谁来说说发酵液粘度的问题

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粘度的增加有可能是 “ 气溶胶 ” 现象，停留的微气泡与快速增长的菌体形成气溶胶，产生的结构性黏度严重影响发酵液的混合特性，一旦出现此现象，发酵失败。接而菌体自溶，离心样异常。

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发酵液是一个气、固、液的多项混合体，发生结构性突变也不是随时发生的。当气、固含量以及气、固微粒分散到一定临界值时，就发生连续的流动相和气、固分散相的突变，表现在发酵液非牛顿性的变化，显示粘度上升。

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培养基配方中含蛋白质多，黏度大，容易起泡。玉米浆、蛋白胨、花生饼粉、黄豆饼粉、酵母粉、糖蜜等是发泡的主要物质。同一浓度下，起泡能力最强的是玉米浆，其次是花生饼粉，再其次是黄豆饼粉。糖类本身起泡能力较差，但在丰富培养基中高浓度的糖增加了发酵液的黏度，起稳定泡沫的作用。例如，葡萄糖在黄豆饼粉溶液中的浓度越高，起泡能力也越强。

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培养基的灭菌方法、灭菌温度和时间也会改变培养基的性质，从而影响培养基的起泡能力。如糖蜜培养基的灭菌温度从110℃升高到130℃，灭菌时间为半个小时，发泡系数（qm）几乎增加一倍。据分析，这可能是由于形成了大量的蛋白黑色素和5羟甲基（呋喃醇）糠醛。

  在发酵过程中，发酵液的性质随菌体的代谢活动不断变化，也会影响泡沫的形成和消长。例如，霉菌在发酵过程中的液体表面性质变化直接影响泡沫的消长。在发酵初期，泡沫的高稳定性与高表观黏度和低表面张力有关。随着发酵过程中碳源、氮源的利用，以及起稳定泡沫作用的蛋白质的降解，发酵液黏度降低，表面张力上升，泡沫逐渐减少。在发酵后期菌体自溶，可溶性蛋白增加，又导致泡沫量回升

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粘度过大：首先，如果发酵液过于粘稠，相应地溶氧较差，且液面翻腾性较差，造成发酵液内的二氧化碳不易释放，导致代谢偏慢。而本抗生素发酵为好氧发酵，如果溶氧偏低，导致氧气供应不足，菌丝生长代谢异常，将势必影响发酵水平。<浅谈发酵液粘度在抗生素发酵生产中的探索和应用>

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对于一般的粘度偏大的罐，可以采取诸如以下的一些措施：
1） 适当增加流量：促进发酵液面翻腾，增加溶氧水平，促进菌丝正常生长。
2） 人为地定期加消沫剂：改变发酵液的物理状态，降低表观粘度。
3） 补一些糖浓度较低的补料：稀释发酵液，改善发酵液物理状,以提高溶氧水平。
4） 低糖控制：降低培养基糖控制浓度，稀释培养基，改善溶氧状况。
5） 其他手段。
针对一些前期异常粘度的罐，我们采取了以下一些控制方法：
1） 前期粘度过大的罐
如果不是发酵培养基过稠（一般指菌丝量偏大） 等原因造成的粘度过大的情况，我们可以采取在某一特定时间，进行一种热冲击措施，使粘度迅速降低。

引自<浅谈发酵液粘度在抗生素发酵生产中的探索和应用>

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粘度过小的罐
针对一些粘度过小的罐，我们主要采取以下措施进行控制：
首先要明确粘度过小的原因。究竟是菌丝量偏小造成的粘度过小，还是由于搅拌力度过大———剪切力过强，造成菌丝过于散、碎而导致的粘度过小。
1） 如果是能够确认是菌丝量过小造成的，哪么可以采取一些诸如补种、升温培养等措施。
2） 如果有确切理由证明是由于搅拌力度过大，剪切力过强等设备原因造成的菌丝散、碎而导致的粘度过小，哪么可以采取以下措施。
a.降低搅拌转速，这需要进行技术改造或增添一些设备，如变频器。
b.采取一些其他手段，补偿因搅拌力度过大、剪切力过强对菌丝的伤害。如适当降低空气流量，提高基础配方浓度，适当提高接种量等措施。

引自<浅谈发酵液粘度在抗生素发酵生产中的探索和应用>

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文献中显示：生产中聚谷氨酸的发酵液非常黏稠(粘度达1.71Pa.s),这使除菌体提取聚谷氨酸非常困难。通过加酸或碱调节发酵液pH<5或pH>8可明显降低发酵液的粘度(其中pH3.5时粘度仅为pH6.5时的1/50左右)。虽然pH影响粘度，但是发酵过程中的pH却不能随意改变。

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通过前面几楼的文献引用，是否发现粘度是一个综合参数，与菌体浓度、通气、搅拌、初始培养基组成、代谢过程、补料品种、产物等因素有关系。但是因果关系如何呢？
要研究这一问题，我们须将发酵液分成两部分，一部分是纯菌体，一部分是培养基。可以通过离心的办法将固体与液体分离。这样我们就会有两条曲线：新取的发酵液的粘度变化曲线，菌体的PMV曲线和上清液的粘度曲线。
一般情况下，第1条粘度的变化曲线与PMV是正相关的，说明粘度变化与PMV有直接关系，或者说PMV是影响粘度的主要原因。第2条粘度曲线可能代表的意义更多。
关于第2条曲线，受培养基中成分影响，比如糖含量，受菌体代谢物影响，如产生夹膜类物质。这个试验文献上没见报导，有兴趣的朋友可以研究研究。
这几条曲线都是离线检测的，所以无法知道气泡分布对粘度的影响，或者说粘度对气体分布的影响。当粘度上升后，气泡也不容易从液体中逃溢，所以在液体中停留时间会变长，所以粘度会影响溶氧和二氧化碳的含量，更容易引起逃液。当空气流量稳定的时候，可以通过搅拌电机实时功率的变化来衡量在线的粘度变化。
研究粘度是为了使它能够成为研发研发的一个有价值的参数，而不能脱离 "群众"单独的进行分析。因为粘度的影响因素很多，而且还不知道这一参数值不值的来控制。所以首先要建立粘度与发酵结果的对应关系。如果存在因果关系，我们就要研究控制它的方法

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1、粘度与逃液没有对应关系
2、粘度与发酵产量没有对应关系
3、目前发酵控制很好，不需要再增加参数。
如果是上述情况，我们就没有必要增加这个参数，因为增加一个参数后，工作量和分析能力也要相应的提高。