發(fā)酵過程中，由于向培養(yǎng)基通入無菌空氣，加上劇烈的攪拌，很容易產生大量泡沫。如果不加以控制，就會造成不良后果。控制泡沫的方法有很多種，比如機械消泡，超聲波破泡，以及化學消泡劑等。其中化學消泡劑是最常用的一種措施。但是，關于消泡劑的選擇及應用的總結較少，本文的目的是通過總結前人所用的消泡劑及應用，提高對消泡劑選擇的認識。

1、 消泡劑的種類

1． 1 硅類消泡劑

硅類消泡劑主要是聚二烷基硅氧烷類消泡劑( PDMS) 。這類消泡劑的粘度為60， 000 cSt，分子量為270，000。一般不溶于水，揮發(fā)性很低。表面張力大約為21 dyn /cm，界面張力為42 dyn /cm。這些特點使得其在泡沫體系中分散性較差，以單組分添加時，消泡效果不理想。因此，硅類消泡劑要包含一些分散固體，比如二氧化硅。它可以形成高表面區(qū)域，而且可以作為乳化劑。有作者認為疏水且高度分散的固體二氧化硅粒子是主要的活性成分，而且是有機硅消泡劑的必要成分。國內有學者將硅膏、乳化劑等原料經過處理得到的二甲基硅油－有機硅復合消泡劑用于谷氨酸發(fā)酵中，結果表明該復合消泡劑有很好的消泡效果，而且對菌體無影響。

有機硅消泡劑在使用前，可以將礦物油或者是植物油與有機硅類液體及微粒混合，再將10－30vol%的硅粉微粒分散在PDMS 水包油乳液中，最終形成的乳液具有表面活性劑和穩(wěn)定劑，可以提高其親水性和分散性。水性有機硅乳液較純硅類來說，其泡沫控制力較弱。這些乳液需要以某種形式的混合以避免在長時間的靜止狀態(tài)下發(fā)生沉降。另外，長時間的滅菌容易造成有機硅乳液的反乳化現象。還有一些復合的硅類消泡劑，如PDMS 有機共聚物，它包含PDMS ( 分子量≥2000) 和PAG( 分子量≥800) 。

1． 2 聚醚類消泡劑

聚醚類消泡劑一般是由乙烯和丙烯氧化物隨機嵌段的共聚物。具有較大的表面活性。聚亞烷基二醇是一種典型的聚醚類消泡劑，其分子量為400－2500。其特點是分子量越大，溶解度越小，但泡沫抑制更好。這些消泡劑水溶性較差，能在氣液界面迅速鋪展。有文獻報道，在20 ℃時，聚丙二醇在水中的溶解度為15．5g/L，而聚丙烯/聚乙烯共聚物只有3．4g/L。低分子量的聚醚較易溶于水，不適合控制泡沫。

1． 3 天然油脂類消泡劑

天然油脂作為一種不溶于水的有機液體，是應用最早的消泡劑。

表1 為天然油脂的典型成分表，這些油脂類物質成分一般是含有長鏈飽和或不飽和單元脂肪酸的甘油脂類物質。植物油用作消泡劑時，長時間會氧化形成醛類、羧酸、過氧化物等物質，給發(fā)酵上帶來不利影響，因此要添加一些無毒的抗氧化劑。

由于油滴可以增大氣泡的直徑，使其變得很不穩(wěn)定。而油脂的低親水性和高粘性，限制了其分散鋪展能力和抑泡能力。一般來說，作為理想的消泡劑，要保證在最低濃度下迅速消泡。同時，也要具有很好的抑泡能力。天然油脂由于與培養(yǎng)基的表面張力不同，可以在一定程度上抑制泡沫的形成。

另外，天然油脂可以作為碳源，為發(fā)酵代謝提供營養(yǎng)物質。培養(yǎng)基中加入這些物質，可以提高產物產量或者抑制菌體的生長，比如在毛霉、曲霉和青霉發(fā)酵過程中，可以提高酯酶的活力。又比如，在真菌發(fā)酵中，大豆油可以被真菌代謝利用，所以它可作為消泡使用但是不能抑制泡沫形成。

根據培養(yǎng)基的種類和狀態(tài)不同，天然油脂的消泡能力也各不相同。對于含有未滅菌的豆餅粉培養(yǎng)基，添加0．5～1%v/v的油脂類消泡劑，測定泡沫高度，從高到底依次為亞麻籽油＞棉籽油＞芝麻油＞橄欖油＞大豆油＞葵花籽油。而對于消泡系數( 基于成本和泡沫達到最低高度所需的量) ，其順序為大豆油＞＞棉籽油＞＞亞麻籽油＞＞橄欖油＞葵花籽油＞芝麻油。而對于含有滅菌過的豆餅粉培養(yǎng)基，其消泡系數順序為: 棉籽油＞＞＞橄欖油＞＞大豆油＞葵花籽油＞亞麻籽油＞芝麻油。

在發(fā)酵罐攪拌速率和通氣條件一定時，天然油脂可以提高體積傳質系數Kla。如在釀酒酵母復合培養(yǎng)基中添加0．25% v/v的消泡劑時，Kla增加到90%。當添加量低于0． 25% v /v 時，Kla 有所降低。而在油脂添加量為0～0．005% v /v，低于閾值時，Kla 降低60%。在酵母發(fā)酵中，1%v/v橄欖油與0．1%v/vPPG 消泡效果相同，但添加橄欖油可以顯著提高Kla。

1． 4 高級醇類消泡劑

發(fā)酵工業(yè)中也可以使用一些脂肪醇類物質作為消泡劑，比如n-辛醇，因為此消泡劑成分單一，比較適合應用于基礎研究。然而，此類消泡劑相對于高分子量的聚醚類消泡劑來說，揮發(fā)性較強。高分子量的醇類比如十八醇同樣可以作為消泡劑，但是需要載體。在發(fā)酵工業(yè)早期，像豆油，豬油或者是含有1%十八醇的豬油都成功的應用于細菌發(fā)酵過程中的泡沫控制。