生物发酵消泡剂对溶氧量的影响
发布时间:2022-08-15 10:30:00
在发酵工业中，好氧微生物的生长、繁殖及表达外源蛋白均需要大量溶解状态的氧气，
而实际生产中氧的利用率很低。因此提高传氧效率，就能大大降低空气消耗量，从而降低设备费和动力消耗，而消泡剂作为发酵工业上广泛使用的添加剂对生物发酵过程溶氧量的影响也成为众多发酵企业必须研究的课题之一。
好氧发酵中，即使发酵液被空气饱和，若此时中止供氧，发酵液中溶氧可在几分钟之内便耗尽。氧是一种难溶于水的气体。在25℃，1×10⁵Pa条件下，氧在纯水中的溶解度为1.26mmol/L，空气中的氧在纯水中的溶解度更低(0.25mmol/L)。而氧气在聚硅氧烷消泡剂中的溶解度是大于水的，消泡剂可能会从上升的气泡中积聚氧气，并将其释放到液体中。表面破裂的气泡也会分散消泡剂油滴，导致更多的氧气被释放。因此，为了确保发酵体系获得最佳氧气传递，需要评价不同浓度的消泡剂对溶氧的影响。
KOCH V等研究发现，不含硅消泡剂对氧气传递没有太大影响，含硅消泡剂在发酵初始阶段对氧气传递有显著影响，但是这种影响随着发酵的进行逐渐减弱，60~100min后完全消失。有文献报道在酿酒酵母发酵中添加0.25%(V/V)的消泡剂，溶氧传递系数k1a增加到90%：消泡剂添加量低于0.25%(V/V)时，kla有所降低。ROUTLEDGE S J等的研究结果正好相反，其发现kla在0.4%一0.6%(V/V)的消泡剂中较高，而在0.6%~1.0%(V/V)的消泡剂中逐渐降低。这是因为几位学者使用不同的发酵体系，从而得出不同的研究结论。
综上所述，消泡剂对不同好氧发酵体系中的溶氧影响还未建立统一的评价标准，好氧发酵体系中的溶氧水平受多种因素影响，如培养基、菌种、代谢产物等。除此之外采用调节温度、液化培养基、中间补水、添加表面活性剂等工艺措施，均能来改善溶氧水平。
本文章参考文献：曹家明.消泡剂在生物发酵过程中的应用研究进展[J].中国酿造，2019，38（9）：19-23.
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