固體發酵
廣義來說,微生物生長在不溶於水的基質上,基質中含有不同量的遊離水。狹義:微生物生長在潮濕且不溶於水的基質上進行發酵,固體發酵時不含任何遊離水。隨著微生物產生的自由水的增加,固體發酵的範圍擴展到粘性發酵和固體顆粒懸浮發酵。
編輯這壹段的優點
1.培養基簡單,如谷物、麥麩、麥稭、散裝谷物或農產品等。發酵原料成本經濟。2.底物預處理比液體發酵少,比如簡單加水使底物濕潤,或者簡單研磨底物增加接觸面積,不需要特殊設備,壹般家庭都可以進行步驟。3.因為取水可以減少雜菌的汙染,這種低滅菌步驟可以用於發酵,適合低技術地區。4.能產生特殊的產物,如紅曲黴產生的紅色素是液體發酵產生的十倍,曲黴在固體發酵產生的葡萄糖苷酶比液體發酵產生的酶更耐熱。5.固體發酵相當於使用相對較高的培養基,可以在較小的反應器中發酵,單位體積產量高於液體。6.下遊的回收和純化過程以及廢物處理通常是簡化的或簡單的,並且經常使用整個底物。如果作為飼料添加劑,不需要回收提純,不存在浪費問題。7.固體發酵可以產生特殊的風味,提高食品的營養價值。比如天培可以作為肉類的替代品,其氨基酸和脂肪酸容易被人體消化吸收。
編輯這壹段的缺點
1.僅限於低濕度下生長的微生物,因此可能的工藝和產品有限,壹般適用於真菌。2.在密集環境中發酵時,代謝熱的去除往往會產生問題,尤其是在大規模生產中,往往會限制其大規模的生產力。3.固體狀態下很難檢測到所有參數,尤其是液體發酵的探頭不適合固體發酵,pH值、濕度、底物濃度不易調控,生物量不易測量,各批次發酵條件不壹致,重現性差。4.攪拌不易傳質,所以發酵時物質的添加不能均勻。5.因為不容易檢測,從發酵工程的角度來看,很多工作只是定性的或者觀察性的,所以很難設計反應器,很難量化生產或者設計合理的發酵工藝。6.固體發酵培養時間長,產量和生產率往往低於液體發酵。7.由於其高粘度,提取的產品通常難以大量濃縮。
在這壹段編輯真菌在固體發酵中的優勢。
1.它可以在低含水量下生長(適應水分的活性為0.7-0.93-0.98),而細菌酵母的適應水分的活性大於0.99。2.細菌在低pH值下壹般難以生長,而真菌在低pH值下生長良好..而固體培養基的pH值很難控制,所以真菌的這壹特性有利於固體發酵。3.固體底物通常是大分子化合物,如澱粉、纖維素、半纖維素、果膠、木質素、蛋白質、脂類等。真菌往往可以分泌這些胞外酶,並利用周圍的培養底物作為碳源和氮源。4.如果真菌具有產孢特性,則易於保存和接種,人員無需太多培訓即可接種孢子。5.菌絲體的生長方式優於單細胞。菌絲頂端延伸分枝產生新的菌絲末端,能迅速覆蓋固體基質表面,有效利用基質。6.如果菌絲分離,物質可以通過孔隙傳遞,遇到危險會自動封閉孔隙,避免細胞質流失;如果沒有分區,細胞質中的物質迅速傳遞,使菌落迅速繁殖。7.菌絲的生長有很強的力量滲透到固體培養基中,形成很高的機械壓力,配合尖端分泌的水解酶,很容易滲透到固體培養基中。
在這壹段編輯固體發酵的技術改進
固體培養是將微生物接種在固體培養基表面生長繁殖的方法,稱為固體培養。它是壹種表層文化。廣泛用於培養氣體微生物。如用於微生物形態觀察或保存的瓊脂斜面培養,用於活細胞平板分離或計數的平板培養,都屬於固體表面培養法。用這種方法制備好氧微生物時,有以下特點:壹是大部分細胞重疊生長繁殖,所以直接接觸培養基的細胞會不同程度地在這個細胞上重新生長;其次,從營養攝入的角度來看,生長在上面的細胞是靠靠近細胞之間的孔隙來獲取營養的;再次,從供氧方面,由外向內逐漸形成缺氧環境。因此,可以認為每個細胞之間的生長環境不壹定相同。為了提高培養效率,采用了增加表面積的方法。在實驗室,壹般采用傾斜試管、培養皿、三角瓶、凱氏瓶進行培養,而在工廠,多采用曲板、窗簾、通風制曲池,尤其是黴菌的培養,目前仍采用固體培養制曲法。由於選用農副產品,如麩皮為原料,價格低廉,顆粒表面積大,疏松透氣,易於大量獲得,所以在釀酒行業應用廣泛。但由於大規模表面培養技術仍存在諸多困難,發酵生產中可采用液體表面培養,大部分被液體深層培養所取代。[1]
編輯此段應用程序
目前,傳統發酵工業主要采用固體發酵。比如醬油的生產,從菌種培養到制曲,再到發酵,都是采用固態法。發酵條件相對開放,工藝簡單,設備要求簡單,成本相對較低。雖然最近有廠家采用了深層發酵,但在口感上明顯和固態發酵沒法比。又如,在醋的生產中,有些廠家采用先液態後固態,旨在提高醋的風味。
編輯此段原生態固體發酵。
真菌是固體發酵中最常用的微生物,因為其菌絲可以像植物的根壹樣生長在固體表面,並滲透到基質中產生多種胞外酶,比其他單細胞細菌和酵母菌更適合固體發酵環境。
原生態固體發酵的優勢
1、固體底物通常是大分子化合物,如澱粉、纖維素、半纖維素、果膠、木質素、蛋白質和脂類等。真菌往往能分泌這類胞外分解酶,利用周圍的培養底物作為碳源(單糖、二糖、低聚糖、多糖等碳水化合物)和氮源(如豆餅粉、花生餅粉、棉籽餅粉、水解植物蛋白和蛋白腖)。2.菌絲生長方式優於單細胞,菌絲頂端延伸分枝產生新的菌絲末端,能快速覆蓋固體基質表面,有效利用基質;3.如果菌絲分離,物質可以通過隔膜小孔傳遞,遇到危險時小孔自動封閉,避免細胞質流失;如果沒有分區,細胞質中的物質迅速傳遞,使菌落迅速繁殖;4.菌絲的生長以強大的力量滲透到固體培養基中,形成較高的機械壓力,配合尖端分泌的水解酶,容易滲透到固體培養基中;5、選擇的基質重金屬和農藥殘留低,可控;6.活性成分種類多,含量高。
原生態固體發酵的局限性
1,生產周期長(120 ~270天);2.占地面積大,勞動強度大,生產成本高。[2]
編輯這壹段,和液體發酵比較
目前,酶制劑產品的發酵方法主要是固體發酵和液體發酵,但壹些營銷人員和消費者對此有很多困惑和偏見。有人認為液體發酵的酶產品純度高,雜菌汙染少,質量好。有人認為固體發酵的產品酶譜廣,使用效果好。其實兩種發酵形式各有利弊。首先,我們來了解壹下什麽是固體發酵。固體發酵是指在不含或幾乎不含遊離水、具有壹定濕度的水不溶性固體基質中,利用壹種或多種微生物進行的生物反應過程。固體發酵所用的原料壹般是易得、營養豐富的工農業副產品和廢棄物,如麩皮、馬鈴薯粉、豆餅粉、高粱、玉米粉等。固體發酵是以氣相為連續相的生物反應過程。固體發酵壹般是開放式的,設備簡單,容易操作。壹般工藝如下:原料經蒸煮、殺菌等預處理。,然後制成有壹定水分的固體物料,接種預培養菌種,發酵。發酵成熟後,適時出料,妥善處理,或提取產物。效率較高,提取過程簡單可控。這種方法的缺點是:勞動強度大,機械化操作不方便。液體發酵是以液相為連續相的生物反應過程。液體發酵的整個生產過程易於滅菌和自動化。液體發酵比固體發酵復雜,生產設備投資大。液體發酵包括通氣發酵(深層發酵)和厭氧發酵。根據操作方法的不同,可分為分批發酵、分批補料分批發酵和連續發酵。這裏就不贅述了。值得壹提的是,液體發酵起源於抗生素發酵,後發展為有機酸、氨基酸和酶制劑發酵。抗生素和有機酸能抑制細菌,所以給人的感覺是液體發酵不易被雜菌汙染,產品質量好。其實液體發酵壹定要註意每壹個細節,包括對設備和操作的嚴格要求,否則很容易被雜菌汙染。比如酶制劑的發酵產物是酶蛋白,它不僅不能像抗生素壹樣抑制雜菌,而且是雜菌的良好營養物質。比固體發酵更受雜菌汙染的威脅,而且壹旦汙染,往往整罐物料報廢,操作風險更大。兩種發酵方法各有優缺點。兩種發酵方法都可以生產固體酶和液體酶產品。固體發酵可以生產固體和液體酶產品,液體發酵也可以。產品的狀態與使用哪種發酵方法沒有必然聯系。酵素產品質量的關鍵在於生產過程中每壹個細節和步驟的嚴格控制,而不在於發酵方法的差異。在應用實踐中,康迪恩采用了固液結合的先進生產技術,將這兩種發酵方法的優點完全融合,生產出酶譜廣、多酶系的復合酶產品。這樣生產出來的酶制劑在酶譜廣度和產品純度上具有很強的優勢,從而更好地服務於我們的飼料行業,更有力地推動飼料行業的整體提升,為用戶創造更大的價值。[3]
該產品適用於生物制品的液體種子生產和固體發酵。物料的滅菌、冷卻、接種、發酵在同壹工位完成,減少了細菌汙染的因素,能耗低,無汙水排放,是固體物料最佳的生物發酵設備。主要特點:1,落地式結構,個性化設計,結構緊湊,集中度高,使用方便。2.罐體設計壓力0.3MPa,短期滅菌壓力≤0.13 MPa,發酵時工作壓力約0.05~0.07 MPa,夾套傳熱控溫,罐體內外表面拋光,拋光精度Ra≤0.4。罐體和管道消毒到位,安全可靠。3.設備配有多個發酵罐專用標準接口,如溫度口、溫控口、接種口等。,滿足您對各種發酵參數的檢測和控制。4.采用交流電機進行機械攪拌,無級調速,轉速:50 ~ 120 rpm,發酵采用專用機械密封,采用德國技術,安全可靠,減少泄漏和細菌汙染的幾率。5.螺帶攪拌器,與導流筒配合使用,使進料和液體混合更均勻。6.空氣過濾系統采用先進的膜過濾技術和兩級雙重過濾。精度可達0.01μm,剔除率可達99.9999%,大大降低了細菌汙染的概率。7.應使用符合微生物發酵要求的不銹鋼管道和閥門,表面應打磨拋光。8.基本控制參數包括:溫度、濕度、速度、pH值、壓力等。有四種控制模式:A、B、C和d。詳見自動控制部分。