【讨论】泡沫对培养物的影响

有气体生成，形成泡沫

具体会产生哪些影响呢

1，泡沫的性质
泡沫是气体被分散在少量液体中的胶体体系。泡沫间被一层液膜隔开而彼此不相连通。发酵过程中所遇到的泡沫，其分散相是无菌空气和代谢气体，连续相是发酵液。

2，泡沫的类型一类存在于发酵液的液面上，这类泡沫气相所占比例特别大，并且泡沫与它下面的液体之间有能分辫的界线。如在某些稀薄的前期发酵液或种子培养液中所见到的。
另一种泡沫是出现在粘稠的菌丝发酵液当中。这种泡沫分散很细，而且很均匀，也较稳定。泡沫与液体间没有明显的波面界限，在鼓泡的发酵液中气体分散相占的比例由下而上地逐渐增加。

3，泡沫产生的原因

（1）由外界引进的气流被机械地分散形成（通风、搅拌）；

（2）发酵过程中产生的气体聚结生成（发泡性物质）。



4，泡沫对发酵的不利影响

发酵过程产生的泡沫对发酵过程具有以下不利影响：

（1）降低发酵设备的利用率；

（2）增加了菌群的非均一性；

（3）增加了染菌的机会；

（4）导致产物的损失；

（5）消泡剂会给后提取工序带来困难。

5，影响泡沫稳定的因素

（1）通气与搅拌的强度

不同搅拌速度和通气量对泡沫影响

不同浓度蛋白质原科的起泡作用

灭菌时间对泡沫稳定性的影响

发酵过程泡沫控制的方法

（1）物理消沫法

原理：靠机械力引起强烈振动或者压力变化，促使泡沫破裂，或借机械力将排出气体中的液体加以分离回收。

方法：罐内消沫法；罐外消沫法。

优点：不需要引进外界物质、节省原材料、减少污染机会

缺点：不能从根本众消除引起稳定泡沫的因素。



（2）化学消沫法

机理：

当泡沫的表层存在着由极性的表面活性物质形成双电层时，可以加入另一种具有相反电荷的表面活性剂，以降低泡沫的机械强曲或加入某些具有强极性的物质与发泡剂争夺液 膜上的空间，降低液膜强度，使泡沫破裂。

当泡沫的液膜具有较大的表面粘度时，可以加入某些分子内聚力较小的物质，以降低液膜的表面粘度，使液膜的液体流失，导致泡沫破裂。


选择消泡剂的依据

•对发酵过程无毒，对人、畜无害和不影响酶的生物合成。

•消泡作用迅速，效果高和持久性能好

•能耐高压蒸气灭菌而不变性，在灭菌温库下对设备无腐蚀性或不形成腐蚀性产物。

•不影响以后的提取过程。

•消沫剂的来源多，价格低，添加装置简单。

•不干扰分析系统，如溶解氧、pH测定仪的探头。

•最好还能做到不影响氧的传递。


消泡剂的种类和性能

•天然油脂：常用的有玉米油、米糠油、豆油、棉子油、鱼油及猪油等。

•聚醚类：在生产上应用较多的是聚氧丙烯甘油和聚氧乙烯氧丙烯甘油(又称泡敌)。

•高级醇类 十八醇是较常用的一种，可以单独或与载体—起使用。据报导，它与冷榨猪油一起控制青男素发酵的泡沫，效果较好。聚二酵具有消沫效果持久的特点，尤其适用于霉菌发酵。

•硅酮类 硅酮类消沫剂主要是聚二甲基硅氧烷及其衍生物。


选择消泡剂的依据

•对发酵过程无毒，对人、畜无害和不影响酶的生物合成。

•消泡作用迅速，效果高和持久性能好

•能耐高压蒸气灭菌而不变性，在灭菌温库下对设备无腐蚀性或不形成腐蚀性产物。

•不影响以后的提取过程。

•消沫剂的来源多，价格低，添加装置简单。

•不干扰分析系统，如溶解氧、pH测定仪的探头。

•最好还能做到不影响氧的传递。

消泡剂

发酵过程中，通气搅拌、微生物的代谢过程及培养基中糖、蛋白质、代谢物等稳定泡沫的表面活性物质的存在，都有可能产生泡沫。发酵过程中产生一定数量的泡沫是正常现象，但过多的持久性泡沫对发酵是不利的。
消泡沫措施有两类：一类是安装消泡沫挡板，通过强烈的机械振荡，促使泡沫破裂；另一类是使用化学消泡沫剂，由于消泡剂的表面张力低（相对于发泡体系），在消泡剂接触液膜面时，成为泡膜的一部分，使液膜面扩大，变薄，同时使泡膜局部表面张大降低，力的平衡破坏，在力的作用下气泡破裂、合并，最后导致泡沫破灭。
常用消泡剂：
1）天然油脂类，包括豆油、菜子油、花生油、玉米油等。由于油脂分子中无亲水基团，在发酵液中难铺展，所以消泡活性差，用量大，一般为发酵液的0.1-0.2%
2) 硅酮类（聚硅油类）。主要是聚二甲基硅氧烷及衍生物，是无色液体，不溶于水，表面张力低达21dyn/cm（泡敌为33，向日葵油40，青霉素发酵液60-68 dyn/cm）。纯的聚二甲基硅氧烷的消泡能力低，因此常加分散剂来提高消泡活性，或乳化剂成乳状液。硅酮消泡剂适用于微碱性发酵，对于微酸性发酵较差。在毕赤酵母发酵培养时候添加0.05％的用量，抑泡效果明显。
3） 聚醚类。聚醚类消泡效果好，但对菌丝生长和抗生素的合成可能有一定的毒性，常需以油脂稀释使用。

可以根据培养基的性质选用合适的消泡剂。大肠杆菌用的消泡剂：sigma的消泡剂Antifoam B Emulsion，说明书上讲用量为万分之0.1-1。