值、F值)滿足要求。 

 

二、化學驗證:使用化學指示劑

通過化學物質在特定滅菌條件下的顏色變化或形態(tài)改變,直觀判斷局部區(qū)域是否達到滅菌效果。  

1. 化學指示膠帶/標簽  

- 使用方法:將指示膠帶貼于罐體內部或培養(yǎng)基容器表面,滅菌后觀察顏色變化(如從黃色變?yōu)楹谏蚓G色)。  

- 局限性:僅能證明該點接觸過蒸汽,無法量化溫度和時間,需結合物理參數(shù)使用。  

2. 化學指示管(劑)  

- 原理:含熱敏化學物質(如苯甲酸、溴甲酚紫等),滅菌后通過溶解、變色或產(chǎn)生氣體(如嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子指示管)判斷。  

- 優(yōu)勢:可定量反映滅菌強度,部分產(chǎn)品可通過顏色深度評估F值。  


三、生物驗證:使用生物指示劑(BI)  

利用已知耐熱性的微生物孢子(如嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子、枯草芽孢桿菌孢子)作為挑戰(zhàn)菌,驗證滅菌工藝的實際殺滅能力。  

1. 生物指示劑的選擇  

- 嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子:常用濕熱滅菌驗證,耐熱性強(D121=1.5~3.0分鐘,初始孢子數(shù)≥10^6 CFU/支)。  

- 枯草芽孢桿菌孢子:適用于干熱滅菌(D160=30~120分鐘)。  

2. 驗證步驟  

- 布點策略:將生物指示劑放置于罐體冷點、管路死角、閥門附近等風險區(qū)域,同時設置陽性對照(未滅菌的指示劑)和陰性對照(滅菌后無菌培養(yǎng))。  

- 操作流程:  

 1. 滅菌前,確認指示劑孢子數(shù)符合標準。  

 2. 滅菌后,將指示劑轉入培養(yǎng)基中,于適宜溫度培養(yǎng)(如嗜熱菌55~60℃培養(yǎng)48~72小時)。  

 3. 結果判斷:若所有指示劑均無菌生長,且陽性對照生長正常,陰性對照無菌,則滅菌合格;若有菌生長,需分析原因并重新驗證。  

3. 挑戰(zhàn)性試驗  

- 通過增加孢子負載(如10^7 CFU/支)或縮短滅菌時間,測試滅菌工藝的耐受性邊界,確保工藝有足夠的安全裕度。  


四、微生物培養(yǎng)驗證(間接法)  

1. 培養(yǎng)基模擬灌裝試驗  

- 方法:用無菌培養(yǎng)基代替發(fā)酵液,按正常生產(chǎn)流程進行滅菌和操作(如通氣、攪拌),隨后在適宜條件下培養(yǎng)(通常需分別進行需氧菌和厭氧菌培養(yǎng))。  

- 觀察指標:培養(yǎng)7~14天后,觀察培養(yǎng)基是否渾濁、是否有菌落生長,判斷系統(tǒng)是否存在微生物污染風險。  

2. 無菌采樣驗證  

- 滅菌后,對發(fā)酵罐內部表面(如罐壁、攪拌槳)進行無菌擦拭采樣,或對冷卻后的無菌水進行微生物培養(yǎng),檢測是否有殘留菌。  


五、驗證周期與記錄  

1. 周期性驗證:  

  - 新罐或大修后需進行空載+滿載驗證;  

  - 常規(guī)生產(chǎn)中,每季度或每批生產(chǎn)前進行物理參數(shù)驗證,每年至少進行一次生物指示劑驗證。  

2. 記錄保存:  

  - 保留滅菌過程的溫度/壓力曲線、指示劑結果、培養(yǎng)記錄等,確??勺匪?。  


關鍵控制點  

- 冷點確認:通過物理布點和生物指示劑確定罐內滅菌最弱區(qū)域。  

- 交叉驗證:結合物理、化學、生物方法,避免單一方法的局限性。  

- 風險評估:針對發(fā)酵罐結構(如管路長度、閥門類型)和滅菌工藝(如升溫/降溫速率)進行風險分析,制定針對性驗證方案。  


通過以上驗證,可確保發(fā)酵罐滅菌工藝的可靠性,降低雜菌污染風險,保障發(fā)酵生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質量。

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