Jawaban singkat
Busa dihasilkan oleh protein dan zat aktif permukaan dalam media, yang dikocok menjadi gelembung stabil oleh aerasi dan agitasi. Tiga hal paling efektif dari sisi media: pilih sumber nitrogen dengan fraksi peptida tinggi dan sedikit protein besar (pepton dengan derajat hidrolisis tinggi, mutu ultrafiltrasi); jangan memberi nitrogen berlebih "untuk jaga-jaga", karena protein surplus hanya akan menjadi busa; dan tambahkan antibusa dalam jumlah dasar ke media sejak awal, bukan mengejar busa setelah terbentuk. Jika antibusa tidak lagi mampu mengendalikan busa setelah dosis kumulatif tertentu, masalahnya ada pada formulasi atau kondisi operasi, bukan pada jumlah antibusa.
Dari mana busa berasal
Busa membutuhkan dua hal: gas yang masuk, dan sesuatu yang menstabilkan dinding gelembung. Aerasi dan agitasi memasok gasnya; media dan sel memasok penstabilnya:
- Molekul protein besar. Protein dalam pepton yang tidak terpotong pendek, kompleks asam nukleat dan protein dalam ekstrak ragi, fragmen kolagen dalam ekstrak daging. Semakin besar dan semakin amfifilik molekulnya, semakin stabil busanya.
- Yang disekresikan sel itu sendiri. Biosurfaktan (surfaktin dari Bacillus adalah contoh klasiknya), eksopolisakarida, serta protein dan lipid yang dilepaskan saat sel lisis. Busa yang meningkat di akhir proses biasanya berasal dari sini.
- Minyak dan pengemulsi dalam media. Polisorbat 80, lesitin, minyak nabati. Dalam jumlah kecil memecah busa; dalam jumlah berlebih justru menstabilkannya.
Jadi waktunya menunjuk pada penyebabnya: busa tepat setelah inokulasi berasal dari media; busa pada fase log akhir berasal dari produk metabolisme; busa tepat sebelum pemanenan biasanya berasal dari lisis sel.
Sumber nitrogen mana yang paling berbusa
Aturan umumnya: semakin rendah derajat hidrolisis dan semakin banyak molekul besar, semakin banyak busa.
- Berbusa tinggi: ekstrak daging, pepton gelatin, pepton daging dengan hidrolisis ringan, autolisat ragi (kaya sisa dinding sel).
- Sedang: tripton biasa, pepton kedelai, ekstrak ragi.
- Berbusa rendah: pepton dengan derajat hidrolisis tinggi (rasio nitrogen amino tinggi), casamino acids, pepton dan ekstrak ragi ultrafiltrasi (molekul besar sudah dihilangkan).
Dalam satu jenis pepton, perhatikan rasio AN/TN pada COA: semakin tinggi rasionya, semakin sedikit molekul besar dan semakin sedikit busa. Hidrolisat ultrafiltrasi mutu kultur sel paling sedikit berbusa tetapi mahal untuk fermentasi industri; kompromi praktisnya adalah pepton dengan rasio nitrogen amino tinggi, atau mengganti sebagian pepton dengan nitrogen anorganik (amonium sulfat, monoamonium fosfat).
Menggunakan antibusa
- Jenis. Antibusa polieter (paling umum, dosis rendah, stabil terhadap panas); antibusa silikon (kuat, tetapi periksa pemurnian hilir dan regulasi pangan); minyak nabati (umum dalam proses food grade, tetapi juga merupakan sumber karbon, ikut terkonsumsi, dan perlu ditambah lagi di akhir proses).
- Dosis. Tambahkan jumlah dasar ke media sebelum sterilisasi, biasanya 0,01 sampai 0,05%; tambahkan selama proses berdasarkan sensor busa. Jaga setiap penambahan tetap kecil; gelontoran antibusa dalam jumlah besar menurunkan transfer oksigen dan memperlambat pertumbuhan.
- Batas atas. Jika kumulatif 0,2 sampai 0,3% antibusa polieter masih tidak mampu mengendalikan busa, kembali ke formulasi dan pengaturan aerasi.
Antibusa menurunkan efisiensi transfer oksigen; lebih banyak tidak berarti lebih baik.
Kapan mengubah formulasi alih-alih menambah antibusa
- Busa memenuhi tangki tepat setelah inokulasi, sebelum pertumbuhan: protein terlalu banyak atau jenis nitrogen yang keliru. Kurangi dosis atau beralih ke pepton dengan derajat hidrolisis lebih tinggi.
- Setiap batch membutuhkan penambahan antibusa dalam jumlah besar: ganti sebagian nitrogen organik dengan nitrogen anorganik, atau beralih ke fed-batch sehingga konsentrasi nitrogen dalam tangki tidak pernah tinggi.
- Busa membawa sel keluar dan hasil tidak menentu: pertama kurangi aerasi atau agitasi sampai titik di mana oksigen terlarut hanya cukup, kemudian tinjau kembali formulasi.
FAQ
Di labu kocok tidak berbusa tetapi di fermentor berbusa. Mengapa? Labu kocok tidak memiliki aerasi paksa dan antarmuka gas-cairnya kecil. Fermentor menghembuskan udara beberapa kali volume tangki per menit dan impeler memecah gelembung-gelembungnya, sehingga kecenderungan berbusa yang tidak terlihat di labu tampil sepenuhnya di tangki. Saat menyaring formulasi di labu, tambahkan uji busa terpisah: kocok media yang telah disiapkan dan catat waktu yang dibutuhkan busa untuk runtuh.
Saya mengganti pepton dan busanya berubah banyak. Apakah itu normal? Ya. Bahan baku dan derajat hidrolisis yang berbeda dapat berbeda beberapa kali lipat dalam kecenderungan berbusa. Perlakukan busa sebagai salah satu kriteria seleksi bersama hasil saat mengganti sumber nitrogen.
Antibusa mana yang boleh digunakan dalam proses food grade? Hanya yang diizinkan sebagai bahan tambahan pangan, dan daftarnya berbeda di tiap negara; di Taiwan berlaku standar bahan tambahan pangan TFDA. Pepton STBIO tidak mengandung antibusa; apa yang ditambahkan ke formulasi adalah keputusan proses.
Bisakah Anda merekomendasikan pepton yang rendah busa? Pepton ragi dan pepton kedelai dengan rasio nitrogen amino tinggi lebih sedikit berbusa, dan produk ultrafiltrasi mutu kultur sel paling sedikit dari semuanya. Beri tahu kami galur, kondisi aerasi, dan sumber nitrogen saat ini, dan kami akan menyarankan kandidat serta menyediakan sampel untuk perbandingan busa dan pertumbuhan secara berdampingan; lihat permintaan sampel.