一、調整培養基中的成分(如少加或緩加易起泡的原料)或改變某些物理化學參數(如pH值、溫度、通氣和攪拌)或者改變發酵工藝(如采用分次投料)來控制,以減少泡沫形成的機會。
二、采用菌種選育的方法,篩選不產生流態泡沫的菌種,來消除起泡的內在因素。
三、采用機械消泡或消泡劑來消除已形成的泡沫。
1、機械消泡
物理消泡方法,利用機械強烈振動或壓力變化而使泡沫破裂。
優點:節省原料,減少染菌機會。
缺點:消泡效果不理想,僅可作為消泡的輔助方法。
2、消泡劑消泡
A、消泡劑的作用:
降低泡沫液膜的機械強度;
降低液膜的表面黏度;
B、作為生物工業理想的消泡劑應該在氣-液界面上具有足夠大的鋪展系數,才能迅速發揮消泡作用,這就要求消泡劑應具備下列條件
(1)有一定的親水性;
(2)應該在低濃度時具有消泡活性;
(3)應該具有持久的消泡或抑泡性能,以防止形成新的泡沫;
(4)應該對微生物、人類和動物無毒性;
(5)應該對產物的提取不產生影響;
(6)不會在使用、運輸中引起任何危害;
(7)來源方便,成本低;
(8)應該對氧傳遞不產生影響;
(9)能耐高溫滅菌。
C、常用的消泡劑有4大類(以天然油脂類和聚醚類在生物發酵中最為常用):
(1)天然油脂類:
豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和豬油等。油不僅用作消泡劑,還可作為碳源和發酵控制的手段。在發酵中,要控制油的質量、新鮮程度,并要進行發酵試驗檢驗。
(2)聚醚類:
聚醚類消泡劑品種很多,它們是氧化丙稀或氧化丙稀和環氧乙烷與甘油聚合而成的聚合物。
聚氧丙稀甘油(GP型)--氧化丙稀和甘油聚合;親水性差,在發泡介質中的溶解度小,所以用于稀薄發酵液中要比用于粘稠發酵液中的效果好;抑泡性能比消泡性能好,適宜用于基礎培養基中,以抑制泡沫的產生。
聚氧乙烯氧丙稀甘油(GPE型,泡敵)--氧化丙稀、環氧乙烷與甘油聚合;親水性好,在發泡介質中易鋪展,消泡能力強,作用快,溶解度大,消泡活性維持時間短,用于粘稠發酵液的效果比用于稀薄的好。
D、應用消泡劑時的增效方法:
加載體增效:即用惰性載體(如礦物油、植物油等)使消泡劑溶解分散,達到增效的目的;
消泡劑并用增效:取各種消泡劑的優點進行互補,達到增效(如GP和GPE1:1混合使用于土霉素發酵,結果比單獨使用GP的效力提高2倍);
乳化消泡劑增效:用乳化劑(或分散劑)將消泡劑制成乳劑,以提高分散能力,增強消泡效力(如用吐溫-80制成的乳劑,用于慶大霉素發酵,效力提高1~2倍),一般只適用于親水性差的消泡劑。
在生產過程中,消泡的效果除了與消泡劑的種類、性質、分子量大小、消泡劑親油親水基團等密切相關外,還與消泡劑使用時加入方法、使用濃度、溫度等有很大關系,應結合微生物發酵罐生產實際加以注意和解決。