发酵泡沫的产生及其影响

泡沫是气体在液体中的粗分散体，气、液之间被层液膜隔开，彼此不相连通，属于气液非均相体系。只有气体与液体连续、充分地接触才会产生过量的泡沫。在大多数发酵过程中，由于培养基中有蛋白质和代谢物等表面活性剂存在，在通气条件下，培养液中就出现了定数量的泡沫。

泡沫按发酵液性质不同分为两种类型：种是存在于发酵液表面上的泡沫，该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；另种是分散在黏稠的菌丝发酵液中的泡沫，比较稳定，与液体之间无明显的界限。

泡沫的形成与基质的种类、通气量、搅拌速率、微生物细胞生长代谢和灭菌条件等因素有关，其中发酵液的理化性质对泡沫的形成起决定性作用。泡沫的稳定性主要与液体的表面性质（如表面张力、表观黏度）和泡沫的机械强度有密切的关系。如气体在纯水中鼓泡，生产的气泡只能维持瞬间，其稳定性几乎等于零，这是由于纯水的表面张力很低（o=0.072N-m-1），导致围绕气泡的液膜强度很低。

发酵液中的气体主要是通入的无菌空气、微生物呼吸排出的二氧化碳等；而发酵液中的玉米浆、皂荚、糖蜜所含的蛋白质和细胞本身都具有稳定泡沫的作用，其中，蛋白质分子除分子引力外，在羧基和氨基之间还有氢键、离子键等引力，因而形成的液膜比较牢固，泡沫比较稳定。此外，发酵液的温度、ph、基质浓度以及泡沫的表面积对泡沫的稳定性也有很大的影响。

在好氧发酵过程中，通过搅拌使大气泡变为小气泡，以增加气体与液体的接触面积，从而使氧传递速率增加，同时，有利于二氧化碳气体的逸出。为了达到充分的气体交换目的，气泡应该在发酵液中有定的滞留时间。

但是过多的持久性泡沫会给发酵带来许多负面影响，主要表现在：

①降低了发酵罐的装料系数（料液体积/发酵罐容积）。发酵罐的装料系数般取0.7左右，通常充满余下空间的泡沫约占所需培养基的10%。

②增加了菌群的非均性。由于泡沫高低的变化和处在不同生长周期的微生物随泡沫漂浮或黏附在罐壁上，使这部分菌体有时在气相环境中生长，从而影响了菌群的均性。

③发酵液升到罐顶有可能从轴封渗出，增加污染杂菌的机会。

④若大量起泡，控制不及时会引起“逃液"，导致产物的流失。因此，合理地控制发酵过程中产生的泡沫是取得高产的因素之。