有机酸的固态发酵研究进展
固态发酵在食品工业中的应用
固态发酵在食品工业中的应用
姚海燕;张作良;刘均洪
【期刊名称】《化工科技市场》
【年(卷),期】2006(29)12
【摘要】近来,随着反应器设计的发展,固态发酵(SSF)已经取代液态发酵(ScF)成为
食品工业应用中的研究热点.本文论述了SSF在与食品加工工业有关的一些代谢物
的生产中的应用,主要包括香料、酶(α-淀粉酶、果糖基转移酶、脂肪酶、果胶酶)、有机酸(乳酸、柠檬酸)和黄原胶.
【总页数】5页(P35-39)
【作者】姚海燕;张作良;刘均洪
【作者单位】青岛科技大学自动化学院,山东青岛,266042;青岛科技大学化工学院;
青岛科技大学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】T526
【相关文献】
1.现代固态发酵技术及其在食品工业中的应用 [J], 曹银娣;
2.现代固态发酵技术及其在食品工业中的应用 [J], 曹银娣
3.多层固态发酵系统及其在发酵生产有机肥中的应用 [J], 单昊书; 熊锋; 代春华; 张亦飞; 何荣海
4.现代固态发酵技术及其在食品工业中的应用研究 [J], 盛犁
5.《功能微生物定向固态发酵偶联风味设计技术在习酒生产中的应用研究》获2011-2013年度“中国食品工业协会科学技术奖”一等奖 [J], 胡建峰
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中国固态发酵酱油风味物质的研究进展
中国固态发酵酱油风味物质的研究进展。
（安徽农业大学茶与食品科技学院食品科学）摘要：本文主要论述了中国固态发酵酱油的发酵工艺及酱油风味成分的研究进展，并对存在的问题进行了总结。
关键词：酱油，工艺，研究进展几千年前，中国已经能利用微生物把农产品转化成发酵食品。
这些发酵食品不仅改进了中国人的饮食质量，也丰富了世界各地的菜肴。
中国传统发酵食品涵盖了广泛的产品，如酱油，醋，腐乳，白酒，黄酒，发酵蔬菜和肉制品等。
酱油是一种大豆发酵食品，它被用作调味品或调味酱。
酱油的风味主要包括咸味、鲜味、轻微的苦味，总之香味是决定酱油风味的重要因素。
有在固态酱油发酵过程中添加一些耐盐的产香酵母[1]，目的是改善酱油的风味，从而提高酱油的质量。
本文主要综述了中国固态发酵酱油风味的研究现状和目前仍然存在的问题及建议。
1酱油固态发酵的工艺①工艺流程[2]酱油固态发酵工艺流程图②关键工艺的说明菌种的接种量一般是原料的0.1~0.5%，大多时候的接种量是原料的0.3%；盐水的浓度要控制在13°Be左右；孵化温度是40℃左右，一般在夏天的是38℃冬天的是42℃。
2中国固态发酵酱油挥发性风味成分的研究现状目前，科研机构已检出酱油中的风味成分达300多种，但中国固态发酵酱油中已被确定的挥发性风味物质仅达82种，其中包括醇类、酸类、酯类、醛类、酮类、酚类、杂环化合物类以及炔类和苯类等物质。
只有少数风味成分的形成途径已被了解，大部分风味成分的形成途径还有待进一步研究确定。
明确风味物质的种类特性，对改善酱油风味提高酱油质量是非常重要的。
①醇类。
酱油风味成分中醇类物质含量比较多，主要是乙醇，它是由酵母和糖类物质相互作用产生的，存在于整个发酵过程中。
酱油中所含有的高级醇包括丙醇、丁醇、戊醇、异丙醇和芳香醇等，高级醇的产生直接与氨基酸的代谢途径有关系，这主要是指氨基酸的脱氨、脱羧反应机理。
据了解，苯乙醇是能散发玫瑰香气的化合物，这主要取决于在发酵过程中是否添加T酵母。
米根霉薯渣固态发酵产L（＋）-乳酸的研究
米根霉薯渣固态发酵产L（＋）-乳酸的研究沈寿国;刘献文;张洁;潘仁瑞;葛春梅;蔡敬民【摘要】以甘薯渣为原料,对米根霉PW352固态发酵产L（＋）-乳酸的发酵条件进行了研究。
采用单因素试验、均匀设计、正交设计等方法确定最优固态发酵培养基组成为：干薯渣10g/250ml三角瓶、（NH4）2SO41. 5%、MgSO40. 2%、Zn SO40. 05%、MnCl20. 05%、葡萄糖0. 5%、吐温80 0. 05%,在接种量为1. 0×10^7个孢子/10g干培养基、湿度70%、中和剂碳酸钙30%、36℃条件下,发酵72h产L（＋）-乳酸达38. 36（±0. 51）%（w/w）,对淀粉糖的转化率为62. 5%。
【期刊名称】《合肥学院学报》【年(卷),期】2018(035)005【总页数】6页(P60-64)【关键词】米根霉;L-乳酸;甘薯渣;固态发酵【作者】沈寿国;刘献文;张洁;潘仁瑞;葛春梅;蔡敬民【作者单位】[1]合肥学院生物与环境工程系,合肥230601;;[1]合肥学院生物与环境工程系,合肥230601;[2]安徽农业大学生命科学学院,合肥230036;;[1]合肥学院生物与环境工程系,合肥230601;;[1]合肥学院生物与环境工程系,合肥230601;;[1]合肥学院生物与环境工程系,合肥230601;;[1]合肥学院生物与环境工程系,合肥230601;[2]安徽农业大学生命科学学院,合肥230036;【正文语种】中文【中图分类】Q557乳酸是一种重要的有机酸，广泛存在于人体、动植物及微生物中。
乳酸是世界公认的三大有机酸之一，是一种多用途的生物化工产品，乳酸、乳酸盐及其衍生物广泛用于食品、医药、饲料、化工、环保、农业等领域中。
[1]特别是用L一乳酸生产的聚乳酸(PLA)，除具有聚苯乙烯相似的光泽度和加工性能外，还具有生物可降解性，可用于生产生物降解塑料，可望解决世界性的“白色污染”问题。
我国传统固态发酵食醋主要风味物质组成分析
120食醋是我国传统的酸性调味料，主要是以大麦、高粱、麸皮、糯米、大米等为原料，经过一定的发酵而生产出来的。
很多著名的食醋都被列为国家地理标志性产品，是著名的非物质文化遗产，如辉县柿子醋、山西老陈醋、镇江米醋、独流老醋、永春老醋等。
根据发酵工艺的不同，食醋主要分为液态发酵食醋和固态发酵食醋两大类，液态发酵食醋主产地均在南方地区，而北方地区则以固态发酵食醋为主。
由于原料和工艺方面的差异，不同地区的固态发酵食醋风味也各不相同。
本文以我国北方传统固态发酵食醋作为研究对象，分析、探讨其主要风味物质的组成，以飨读者。
一、传统固态发酵食醋简述醋，在古代汉语中被写作“酢”，又作“醯”，是发酵后产生的一种酸味调味剂。
我国是一个食醋生产和消费的大国，酿醋历史悠久，早在三千多年前，我国古人就掌握了食醋的酿造方法，周公所著的《周礼》一书中就记载了食醋酿造的内容，西周王朝还专门设置了官员负责食醋的生产。
近年来，随着人们生活水平的不断提高，加之科学研究对食醋功能特性的进一步揭示，食醋的用途越来越广，人们对于食醋及其衍生产品的需求也越来越大。
目前，我国居民对于醋的使用已不仅仅局限于传统的食物烹饪，还将其作为一种营养饮品和保健品，许多地方的居民都养成了食醋的习惯与爱好。
在实际生活中，各地食醋酿造厂因为酿制的原料及工艺条件各不相同，生产出来的食醋也是风味各异，因此，当前我国的食醋没有统一的分类方法。
如果按照制醋的工艺流程进行分类，可将其分为酿造食醋与人工合成醋两大类；如果按照醋酸的发酵方式进行分类，则可将其分为固态发酵醋、液态发酵醋和固稀发酵醋三大类。
传统固态发酵食醋酿造工艺是中华民族的伟大遗产之一，流传范围极广，是我国众多食醋生产厂家在食醋酿造过程中的主要手段。
其工艺流程大致可以分为：原料除杂→粉碎→蒸煮→冷却→拌曲糖化→酒精发酵→添加辅料拌醅醋酸发酵→陈酿→淋醋→杀菌→检验→包装出厂。
在食醋酿造过程中，采用传统固态发酵工艺生产的食醋，其颜色通常呈现红棕色或者琥珀色，具有色、香、味、体俱全的显著优势。
有机酸发酵工艺学
有机酸发酵工艺学有机酸发酵工艺学是研究有机酸生产过程中的发酵工艺及其相关技术的学科。
本文旨在探讨有机酸发酵工艺学的基本原理、应用领域以及未来发展方向。
一、有机酸发酵工艺学的基本原理有机酸发酵工艺学是以微生物发酵为基础，通过控制发酵条件和优化发酵过程来生产有机酸的一门学科。
有机酸是一类重要的化学品，广泛应用于食品、医药、农业等领域。
有机酸的生产过程中，微生物起着至关重要的作用，通过利用微生物对底物的代谢，将底物转化为目标有机酸。
有机酸发酵工艺学在食品工业、制药工业、农业等领域有着广泛的应用。
在食品工业中，有机酸可用作食品的防腐剂、酸味剂等；在制药工业中，有机酸可用作药物的原料或中间体；在农业领域，有机酸可用于土壤改良、养分释放等。
三、有机酸发酵工艺学的发展方向随着生物技术的不断发展，有机酸发酵工艺学也在不断进步。
未来的发展方向主要包括以下几个方面：1. 提高产酸菌株的筛选和改造技术：通过对产酸菌株的筛选和改造，提高其产酸能力和抗逆性，从而提高有机酸的产量和质量。
2. 优化发酵条件：通过调控发酵条件，包括温度、pH值、底物浓度等，以提高发酵效率和产酸速率。
3. 开发新的底物资源：利用农业废弃物、工业副产物等作为底物资源，降低有机酸生产成本，减少环境污染。
4. 发展联合发酵技术：通过不同菌株的联合发酵，提高有机酸的产量和种类，实现多种有机酸的同时生产。
5. 提高发酵过程的自动化和智能化程度：利用自动化和智能化技术，实现发酵过程的实时监测和控制，提高生产效率和品质稳定性。
四、结语有机酸发酵工艺学是一门重要的学科，对于有机酸的生产和应用具有重要意义。
通过不断研究和创新，可以提高有机酸的产量和质量，满足不同领域的需求。
希望本文能够为读者对有机酸发酵工艺学的了解提供一些帮助。
《有机酸发酵》有机酸发酵工业进展
DCW
PA
DCW
SA
最佳碳源为20 g/L甘油，最佳氮源为酵母粉，最适浓度为10 g/L。 最佳接种量为10%，最佳接种龄为48-60h左右种子，最佳培养温度为30℃ 。
Control
2.10
4.37
12.33
4
2.10
5.27
11.46
8
2.15
5.59
12.46
国际市场食品级-酮戊二酸潜在市场容量约为1万吨
柠檬酸
乳酸
苹果酸
葡萄糖酸
醋酸
衣康酸
曲酸
丙酮酸
食品和饮料
医药工业
化学工业
建筑业
例如：酸味剂
例如：抗凝血剂
例如：洗涤剂
例如：混泥土
日照鲁信金禾生化有限公司
安徽丰原集团
河南金丹乳酸科技股份有限公司
潍坊英轩实业有限公司
山东柠檬生化有限公司
宜兴协联生物化学有限公司
杭州宝晶生物化工有限公司
青岛科海生物有限公司
150±8
300±17
350±24
细胞干重（g/L）
1.86 ± 0.06
3.79 ± 0.13
2.13 ± 0.07
2.01 ± 0.05
丙酸产量（g/L）
15.72±0.41
28.53±0.82
29.21±0.73
32.00±0.91
乙酸产量（g/L）
1.20±0.04
2.56±0.08
3.41±0.12
8
25
50
近20年有机酸主要产品产量
单位：万吨
中国有机酸发酵工业成就
(3) 生产技术水平不断上升（以柠檬酸为例）
我国发酵工业的现状和发展趋势
生物技术121班刘倩芸 2我国发酵工程的发展现状和发展趋势引言发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。
发酵技术有着悠久的历史，作为现代科学概念的微生物发酵工业是在传统发酵技术的基础上，结合了现代的基因工程、细胞工程等的新技术。
由于发酵工业具有投资少、见效快、污染小等特点，日益成为全球经济的重要组成部分。
摘要：发酵工业是指人们利用微生物的发酵作用大规模生产发酵产品的一门传统工业。
至今，我国已形成了一个品种繁多，门类较齐全，具有相当规模的独立工业体系，在不同的工业领域中都有重要应用，例如医药工业、食品工业、农业、环境保护等，且随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大。
【1】关键词：我国发酵工业现状趋势问题意见很早以前，人们就利用发酵技术来生产产品，直到近代才发现发酵是由微生物引起的。
发酵工业自20世纪60年代以来迅猛发展，所涵盖的产品也从原来的抗生素、食品等几个方面渗透到人民生活的各方面如医药、保健、农业、环境、能源、材料等。
发酵工业是一种以高科技含量为特征的新型工业。
发酵工业的迅速发展不仅带动了相关行业的发展，而且对提高产品质量及改善环境等，发挥了重要作用。
【2】一、我国发酵发展的历史我国传统发酵历史悠久，在《黄帝内经素向》、《汤液醪醴论》里，已有酿酒的记载。
在汉武帝时代开始有了葡萄酒，距今已有两千多年的历史。
改革开放促进了社会经济和科学技术的迅速发展，发展了一批具有现代生物技术特征的新产品，使发酵工业进入了一个新的发展阶段。
【3】二、我国发酵工业的现状我国生物化工行业经过长期发展，已有一定基础。
特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。
目前生物化工产品也涉及医药、保健、农药、食品与饲料、有机酸等各个方面。
随着科技创新和技术进步的推进，科技推广应用和产业化步伐的加快，发酵产业产品空间进一步拓展、产业链不断延伸，发展前景更加广阔。
【4】我国发酵工业的巨大发展不仅在于产量的巨大提升，更在于发酵技术和发酵工艺的巨大进步。
恒顺香醋固态发酵过程中有机酸的变化分析
恒顺香醋固态发酵过程中有机酸的变化分析1张丽娟1，许伟1，窦文芳1，许泓瑜1，许正宏1,21江南大学医药学院制药工程研究室，江苏无锡（214122）2江南大学工业生物技术教育部重点实验室，江苏无锡（214122）E-mail：ellishon@摘要：以镇江恒顺醋厂醋醅为实验样品，对其总酸、pH进行了分析，并通过HPLC技术对其中9种有机酸组成及动态变化情况进行了分析。
结果表明，醋醅中总酸含量显著上升，pH基本维持在3.6~3.9范围内；从HPLC分析结果我们发现，乙酸、乳酸、琥珀酸、丙酮酸以及总有机酸的含量波动较大，酒石酸、草酸、柠檬酸和富马酸含量变化不显著；而苹果酸随着醋酸发酵的进行却呈下降趋势。
关键词：醋醅；总酸；pH；有机酸；HPLC食醋与我们的生活息息相关，是每餐必备的调味品之一。
经过数千年的发展，按照地域的不同，逐渐形成了以镇江恒顺香醋为代表的四大名醋。
镇江香醋醋酸发酵采用传统的固态分层发酵工艺，其酿得的成品醋的pH为3.73，总酸为6.82%，具有酸而不涩、香而微甜、色浓味鲜、愈存愈香等特点。
虽然醋中酸含量很高，但并无刺激感，酸味很柔和，这其中有机酸的作用是非常重要的。
有机酸的种类与含量组成不仅决定了醋的酸味质量，还是决定成品醋缓冲性和pH的重要物质之一，同时它还影响产品的货架期和生物安全性。
张颖等人[1]通过HPLC技术分析了葡萄醋中有机酸组成和含量，结果表明葡萄醋中的有机酸主要有乙酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、琥珀酸、乳酸等。
本文采用HPLC技术对恒顺香醋醋酸发酵过程中的有机酸进行检测，并在此基础上探讨了在醋酸发酵过程中有机酸含量的变化及其影响因素。
1. 材料与方法1.1 材料1.1.1 样品采集取镇江恒顺集团醋酸发酵过程中，发酵第0、3、5、7、9、12、14、和18天不同时间段样品。
每天未翻醅前取样，将从上到下取的醋醅混匀。
-20℃冻存。
将醋醅挤干取卤水来研究醋醅pH值的变化。
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有机酸的固态发酵研究进展
摘要:简要介绍了固态发酵技术的基本原理、所用微生物、基质特性，表述固态发酵的优势。
综述近年文献中利用固态发酵生产有机酸的研究情况，对利用固态发酵生产有机酸的应用前景进行展望。
关键词:现代固态发酵技术；有机酸；
目前人们把借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、其直接代谢产物或次级代谢产物的过程称为发酵。
其中固态发酵（SSF）是众多发酵工艺的一种，是指指一类使用不溶性固体基质培养微生物的工艺过程，既包括将固体悬浮在液体中的深层发酵，也包括在没有游离水或游离水很少的培养基上培养微生物的过程[1-2]。
SSF具有数千年悠久的应用历史，最早应用传统风味发酵食品发酵。
然而，由于现代发酵工业对大规模和集约化生产的要求，在很长一段时期内，有关SSF技术的应用研究基本停滞不前。
自20世纪90年代以来，人们不断在原料、工艺和设备等方面进行大量深入的研究，其在工业的应用范围不断扩展至有机酸等新型发酵产品，相应配套技术和设备也不断更新[2-5]。
1.固态发酵技术的特性
研究显示，相比液态发酵（SmF）技术，SSF技术在有机酸发酵生产方面具有许多优势[1-2]。
①原料成本低，来源范围广；②生产工艺简单，节约能耗；③产物浓度高，发酵过程无废水、废气产生，且后处理简单；④实现了封闭纯种单一菌株或限定菌株混合发酵，扩大应用范围；⑤实现了规模性工业化大生产，及对发酵环境参数（温度、湿度、O2浓度、CO2浓度、p H等）的在线检测和控制；⑥实现了操作方式机械化、模块化，相应SSF 反应器不断推陈出新，劳动强度和占地面积小，产出率较高。
上述特点决定了SSF技术在若干有机酸发酵领域具有明显的优势并发挥重要作用。
2.有机酸固态发酵的影响因素
目前固态发酵生产有机酸可调的参数主要有：菌种、培养基的含水量、空气湿度、CO2和O2的含量、Ph、温度和菌体的生长量等。
主要就菌种、基质进行介绍。
2.1 菌种特征
固态发酵的最佳微生物是丝状微生物，其理想微生物需要能够耐受高浓度的营养盐，在含水量低的基质中生长迅速，染菌概率小。
常用微生物有三类，一是真菌类：包括曲霉、黑曲霉等；二是细菌类：包括地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等；三是酵母菌类：包括酿酒酵母、葡萄酒酵母等。
2.2 基质特征
在有机酸固态发酵中，微生物发酵的传质、传热及微生物的代谢功能都会受到基质的影响。
现在大多采用未处理的农副产品或其废弃物，经预处理并消毒，保证微生物的纯种培养。
在有机酸发酵中，木质纤维素原料基质使用最广泛，其次是淀粉质含量高的原料，微生物生长代谢的碳源由淀粉或其水解后得到的葡萄糖等提供。
3.固态发酵技术生产有机酸
3.1 固态发酵醋。
徐亚军[5]以云南大叶种绿茶、玉米为主要原料，人工添加黑曲霉、酿酒酵母、醋酸菌等微生物，采用固态发酵技术，对发酵原料进行浸提、过滤、挑选、浸泡、蒸煮、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等步骤，在相应阶段添加微生物菌种进行混合培养。
结果表明: 对发酵料进行过滤、陈化、灭菌等处理，控制好各环节温度、添加物比例等，可以形成兼有茶和醋独特风味的绿茶醋，保健和营养功效较好。
3.2 柠檬酸。
柠檬酸是食品工业的关键有机酸类，采用固态发酵技术，以苹果渣、泥煤苔、香蕉皮、水果废弃物为固体基质，可以生产柠檬酸。
Dhillonet al.
[6]以苹果渣为发酵基质，用A. nigerNRRL 567 为发酵菌，使用12L 转鼓式反应器，生产柠檬酸，最大得率为220.6g/kg。
Kumar 等［36］报道了利用果渣固态发酵生产柠檬酸的研究成果;Shojaosadati 等［4］报道了在多床层固态生化反应器中，通过发酵生产参数的优化，柠檬酸产量达到124g kg( 以果渣计) ，且总糖的利用率可达到80% 。
3.3 乳酸。
固态发酵技术较多应用在乳酸生产中，通过应用廉价原料、媒介工程、生产工艺优化等缩减生产成本。
Ghosh 以松针作基质，用乳酸杆菌发酵生产乳酸。
D. Gowdhamanet al. 用茶坯生产乳酸菌。
3.4衣康酸衣康酸又名亚甲基丁二酸、亚甲基琥珀酸或分解乌头酸,是用途很广的有机酸,也是重要的有机合成原料,广泛地应用于化学合成领域[1～3]。
俞志
敏等以土曲霉AS32811为发酵菌种,农用废弃物麸皮,玉米芯为出发培养基,在自然pH值条件下生产衣康酸。
结果显示衣康酸产率可达63. 5%。
3.5曲酸。
曲酸是一种带取代基的γ-吡喃酮，是由微生物好氧发酵产生的具有抗菌作用的有机酸。
中国食品发酵工业研究院经过多年研究，筛选到用于曲酸发酵生产的优良菌种、发酵提取技术，其生产的曲酸转化率>50%（对淀粉），生产效率为159 g/L，回收率>70%。
固态发酵技术以其清洁生产的特点赢得巨大的应用潜能，但目前固态发酵在传热、传质等方面还需要切实可用的研究结果，欠缺合适的反应器设计和生产参数，难以普及最优化工业大规模生产。
因此，还亟待进一步的研究，解决这些技术上的困难，更好地利用现代固态发酵技术生产有机酸。
参考文献
[1] 陈洪章，徐建. 现代固态发酵原理及应用[M]. 北京: 化学工业出版社，2004.
[2] 林祖申. 酱油生产技术的研讨[J]. 中国酿造，2003(1):1-3.
[3] 韩冰，范桂芳，李十中等. 不同糖质原料和菌株固态发酵制取乙醇的特性比较[J]. 农业工程学报，2012（5），201-206.
[4] 徐亚军. 微生物固态发酵茶叶食醋的工艺研究[J]. 中国调味品，2012（4），85-88.
[5] G.S. Dhillon，S.K. Brar，S. Kaur，M.Verma. Bioproduction and extraction opti-mization of citric acid from Aspergillusniger by rotating drum type solid-statebioreactor Ind. Crops Prod. 41 (2013) 78–84.
[6]隋文杰,刘锐,吴涛,张民.固态发酵在食品加工中的应用研究进展[J].生物产业技术,2018(03):13-23.
[7]曹银娣.现代固态发酵技术及其在食品工业中的应用[J].农业工程技术,2016,36(08):71-72.
[8]赵国鹏,席北斗,夏训峰,魏自民,李鸣晓,李丹,刘东明.固态发酵技术及其在农产品加工业废渣处理中的应用[J].环境工程技术学报,2012,2(05):441-448.
[9]任虹,曹学丽,徐春明,王巧娥.农业有机废渣固态发酵在食品工业中的应用[J].食品工业科技,2010,31(08):396-399.
[10]俞志敏,吴克,金杰,陈向明.农用废弃物固态发酵生产衣康酸工艺研究[J].食品与发酵工业,2009,35(01):99-102.。