先給答案
泡沫主要由培養基裡的蛋白質和界面活性物質造成，通氣攪拌把它們打成穩定的泡。培養基端最有效的三件事：選胜肽比例高、大分子蛋白少的氮源（水解程度高的蛋白腖、超濾過的產品）；不要為了保險多加氮源，過量的蛋白質只會變成泡；一開始就在培養基裡加基礎量的消泡劑，而不是等泡起來才補。消泡劑補到一定量還壓不住，就是配方或操作的問題，不是消泡劑不夠。
泡沫從哪裡來
泡沫需要兩個條件：有氣體進去，和有東西讓氣泡壁穩定。通氣與攪拌提供氣體，培養基與菌體提供穩定劑：
- 大分子蛋白質：蛋白腖裡沒被切短的蛋白質、酵母抽出物裡的核酸與蛋白質複合物、牛肉抽出物裡的膠原蛋白片段。分子越大、越兩親性，泡越穩。
- 菌體自己分泌的東西：表面活性素（芽孢桿菌的 surfactin 最有名）、胞外多醣、細胞裂解後釋出的蛋白質和脂質。發酵後段泡沫變多，多半是這個。
- 培養基裡的油脂與乳化劑：聚山梨醇酯 80、卵磷脂、植物油。少量會消泡，過量反而穩定泡沫。
所以泡沫在不同階段有不同原因：剛接種就起泡是培養基的問題；對數期後段才起泡是菌體代謝物的問題；放罐前才起泡通常是細胞裂解。
哪些氮源比較會起泡
一般規律是：水解程度越低、大分子越多，越會起泡。
- 起泡多：牛肉抽出物、明膠蛋白腖、低水解度的肉類蛋白腖、酵母自溶物（細胞壁殘渣多）。
- 中等：一般的胰蛋白腖、大豆蛋白腖、酵母抽出物。
- 起泡少：高水解度的蛋白腖（胺基氮比例高）、酪蛋白胺基酸、超濾過的蛋白腖與酵母抽出物（大分子已經被濾掉）。
同一類蛋白腖，看 COA 上的 AN/TN 比值：比值高的，大分子少、泡少。細胞培養級的超濾水解物起泡最少，但價格高，一般工業發酵不划算；工業發酵的折衷是選胺基氮比例高的蛋白腖，或把一部分蛋白腖換成無機氮源（硫酸銨、磷酸二氫銨）。
消泡劑怎麼用
- 種類：聚醚類（最通用，用量少、耐高溫）、聚矽氧類（效果強、但下游純化與食品用途要確認法規）、植物油類（食品級製程常用，但本身是碳源，會被吃掉，後段要補）。
- 用量：基礎量先加進培養基一起滅菌，一般 0.01 到 0.05%；發酵中依泡沫探針補加。每次補加的量要小，一次倒太多會讓氧傳遞變差、菌反而長不好。
- 上限：聚醚類累計超過 0.2 到 0.3% 還壓不住，就要回頭看配方和通氣條件了。
消泡劑會降低氧傳遞效率，不是越多越好。
什麼時候該改配方而不是加消泡劑
- 剛接種、菌還沒長就滿槽泡沫：培養基蛋白質過量或氮源種類不對，減量或換高水解度的蛋白腖。
- 每批都要補很多消泡劑：把部分有機氮源換成無機氮源，或改用流加，讓槽裡任何時刻的氮源濃度都不高。
- 泡沫帶走菌體、產量不穩：先降通氣量或攪拌轉速到溶氧剛好夠的程度，再談配方。
常見問題
搖瓶不起泡，上發酵槽才起泡，為什麼？ 搖瓶沒有強制通氣，氣液界面小。發酵槽每分鐘打進幾個槽體積的空氣，再加攪拌葉把氣泡打碎，同一個配方在搖瓶看不出來的起泡性，在槽裡會全部表現出來。選配方時做搖瓶試驗要另外做一個「起泡測試」：把配好的培養基搖勻後看泡沫消退的時間。
換一支蛋白腖，泡沫差很多，正常嗎？ 正常。不同原料、不同水解度，起泡性可以差好幾倍。換氮源時把起泡性當成選型指標之一，跟產量一起看。
食品級製程可以用哪種消泡劑？ 要用符合食品添加物規定的品項，各國清單不同；台灣依食藥署的食品添加物使用範圍及限量標準。上鼎的蛋白腖本身不含消泡劑，配方裡要加什麼由製程決定。
有沒有起泡性低的蛋白腖可以推薦？ 胺基氮比例高的酵母蛋白腖與大豆蛋白腖起泡性較低，細胞培養級的超濾產品最低。告訴我們菌種、通氣條件和目前用的氮源，我們可以建議幾支並提供樣品做起泡與生長的平行比較，見樣品申請。