表面活性剂在发酵工业中的应用

表面活性剂是一类分子中含有亲水基和亲油基即双亲结构的有机化合物。这种特殊结构使表面活性剂表现出多种多样的实用功能，如乳化、增溶、润湿、吸附、渗透、分散、消泡、增稠、润滑等，广泛应用于各个工业领域。在发酵工业中主要应用于消泡稳泡、发酵生产纯粹培养时的消毒洗涤剂以及生物下游产品的分离。

1、在消泡中的应用

生物发酵体系经常遇到的问题是泡沫控制。泡沫量过大会造成发酵罐装料系数降低并可能造成料液逃逸、体系染菌等问题，但泡沫量过小或无泡沫，又不利于氧气传递，通常需要加入消泡剂控制泡沫。对泡沫控制的要求是既要有一定的泡沫量又要除去多余的泡沫，以及控制泡沫的能力不因发酵时间的延长而降低。

在通风发酵中，消泡剂一般为天然植物油、聚醚类、高级醇、硅油、含表面活性剂的复合消泡剂，此外还有脂肪酸，亚硫酸和硫酸盐等。

目前工业中常用的消泡剂是豆油或玉米油，在发酵前期会对生产有利，但发酵后期继续加入就会对发酵液处理及产品提取产生影响。因此，在许多新型的专用消泡剂中，大多都使用表面活性剂。如以聚氧乙烯，聚氧丙烯醇醚为主要成分的聚醚类表面活性剂消泡剂，在不含矿物油的水相体系中消泡效果较佳；而硅油则以聚二甲基硅醚（聚氧丙烯乙二醇醚+聚二甲基硅氧烷）为主要成分，在发酵工业处理泡沫中逐渐占据主导地位。

改性有机硅消沫（泡）剂有很低的表面张力（21mN m-1）以下，故在泡沫层具有非凡的扩散能力，迅速代替了使泡沫稳定的其它表面活性剂分子，使泡沫液膜变薄，有机硅分子使疏水活性粒子作用于泡沫表面，使之失去稳定性，最终达到消泡的作用。

因此，改性有机硅消沫（泡）剂既能降低泡沫液膜的机械强度，又能降低液膜的表面粘度。由于天然油脂分子无亲水基团，在发泡介质中难铺展，所以消泡能力较差。且使用时还需注意油脂的新鲜程度，因为放置时间过长的油脂酸价高，对生产菌种的生长及产物的合成有抑制作用。因此，有机硅消泡剂取代消耗量大、利用率低、成本相对较高的天然油脂---豆油是必然趋势。专用复合消泡剂为有机硅化合物 嵌段聚醚 脂肪醇 十二烷基苯磺酸钠表面活性剂等组成 另外还有许多复合消泡剂中含有非离子表面活性剂 脂肪酸盐表面活性剂等