عوامل مضادة للرغوة لتخمير الفطر السائل: الاختيار والتطبيق والتحكم

عوامل مضادة للرغوة لتخمير الفطر السائل: الاختيار والتطبيق والتحكم

في عملية التخمير السائل في خزانات عميقة للفطريات الصالحة للأكل (مثل فطر شيتاكي، وفطر المحار، وفطر أرميلاريا ميليا، وفطر موريل، وفطر غانوديرما لوسيدوم)، غالبًا ما تحتوي أوساط الاستنبات على مكونات مثل دقيق فول الصويا، ودقيق الذرة (أو معجون الذرة)، والبيبتون، وخلاصة الخميرة، والسكريات. وفي ظل ظروف التهوية والتحريك، تتشكل رغوة كثيفة ومستقرة للغاية بسرعة.

قد يؤدي تراكم الرغوة بشكل مفرط إلى فيضان السائل، وانسداد مرشحات العادم، وزيادة خطر التلوث، وانخفاض حجم التشغيل الفعال. تعمل طبقة الرغوة كحاجز أمام تبادل الغاز والسائل، مما يؤدي بشكل غير مباشر إلى خفض مستويات الأكسجين المذاب وتثبيط تكوين ونمو حبيبات الفطريات؛ وفي الحالات الشديدة، قد تتلف الدفعة بأكملها.

تطورت تقنية مكافحة الرغوة من أساليب فيزيائية بسيطة إلى مكافحة الرغوة الميكانيكية والكيميائية، ثم إلى أساليب مُدمجة، وصولاً إلى تقنيات جديدة صديقة للبيئة لمكافحة الرغوة ( تشمل تقنيات فيزيائية جديدة، ومكافحة الرغوة البيولوجية، والتحكم في الرغوة من مصدرها ). ويلبي هذا التطور متطلبات التوسع من التجارب المخبرية والتجريبية إلى التخمير على نطاق صناعي.

يحدد هذا القسم تطور تقنيات منع الرغوة في التخمير ويفصل تطبيقاتها العملية ومزاياها وعيوبها والسيناريوهات المناسبة عبر مختلف المقاييس (قوارير الرج، وخزانات البذور، وأجهزة التخمير واسعة النطاق).

1. آلية عمل عوامل منع الرغوة
تعمل عوامل منع الرغوة بشكل أساسي عن طريق تقليل التوتر السطحي للغشاء السائل للرغوة. عند ملامستها للرغوة، تنتشر هذه العوامل بسرعة على سطح الفقاعة، مُزيحةً مواد الرغوة الأصلية ومُحدثةً نقطة ذات توتر سطحي منخفض. تُزعزع هذه النقطة استقرار الغشاء السائل، مما يؤدي إلى ترققه وتمزقه، وبالتالي القضاء على الرغوة. إضافةً إلى ذلك، تتميز عوامل منع الرغوة الفعالة بقدرتها على "كبح الرغوة"، مانعةً باستمرار تكوّن رغوة جديدة.

لقد تطورت أساليب التحكم في الرغوة من تعديلات العمليات المبكرة (التحكم في الرغوة من المصدر - وهو نهج أساسي حتى اليوم) إلى مكافحة الرغوة الميكانيكية (حيث تعتبر مجاديف مكافحة الرغوة على شكل مجرفة هي التكوين السائد ويتم استخدام مكافحة الرغوة الخارجية بالطرد المركزي بشكل أقل تكرارًا)، وأخيرًا إلى عوامل مكافحة الرغوة الكيميائية الأكثر شيوعًا اليوم (الطريقة القياسية لتخمير الفطريات الصالحة للأكل السائلة).

① زيوت نباتية طبيعية (زيت فول الصويا، زيت الذرة، زيت بذرة القطن)
كانت تستخدم على نطاق واسع في الأيام الأولى لإنتاج البذور السائلة للفطريات الصالحة للأكل؛ ويمكن أن تكون بمثابة مصدر للكربون أيضًا.

الاستخدام:

يُضاف قبل التعقيم أو يُغذى بكميات صغيرة أثناء التخمير؛ الجرعة: 0.1%–0.5%.

المزايا:

آمن للاستخدام مع الطعام؛ متوافق مع البذور السائلة للزراعة؛ لا يحتوي على بقايا سامة.

العيوب:

كفاءة منخفضة في إزالة الرغوة؛ ينضب بسرعة، مما يتطلب تجديدًا متكررًا؛ يمكن أن تؤدي الإضافة المفرطة إلى تغطية الفطريات، مما يقلل بشكل كبير من مستويات kLa والأكسجين المذاب، وبالتالي يثبط نمو الفطريات؛ تتأكسد الزيوت بسهولة، مما يزيد من خطر التلوث؛ غير مناسب للتخمير عالي الكثافة وطويل الأمد.

الدور الحالي: الاستخدام الطارئ/التكميلي في ورش التكاثر الصغيرة والمتوسطة؛ لم يعد يستخدم كمزيل رغوة أساسي.

② مضادات الرغوة من البولي إيثر (بولي أوكسي بروبيلين جلسرين [GP]، بولي أوكسي إيثيلين-بولي أوكسي بروبيلين جلسرين [GPE])
بولي إيثرات صالحة للاستخدام مع المواد الغذائية؛ تتحمل التعقيم عند درجة حرارة 121 درجة مئوية.

الاستخدام:

يمكن إضافته إلى الوسط قبل التعقيم أو تغذيته تلقائيًا عبر وصلة مستشعر الرغوة؛ الجرعة النموذجية للفطريات الصالحة للأكل: 0.05-0.2‰.

المزايا:

تتجاوز كفاءة إزالة الرغوة وكبحها بكثير كفاءة الزيوت النباتية؛ جرعة منخفضة مطلوبة؛ سمية منخفضة للفطريات لمعظم الفطريات الصالحة للأكل؛ مناسب للبذور السائلة لفطر شيتاكي (*Lentinula edodes*)، وفطر المحار الملكي (*Pleurotus eryngii*)، وفطر موريل (*Morchella* spp.)؛ فصل المراحل اللاحقة أسهل مقارنة بالعوامل القائمة على السيليكون إذا كان سيتم استخلاص عديدات السكاريد الفطرية أو المستقلبات.

العيوب:

تؤدي الإضافة المفرطة إلى انخفاض كبير في kLa والأكسجين المذاب؛ وقد تُظهر السلالات الحساسة (مثل *Armillaria mellea*) تباطؤًا في النمو وزيادة في اللون البني؛ وتختلف درجة التحمل بشكل كبير بين السلالات، لذا فإن اختبارات التدرج على نطاق صغير في قوارير الرج ضرورية قبل الإنتاج على نطاق واسع لتحديد نطاق الجرعة الآمنة.

③ مزيلات الرغوة المصنوعة من السيليكون / مركب البولي إيثر والسيليكون
قوة فائقة في إزالة الرغوة، ولكن يُنصح عمومًا باستخدامه بحذر مع بذور الفطريات الصالحة للأكل؛ يلزم إجراء اختبارات قبل استخدامه على نطاق واسع. مثال: بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS)؛ الجرعة النموذجية للفطريات الصالحة للأكل: 0.01-0.2 بالألف.

المخاطر:

تميل مكونات السيليكون إلى ترك بقايا، كما أن الفطريات الصالحة للأكل حساسة للسيليكون؛ علاوة على ذلك، إذا كان من المقرر أن تخضع الفطريات لمعالجة لاحقة (مثل المكملات الغذائية أو استخلاص السكريات المتعددة)، فإن بقايا السيليكون يمكن أن تتداخل مع عمليات الترشيح وفصل الأغشية.

إرشادات تشغيلية لزراعة الفطريات الصالحة للأكل:

يتم تطبيقه بكميات صغيرة على فترات متعددة - مع تفضيل الإضافات المتكررة بدلاً من جرعة كبيرة واحدة؛ إعطاء الأولوية للإضافة الآلية على دفعات وتجنب التخلص اليدوي بكميات كبيرة بشكل صارم.