Jawapan ringkas
Buih dihasilkan oleh protein dan bahan aktif permukaan dalam media, yang dipukul menjadi gelembung stabil oleh pengudaraan dan pengadukan. Tiga perkara paling berkesan dari sudut media: pilih sumber nitrogen dengan pecahan peptida yang tinggi dan sedikit protein besar (pepton yang dihidrolisis tinggi, gred ultraturas); jangan lebihkan dos nitrogen "untuk berjaga-jaga", kerana protein lebihan hanya menjadi buih; dan tambah paras asas agen antibuih ke dalam media dari awal dan bukannya mengejar buih setelah ia terbentuk. Jika agen antibuih tidak lagi mengawalnya setelah melepasi dos kumulatif tertentu, masalahnya ialah formulasi atau keadaan operasi, bukan jumlah agen antibuih.
Dari mana buih datang
Buih memerlukan dua perkara: gas yang masuk, dan sesuatu untuk menstabilkan dinding gelembung. Pengudaraan dan pengadukan membekalkan gas; media dan sel membekalkan penstabil:
- Molekul protein besar. Protein dalam pepton yang tidak dipotong pendek, kompleks asid nukleik dan protein dalam ekstrak yis, serpihan kolagen dalam ekstrak daging. Semakin besar dan semakin amfifilik molekul itu, semakin stabil buihnya.
- Apa yang dirembeskan oleh sel itu sendiri. Biosurfaktan (surfaktin daripada Bacillus ialah contoh klasik), eksopolisakarida, serta protein dan lipid yang dibebaskan apabila sel mengalami lisis. Buih yang bertambah pada akhir larian biasanya berpunca daripada ini.
- Minyak dan pengemulsi dalam media. Polisorbat 80, lesitin, minyak sayuran. Jumlah kecil memecahkan buih; lebihan menstabilkannya.
Oleh itu masa kejadian menunjukkan puncanya: buih sejurus selepas inokulasi ialah media; buih pada akhir fasa log ialah hasil metabolik; buih sejurus sebelum penuaian biasanya ialah lisis sel.
Sumber nitrogen mana yang paling berbuih
Peraturan umum: semakin rendah darjah hidrolisis dan semakin banyak molekul besar, semakin banyak buih.
- Pembuihan tinggi: ekstrak daging, pepton gelatin, pepton daging yang dihidrolisis ringan, autolisat yis (kaya dengan serpihan dinding sel).
- Sederhana: tripton biasa, pepton soya, ekstrak yis.
- Pembuihan rendah: pepton yang dihidrolisis tinggi (nisbah nitrogen amino tinggi), asid kasamino, pepton dan ekstrak yis ultraturas (molekul besar telah disingkirkan).
Dalam satu jenis pepton, perhatikan nisbah AN/TN pada COA: semakin tinggi nisbah, semakin sedikit molekul besar dan semakin kurang buih. Hidrolisat ultraturas gred kultur sel paling kurang berbuih tetapi mahal untuk fermentasi industri; kompromi praktikal ialah pepton dengan nisbah nitrogen amino yang tinggi, atau menggantikan sebahagian pepton dengan nitrogen tak organik (ammonium sulfat, monoammonium fosfat).
Menggunakan agen antibuih
- Jenis. Agen antibuih polieter (paling umum, dos rendah, stabil haba); agen antibuih silikon (kuat, tetapi semak penulenan hiliran dan peraturan makanan); minyak sayuran (lazim dalam proses gred makanan, tetapi ia juga sumber karbon, akan habis digunakan, dan perlu ditambah pada akhir larian).
- Dos. Tambah jumlah asas ke dalam media sebelum pensterilan, biasanya 0.01 hingga 0.05%; tambah semasa larian berpandukan prob buih. Pastikan setiap penambahan kecil; penambahan agen antibuih dalam jumlah besar sekali gus mengurangkan pemindahan oksigen dan memperlahankan pertumbuhan.
- Had siling. Jika kumulatif 0.2 hingga 0.3% agen antibuih polieter masih tidak mengawal buih, kembali kepada formulasi dan tetapan pengudaraan.
Agen antibuih merendahkan kecekapan pemindahan oksigen; lebih banyak bukan lebih baik.
Bila formulasi perlu diubah dan bukannya menambah agen antibuih
- Buih memenuhi bekas sejurus selepas inokulasi, sebelum pertumbuhan: terlalu banyak protein atau jenis nitrogen yang salah. Kurangkan dos atau tukar kepada pepton yang lebih dihidrolisis.
- Setiap kelompok memerlukan penambahan agen antibuih yang besar: gantikan sebahagian nitrogen organik dengan nitrogen tak organik, atau beralih kepada fed-batch supaya kepekatan nitrogen dalam bekas tidak pernah tinggi.
- Buih membawa sel keluar dan hasil tidak menentu: kurangkan dahulu pengudaraan atau pengadukan ke tahap oksigen terlarut baru sahaja mencukupi, kemudian semak semula formulasi.
Soalan lazim
Ia tidak berbuih dalam kelalang goncang tetapi berbuih dalam fermenter. Mengapa? Kelalang goncang tidak mempunyai pengudaraan paksa dan antara muka gas-cecairnya kecil. Fermenter menghembus beberapa isi padu bekas udara setiap minit dan pendesak memecahkan gelembung, jadi kecenderungan berbuih yang tidak kelihatan dalam kelalang muncul sepenuhnya dalam bekas. Semasa menyaring formulasi dalam kelalang, tambah ujian pembuihan yang berasingan: goncang media yang telah disediakan dan catat masa yang diambil untuk buih runtuh.
Saya menukar pepton dan buih berubah dengan ketara. Adakah ini normal? Ya. Bahan mentah dan darjah hidrolisis yang berbeza boleh berbeza beberapa kali ganda dalam kecenderungan berbuih. Anggap pembuihan sebagai salah satu kriteria pemilihan bersama hasil apabila menukar sumber nitrogen.
Agen antibuih mana yang boleh digunakan dalam proses gred makanan? Hanya yang dibenarkan sebagai bahan tambah makanan, dan senarainya berbeza mengikut negara; di Taiwan, standard bahan tambah makanan TFDA terpakai. Pepton STBIO tidak mengandungi agen antibuih; apa yang ditambah ke dalam formulasi ialah keputusan proses.
Bolehkah anda mencadangkan pepton yang kurang berbuih? Pepton yis dan pepton soya dengan nisbah nitrogen amino yang tinggi kurang berbuih, dan produk ultraturas gred kultur sel paling kurang sekali. Beritahu kami strain, keadaan pengudaraan dan sumber nitrogen semasa, dan kami akan mencadangkan calon serta membekalkan sampel untuk perbandingan pembuihan dan pertumbuhan secara bersebelahan; lihat permintaan sampel.