厂商消泡剂的种类

发酵过程中，由于向培养基通入无菌空气，加上剧烈的搅拌，很容易产生大量泡沫。如果不加以控制，就会造成不良后果。控制泡沫的方法有很多种，比如机械消泡，超声波破泡，以及化学消泡剂等。其中化学消泡剂是最常用的一种措施。但是，关于消泡剂的选择及应用的总结较少，本文的目的是通过总结前人所用的消泡剂及应用，提高对消泡剂选择的认识。

1、 消泡剂的种类

1． 1 硅类消泡剂

硅类消泡剂主要是聚二烷基硅氧烷类消泡剂( PDMS) 。这类消泡剂的粘度为60， 000 cSt，分子量为270，000。一般不溶于水，挥发性很低。表面张力大约为21 dyn /cm，界面张力为42 dyn /cm。这些特点使得其在泡沫体系中分散性较差，以单组分添加时，消泡效果不理想。因此，硅类消泡剂要包含一些分散固体，比如二氧化硅。它可以形成高表面区域，而且可以作为乳化剂。有作者认为疏水且高度分散的固体二氧化硅粒子是主要的活性成分，而且是有机硅消泡剂的必要成分。国内有学者将硅膏、乳化剂等原料经过处理得到的二甲基硅油－有机硅复合消泡剂用于谷氨酸发酵中，结果表明该复合消泡剂有很好的消泡效果，而且对菌体无影响。

有机硅消泡剂在使用前，可以将矿物油或者是植物油与有机硅类液体及微粒混合，再将10－30vol%的硅粉微粒分散在PDMS 水包油乳液中，最终形成的乳液具有表面活性剂和稳定剂，可以提高其亲水性和分散性。水性有机硅乳液较纯硅类来说，其泡沫控制力较弱。这些乳液需要以某种形式的混合以避免在长时间的静止状态下发生沉降。另外，长时间的灭菌容易造成有机硅乳液的反乳化现象。还有一些复合的硅类消泡剂，如PDMS 有机共聚物，它包含PDMS ( 分子量≥2000) 和PAG( 分子量≥800) 。

1． 2 聚醚类消泡剂

聚醚类消泡剂一般是由乙烯和丙烯氧化物随机嵌段的共聚物。具有较大的表面活性。聚亚烷基二醇是一种典型的聚醚类消泡剂，其分子量为400－2500。其特点是分子量越大，溶解度越小，但泡沫抑制更好。这些消泡剂水溶性较差，能在气液界面迅速铺展。有文献报道，在20 ℃时，聚丙二醇在水中的溶解度为15．5g/L，而聚丙烯/聚乙烯共聚物只有3．4g/L。低分子量的聚醚较易溶于水，不适合控制泡沫。

1． 3 天然油脂类消泡剂

天然油脂作为一种不溶于水的有机液体，是应用最早的消泡剂。

表1 为天然油脂的典型成分表，这些油脂类物质成分一般是含有长链饱和或不饱和单元脂肪酸的甘油脂类物质。植物油用作消泡剂时，长时间会氧化形成醛类、羧酸、过氧化物等物质，给发酵上带来不利影响，因此要添加一些无毒的抗氧化剂。

由于油滴可以增大气泡的直径，使其变得很不稳定。而油脂的低亲水性和高粘性，限制了其分散铺展能力和抑泡能力。一般来说，作为理想的消泡剂，要保证在最低浓度下迅速消泡。同时，也要具有很好的抑泡能力。天然油脂由于与培养基的表面张力不同，可以在一定程度上抑制泡沫的形成。

另外，天然油脂可以作为碳源，为发酵代谢提供营养物质。培养基中加入这些物质，可以提高产物产量或者抑制菌体的生长，比如在毛霉、曲霉和青霉发酵过程中，可以提高酯酶的活力。又比如，在真菌发酵中，大豆油可以被真菌代谢利用，所以它可作为消泡使用但是不能抑制泡沫形成。

根据培养基的种类和状态不同，天然油脂的消泡能力也各不相同。对于含有未灭菌的豆饼粉培养基，添加0．5～1%v/v的油脂类消泡剂，测定泡沫高度，从高到底依次为亚麻籽油＞棉籽油＞芝麻油＞橄榄油＞大豆油＞葵花籽油。而对于消泡系数( 基于成本和泡沫达到最低高度所需的量) ，其顺序为大豆油＞＞棉籽油＞＞亚麻籽油＞＞橄榄油＞葵花籽油＞芝麻油。而对于含有灭菌过的豆饼粉培养基，其消泡系数顺序为: 棉籽油＞＞＞橄榄油＞＞大豆油＞葵花籽油＞亚麻籽油＞芝麻油。

在发酵罐搅拌速率和通气条件一定时，天然油脂可以提高体积传质系数Kla。如在酿酒酵母复合培养基中添加0．25% v/v的消泡剂时，Kla增加到90%。当添加量低于0． 25% v /v 时，Kla 有所降低。而在油脂添加量为0～0．005% v /v，低于阈值时，Kla 降低60%。在酵母发酵中，1%v/v橄榄油与0．1%v/vPPG 消泡效果相同，但添加橄榄油可以显著提高Kla。

1． 4 高级醇类消泡剂

发酵工业中也可以使用一些脂肪醇类物质作为消泡剂，比如n-辛醇，因为此消泡剂成分单一，比较适合应用于基础研究。然而，此类消泡剂相对于高分子量的聚醚类消泡剂来说，挥发性较强。高分子量的醇类比如十八醇同样可以作为消泡剂，但是需要载体。在发酵工业早期，像豆油，猪油或者是含有1%十八醇的猪油都成功的应用于细菌发酵过程中的泡沫控制。