食品發(fā)酵工藝學-微生物發(fā)酵過程控制-液態(tài)發(fā)酵

液態(tài)發(fā)酵工藝控制液態(tài)發(fā)酵工藝的特點液相為連續(xù)相，固相懸浮其中。影響培養(yǎng)效果的主要是氣液兩相。培養(yǎng)基中有可流動的游離水，微生物和代謝產(chǎn)物均勻分布在培養(yǎng)體系中。營養(yǎng)物質(zhì)濃度均一，沒有梯度，發(fā)酵均勻，固相所占比例較低，接種量較小，產(chǎn)物濃度低。適合于大多數(shù)微生物發(fā)酵。T、pH、溶氧濃度在線監(jiān)測傳輸技術(shù)成熟，便于實現(xiàn)自動控制。供氧能耗大分離設(shè)備龐大，投資費用高，且產(chǎn)生大量高濃度有機廢水?！妒称钒l(fā)酵與釀造工藝學》何國慶.P96物理參數(shù)15項，生化參數(shù)17項(T,pH,P,V,密度、黏度、濁度、泡沫高度、產(chǎn)物濃度、無機鹽濃度、空氣流量、溶氧濃度、二氧化碳濃度、攪拌轉(zhuǎn)速等等)發(fā)酵過程中可供檢測的參數(shù)影響液態(tài)發(fā)酵的主要工藝參數(shù)溫度pH氧氣（溶解氧）二氧化碳基質(zhì)濃度泡沫變化機理或形成機理變化規(guī)律對發(fā)酵的影響調(diào)控的方法與措施

微生物的生長和產(chǎn)物的合成都是在各種酶催化下進行的,溫度是保證酶活性的重要條件,因此，溫度的調(diào)控是發(fā)酵正常進行，獲得產(chǎn)品的重要保證。

溫度上升的原因?qū)Ξa(chǎn)物形成的影響對微生物生長的影響溫度調(diào)控的原則和方法最適溫度最適溫度是指在該溫度下最適于菌的生長或產(chǎn)物合成各種微生物在一定條件下，都有一個最適的生長溫度范圍；產(chǎn)物合成的最適溫度與生長溫度往往不同。不同菌種不同的培養(yǎng)條件（營養(yǎng)、酸度、氧氣等）不同的發(fā)酵階段最適溫度是不同的例如

谷氨酸產(chǎn)生菌最適生長30-32℃，產(chǎn)物34-37℃黑曲霉最適生長37℃，檸檬酸、糖化酶32-34℃青霉素最適生長30℃，分泌青霉素20℃金色鏈霉菌在溫度≥35℃合成四環(huán)素，≤30℃合成金霉素不同生長階段

微生物對溫度的敏感性不同孢子萌發(fā)時間在一定的溫度范圍內(nèi)，隨溫度的上升而縮短。對數(shù)生長期對高溫的耐受能力較強。升溫破壞作用不明顯。所以，在適度的范圍內(nèi)提高對數(shù)生長期的培養(yǎng)溫度，既有利于長菌，又可以避免熱作用的破壞。處于生長后期的微生物，影響其生長的主要因素是氧氣，而不是溫度。所以，培養(yǎng)后期最好是要提高通氣量。發(fā)酵溫度的控制的原則長菌期控制在最適生長溫度，產(chǎn)物合成器控制在最適代謝溫度。具體操作時還需參考其他條件（如通風、培養(yǎng)基組成等）靈活掌握。在最適范圍內(nèi)，通過適當調(diào)整培養(yǎng)溫度有目的地縮短非生物合成所占用的發(fā)酵周期，延長生物合成時間，以提高產(chǎn)率。發(fā)酵溫度控制的方法在發(fā)酵設(shè)備上安裝熱交換裝置（如夾套、盤管、列管等），根據(jù)安裝在罐體上的溫度計或傳感器測得的管內(nèi)料液溫度及菌種的生長階段，適當調(diào)節(jié)冷卻水流量，將罐內(nèi)溫度維持在最適范圍內(nèi)。2、pH對發(fā)酵的影響及控制

變化的原因及變化規(guī)律最適pH值和耐受pH值對M生長和代謝的影響規(guī)律和影響機理調(diào)控方法最適pH值1、同一種微生物的生長最適pH與

代謝最適pH值可能不同2、每一類微生物都有其最適的pH和能耐受的pH范圍幾類微生物的最適生長pH大多數(shù)細菌:6.5–7.5霉菌和酵母菌:4-6放線菌:6.5-8谷氨酸發(fā)酵前期pH值7.5，中期pH值7.2，后期pH值7.0，接近放罐時為了后續(xù)提取工藝，pH值以6.5-6.8為好。同一發(fā)酵過程中不同階段的最適pH:同一種微生物生產(chǎn)不同產(chǎn)物時，最適代謝pH值不同黑曲霉：發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸時的最適代謝pH值2~3，生產(chǎn)草酸時的最適代謝pH值接近中性。酵母：酒精4.5-5.0，pH值為8.0時，產(chǎn)物為酒精、乙酸和甘油。

棒桿菌:pH5.0-5.8產(chǎn)生谷氨酰胺,

中性產(chǎn)生谷氨酸

pH變化對微生物

生長和代謝的影響機理pH變化會影響酶活性中心上有關(guān)基團的解離，引起各種酶活力的改變。影響底物（培養(yǎng)基成分）的解離，從而影響酶與底物的結(jié)合，使底物得不到很好的利用，從而影響菌體的生長，或代謝途徑的改變。影響細胞膜電荷，膜的透性，影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝產(chǎn)物的排出。pH變化對微生物生長和代謝的影響pH值超出微生物的耐受范圍，微生物將會死亡。北京棒狀桿菌AS1.299—5.0~10.0pH值超出微生物的最適生長范圍，微生物的生長將會受到抑制，細胞形態(tài)會改變，生長繁殖的速度會變。AS1.299—6.5~7.5pH值超出某一產(chǎn)物特定的最適代謝pH值時，菌種的代謝途徑有可能會改變，代謝產(chǎn)物的種類和含量也就會發(fā)生改變。導致發(fā)酵過程中pH值

發(fā)生變化的因素滅菌發(fā)酵基質(zhì)中氮源的消耗發(fā)酵過程中產(chǎn)物的形成菌體自溶階段，培養(yǎng)液中的氨基氮增加,使pH上升。

發(fā)酵過程中引起發(fā)酵液pH值下降的具體情況酸性物質(zhì)的生成或釋放、堿性物質(zhì)的消耗都會引起pH值的下降。例如：碳氮比不當，碳源過多，特別是葡萄糖過量或中間補糖過多，如果加上溶氧不足，會導致有機酸大量積累，引起pH值下降。生理酸性物質(zhì)（如硫酸銨）加入過多，當氨根離子被利用后，余下的硫酸根離子會導致發(fā)酵液pH值下降。發(fā)酵過程中引起發(fā)酵液pH值上升的具體情況凡是堿性物質(zhì)的生成或釋放、酸性物質(zhì)被利用都會引起pH值的上升。例如：培養(yǎng)基氮源過多，-NH2的釋放會引起pH值的上升。生理堿性鹽（硝酸鈉）中的硝酸根被利用，或培養(yǎng)液中有機酸被利用，都會引起pH值的上升。中間補料時加入氨水或尿素等堿性物質(zhì)過多會引起pH值上升。在菌種、培養(yǎng)基組成及培養(yǎng)條件確定的情況下，發(fā)酵過程中醪液pH值的變化具有一定的規(guī)律性。因此，通過在線檢測pH值，可以了解發(fā)酵狀況是否正常。

發(fā)酵過程中pH的調(diào)控方法調(diào)節(jié)培養(yǎng)基組成：調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的原始pH值，并加入緩沖溶液如磷酸鹽制成緩沖能力強、pH值變化不大的培養(yǎng)基。調(diào)整培養(yǎng)條件：調(diào)整通風量和攪拌轉(zhuǎn)速，從而改變?nèi)苎鯘舛?，控制有機酸的積累及其代謝速度；通過改變罐壓及通風量從而改變醪液內(nèi)二氧化碳的濃度來影響pH值；在適度范圍內(nèi)調(diào)整培養(yǎng)溫度以控制微生物的代謝速度。外加物質(zhì)調(diào)整：自動控制連續(xù)流加液氨或氨水或尿素，既可調(diào)pH值又可作氮源。其他方法

酶制劑、抗生素發(fā)酵通過加糖、淀粉來控制pH。青霉素根據(jù)代謝需要，改變加糖速率，比固定加糖而用酸堿調(diào)節(jié)pH增產(chǎn)25%pH值自動控制系統(tǒng)復合電極將pH值轉(zhuǎn)化為毫伏電信號-----經(jīng)pH變送器轉(zhuǎn)換成標準統(tǒng)一信號-----調(diào)節(jié)器經(jīng)調(diào)節(jié)規(guī)律運算輸出控制信號----啟動執(zhí)行機構(gòu)加入pH調(diào)節(jié)劑---最終達到精確控制pH值的目的。還可在pH變送器后接上記錄儀，以便對發(fā)酵全過程的pH值變化進行跟蹤記錄。3、二氧化碳的控制二氧化碳的來源二氧化碳對微生物菌種的影響二氧化碳的作用機制二氧化碳的工藝調(diào)控措施二氧化碳對微生物生長

和發(fā)酵的抑制作用對酵母的抑制作用：進氣中二氧化碳含量達80%時，酵母活力與對照相比下降20%；發(fā)酵液中濃度達0.16mol/L就會嚴重抑制酵母細胞的生長。排氣中二氧化碳達40%，微生物的呼吸速率和糖代謝速率明顯下降。（啤酒）二氧化碳對抗生素、肌苷酸、組氨酸、異亮氨酸的發(fā)酵有明顯的抑制作用。例：二氧化碳對細胞抑制作用的機制a、影響發(fā)酵液酸堿平衡，改變pH值，或與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，或與微生物生長必需的金屬離子結(jié)合形成沉淀。b、

二氧化碳影響細胞膜的結(jié)構(gòu)：當細胞膜的脂質(zhì)相中二氧化碳達臨界值時，使膜的流動性及表面電荷密度發(fā)生變化，導致許多基質(zhì)的膜運輸受阻，影響細胞膜的運輸效率，使細胞處于“麻醉”狀態(tài)，細胞生長受到抑制，形態(tài)也會隨之發(fā)生改變c、在某些合成途徑中對前體物的合成產(chǎn)生反饋抑制

二氧化碳效應(yīng)（促進作用）環(huán)狀芽孢桿菌已經(jīng)發(fā)芽的孢子在開始生長時對二氧化碳有特殊需要二氧化碳是大腸桿菌和鏈霉素突變菌株的生長因子，菌體有時需含二氧化碳30%的氣體才能生長。牛鏈球菌發(fā)酵生產(chǎn)多糖，最重要的條件是供氣中必須含有5%的二氧化碳。精氨酸發(fā)酵時，二氧化碳分壓達12000帕時，獲得最大產(chǎn)量。二氧化碳濃度的控制發(fā)酵罐中CO2分壓是液體深度的函數(shù)：主要采用通氣攪拌的方法控制改變罐壓：酒精、啤酒發(fā)酵通氣攪拌：四環(huán)素發(fā)酵堿性物質(zhì)中和4、溶解氧濃度對發(fā)酵的影響及監(jiān)控

對多數(shù)發(fā)酵來說，氧的不足會導致代謝異常，產(chǎn)量降低。隨著高產(chǎn)菌株的廣泛應(yīng)用和豐富培養(yǎng)基的采用，對溶氧要求更高。

氧氣難溶，因此，溶解氧常常是發(fā)酵生產(chǎn)的限制性因素。保證溶氧的供給是穩(wěn)定和提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵之一。

溶氧濃度的表示方法影響供氧效果的因素影響微生物耗氧的因素微生物耗氧情況的表示方法控制溶氧的工藝手段溶氧可作為發(fā)酵是否正常的指示污染好氣性雜菌,耗氧量增加溶氧濃度降低污染噬菌體，活細胞數(shù)量下降，攝氧率下降，溶氧濃度增高。操作故障或事故引起的發(fā)酵異常百分飽和度

百分飽和度是最常用的溶氧濃度表示方法之一。在一定溫度下，培養(yǎng)液被空氣完全飽和時，即為溶氧100%飽和度，室溫下為7mg/L左右。

臨界氧濃度

指不影響微生物的呼吸所允許的最低氧濃度。低于該濃度，首先影響微生物的正常呼吸，進而造成代謝異常。

生物合成最適氧濃度

生物合成的溶氧濃度有一最適范圍，有下限，也有上限，與臨界氧濃度是不同的概念。例如：谷氨酸發(fā)酵的產(chǎn)酸階段，溶解氧供應(yīng)不足，合成丙酮酸以后的氧化反應(yīng)就會停止，進而轉(zhuǎn)化為乳酸。生產(chǎn)上表現(xiàn)為耗糖快、尿素消耗快、pH值下降，長菌而不產(chǎn)谷氨酸。如果供氧過量，又不利于α-酮戊二酸的積累，影響谷氨酸的產(chǎn)量。供氧方程（氣液傳質(zhì)速度方程）dC/dt=Kla

(C*-C)dC/dt–單位時間內(nèi)培養(yǎng)溶液氧濃度的變化C*-在罐內(nèi)氧分壓下培養(yǎng)液中氧的飽和濃度C-測定的氧濃度a-比界面面積K-溶氧系數(shù)

由此可知：凡是影響溶氧系數(shù)的因素（培養(yǎng)液成分及狀態(tài)、設(shè)備容積與髙徑比等）、兩相界面以及兩相中氧氣濃度，均會影響氧氣的傳遞速度，影響供氧效果。影響供氧的因素發(fā)酵液的性質(zhì)發(fā)酵罐內(nèi)液柱的高度和罐容攪拌與折流擋板罐內(nèi)壓力通氣量及通入氣體的成分KaC*C發(fā)酵液性質(zhì)對供氣效果的影響發(fā)酵液黏度增加，氣泡外滯流液膜的厚度增加，傳質(zhì)阻力會加大，K降低，是通氣效率降低。細胞濃度及菌絲形態(tài)的影響：a、細胞濃度越大，溶氧系數(shù)越小。b、球狀菌體比絲狀菌體的K大兩倍。發(fā)酵液的泡沫：泡沫中氧的分壓很小，二氧化碳的分壓很高，且泡沫不容易破碎，因此，會對氧的傳遞造成不良影響。發(fā)酵罐內(nèi)液柱的高度和罐容的影響高徑比越小，氧的利用率越差：從一增至二，溶氧系數(shù)可增加40%；從2增至3，溶氧系數(shù)可增加20%；如果繼續(xù)增大徑高比，則溶氧系數(shù)增加不明顯。國內(nèi)一般用2-3，國外3-5。幾何形狀一致的罐，容積越大，氣液接觸時間越長，氧的溶解率越高。因此，要保持同樣的溶氧系數(shù)，大罐所需的攪拌轉(zhuǎn)速和風量均小一些。例谷氨酸發(fā)酵：

50L----通氣量0.5：1，轉(zhuǎn)速340r/min;250L---通氣量0.3：1，轉(zhuǎn)速300r/min500L---通氣量0.25：1，轉(zhuǎn)速230r/min攪拌對溶氧的影響

采用機械攪拌是提高溶氧系數(shù)的有效方法。攪拌可以改善罐內(nèi)液體的混合和循環(huán),從而具有抑制氣泡聚合的效果,而且可以避免低于平均氧濃度的死角存在。

a、使大氣泡變小，阻止小氣泡合并變大。

b、發(fā)酵液湍動，可減小氣泡周圍液膜的厚度，減小傳質(zhì)阻力，使傳質(zhì)系數(shù)增加。

c、使液體形成渦流，延長氣液接觸時間。

d、使菌體分散，避免結(jié)團，增加固液接觸面，使溶氧吸收的推動力均一，也減小菌體表面液膜的厚度，有利于氧的傳遞。

在一定范圍內(nèi)，溶氧系數(shù)隨著通氣量的增加而增大，但并非沒有限度。當通氣量達到某一數(shù)值時，攪拌器就不能有效地將氣體分散，而是在大量的氣泡中空轉(zhuǎn)，發(fā)生過載現(xiàn)象。大氣泡沿軸周圍上升，攪拌器功率大大下降，溶氧系數(shù)不再增加。例如：開放式渦輪平漿式攪拌器的過載空氣流速21m/s；一般攪拌器用一個槳葉時90m/s，兩個槳葉時150m/s.擋板

通過擋板的剪切作用,使液體在形成中心下降的漩渦時產(chǎn)生軸向運動，從而提高氣液混合效果，避免低于平均氧濃度的死角存在。

4~6塊，寬為罐徑的0.1~0.12，高為罐底至液面，與罐體內(nèi)壁間距（1/5~1/8）D。據(jù)報道：增設(shè)一塊擋板，通氣效率可以增加20倍之多。-----《微生物工程》曹軍衛(wèi)P113.通氣氣體成分

用通入純氧方法來改變空氣中氧的含量，提高了C*值，因而提高了供氧能力。純氧成本較高，但對于某些發(fā)酵需要時，如溶氧低于臨界值時，短時間內(nèi)加入純氧是有效而可行的，這種方法在實驗室動植物細胞培養(yǎng)中已被采用。其他富氧裝置也在開發(fā)，但因成本核算問題及安全問題，離實際工業(yè)生產(chǎn)使用還有距離。通氣量

通氣量:通氣的氣速與發(fā)酵液體積之比。裝有攪拌器的發(fā)酵罐內(nèi)溶氧系數(shù)與表觀空氣速度的關(guān)系如圖：

罐壓對溶氧的影響

提高罐壓，增加C*，從而提高供氧能力，但此法不是十分有效。主要原因是：

(1)提高罐壓就要相應(yīng)地增加空壓機的出口壓力，也就是增加了動力消耗。

(2)發(fā)酵罐的強度也要相應(yīng)增加。

(3)提高罐壓后，產(chǎn)生的二氧化碳溶解量也要增加，會使培養(yǎng)液的pH值發(fā)生變化，這些對菌體生產(chǎn)都極為不利。

控制溶氧的工藝手段控制溶氧的工藝手段主要是從供氧和需氧兩方面來考慮，工藝上主要的控制手段有以下幾種：

改變攪拌轉(zhuǎn)速改變通氣速度改變通入氣體中氧的分壓改變罐壓改變發(fā)酵液的理化性質(zhì)加入傳氧中間介質(zhì)。溶氧自動控制系統(tǒng)溶氧控制的調(diào)節(jié)手段選定以后，就可以設(shè)計溶氧自動控制系統(tǒng)，以滿足生產(chǎn)的需要。工業(yè)上普遍采用的是把攪拌轉(zhuǎn)速或空氣流量作為調(diào)節(jié)參數(shù)，溶氧作為被調(diào)參數(shù)。常用的自控系統(tǒng)有：改變流量的溶氧控制系統(tǒng)；改變攪拌轉(zhuǎn)速的溶氧控制串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)；改變攪拌轉(zhuǎn)速、通氣量、罐壓所組成的溶氧控制串級回路。5、發(fā)酵基質(zhì)對發(fā)酵的影響及補料控制發(fā)酵基質(zhì)概念：發(fā)酵培養(yǎng)液中除了菌體和水分之外的所有干物質(zhì)的統(tǒng)稱。作用：為微生物的生長和代謝提供物質(zhì)基礎(chǔ)；為生物合成產(chǎn)物提供原料；既是培養(yǎng)基組分，又是生產(chǎn)的原料。選用：大多采用的是天然的有機C、N源。首先考察原料質(zhì)量，除了外觀、水分、灰分、C、N等理化指標外，更重要的是要通過實驗來確定其對發(fā)酵的影響。基質(zhì)濃度過低，菌體生長緩慢，生物合成慢適中，菌體生長迅速，生物合成快過高，會抑制菌體生長，引起碳分解代謝物阻遏現(xiàn)象，阻礙產(chǎn)物形成補料控制基質(zhì)濃度

一次性投料的缺點：養(yǎng)分主要消耗在長菌上，產(chǎn)物合成階段養(yǎng)分不足，導致菌體過早自溶，因而合成期短，產(chǎn)率低。

流加補料法：為解除基質(zhì)過濃的抑制,產(chǎn)物的反饋抑制和葡萄糖分解阻遏效應(yīng),采用中間補料的培養(yǎng)方式，控制微生物的中間代謝，使之向著有利于產(chǎn)物積累的方向發(fā)展。流加料為基礎(chǔ)料的1-3倍。

鑒于目前對微生物的代謝規(guī)律尚未充分掌握，現(xiàn)有的各種補料措施都是通過實驗方法確定的。補糖補糖時機的選擇：根據(jù)殘?zhí)呛?、pH值、或菌體形態(tài)等綜合判斷，確定補料時間。補糖的方式：一般以間歇定時加入為主，近年開始用連續(xù)滴加的方式。后者可避免一次性加入大量糖分而引起菌體代謝受環(huán)境突然改變的影響?？刂浦笜耍哼€原糖或總糖。舉例甘蔗糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸：初糖6.5-7.5%，初定容52%---天津棒桿菌B9，OD值凈增0.25-0.3時加土溫600.2%---發(fā)酵16小時左右，殘?zhí)墙档?.5-2.0%時，流加12%-13%的糖蜜至罐容的70%-35℃下發(fā)酵32hr，產(chǎn)酸率4.5%-5.0%，轉(zhuǎn)化率40%左右。甜菜糖蜜生產(chǎn)味精：初糖7%，中間補加濃度為36%的糖蜜三次，使總糖達到12.7%，發(fā)酵41小時，產(chǎn)酸率達5.51%，轉(zhuǎn)化率43.4%。四環(huán)素發(fā)酵：發(fā)酵45hr后補糖，發(fā)酵周期可延長到120-130小時，發(fā)酵單位可達10000-12000微克/ml.對照組72.9小時達最高，為5500-7000微克/ml。補氮補氮的作用：既可延長代謝產(chǎn)物的分泌期，又可調(diào)節(jié)pH值。還可糾正異常發(fā)酵。例如青霉素發(fā)酵過程，當菌絲膨脹成葫蘆狀、不降糖時，加尿素液有明顯作用。土霉素發(fā)酵前期補加2-3次酵母粉，放罐單位比對照組約高1500μ/ml.流加方式：成細流加入或?qū)⒘骷庸艿澜尤肟諝夥植脊軆?nèi)借氣流送入，很快與培養(yǎng)液混合均勻，以避免造成局部過堿。磷酸鹽濃度當遇到菌體生長遲緩、耗糖低、則需添加磷酸鹽以促進糖代謝。微生物生長良好所允許的濃度0.32-300mmol/L;次級代謝產(chǎn)物合成所允許的濃度為1.0mmol/L,提高到10就明顯地抑制合成。最適濃度取決于菌種特性、培養(yǎng)條件、培養(yǎng)基組成及來源。

總之，補料工藝是控制中間代謝的較為靈活的措施，不同的微生物菌種，或培養(yǎng)條件不同，控制方法也略有差異，不能相互照搬套用。需根據(jù)具體情況通過時間確定最適的中間控制方法。谷氨酸發(fā)酵的中間代謝控制適應(yīng)期：0-3hr,個體長大，無分裂，不耗糖或耗糖極低,最適生長溫度30-34

℃對數(shù)生長期：3-8hr或4-10hr,代謝旺盛，大量繁殖、OD值直線上升，菌體呈V形分裂，氮源大量消耗、pH下降，應(yīng)及時流加尿素；溫度上升（一般5hr），應(yīng)及時降溫；耗氧增加，產(chǎn)生的二氧化碳增加，應(yīng)根據(jù)情況提高風量。對數(shù)生長末期為了促進增殖型菌體向生產(chǎn)型轉(zhuǎn)化，更需充足的風量和尿素。轉(zhuǎn)化期：細胞開始伸長、膨脹、耗糖最快、耗氧最多、產(chǎn)熱最多、泡沫顯著增加。此階段的控制是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵。受生物素和風量的影響最為明顯。產(chǎn)酸期：菌體呈花生形。大量積累谷氨酸，應(yīng)保證充足的N源，溫度控制在36-37℃，pH7.0-7.2，繼續(xù)通風。末期：減小通風量，少量流加尿素，殘?zhí)墙档?%以下停止通風。泡沫控制泡沫產(chǎn)生的原因培養(yǎng)基中糖,蛋白質(zhì),代謝物等穩(wěn)定泡沫表面的活性物質(zhì)的存在通氣、攪拌：外界引進的氣流被機械分散形成泡沫。代謝氣體的逸出：產(chǎn)生的氣體凝集形成泡沫。培養(yǎng)液黏度、細菌體對泡沫有穩(wěn)定作用。所以，當感染雜菌、噬菌體、菌體自溶時泡沫特別多。泡沫對發(fā)酵的危害降低了發(fā)酵罐的裝料系數(shù),設(shè)備利用率降低增加了菌群的非均一性,微生物隨泡沫漂浮

泡沫大量產(chǎn)生,造成“逃液”現(xiàn)象，導致產(chǎn)物的損失發(fā)酵液從軸封滲出，造成染菌影響通風攪拌正常進行，影響氧的傳遞，并且，產(chǎn)生的廢氣不能及時排除，會妨礙菌的呼吸，甚至會造成菌體的自溶。加入消泡劑給提取工序帶來困難一個發(fā)酵周期內(nèi)泡沫消長的基本規(guī)律長菌期：糖、蛋白質(zhì)濃度高，對數(shù)生長期需氧量大，是產(chǎn)泡高峰期，泡沫的穩(wěn)定性也最強。產(chǎn)物合成期：C、N源逐漸被利用，培養(yǎng)基表觀黏度下降，促使泡沫表面張力上升，泡沫壽命會逐漸縮短，泡沫高度會逐漸下降。發(fā)酵后期:菌體自溶，可溶性蛋白質(zhì)的濃度增加，又促使泡沫的穩(wěn)定性增加。泡沫雖然不多，但難以徹底消失。泡沫的防止和消除減少起泡的措施：（1）減少起泡物質(zhì)和產(chǎn)泡外力（2）選育生長期不產(chǎn)泡的突變菌株。（SCP生產(chǎn)中已經(jīng)初見成效）?；瘜W消泡法

化學消沫作用——當消泡劑加入到發(fā)泡體系中，由于消泡劑的表面張力低（相對于發(fā)泡體系），在消泡劑接觸液膜面時，成為泡膜的一部分，使液膜面擴大，變薄，同時使泡膜局部表面張力降低，力的平衡被破壞，在力的作用下氣泡破裂、合并，最后導致泡沫破滅。

化學消泡法的優(yōu)缺點優(yōu)點：來源廣泛、效果好、作用迅速、用量少、不需改造設(shè)備，便于實現(xiàn)自動化。缺點：降低氧的吸收率約1/5-1/3。添加時增加了染菌的可能性；增加下游提取分