发酵过程消泡剂应用筛选方案
多数发酵过程产生泡沫，由于泡沫的存在可能导致产量降低、逃液、染菌等不良影响，因此筛选合适的消泡剂对发酵生产的意义重大。一方面要考虑消泡剂的质量，不能为药品生产引入不可去除的杂质，不能引起代谢异常，不能影响后工序，不能引起发酵成本的明显上升等，另一方面要考虑是否能够提高产量。符合这两方面要求的消泡剂才是优良的消泡剂。
如果在生产水平直接进行实验，则风险大，成本高，故而不可取，目前从中等发酵罐放大到生产水平的技术已经成熟，50L规模发酵的控制策略和参数变化已经能够对生产应用起到指导作用。
本方案完成对消泡剂的筛选，包括小试和中试水平的检测
在小试水平完成消泡剂加量、消泡效果、成本初步分析、不同消泡剂比较及为中试放大作准备。
在中试水平完成消泡剂添加策略的研究、消泡效果考察、消泡剂对代谢影响研究、成本分析。然后选出 适消泡剂。
本方案主要是通过验证消泡剂的消泡效果和验证消泡剂对代谢过程的影响来实现的
突出消泡剂对发酵过程参数的影响，用理论和参数相关分析来深入说明选择的依据。
分析报表包括4项内容：
（1）表格及分析
（2）代谢过程图及分析
（3）不同消泡剂效果比较及原因分析
（4）图片
小试和中试水平需要检测的参数
表1 检测参数列表：
|
摇瓶过程参数
|
发酵罐代谢参数
|
|
pH
氨基氮
还原糖
菌丝浓度
比生长速率
发酵单位
总糖
体积
菌丝形态
|
pH
氨基氮
还原糖
菌丝浓度
比生长速率
发酵单位
总糖
体积
菌丝形态
DO
ECO2
EO2
RQ
F
KLa
比产率
葡萄糖加率
生物效价
氨水加率
消泡剂补加量
消泡剂补加速率
RPM
温度
|
具体方案
1. 筛选流程
图 1 消泡剂筛选流程
2. 初筛
假如有A、B、C、D、E 5种消泡剂。按照表1配方配制培养基，然后加入规定体积的消泡剂，每组3个平行，第16组为对照不加消泡剂。
表2 摇瓶培养基配制策略
|
消泡剂
组号
|
A
ppm
|
B
ppm
|
C
ppm
|
D
ppm
|
E
ppm
|
发酵单位
u/ml
|
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
|
100
200
300
|
100
200
300
|
100
200
300
|
100
200
300
|
100
200
300
|
|
在发酵48h、96h取样和144h放瓶测定pH、发酵单位、还原糖、总糖、氨基氮、PMV等参数。然后对这些参数进行分析，推测出5个品种消泡剂对发酵的影响，并分析：对生长是否有影响；对代谢过程是否有影响；对发酵结果是否有影响。
结论：A~E5种消泡剂中，哪种消泡剂促进产量、抑制产素，并根据代谢情况作出初步判断。假如B、D、E是适合的，则在初筛实验中 确定B、D、E的合适初始浓度：B 300ppm、D 100ppm、E 200ppm。
3.
摇瓶复筛
摇瓶复筛的目的是找到消泡效果好，而且对生产无影响或有促进作用的消泡剂，并初步获得发酵罐补加或流加方案。
3.1消沫效果的考察
取某发酵后期100ml发酵液置于200ml量筒中，充空气鼓泡，然后加入相同体积的消泡剂B、D、E、X、Y，观察消泡效果，根据初筛情况，从B、D、E中选出2个消泡剂（如D和E），进行摇瓶复筛。（X，Y为其它常用的2种消泡剂）。
3.2摇瓶考察
按照配方配制培养基，然后加入规定体积的消泡剂D、E，每组3个平行，第15组为对照不加消泡剂。
表3 摇瓶培养基配制策略
|
消泡剂
组号
|
D
|
E
|
X
|
Y
|
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
|
50
100
150
|
150
200
250
300
350
|
100
200
300
|
100
200
300
|
在发酵48h、96h、144h测定pH、发酵单位、还原糖、总糖、氨基氮、PMV等参数。然后对这些参数进行分析，推测出2个品种（D、E）消泡剂对发酵的影响，并与其它2个常用的消泡剂进行比较。
根据合适的初始加量进行成本合算。再根据发酵过程参数变化情况和成本情况得出进一步的结论：D、E之中哪种消泡剂是 适合的，并确定合适初始浓度。
4.
确定发酵过程补加策略
配制培养基，然后添加规定量的初始消泡剂，然后消毒30分钟，接种后开始培养，发酵过程记录各种一次参数和二次参数，这些参数包括：pH、DO、ECO2、EO2、RQ、KLa等，检测生化参数，并完成不同参数相关性分析，以便得出这种消泡剂是否适合发酵罐发酵过程。
有些品种后期一般泡沫很大，因此下一步还要确定补加的方案，一般情况下，加入消泡剂后会使DO降低，如果加入超量的消沫剂后，会使发酵受到扰动，代谢途径可能发生变化，因此过程中加入消泡剂的原则是：量要少，不影响代谢途径，并保持一定的泡沫量。这 要求将泡沫的控制也纳入总体的发酵控制方案之中，而不能仅仅以控制泡沫为目的。
参数相关性分析是控制泡沫方案的基础，对工艺过程进行细致分析后才能够得出适合的策略。
5. 异常情况
加入消泡剂后，发酵单位可能会降低。这种现象要认真分析参数变化情况，不可直接认为是因为加入了消泡剂之后导致的。如果出现了这种现象要进行验证实验，或调整方案后再进行实验。
如果加入消泡剂后，发酵单位有明显提高，可能是因为这种消泡剂对代谢起到了促进作用，而且可能对同类产品也有益处，因此要在这些品种上进行验证。
6. 数据包括
（1） 初筛摇瓶发酵各参数及相关分析结论；
（2） 复筛摇瓶发酵各参数及相关分析结论；
（3） 发酵过程参数及相关分析结论；
（4） 成本核算和效益分析。
|
