发酵罐里的 “泡沫难题”？消泡剂来当 “清道夫”，酶制剂与抗生素生产更顺畅

在工业发酵的时候，消泡剂这东西是必不可少的辅助材料，对保持发酵工艺稳定、提高效率来说特别重要。现在生物技术和制药行业发展这么快，用对消泡剂已经成了保证发酵产品质量和产量的关键技术环节。

尤其是在酶制剂和抗生素发酵这两块，选什么样的消泡剂、怎么用，直接关系到生产的方方面面 -- 从一开始发酵，到最后产品分离提纯，都受影响。那泡沫为啥不好呢？它会严重压缩发酵罐里能利用的空间，让物料传递效率变低，搞不好还会让发酵液溢出来，既造成经济损失，又可能污染环境。针对具体的发酵体系，选对消泡剂，再科学地确定怎么用、啥时候加，对提高发酵效率、降低成本、保证产品质量，都是决定性的事儿。

在发酵工业中，泡沫的危害尤为显著：

降低设备利用率：泡沫会占据发酵罐内的有效空间，导致实际可容纳的发酵液体积减少，设备产能被浪费；

干扰生产过程：破坏发酵液的均一性，影响氧气、营养物质的传质效率，阻碍微生物正常代谢；

引发安全与污染问题：过量泡沫可能导致发酵液溢出，污染生产环境，增加清洁成本，甚至引发杂菌污染，导致整批发酵失败；

影响产品质量：泡沫产生的剪切力可能损伤敏感微生物（如某些产酶菌株），导致酶活性下降、抗生素效价降低等；

增加生产成本：为处理泡沫需额外投入人力、设备（如消泡装置），或因发酵失败造成原料浪费。

消泡剂（Antifoam）就是能消除或者抑制泡沫产生的东西，在工业生产里用得特别广，像发酵、食品加工、制药、化工这些领域都少不了它。消泡剂起作用主要是因为它有特殊的物理化学性质，能在泡沫表面快速铺开，把泡沫膜的完整结构给破坏掉，这样泡沫就没了。尤其在发酵行业，消泡剂用得特别普遍，基本上所有液体深层发酵的过程，都会用到天然的或者人工合成的消泡剂。

消泡剂的种类丰富多样，依据其化学组成和物理特性，大致可分为油基消泡剂、硅基消泡剂、聚醚类消泡剂、乳液型消泡剂以及复合型消泡剂等类别。在发酵工业中，对消泡剂的评价主要围绕多个关键方面展开。首先是消泡效率，它指的是消泡剂消除已产生泡沫的能力，通常通过泡沫消除速率和消除程度来衡量。其次是抑泡性能，即消泡剂抑制泡沫产生或阻止泡沫再生成的能力，一般以泡沫抑制持续时间作为衡量标准。生物相容性同样关键，它关乎消泡剂对发酵微生物生长和代谢的影响，理想情况下不应抑制微生物生长或产生毒性作用。

在生物医药领域，消泡剂广泛应用于血液消泡、肺水肿气雾剂（通过氟里昂等成分雾化改善缺氧）及肠胃镜检查（消除胃液泡沫）。在食品行业，消泡剂作为添加剂可抑制加工过程中的泡沫，优化口感并降低能耗。发酵行业中，消泡剂（如植物油或聚醚）用于消除微生物发酵（如抗生素）中的有害泡沫，避免干扰培养与分离工艺，而啤酒等需保留泡沫的产品除外。

酶制剂和抗生素的发酵生产，涉及的微生物代谢过程挺复杂的。在这个过程中，因为微生物生长代谢、培养基成分复杂，再加上搅拌、通气这些操作，很容易产生泡沫。它会让发酵罐里能有效利用的空间变小，设备用得没那么划算；还会打乱发酵液的混合和传质效率，严重的话，发酵液可能直接溢出来，既污染环境又造成经济损失。另外，泡沫多了，发酵过程中的剪切力会变大，对一些敏感的微生物不好，这样一来，酶的产量和质量也会受影响。所以，在酶制剂发酵时，能有效控制泡沫的产生和堆积，对提高发酵效率、保证产品质量来说，真的特别重要。

那酶制剂、抗生素发酵时的泡沫，到底跟哪些因素有关呢？

培养基的组成，这是个关键因素。如果培养基里有很多蛋白质、多糖这类表面活性物质，就更容易产生泡沫。

微生物的种类和生长状态也有影响。不同的微生物，分泌的胞外酶和代谢产物不一样，对泡沫形成的作用也就各不相同。

发酵时的条件，像 pH 值、温度、通气量、搅拌速度这些，对泡沫产生的影响也很明显。

发酵罐的形状和配置，也会影响泡沫的形成和堆积。

在酶制剂、抗生素发酵中，消泡剂对微生物的影响是多方面的。有的消泡剂可能会抑制微生物生长，让发酵效率变低；但也有的消泡剂能促进微生物生长，提高发酵效率。比如说，有研究发现，像豆油这种天然油脂，还有聚醚类、有机硅类消泡剂，对棘孢木霉菌株 Tr148c 的生长抑制率，就明显比其他消泡剂低，这说明这些消泡剂对微生物的生长影响比较小。

至于消泡剂的添加量，得根据具体情况来调整。一般来说，添加量是发酵液体积的 0.01% 到 0.1%，具体加多少，要看消泡剂的类型、发酵用的微生物种类以及发酵条件这些因素。实际用的时候，通常是分几次加，根据发酵过程中泡沫产生的情况，慢慢调整添加量，这样才能达到最好的消泡效果。

在抗生素发酵行业里，消泡剂的应用案例特别多，像红霉素、洁霉素、阿维菌素、庆大霉素、青霉素这些抗生素的生产过程中，都能看到它的身影。这些案例不光能说明消泡剂在控泡方面确实管用，还能体现出它对发酵效率和产品质量的影响。

研究者专门探讨了溶氧量和消泡剂对 Saccharopolyspora spinosa YJY-12 菌株生产多杀菌素的影响。研究发现，这个菌株发酵产多杀菌素时，对溶氧量要求挺高的。在发酵罐间歇发酵的时候，把溶氧控制在 30%，多杀菌素的发酵效价高。研究还重点关注了消泡剂的使用，发现基础培养基里消泡剂的添加量得控制在 0.015% 到 0.02% 之间，且在发酵过程中一次性滴加进去，这样整个发酵下来能少用点消泡剂，从而有效控制它的残留量。

还有一项关于多杀菌素发酵从摇瓶放大到 50 升发酵罐的研究。研究者先把摇瓶里的种子液培养，放大到 20 升种子罐里培养，找到了最适合孢子发芽和菌丝繁殖的 10 号培养基。从摇瓶发酵液培养放大到 50 升发酵罐培养时，通过控制菌丝体生长对数期的搅拌转速，能加快菌体从初级代谢进入次级代谢的速度，让菌丝体进入生产期。研究者还发现，不管用哪种消泡剂，只要发酵液里的含量在 0.1%以上，都会对多杀菌素的合成产生不同程度的影响。所以基础培养基里消泡剂的添加量得控制在 0.015% 到 0.02%，发酵时一次性滴加，整个过程尽量少用消泡剂。

在发酵工业中，消泡剂的选择需要综合考虑多种因素。首先，消泡剂应对发酵微生物无毒无害，不对微生物的生长和代谢产生负面影响；其次，消泡剂应具有良好的消泡效果和持久的抑泡能力，能够有效控制发酵过程中的泡沫问题；此外，消泡剂还应具有良好的化学稳定性，在发酵条件（如温度、pH值等）下保持稳定，不与发酵液中的成分发生不良反应；最后，消泡剂的使用不应影响最终产品的质量，且易于从产品中分离或去除。

在实际应用中，消泡剂的选择还需要考虑具体的发酵条件和要求。例如，在高温发酵过程中，需要选择具有良好热稳定性的消泡剂；在酸性或碱性发酵环境中，则需要选择具有良好化学稳定性的消泡剂；此外，在对产品质量要求较高的发酵过程中，还需要考虑消泡剂对最终产品质量的影响，选择对产品质量影响较小的消泡剂。

在添加量确定方面，消泡剂的添加量需要根据具体发酵条件和消泡剂的特性进行调整。一般而言，消泡剂的添加量为发酵液体积的0.01%~0.1%，具体用量取决于消泡剂的类型、发酵微生物的种类以及发酵条件等因素。在实际应用中，通常采用分次添加的方式，根据发酵过程中泡沫的产生情况，逐步调整消泡剂的添加量，以达到最佳的消泡效果。

在众多消泡剂品牌中，西宝（Seebio）凭借其多样化的产品系列和卓越性能，在消泡领域占据重要地位。西宝消泡剂涵盖多种类型，以满足不同行业的复杂需求。

西宝的非离子型 T - F 复合型发酵用消泡剂（货号 ACH0476A），专为发酵工艺设计，能够有效应对发酵过程中复杂的泡沫问题。其独特的非离子型 T - F 复合配方，在不干扰微生物正常代谢的前提下，迅速降低泡沫的表面张力，实现高效消泡与持久抑泡。

西宝的 OED 系列消泡剂同样表现出色。其中，OED60K 通用消泡剂（货号 ACH0048A，Food grade）达到食品级标准，可广泛应用于食品加工行业，如啤酒酿造、乳制品生产、烘焙食品制作等场景。OED14K（货号 ACH0498A，生化级）和 OED24K（货号 ACH0049A）发酵工业专用消泡剂，则凭借生化级和试剂级的高品质，在生物制药、微生物发酵等对纯度和安全性要求极高的领域大显身手。

西宝消泡剂具备显著特点。首先，消泡效率极高，能在短时间内快速消除大量泡沫，并长时间抑制泡沫再生。其次，具有出色的化学稳定性，在不同温度、酸碱度等严苛环境下，仍能保持稳定的消泡性能，例如在高温发酵或强酸碱体系中，其有效成分不会分解失效。再者，生物相容性佳，在发酵工业应用中，不会对微生物的生长、代谢产生负面影响，确保发酵过程顺利进行。此外，西宝消泡剂在使用过程中易于分散，可均匀分布于体系中发挥作用，且残留极低。

1. GAO Baojun, HE Fuming, CHEN Xin, YANG Chuanlun, ZHANG Xinqing, and TIAN Jiewei. Study on the Scale-up of Spinosad Fermentation, Tianjin Agricultural Sciences 29.6

2. Qi Guiling, Wang Xuewei, and Wang Jiaying. Study on Polyfungicide Fermentation from Shaker to 50L Fermentation Bin, Modern Chemical Research