发酵泡沫的控制
发酵过程泡沫的控制
泡沫对发酵的影响与控制摘要：泡沫对发酵过程产生多种不利因素，是影响发酵过程重要主要因素之一，本文主要就泡沫的性质，以及泡沫消除的方式进行论述。
并阐述了消泡技术发展的趋势，以及新型的化学消泡技术。
关键词：发酵、泡沫、消泡剂、活性剂一、泡沫产生的原因泡沫是气体在液体中的粗分散体，产生泡沫的首要条件是气体和液体发生接触。
而且只有气体与液体连续、充分地接触才会产生过量的泡沫。
，按产生原因可以大致分为两类：①外界引入，在通气过程中，伴随机械搅拌、空气被分成细小的气泡，从溶氧的角度讲，气泡越细越好，使空气中的氧和发酵液中的CO2能充分的进行交换，这些气泡升到发酵液面时无法及时消除而形成泡沫。
②由发酵液内部产生微生物在进行发酵活动时，往往产生一些气体，如CO2，这些代谢气体凝结形成气泡，冒出到发酵液面，成为发酵泡沫，菌体代谢越旺盛，这部分泡沫的产生量越多。
培养基配比与原料组成以及性质对泡沫也有很大的影响。
培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫就多而持久二、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，连续相是发酵液影响泡沫稳定性的因素1、泡径大小通常情况下大泡易于破灭，寿命较长的都是小泡，另一方面，气泡只有上升到液面才能够在破灭之后减少泡沫体积，所以气泡越小，上升速度越慢。
小气泡上升慢，给表面活性剂的吸附提供充足的时间，增加了稳定性。
、2、溶液所含助泡物的类型和浓度（1）降低表面张力降低表面张力会降低相邻气泡间的压差。
压差小，小泡并入大泡的速度就慢，泡沫的稳定性就好。
（2）增加泡沫弹性泡沫液具有可以伸缩的称为“吉布斯弹性”的性质，对于泡沫稳定性来说表面活性剂使液膜具有“吉布斯弹性”比降低表面张力更重要吉布斯曾对泡沫液弹性做如下定义：E=2AσE——膜弹性A——膜面积σ——表面张力（3）助泡剂浓度3，发酵液的粘度某些溶液，如蛋白质溶液，虽然表面张力不低，但因粘度很高，所产生的泡沫非常稳定。
发酵过程控制发酵过程泡沫的形成和控制
发酵过程控制发酵过程泡沫的形成和控制发酵过程中产生泡沫是由于发酵微生物产生的二氧化碳在液体中产生的气泡。
对于一些发酵工艺来说，泡沫的形成是正常的现象，但当泡沫过高时，会导致操作困难、影响发酵效果甚至引发事故。
因此，控制发酵过程中泡沫的形成和控制是非常重要的。
首先，我们来讨论一些常见的发酵过程中形成泡沫的原因。
发酵过程中产生的泡沫主要有以下几个原因：1.发酵微生物产生的二氧化碳气泡：在发酵过程中，微生物会通过代谢作用产生二氧化碳，这些气体会在液体中形成气泡。
2.搅拌：发酵过程中的搅拌会增加气体与液体的接触面积，从而促进气泡的形成。
3.添加剂：有些发酵过程中需要添加剂，如泡沫剂、表面活性剂等，这些添加剂会导致气泡的形成。
针对泡沫过高的情况，我们需要进行泡沫的控制。
以下是一些常见的泡沫控制方法：1.控制发酵微生物的种类和数量：选择合适的发酵微生物，使其不产生过多的二氧化碳气泡。
2.控制发酵温度：温度的控制对于发酵过程很重要，过高或过低的温度都会导致泡沫过高。
因此，要合理控制发酵过程中的温度。
3.控制搅拌的速度和时间：适当控制搅拌的速度和时间，避免过度搅拌，以减少气泡的形成。
4.添加抗泡剂：在发酵过程中添加抗泡剂，可以减少气泡的形成。
抗泡剂可以抑制气泡的集聚和稳定。
5.使用泡沫控制装置：在发酵过程中使用泡沫控制装置，如泡沫传感器和控制器，可以自动检测和控制泡沫的高度。
总之，控制发酵过程中泡沫的形成和控制是一项重要的工作。
通过合理选择发酵微生物、调节温度、控制搅拌速度和时间、添加抗泡剂以及使用泡沫控制装置等手段，可以有效地控制和管理发酵过程中的泡沫，确保发酵过程的顺利进行。
发酵工艺的泡沫控制需要结合具体的实际情况，进行合理的调整和控制，以满足生产过程的要求。
生物卷烟在发酵阶段泡沫问题的解决方法
生物卷烟在发酵阶段泡沫问题的解决方法作者：雷刚来源：《科学与财富》2017年第22期摘要：泡沫是伴随发酵而生的，也是造成发酵后期染菌，影响菌产量的重要因素。
本文分析了生物卷烟发酵过程中泡沫的产生机制、影响，介绍了常用的泡沫控制策略，以期为生产中泡沫消除提供参考。
关键词：生物卷烟；发酵；泡沫1发酵过程泡沫的产生原因1.1培养基成分问题：培养基营养丰富，黏度大，如蛋白质（蛋白质是由氨基酸分子呈线性排列所形成）原料：蛋白胨、玉米浆、黄豆粉、酵母膏。
其中含有大量的蛋白质，而蛋白质正是泡沫产生的主要因素。
1.2发酵初期，由于培养基营养消耗少，成分丰富，易起泡沫。
培养初期通气量越大，搅拌越剧烈，则产生的泡沫越多。
1.3灭菌的强度越大，其发酵中的泡沫越多。
由于灭菌的过程中，高温使得培养基中的糖、氨基酸形成了大量的类黑精，或者形成了：5-羟甲基糠醛，糖氮被破坏。
抑制微生物的生长，使菌丝自溶（菌体自身的蛋白溶于培养液中），产生大量泡沫。
2发酵过程泡沫的消除2.1针对培养基成分问题，可以调整培养基组成，选取起泡少的物质。
培养基营养物质丰富，在培养初期搅拌强烈的条件下，容易产生泡沫，所以在培养基的选择上可以选那些既含有足够的营养物质又不容易气泡膜的培养基，这样可以在源头上抑制泡沫的产生。
2.2鉴于初期培养基营养丰富，菌种处于调整期，菌的数目比较少，活性相对较低（分裂代谢缓慢，合成代谢旺盛）。
对氧气的需求量相对不是很大，所以可以先调小进气量，随着菌的生长再逐渐增大，搅拌转速也是如此。
但是通气量的调节主要取决于前期绘制的菌种生长曲线或摸索的进气量值，以生长曲线为参考，在调整期、对数期、稳定期采用不同的供气量。
至于供气量的大小，现已有摸索值，但还不是最佳值，还要在实验和大量的生产实践中摸索。
2.3实消强度大，对培养基破坏大。
鉴于我们的培养基是工业成品，其中含杂质不是很多，能否考虑降低实消强度。
特别是在升温时间、降温时间的控制上尤为重要（这个操作方法应该统一），一旦高温时间（90°C以上）维持过长，对培养基的破坏相当大，还可能在中间产生大量的分解物，这些物质又可能产生大量的泡沫。
发酵泡沫消除的方法
发酵泡沫消除的方法
1.改变酵母数量：酵母数量与发酵泡沫浓度呈正相关，所以可以通过减少酵母数量来减少泡沫。
2.调整酵母活性：活性低的酵母会造成泡沫积累，因此使用高活性的酵母可以减少泡沫的产生。
3.控制容器洗涤水温度：碱性洗涤剂和高温水都会去除酵母，因此使用高温水清洗容器可以减少泡沫产生。
4.填充较少的容器：如果容器装得太满，会形成压力并刺激泡沫的产生，所以填充较少的容器可以减少泡沫。
5.加入凝固剂：小量添加凝固剂（如红藻糖）可以减少泡沫的产生和维持时间。
6.真空处理：将容器真空包装或使用真空设备处理可以去除空气中的气泡，从而减少泡沫产生。
7.降低温度：降低温度可以减缓酵母代谢和发酵速度，从而减少泡沫产生。
发酵过程中泡沫的控制方法
发酵过程中泡沫的控制方法
发酵过程中泡沫的控制方法主要有以下几种：
1. 定期搅拌：通过定期搅拌可以破坏发酵液表面的泡沫，同时使酵母能均匀分布在发酵液中，有利于菌体和产品的分离。
2. 使用消泡剂：可以在发酵液中添加适量的消泡剂，它能在一定程度上降低表面张力，抑制泡沫的产生或使已有的泡沫减少。
3. 采用自动消泡系统：对于大型发酵罐，可以安装自动消泡系统，利用压缩空气在发酵液中产生气泡并携带消泡剂进入上部液体区域，起到消泡效果。
4. 控制通气量：适当控制通气的速率，避免过度产生二氧化碳气体。
5. 调整培养基的pH值：可以通过调节培养基的pH值来改变微生物的生长环境，从而抑制泡沫的产生。
6. 通过加入防沫剂：防沫剂是一种能够抑制泡沫产生的化学物质。
加入后可有效地减缓泡沫的产生。
但需要注意的是，防沫剂不会完全消除泡沫的出现，只能在一定程度上控制。
总的来说，这些方法应结合具体的发酵条件（如温度、湿度、压力等）进行选择
和应用。
发酵工程期末复习知识点
初级代谢产物:是指微生物处于对数生长期所形成的产物,主要是与细胞生长有关的产物,如氨基酸、核酸、蛋白质、糖类以及与能量代谢有关的副产物。
次级代谢产物:是指生物生长到一定阶段后通过次级代谢合成的分子结构十分复杂、对该生物无明显生理功能,或并非是该生物生长和繁殖所必需的小分子物质,如抗生素、毒素、激素、色素等。
接种龄:是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间接种量:是指移入种子液的体积和接种后培养液体积的比例。
生理酸性物质:无机氮源被菌体作为氮源利用后,培养液中就留下了酸性或碱性物质,这种经微生物生理作用(代谢)后能形成酸性物质的无机氮源生理碱性物质:若菌体代谢后能产生碱性物质的无机氮源前体:前体指某些化合物加入到发酵培养基中,能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去,而其自身的结构并没有多大变化,但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高富集培养:指从微生物混合群开始,对特定种的数量比例不断增高而引向纯培养的一种培养方法。
富集培养主要根据的碳源、氮源、pH、温度、和需氧量等生理因素控制。
生长因子:凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质发酵工程:是指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
临界氧:指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度培养基:是供微生物、植物组织和动物组织生长和维持用的人工配制的养料分批发酵:在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后,接入少量的微生物菌种进行培养,在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。
即一次性投料,一次性收获产品的发酵方式。
连续发酵:又称连续流动培养或开放型培养,即培养基料液连续输入发酵罐,并同时放出含有产品的发酵液的培养方法。
原生质体融合:指通过人为的方法,使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合,借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。
诱导:凡是促进酶生物合成的现象阻遏:凡是阻碍酶生物合成的现象杂交育种:是指将两个基因型不同的菌株经吻合(或接合)使遗传物质重新组合,从中分离和筛选具有新性状的菌株。
发酵——泡沫
希勒（Shearer,L.T）和艾克斯(Akers,W.W.)在油体 系中研究聚硅氧烷油的消泡过程。他们对泡沫体系以 1/1000秒的速度连续拍照，照片放大100倍
由图可以看出，硅油微粒到达泡沫表面使泡 沫破灭，气泡合并，气液迅速分离。研究发 现：低浓度的，表面张力比起泡液低的物质， 如果与起泡液成为均相，则促进起泡；如果 呈饱和状态，而且被均匀分散在起泡液中， 就可能有消泡作用。附着了消泡剂小滴的泡 沫能够迅速破灭，与局部降低表面张力有关。
胶束
定向吸附层
溶液中当表面活性剂的浓度低于临界胶 束浓度时，以第一种情况为主；表面活 性剂浓度高于临界胶束浓度时出现第二 种情况。在泡沫不断增加时，表面活性 剂会从胶束中不断转移到新产生的气液 界面上
表面活性剂为什么会定向排列在表面？
在液相中因为水分子之间的吸引力大于水对 表面活性剂的吸引力，表面活性剂的疏水部 分被水分子之间的吸引力挤出溶液，到达气 液界面。这就是表面活性剂易于在泡沫上形 成定向吸附层的原因。
菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源 较快被利用，泡沫产生几率也就少。菌 种生长慢的可以加大接种量 （4）灭菌质量
培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑 制微生物生长，使种子菌丝自溶，产生 大量泡沫，加消泡剂也无效。
（二）起泡的危害
1、降低生产能力 在发酵罐中，为了容纳泡沫，防止溢出 而降低装量
2、引起原料浪费
b、消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭
稳泡因素中谈到，因泡膜表面吸附表面活性剂，具有 “吉布斯弹性”，当受到外部压力时有自愈作用。 消泡剂能破坏泡膜的这种弹性。离子型表面活性剂水 溶液产生的泡沫，是因为表面活性剂定向排列形成双 电层，借助排斥作用阻碍泡沫合并而使泡沫稳定。这 种性质的泡沫，只需向体系中加入一种离子电荷相反 的表面活性剂，甚至本身也是助泡剂，就可降低泡沫 稳定性。这是因为两种表面活性剂彼此干扰，妨碍在 气液界面上定向排列，破坏了膜弹性，因而产生消泡 作用。
泡沫对工业发酵的影响及控制
过多的泡沫会给发酵带来影响：①发酵罐实 际装量与总容量之比的装料系数下降 ； ②氧传递 系数减少 ； ③造成排气管逃液损失 ；④泡沫升到 罐顶有 可能从 轴 封 渗 出 ，增 加 杂 菌 的污 染 机 会 ； ⑤部分菌丝粘附在罐盖上而失去作用 ； ⑥影响通 气搅拌 的正常 进行 。因此 ，控制发 酵过程 中产 生
联 系 电话 ：（２ ） ６２ １３ ８ １ 。 ０ １ ４ ５ １６— ２ ０
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ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＥＲＩ ＮＥ ＮＧ ＤＥＳ ＧＮ Ｉ
等逐步 降解 ，造成液 体粘 度降低 ，泡沫减少 Ｊ 。
此外 ，培养基 的通气搅 拌 、灭 菌方法 、灭 菌
泡 沫 的 措施 。
关键词 泡沫 层 培养 过程 中 ，要通 人大量 的无 菌空气 ， 由于培 养基 中存 在糖 、蛋 白质 和代 谢物
度和 机械强 度 等有 密 切关 系 。液 体 表 面张 力 低 ，
菌体等稳定泡沫的物质 ，在通气发酵和微生物呼 出二氧化碳 的共 同作 用 下 ，培 养液 会 产 生 泡沫 。 含 蛋 白质较 高 的培 养基最 易发 泡 ，糖类 物质 发泡
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章冬梅
泡 沫对 ． ，发 酵 的影 响 及 控 制 ７＿ －Ｉ ｋ
１ ７
泡 沫对 工业 发 酵 的影 响及 控 制
章冬 梅 华 东理工 大学工程 设计研 究 院有 限公 司 上海 ２ ０ ３ ０ ２７
摘要 从泡沫的形成和消长规律出发， 介绍泡沫对工业发酵的影响和泡沫的控制方法，并提出控制
安装消泡 桨 ，利用外 力将泡 沫击碎 ，达到 消泡 的 目的。机械消 泡 的 优点 在 于不 需要 引入 消 泡 剂 ， 可 以减 少污染 杂菌 的机会 ，节省原 材料 和不会增
发酵工程 8-4泡沫对发酵的影响与控制
2,氮源浓度
氮源有无机氮源和有机氮源两类,它们对菌 体代谢都能产生明显的影响. 迅速利用的氮源(氨基酸等)促进菌体生长, 但对某些产物(抗生素等)的合成产生调节 作用; 缓慢利用的氮源(黄豆饼粉,花生饼粉等) 对延长次生代谢产物的分泌期,提高产物的 产量有好处.
发酵培养基一般选用含有快速和慢速利 用的混合氮源. 如链霉素发酵采用硫酸铵和黄豆饼粉.
2,发酵过程中泡沫的消长规律
发酵过程中泡沫的多寡与通气搅拌的剧烈程度和 培养基的成分有关, 玉米浆, 蛋白胨, 花生饼粉, 培养基的成分有关 , 玉米浆 , 蛋白胨 , 花生饼粉 , 黄豆饼粉,酵母粉,糖蜜等是发泡的主要因素. 黄豆饼粉,酵母粉,糖蜜等是发泡的主要因素. 随着发酵过程中蛋白酶, 淀粉酶的增多及碳 , 氮 随着发酵过程中蛋白酶 , 淀粉酶的增多及碳, 源的利用, 起稳定泡沫作用的蛋白质的降解, 发 源的利用 , 起稳定泡沫作用的蛋白质的降解 , 酵液黏度的降低和表面张力的上升, 泡沫在减少. 酵液黏度的降低和表面张力的上升 , 泡沫在减少 . 在发酵后期菌体自溶, 可溶性蛋白增加, 在发酵后期菌体自溶 , 可溶性蛋白增加 , 又促进 泡沫的上升. 泡沫的上升.
CO2对细胞的作用是影响细胞膜的结构,溶 对细胞的作用是影响细胞膜的结构, 对细胞的作用是影响细胞膜的结构 主要作用于细胞膜的脂肪酸核心部位, 解CO2主要作用于细胞膜的脂肪酸核心部位, 主要作用于细胞膜的脂肪酸核心部位 而HCO3-则影响磷脂亲水头部带电荷表面及 则影响磷脂亲水头部带电荷表面及 细胞膜表面上的蛋白质. 细胞膜表面上的蛋白质.当细胞膜的脂质相 浓度达到一临界值时, 中CO2浓度达到一临界值时,膜的流动性及 浓度达到一临界值时 表面电荷密度发生变化, 表面电荷密度发生变化,导致膜对基质的运 输受阻,影响细胞膜的运输效率, 输受阻,影响细胞膜的运输效率,使细胞处 麻醉"状态,生长受抑制,形态异常. 于"麻醉"状态,生长受抑制,形态异常.
发酵技术中的泡沫的控制
发酵技术中的泡沫的控制1 泡沫的产生、性质及变化形成条件：气-液两相共存；表面张力大的物质存在；发酵过程中泡沫有两种类型：❖一种是发酵液液面上的泡沫，气相所占的比例特别大，与液体有较明显的界限，如发酵前期的泡沫；❖另一种是发酵液中的泡沫，又称流态泡沫(fluid foam)，分散在发酵液中，比较稳定，与液体之间无明显的界限。
❖实质：气溶胶构成的胶体系统，其分散相是空气和代谢气，连续相是发酵液，泡沫间隔着一层液膜而被彼此分开不相连通。
泡沫是热力学不稳定体系热力学第二定律指出：自发过程，总是从自由能较高的状态向自由能较低的状态变化。
起泡过程中自由能变化如下：△G=γ△A△G——自由能的变化△A——表面积的变化γ——比表面能起泡时，液体表面积增加，△A为正值，因而△G为正值，也就是说，起泡过程不是自发过程。
另一方面，泡沫的气液界面非常大。
例如：半径1cm厚0.001cm的一个气泡，内外两面的气液界面达25cm2；可是，当其破灭为一个液滴后，表面积只有0.2cm2,相差上百倍。
泡沫破灭、合并的过程中，自由能减小的数值很大。
因此泡沫的热力学不稳定体系，终归会变成具有较小表面积的无泡状态。
发酵过程泡沫产生的原因（1）通气搅拌的强烈程度发酵前期培养基成分丰富，易起泡。
→采用较小通气量及搅拌转速，再逐步加大。
→也可在基础料中加入消泡剂。
（2）培养基配比与原料组成前期培养基营养丰富粘度大，产泡沫多而持久。
例：在50L罐中投料10L，成分为淀粉水解糖、豆饼水解液、玉米浆等，搅拌900 rpm，通气，泡沫生成量为培养基的2倍。
如培养基适当稀一些，接种量大一些，生长速度快些，前期就容易搅拌开。
（3）菌种、种子质量和接种量菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被利用，泡沫产生几率也就少。
菌种生长慢的可以加大接种量（4）灭菌质量培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑制微生物生长，使种子菌丝自溶，产生大量泡沫，加消泡剂也无效。
泡沫的形成一般有以下几种规律：❖整个发酵过程中，泡沫保持恒定的水平；❖发酵早期，起泡后稳定地下降，以后保持恒定；❖发酵前期，泡沫稍微降低后又开始回升；❖发酵开始起泡能力低，以后上升；泡沫体系的三阶段变化(1)气泡大小分布的变化液膜包裹的一个气泡，就像一个吹鼓了的气球。
(完整版)发酵过程泡沫产生的原因
发酵过程泡沫产生的原因
在发酵过程中，通常会因为一些不恰当的操作，引起过多泡沫，而产生不必要的浪费和危害。
德丰消泡剂厂告诉大家通常泡沫产生的原因有以下几种。
(1)通气搅拌的强烈程度
通气大、搅拌强烈可使泡沫增多，因此在发酵前期由于培养基营养成分消耗少，培养基成分丰富，易起泡。
应先开小通气量，再逐步加大。
搅拌转速也如此。
也可在基础料中加入消泡剂。
（2）培养基配比与原料组成
培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫多而持久，前期难开搅拌。
例：在50L罐中投料10L，成分为淀粉水解糖、豆饼水解液、玉米浆等，搅拌900 rpm，通气，泡沫生成量为培养基的2倍。
如培养基适当稀一些，接种量大一些，生长速度快些，前期就容易开搅拌。
（3）菌种、种子质量和接种量
菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被利用，泡沫产生几率也就少。
菌种生长慢的可以加大接种量
（4）灭菌质量
培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑制微生物生长，使种子菌丝自溶，产生大
量泡沫，加消泡剂也无效。
德丰消泡剂厂研发生产的DF-1200和DF1208是专门消除生物发酵泡沫的
消泡剂乳液，受高温杀菌后，能自动恢复乳化状态，不会在发酵液体中水油分离、破乳而影响使用。
5. 发酵过程控制
五、发酵过程中泡沫的产生 和控制
影响生物热的因素
菌株的性能、接种量、菌丝浓度、 菌株的性能、接种量、菌丝浓度、培养基的成分和 发酵时间都直接影响着生物热的大小。 发酵时间都直接影响着生物热的大小。
最适发酵温度
指最适于产生菌生长或抗生素合成的温 度。 特点： 特点：
最适温度是一个相对的概念； 最适温度是一个相对的概念； 发酵过程中要控制几个不同的最适温度； 发酵过程中要控制几个不同的最适温度； 发酵温度的选择要参考其它发酵条件，如通 发酵温度的选择要参考其它发酵条件， 气条件、培养基的组成和浓度等。 气条件、培养基的组成和浓度等。
三、通气和搅拌
影响发酵过程中需氧的因素： 影响发酵过程中需氧的因素：
① 生产菌种：1）不同菌种；2）同一菌种的不同生 生产菌种： 不同菌种； 长代谢阶段，主要取决于下列两个主要因素： 长代谢阶段，主要取决于下列两个主要因素：单 位体积培养液中的菌液浓度和菌的呼吸强度。 位体积培养液中的菌液浓度和菌的呼吸强度。 呼吸强度：单位重量菌丝体（干重） 呼吸强度：单位重量菌丝体（干重）在单位时间 内的耗氧量。 内的耗氧量。 ② 培养基 ③ 菌丝浓度和形状 种子的质和量： ④ 种子的质和量：接种量和接种龄 ⑤ 泡沫和消泡剂 ⑥ 其它因素
菌丝形态与产量的关系
以产黄青霉生产青霉素为例： 以产黄青霉生产青霉素为例：
I. 分生孢子发芽，具有小空泡； 分生孢子发芽，具有小空泡； II. 菌丝增殖，出现类似脂肪的小颗粒； 菌丝增殖，出现类似脂肪的小颗粒； III. 菌丝分支旺盛，出现脂肪颗粒，没有空泡； 菌丝分支旺盛，出现脂肪颗粒，没有空泡； IV. 菌丝缓慢生长，脂肪颗粒减少，形成中小空泡， 菌丝缓慢生长，脂肪颗粒减少，形成中小空泡， 开始大量分泌青霉素； 开始大量分泌青霉素； V. 菌丝体出现大空泡，含1个中性红染色的大颗粒， 菌丝体出现大空泡， 个中性红染色的大颗粒， 脂肪粒消失，大量分泌青霉素； 脂肪粒消失，大量分泌青霉素； VI. 菌丝呈筒状，颗粒消失，空泡延长，少数菌丝自 菌丝呈筒状，颗粒消失，空泡延长， 青霉素分泌减少。 溶，青霉素分泌减少。
大肠杆菌发酵过程中液面上的泡沫原因
大肠杆菌发酵过程中液面上的泡沫原因【摘要】大肠杆菌是一种重要的发酵微生物，在其发酵过程中，液面上的泡沫会不可避免地出现。
泡沫的形成有多种原因：首先是气体释放，大肠杆菌在发酵过程中会释放气体，导致液面产生泡沫；其次是表面活性剂的作用，大肠杆菌产生的一些物质具有降低液体表面张力的作用；生物聚合物的生成也会在液面上形成泡沫。
实际上，反应条件对泡沫的形成也有明显影响，比如温度和pH值等因素。
微生物作用也是泡沫形成的重要原因之一。
泡沫的形成是多因素综合作用的结果，在大肠杆菌发酵过程中具有重要意义。
进一步研究泡沫的形成可以有助于优化发酵工艺，提高生产效率。
【关键词】大肠杆菌、发酵过程、液面、泡沫、气体释放、表面活性剂、生物聚合物、反应条件、微生物、综合作用、重要意义、优化工艺、研究。
1. 引言1.1 大肠杆菌发酵过程概述大肠杆菌（Escherichia coli）是一种常见的革兰氏阴性细菌，属于杆菌科，可以在自然环境中广泛存在。
在微生物发酵领域，大肠杆菌被广泛应用于生物工程、药物生产和食品加工等方面。
在大肠杆菌发酵过程中，液面上出现的泡沫是一种常见现象，泡沫的形成与多种因素密切相关。
大肠杆菌发酵过程通常是在液体培养基中进行的，通过菌体在培养基中的生长和代谢，产生目标产物或代谢产物。
在这一过程中，大肠杆菌会释放气体，包括二氧化碳和氢气等。
气体在液体中形成小气泡，并不断上升到液面，导致液面上出现泡沫。
大肠杆菌在发酵过程中会产生一些表面活性剂，这些物质可以降低液体的表面张力，促进气泡的聚集和泡沫的形成。
除了气体释放和表面活性剂的作用，还有生物聚合物的生成也会影响泡沫的形成。
大肠杆菌在发酵过程中会产生一些胞外聚合物，这些聚合物在液面上形成膜状结构，促进气泡的稳定和泡沫的形成。
大肠杆菌发酵过程中液面上的泡沫形成是多种因素综合作用的结果，包括气体释放、表面活性剂的作用、生物聚合物的生成等。
进一步研究泡沫的形成机制可以优化大肠杆菌的发酵工艺，提高产物的产量和质量。
发酵过程中产生泡沫的原因
发酵过程中产生泡沫的原因发酵，顾名思义，就是“发”出泡泡的过程。
哎，说到这儿，大家一定想到那香喷喷的啤酒、醇厚的葡萄酒，还有香气四溢的酸奶，是吧？没错，这些美味的饮品背后，都是发酵在“操心”。
今天咱们就来聊聊，发酵到底是个什么鬼，为什么它会产生那么多泡沫。
1. 发酵的基本原理1.1 什么是发酵？简单来说，发酵就是微生物在缺氧的环境下，把糖分分解成其他物质的过程。
听起来有点高深，但其实就是小小的细菌和酵母在“狂欢”。
它们就像派对上的DJ，操控着糖分，把它们转变成酒精、二氧化碳和一些风味物质。
而这其中产生的二氧化碳，正是我们看到泡沫的“元凶”。
1.2 泡沫的形成想象一下，酵母就像个顽皮的小孩，把糖吃得津津有味，结果一不小心把气体给“吐”了出来。
这气体在液体中聚集，形成了泡沫。
嘿，就是这么简单！当温度适宜，酵母活动得特别欢，泡沫就像小火山一样一个个冒出来，热闹非凡。
2. 为什么泡沫那么多？2.1 温度的影响首先，温度对泡沫的影响可大了。
你要是把发酵的环境温度调高，酵母们简直是“打鸡血”，一边忙着吃糖，一边吐气。
这个过程就像是夏天的游泳池，水面上的泡泡都快溢出来了，简直是让人忍不住想去凑热闹。
2.2 糖分的多少然后，糖分的多少也大有讲究。
如果糖分足够，酵母就会疯狂地工作，气体自然就多得可怕了。
就像咱们平时吃零食，吃得多了，肚子就撑得鼓鼓的，泡沫也就跟着“暴涨”。
所以在发酵过程中，要掌握好糖分的比例，过多过少都不好。
3. 发酵泡沫的意义3.1 泡沫不是“浮云”说到这儿，咱们得明确一点，泡沫可不是随便来的，它可有着重要的作用。
首先，泡沫能帮助释放酒精和香气，这可是饮品风味的关键。
泡沫在酒中就像小精灵，帮我们带来了那种“醉人”的感觉，让人一喝就停不下来。
3.2 泡沫的控制当然，泡沫的控制也是一门艺术。
有些饮品需要丰富的泡沫，比如香槟，泡沫一冒，立刻就能让人心情大好；而有些则需要保持“低调”，太多泡沫反而影响口感。
发酵过程中消泡的方法
发酵过程中消泡的方法发酵是一种复杂的过程，这个过程中会产生大量的二氧化碳气体，这会导致泡沫的产生。
这对于许多的食品制造来说是一个大问题，因为泡沫会影响产品的成型、品质和质量。
因此，消泡是生产中必需的一个过程。
消泡有许多的方法，下面主要介绍四种常见的方法。
一、机械消泡法机械消泡法是利用高速旋转的设备来削弱泡沫，从而达到消泡的效果。
它主要使用在制造液态产品例如啤酒、牛奶、果汁和汽水等。
这种方法使用的消泡器通常是一个有孔的金属板，其中孔的大小和形状都是可以改变的。
消泡机械通常是由马达驱动的，高速旋转会发生高速冲击泡沫的现象。
二、化学消泡法化学消泡法是指利用化学成分，来改变泡沫的物理特性以达到消泡的效果。
在化学消泡法中，常常加入一些表面活性剂、酵素或某些化合物，这些物质可以破坏泡沫的表面张力，从而漏气或解乳。
三、真空消泡法真空消泡法是利用真空泵来移除泡沫中的空气和二氧化碳气体，从而达到消泡的效果。
真空消泡法通常使用在高萌发酵产品的制造中，由于发酵的过程产生的泡沫比较多，这种方法可以更有效地消除泡沫。
此外，真空消泡法也可以应用在巧克力、橡胶和药品制造等领域。
四、表面滴涂法表面滴涂法是指在液体表面撒上一些滴涂剂，可以控制泡沫的间距和大小从而达到消泡的效果。
常用的表面滴涂剂包括硅油、甘草酸盐、硫酸钠和木脂素等。
这种方法不会影响产品的口感和品质，又可以很好地控制消泡的效果，因此在食品制造和医药制造的领域得到广泛的应用。
总之，消泡是食品、化工和医药等各领域制造的一个必要工艺，各种消泡方法各有所长，都可以根据不同的需求，选择不同的消泡方法。
然而，无论是哪种方式，都要时刻注意消泡剂的添加量和控制效果，确保产品的质量和品质。
发酵过程为什么会产生泡沫？泡沫过多有什么危害？
生长具 有明显 的促进作 用 ，且 以促进 细菌分裂 为主
㈣
。ห้องสมุดไป่ตู้
在 发酵 培养基 中分别 添加 ０、２、４、６、８、１０
的
酵母 抽提 物 ，发 酵 ３６ｈ时 ，采用 平板稀 释计 数法 考
察质粒 的缺失情况 。试验结 果如 图 ２所示 。
参 考文 献 ：
（１】周 骏 山．实用 氨 基 酸 手 册 ［Ｍ１．上 海 ：上海 中医 学 院 出 版 社，１９９２． 团 Ｎａｙａｋ Ｄ Ｐ，ｖｙａｓ Ｖ ＶＪｍｐｒｏｖｅｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ａ
ｌ
臻
在好气菌发酵中，由于通气搅拌与菌体代谢产生的二氧化碳以及培养液中蛋白质等胶 ｌ
体物 质 ，而使 培养液产 生 泡沫 。而泡 沫过 多 ，气体 交换受 阻 ，将影 响生产 菌 的呼 吸和代 谢 ；如
果泡沫控制不好，还会引起大量逃液，造成浪费和污染环境；泡沫上升到罐顶，会从轴封渗 ｌ
出造 成染 菌 的危险 ；同时 ，过多 的泡沫 也 给后道提 取带来 困难 。
ｃｏｌｉ：Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ ｏｆ ａｎｏｐｔｉｍｕｍ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｆｏｒ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｌａｓｍｉｄ ａｎｄ
ｇｅｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ［Ｊ］．Ｂｉｏ ｔｅｃｈｎｏ ｌＢｉｏｅｎｇ，１９８５，２８：１５９０—
１５９４。
［１Ｏ］李 君 文 ，孙 薇 ，王 新 为 等．海 带 水 提 液 和 酵母 提 取 物 促 大 肠 杆 菌 生 长 研 究【Ｊ］。 微 生 物 学 通 报，２００４，３１（６）：１６－２２． 【１１］杨 炜 ，王 伟 刚 ，田海 英 ，许 伟 ，温 传 彬 ．重 组 大 肠 杆 菌 高 表 达 高 密 度发 酵 研 究 【Ｊ］．生 物 技 术 ，２００６，１６（３）：８３～８６
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发酵泡沫的控制
一、泡沫的产生、性质及变化
产生原因：①外界引入，在通气过程中，伴随机械搅拌、空气被分成细小的气泡，从溶氧的角度讲，气泡越细越好，使空气中的氧和发酵液中的CO2能充分的进行交换，这些气泡升到发酵液面形成泡沫。
②由发酵液内部产生微生物在进行发酵活动时，往往产生一些气体，如CO2，这些代谢气体凝结形成气泡，冒出到发酵液面，成为发酵泡沫，菌体代谢越旺盛，这部分泡沫的产生量越多。
性质：泡沫实际上是气溶胶构成的胶体系统，其分散相是空气和代谢气，连续相是发酵液，泡沫间隔着一层液膜而被彼此分开不相连通。
发酵过程中泡沫的变化：这种变化是指在发酵过程中，发酵液面的泡沫聚集的量的变化。
根据泡沫产生的原因，我们总结出泡沫变化的规律：从通气搅拌方面来看，通气量越大，搅拌越剧烈，则产生的泡沫越多；从发酵液的性质来看，培养基中蛋白质含量越多，发酵液的粘度，浓度越大，则生成的泡沫稳定性就越高。
从菌体方面来看：菌体旺盛生长时，产生的泡沫多，当发酵液中营养基质被菌体大量消耗时，浓度下降，则气泡的稳定性也减弱，在发酵后期，伴随菌体的自溶，使发酵液中蛋白质浓度又上升，则发酵液的起泡性又增强。
因此，发酵周期中，各阶段泡沫的产生是多种因素综合作用的结果，各时期变化较大，应具体分析。
二、泡沫对发酵的影响
发酵过程中产生过多持久的泡沫会给发酵带来很多不利：
①减少发酵的有效容积，若不加控制，过多的泡沫通过排气管溢出，造成发酵液流失；
②过多的泡沫可能从罐顶的轴封渗出罐外，这就增加了染菌的机会；
③使部分菌体粘附在罐盖或罐壁上，而失去作用；
④泡沫严重时，影响通气搅拌的正常进行，妨碍代谢气的排出，对菌体呼吸造成影响，甚至使菌体代谢异常，影响生产率。
因此，在发酵过程中应控制泡沫的产生。
三、泡沫的控制
泡沫控制的目的在于打碎泡沫液膜，使气相和液相分离。
因此，可以通过化学方法，降低泡沫液膜的表面张力，使泡沫破灭，也可利用物理方法，使泡沫液膜的某些部分局部受力，打破液膜原来的受力平衡而破裂。
（一）化学消泡
1.消泡剂选用依据：
①表面活性剂，具有较低的表面张力（内聚力弱），消泡效果明显。
②对气-液界面的散布系数必须足够大，才能迅速消泡；
③无毒害性，且不影响发酵菌体；
④不干扰各种测量仪表的使用；
⑤在水中的溶解度较小，以保持持久的消泡性能；
⑥来源方便，使用成本低；
常用的一些消泡剂：①天然油脂；②高碳醇、脂肪酸和酯类；③聚醚类；④硅酮类；
2.应用：在消泡剂的使用时主要是让其有足够的分散性能，除用机械方式协助其扩散外，还用载体以助其分散，具体使用有以下几种形式：
①消泡剂+ 载体；
②复合消泡剂；
③消泡剂+ 乳化剂
（二）机械消泡
化学消泡最显著的缺点是影响氧气的溶解，使其减少1/3～1/5，这对微生物供氧极为不利；机械消泡能克服这一缺点，但其应用效果不如化学消泡迅速可靠，不能从根本上消除引起稳定泡沫的因素。
1.消泡装置设计依据：
①动力小；②结构简单；③易清洁；④运行可靠；⑤维护费用低；
2.机械消泡方式：罐内消泡；罐外消泡；
第四节补料的控制
一、补料的意义、内容、原则
意义：补充菌体营养，延长发酵期（推迟自溶期），提高发酵产量；
内容：补充C源、N源、无机盐、诱导酶的底物；
原则：根据菌体生长代谢规律；生产需要；
（二）补料操作
时间：为达到生产目的，在需要时加入；
方式：以不引起发酵液成分剧烈波动为前提；
补量：加入与消耗平衡；。