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微生物发酵:利用微生物,在适宜的条件下,将原料经过特定的代谢途径
转化为人类所需要的产物的过程。
液体发酵是在借鉴抗生素生产工艺的基础上,把菌丝体加入培养基中,将之与药
材混合后放置于适温下进行发酵。液体发酵具有较高的物质传递效率,易于实现
发酵工艺的自动化控制。固体发酵是以富含多种营养成分的农副产品如麦麸、甘
蔗渣、玉米芯等作为发酵营养基质,用一种或多种真菌作为发酵菌种,在一定的
温度、湿度条件下进行发酵。固体发酵在发酵过程中既生长菌体,又形成各种次
生代谢物质,难以将其分离,统成为菌质。
固态发酵是指没有或几乎没有自由水存在下,在有一定湿度的水下溶性固态基质
中,用一种或多种微生物的一个生物反应过程。从生物反应过程中的本质考虑,
固态发酵是以气相为连续相的生物反应过程。固体发酵具有操作简便、能耗低、
发酵过程容易控制、对无菌要求相对较低、不易发生大面积的污染等优点。
广义:微生物生长于不溶于水的基质,且基质上含有不同量的自由水(free
water)。
狭义:微生物生长在潮湿不溶于水的基质进行发酵,在固体发酵过程中不
含任何自由水,随著微生物产出的自由水的增加,固体发酵范围延伸至黏
稠发酵(slurryfermentation)以及固体颗粒悬浮发酵
固体发酵的优点:
1.培养基单纯,例如谷物类、小麦麸、小麦草、大宗谷物或农产品等均可被
使用,发酵原料成本较经济。
2.基质前处理较液体发酵少,例如简单加水使基质潮湿,或简单磨破基质增
加接触面积即可,不需特殊机具,一般家庭即可进行步骤。
3.因获得水分可减少杂菌污染,此种低灭菌步骤即可施行的发酵,适合低技
术地区使用。
4.能产生特殊产物,如红麴产生的红色色素是液体发酵的十倍又,Aspergillus
在固体发酵所产生的glucosidase较液体发酵产生的酵素更具耐热性。
5.固体发酵相当于使用相当高的培养基,且能用较小的反应器进行发酵,单
位体积的产量较液体为高。
6.下游的回收纯化过程及废弃物处理通常较简化或单纯,常是整个基质都被
使用,如做为饲料添加物则不需要回收及纯化,无废弃物的问题。
7.固体发酵可食品产生特殊风味,并提高营养价值,如天培可作为肉类的代
用品,其胺基酸及脂肪酸易被人体消化吸收。
固体发酵的缺点:
1.限于低湿状态下生长的微生物,故可能的流程及产物较受限,一般较适合
于真菌。
2.在较致密的环境下发酵,其代谢热的移除常造成问题,尤其是大量生产时,
常限制其大规模的产能。
3.固态下各项参数不易侦测,尤其是液体发酵的各种探针不适用于固体发酵,
pH值、湿度、基质浓度不易调控,Biomass不易量测,每批次发酵条件不易一
致,再现性差。
4.不易以搅拌方式进行质量传递(massstransfer),因此发酵期间,物质的添加
无法达到均匀。
5.由于不易侦测,从发酵工程的观点来看,许多工作都只是在定性或观察性
质,故不易设计反应器,难以量化生产或设计合理化的发酵流程。
6.固体发酵的培养时间较长,其产量及产能常低于液体发酵。
7.萃取的产物常因黏度高不易大量浓缩。
真菌进行固体发酵的优势
1.能在较低含水分下生长(适水活性在0.7-0.93-0.98),而细菌兴酵母菌的适水
活性则大于0.99。
2.细菌一般在低pH下就不易生长,而一般真菌能在低pH下也能生长良好。
而固态培养基的pH很难调控,故真菌的此项特点有利于固体发酵。
3.固态基质常为大分子化合物,如淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、木质素、
蛋白质和脂质等,真菌常能分泌这类的胞外分解酵素而利用其周围的培养基质作
为碳源及氮源。
4.真菌若具有产孢特性,则易于存放及接种,人员不需要太多训练即能进行
孢子接种工作。
5.菌丝的生长模式优于单细胞的生长方式,菌丝顶端延伸并分枝产生新的菌
丝端,能迅速覆盖固体基质表面而有效利用基质。
6.菌丝有分隔者,能透过孔洞(septalpore)传送物质,遇危险则孔洞自动封住,
以避免细胞质流失;若为无分隔者,其细胞质内物质的传送迅速而使菌落快速繁
衍。
7.菌丝的生长渗透到固体培养基的力量强,形成很高的机械压力,配合尖端
分泌的水解酵素,使穿入固体基质容易。
液体发酵
优点
缩短了面团发酵时间,提高了生产效率;从原辅料处理到成品包装可实现全部自
动化和连续化生产;提高了面包大的贮存期,延缓了老化速度;缩短了发酵时间。
深层发酵是指在发酵过程中
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