微生物固态发酵技术及其在食品加工中的应用
微生物在食品加工中的应用
微生物在食品加工中的应用食品加工是指将原始食材经过一系列的物理、化学和生物学的处理过程，转化为能够直接食用或者用于制作其他食品的工艺。
微生物在食品加工中起着至关重要的作用。
本文将探讨微生物在食品加工中的应用，并介绍一些常见的微生物食品加工技术。
一、发酵食品发酵是利用微生物的代谢活动来改变食物特性的一种加工方法。
通过发酵，食材的味道、香气、质地和保存性能可以得到改良。
最常见的发酵食品包括酸奶、酱油、味增酱等。
1. 酸奶酸奶是将乳制品经过乳酸菌的发酵制成的。
乳酸菌通过发酵将乳糖转化为乳酸，使得酸奶的味道更酸，同时增加了其对人体的益处，如有助于消化和促进免疫力。
酸奶还可以添加水果、坚果或蜂蜜等调料，提供不同口味的选择。
2. 酱油酱油是主要由大豆、小麦、盐和酵母菌制成的。
酵母菌分解大豆和小麦中的蛋白质和淀粉，生成丰富的氨基酸和糖类。
这些化合物进一步发酵，产生浓郁的酱油香味。
酱油不仅可以提升食物的口感，还具有增加食欲和促进消化的作用。
3. 味增酱味增酱是以大豆为原料，通过大豆发酵制成的。
发酵过程中的味增菌分解大豆中的蛋白质和淀粉，产生丰富的氨基酸和糖类。
这些化合物赋予味增酱独特的鲜味和香味，使其成为日本料理中不可或缺的调味品。
二、防腐剂和防腐处理微生物还可以在食品加工中发挥防腐剂或进行防腐处理的作用。
在食品加工和储存过程中，微生物的作用可以使食品更加耐储存，延长其保质期。
1. 乳酸菌乳酸菌通过产酸降低食品的pH值，抑制其他微生物的生长，起到防腐的作用。
常见的酸奶就是通过乳酸菌的作用而保鲜的。
2. 盐盐可以改变食品中的渗透压，抑制多种微生物的生长。
腌制食品就是利用盐的抗菌作用来防腐的一种方法，如腌制黄瓜、鱼类等。
3. 烟熏和晒干烟熏和晒干是利用烟熏和高温晒干的方式杀死食品中的微生物，从而达到防腐的目的。
腌制的肉制品和鱼类常常会通过这种方式进行处理。
三、酶的应用微生物酶在食品加工中发挥着重要的作用。
酶是生物催化剂，能够加速食材的化学反应，提高食品的品质。
微生物发酵技术应用于食品加工中的研究
微生物发酵技术应用于食品加工中的研究一、引言随着科学技术的不断发展，微生物发酵技术在食品加工领域中的应用越来越广泛。
微生物发酵技术通过利用微生物菌种的代谢活性，将原料转变为更有益或更适合人体消化吸收的物质，提升食品品质，增加营养价值。
本文将从酿酒、面包、酱油、酸奶和发酵肉制品五个方面，介绍微生物发酵技术在食品加工中的研究与应用。
二、酿酒酿酒是微生物发酵技术最早应用于食品加工的领域之一。
通过将谷物或果实等碳水化合物作为底物，酿酒过程中使用酿酒酵母菌种产生的酵母发酵，转化底物中的糖分为酒精和二氧化碳。
酿酒过程中的微生物代谢产生的酒精和其他产物，赋予了酒类特有的风味和口感。
三、面包面包的发酵过程中，面粉中的淀粉被面包酵母菌分解为葡萄糖，酵母菌通过发酵转化葡萄糖为二氧化碳和乙醇，二氧化碳的释放使面团膨胀发酵。
在面包的烘焙过程中，乙醇被挥发，使面包中不含酒精。
微生物的作用使面包松软，提升了口感和口感。
四、酱油酱油是传统的发酵食品，通过大豆等底物中的蛋白质、淀粉和碳水化合物，经由米曲菌和麸曲菌的发酵作用，产生丰富的氨基酸和香味物质。
微生物发酵过程中产生的酶可分解底物中的大分子化合物，使酱油中的营养成分更容易被人体吸收。
同时，微生物代谢产生的胺类物质还能提升酱油的风味。
五、酸奶酸奶是通过乳酸菌的发酵作用在牛乳中产生乳酸而制成的乳制品。
乳酸菌通过将牛乳中的乳糖分解为乳酸，改变了牛乳中的酸碱度，使其呈现出酸味。
乳酸菌还能产生多种酶，如乳酸激酶，改良了牛乳中的蛋白质，增加了酸奶的营养价值。
酸奶中的益生菌还有助于维持肠道健康，提高人体免疫力。
六、发酵肉制品发酵肉制品是以肉类为原料，经过微生物的发酵和自然发酵等过程制成的食品。
在发酵过程中，微生物的代谢产物能够改变肉品的风味和品质。
此外，发酵还能改变肉制品的组织结构，提高肉制品的储存稳定性，并产生一些有益的生化成分，如抗氧化剂和抗菌物质。
七、总结微生物发酵技术在食品领域中的应用已经成为不可忽视的趋势。
固态发酵工程技术的研究应用分析
固态发酵工程技术的研究应用分析【摘要】固态发酵工程技术是一种重要的生物工程技术，具有广泛的应用前景。
本文首先介绍了固态发酵工程技术的基本原理，包括微生物在固态底物中生长繁殖的过程。
然后详细探讨了固态发酵工程技术在食品加工、生物制药、环境保护和能源生产等领域的应用情况。
通过分析这些应用案例，可以看出固态发酵工程技术在提高生产效率、优化产品质量、节约资源和减少污染等方面的优势。
展望了固态发酵工程技术在未来的发展前景，指出它将继续推动相关产业的进步和发展。
固态发酵工程技术的研究应用已经取得了显著成果，为不同领域带来了新的发展机遇和挑战。
【关键词】固态发酵工程技术、研究、应用、分析、基本原理、食品加工、生物制药、环境保护、能源生产、前景展望、产业进步。
1. 引言1.1 固态发酵工程技术的研究应用分析固态发酵工程技术是一种利用微生物在无水或低水环境中生长繁殖并产生有用代谢产物的技术。
随着现代科技的发展，固态发酵工程技术在各个领域得到了广泛的应用和研究。
本文将围绕固态发酵工程技术的基本原理、在食品加工、生物制药、环境保护和能源生产等领域的应用进行深入分析和探讨，希望能够为相关产业的发展提供一定的参考和指导。
固态发酵工程技术的应用不仅可以提高产品质量和产量，还可以减少能源消耗和环境污染。
通过对固态发酵工程技术在不同领域的研究应用分析，可以更好地认识其在生产实践中的作用和意义，为未来的研究和开发提供理论支持和实践经验。
在面对日益严峻的环境和资源挑战时，固态发酵工程技术的研究应用将有望为各行各业带来新的发展机遇和解决方案。
通过对固态发酵工程技术的深入挖掘和应用，我们可以更好地发挥其在产业发展中的重要作用，推动相关产业的持续进步和创新发展。
2. 正文2.1 固态发酵工程技术的基本原理固态发酵工程技术的基本原理是在固态培养基上通过微生物的代谢活动来生产特定的产物。
与液态发酵相比，固态发酵更适合生产某些特定的产品，如发酵食品、饲料、生物柴油等。
固态发酵工程技术的研究应用分析
固态发酵工程技术的研究应用分析固态发酵工程技术是一种利用微生物在固态培养基上进行发酵的技术，近年来得到了广泛的关注和应用。
固态发酵技术具有许多优点，比如生产周期短、设备投资少、能耗低、产品质量好等，因此在食品加工、生物制药、环境保护等领域都得到了广泛的应用。
本文将从固态发酵工程技术的原理、应用领域和发展前景等方面进行分析和探讨。
固态发酵工程技术的原理是指将微生物所需的培养基和营养成分与生物制品混合，使其成为一种半固态或粘稠的状态，然后通过控制温度、湿度和通气等条件，利用微生物代谢产生的酶或代谢产物来进行发酵。
固态发酵相对于液态发酵来说，具有特殊的优点。
固态发酵可以减少液态废水的处理成本，降低了环境污染的风险。
由于固态发酵过程不需要大量的水，因此可以节约大量的能源和水资源。
由于固态发酵过程可以在相对干燥的条件下进行，因此不容易造成微生物的污染和生长不稳定。
由于这些优点，固态发酵工程技术在食品加工、生物制药、环境保护等领域得到了广泛的应用。
在食品加工领域，固态发酵工程技术主要应用于传统食品的生产。
酱油、豆豉、豆腐、米酒等传统食品都是通过固态发酵来制作的。
固态发酵工程技术可以改善食品的口感和口味，增加食品的营养价值，同时也可以延长食品的保存期限。
在生物制药领域，固态发酵工程技术主要应用于微生物发酵生产抗生素、酶、氨基酸、酒精等产品。
固态发酵技术在这些产品的生产中具有高效、节能、环保等特点，因此得到了越来越广泛的应用。
在环境保护领域，固态发酵工程技术也得到了广泛的应用。
通过固态发酵工程技术可以将农业废弃物、工业固体废弃物等转化为有机肥料或生物燃料，从而减少了固体废弃物的处理压力，减少了环境污染的风险。
固态发酵工程技术在未来的应用前景非常广阔。
随着人们对食品营养和安全的关注不断增加，传统食品的固态发酵工程技术将会得到更广泛的应用。
生物制药领域对高效、节能、环保的生产技术的需求也在不断增加，固态发酵工程技术将会成为生物制药领域的研究热点。
微生物固态发酵技术及其在食品加工中的应用
微生物固态发酵技术及其在食品加工中的应用摘要：近年来固态发酵在食品加工中越来越受到重视。
固态发酵工程在基质特性、染菌控制、水活度的控制、pH 的调控、传质与传热等领域的研究取得了较大的进展。
论文着重综述最近固态发酵工程在上述领域取得的一些重大的发展,探讨了固态发酵过程控制参数特征及其控制策略。
简要介绍了现代固态发酵技术在食品加工业中的应用,并描述了其发展趋势及应用前景。
关键词：固态发酵基质食品加工固态发酵(Solid State Fermentation , SSF) 是指在培养基呈固态,虽然含水丰富,但没有或几乎没有自由流动水的状态下进行的一种或多种微生物发酵过程,底物(基质) 是不溶于水的聚合物,它不仅可以提供微生物所需碳源、氮源、无机盐、水及其它营养物,还是微生物生长的场所[1]与其它发酵方式相比,固态发酵主要具有以下优点。
①原料成本低,多为天然基质或工业生产的副产物,来源广泛。
②工艺相对简单,基质的含水量低,可减小反应器的体积。
同时,无废水和废气产生,不对环境造成污染。
③发酵过程中不需要严格执行无菌操作。
固体颗粒间隙中存在的空气可为微生物生长提供氧气,通风量小,不需要无菌空气。
近几年,由于能源危机与环境问题的日益严重,固态发酵技术引起人们极大的兴趣,固态发酵领域的研究出现了翻天覆地的变化。
[ 2 ]本文在对大量文献阅读学习后，对固态发酵技术及其在食品加工中的应用做出综述。
1固态发酵基质研究在固态发酵中,固体底物不仅提供微生物所需营养,还作为细胞的固定物,能提供微生物所需一切营养的底物被认为是理想底物。
基质在固态发酵中具有独特的作用,它影响微生物发酵过程的传质、传热及微生物的代谢功能等。
1.1固态发酵基质特征在固态发酵中,固体底物提供微生物所需的营养,作为细胞的固定物,被认为是理想底物。
基质可以影响微生物发酵的传质、传热及微生物的代谢功能。
目前来讲,固态发酵基质一般都是未经处理的农副产品或其废弃物。
食品加工中的固态发酵技术研究
食品加工中的固态发酵技术研究食品加工是人类社会中一项重要的活动，其目的是改变食材的性质和口感，增加食物的营养价值和储存时间。
固态发酵技术作为一种传统的加工方法，在食品加工中扮演着重要的角色。
本文将探讨固态发酵技术在食品加工中的应用以及研究进展。
固态发酵是指在食物中添加微生物菌种（例如酵母菌、乳酸菌等），利用菌种代谢产生的酶解产物来改变食物的性质。
与液态发酵技术相比，固态发酵有着更多的优势。
首先，固态发酵过程中水分含量相对较低，能够有效控制微生物的生长，避免过度污染。
其次，固态发酵可以产生丰富的风味物质，使食物具有独特的口感和香气。
此外，固态发酵还有助于改善食物的营养价值，增加益生菌含量，提高人体的免疫力和消化能力。
在食品加工中，固态发酵技术已经有了广泛的应用。
以面包为例，通过加入酵母菌发酵，可以促进面团的膨胀和发酵，使面包松软香甜。
此外，固态发酵还可以应用于肉类、蔬菜和豆制品等食物的加工中。
在肉制品中，发酵可以增加食物的储存时间和抗氧化能力，保持食物的新鲜度和口感。
在蔬菜和豆制品中，固态发酵可以降低食物中的抗营养素含量，提高食物的消化率和营养价值。
近年来，固态发酵技术的研究也取得了一些进展。
首先，在菌种的选取方面，研究人员发现了一些具有优良发酵性能的菌株，例如乳酸菌Bifidobacterium和酵母菌Saccharomyces cerevisiae等。
这些菌种能够有效利用食物中的营养物质进行代谢，并产生更多的酶解产物。
其次，在发酵条件的优化方面，研究人员发现温度、水分含量和发酵时间等因素对固态发酵有重要影响。
调整这些参数可以进一步改善食物的品质和风味。
最后，在固态发酵产物的功能性研究方面，研究人员发现固态发酵可以产生一系列具有抗氧化、抗肿瘤和调节肠道菌群等功能的物质。
这些功能性物质对人体健康具有重要的保健作用。
固态发酵技术的研究虽然取得了一些进展，但仍然存在一些挑战。
首先，固态发酵过程中微生物菌种的控制和管理仍然是一个难题。
固态发酵工艺
固态发酵工艺固态发酵工艺是一种以微生物在固体底物上生长代谢为基础的技术。
其主要优点包括发酵过程相对简单，生产成本低，产品品质好，营养价值高等。
因此，在食品、医药、化工等领域得到广泛应用。
本文将重点探讨固态发酵工艺的原理、分类、应用领域及挑战等方面。
一、固态发酵的原理固态发酵与液态发酵相比，其发酵底物通常是由白腐菌、黑曲霉、酵母菌等微生物种类组成的一种复杂生态系统。
这些微生物以底物为营养源，在发酵过程中产生酶和代谢产物，其中酶的作用可以分解底物成分，代谢产物则对底物的性质产生一定影响，直接决定了发酵产物的品质。
二、固态发酵的分类根据不同的发酵底物，固态发酵主要分为以下几类：豆类、谷物、木质素、酒渣、果皮等。
其中豆类是最常用的底物之一，如黄豆、豆饼等，主要用于生产豆制品，如豆豉、豆腐等。
谷物类固态发酵主要应用于酱油、米酒、醪糟等食品的生产。
木质素类固态发酵被广泛应用于木质素的降解和生物质燃料的制备等方面。
酒渣类固态发酵用于生物质能的转化和生产酒渣菌蛋白等。
果皮类固态发酵主要用于生产果皮醋等产品。
三、固态发酵的应用领域 1.食品领域：固态发酵技术在食品加工中得到了广泛应用，如豆制品、酱油、醋、米酒、酸奶、面包等。
2.药物领域：利用固态发酵技术生产天然药物，如青黛、灵芝、人参等。
3.环保领域：利用固态发酵技术处理废弃物，如酒渣、果皮等。
4.工业领域：通过固态发酵技术生产有机酸、生物柴油、单细胞蛋白等产品。
四、固态发酵工艺的挑战由于固态发酵的发酵底物非常复杂，所涉及的微生物多样且生态环境复杂，因此，固态发酵工艺面临着以下挑战： 1.微生物筛选和优化：选择合适的微生物对于固态发酵的成功至关重要，同时需要通过优化培养条件，提高微生物的代谢能力和产物的产率。
2.发酵条件控制：固态发酵中，底物湿度、通气、温度等因素都对发酵过程产生影响，需要合理控制这些条件，才能保证发酵的成功。
3.发酵底物的特性：不同的发酵底物性质不同，对于不同的固态发酵底物，需要制定相应的处理策略和工艺。
微生物发酵技术及其在食品生产中的应用
微生物发酵技术及其在食品生产中的应用自古以来，人们就在生活中应用各种发酵技术来制作食品，并且这种传统的制作方法在现代社会也得到了广泛的应用。
随着科学技术的不断发展，微生物发酵技术逐渐成为一种非常重要的食品生产工艺，不仅可以通过这种技术制造出各种美味的食品，还可以在生产过程中控制产品的品质和安全性。
一、微生物发酵技术微生物发酵技术是利用微生物（如细菌、酵母菌等）在一定条件下生长繁殖和代谢产生的各种化合物来实现生产目的的一种技术。
微生物发酵技术的发展离不开现代化的代谢工程学和生物学研究，这些学科对于制备大量纯化的生物催化剂、提高产率和降低成本都具有重要作用。
在微生物发酵技术中，微生物一般被称为“发酵菌”，它们在特定的生长和营养条件下可以进行多样化的代谢过程，释放出各种有用的代谢产物，如酒精、醋酸、酪酸、乳酸、酱油、味精、糖醇、酵素等。
从微观的角度来看，这些产物的生成与微生物的代谢活动息息相关，可以分为碳代谢、氮代谢、酸碱代谢、能源代谢等多个层面。
二、微生物发酵技术在食品生产中的应用1. 酵母发酵制备面包酵母是一种常用的微生物发酵菌，它可以嫁接成为酵母细胞，在面粉和水混合过程中释放出二氧化碳，使面团变得膨胀，并产生微甜味。
面包是一种众所周知的食品，可以通过酵母发酵技术制备，不仅营养丰富，而且口感十分香脆。
此外，面包的口感和品质等级与发酵时间、温度、原料质量等因素有关。
2. 发酵豆制品发酵豆制品是一种常见的食品，如豆腐、豆浆、味噌等。
通过加入盐、酱油、味精等调味料，可以制成各种口味豆制品，并能够改善豆类蛋白的味道和营养特性。
豆制品的发酵过程中产生的有机酸和酵素可以促进豆蛋白的分解和降解，使得蛋白质更加易于消化和吸收，具有更高的营养价值。
3. 酸奶发酵酸奶是一种乳酸菌发酵而成的乳制品，它不仅口感酸甜，还含有丰富的维生素和矿物质。
酸奶的制作过程中常常使用乳酸菌，这种微生物可以代谢乳糖生成乳酸，使得牛奶的pH值降低，从而保护其不受微生物污染和腐败。
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微生物固态发酵技术及其在食品加工中的应用摘要：近年来固态发酵在食品加工中越来越受到重视。
固态发酵工程在基质特性、染菌控制、水活度的控制、pH 的调控、传质与传热等领域的研究取得了较大的进展。
论文着重综述最近固态发酵工程在上述领域取得的一些重大的发展,探讨了固态发酵过程控制参数特征及其控制策略。
简要介绍了现代固态发酵技术在食品加工业中的应用,并描述了其发展趋势及应用前景。
关键词：固态发酵基质食品加工固态发酵(Solid State Fermentation , SSF) 是指在培养基呈固态,虽然含水丰富,但没有或几乎没有自由流动水的状态下进行的一种或多种微生物发酵过程,底物(基质) 是不溶于水的聚合物,它不仅可以提供微生物所需碳源、氮源、无机盐、水及其它营养物,还是微生物生长的场所[1]与其它发酵方式相比,固态发酵主要具有以下优点。
①原料成本低,多为天然基质或工业生产的副产物,来源广泛。
②工艺相对简单,基质的含水量低,可减小反应器的体积。
同时,无废水和废气产生,不对环境造成污染。
③发酵过程中不需要严格执行无菌操作。
固体颗粒间隙中存在的空气可为微生物生长提供氧气,通风量小,不需要无菌空气。
近几年,由于能源危机与环境问题的日益严重,固态发酵技术引起人们极大的兴趣,固态发酵领域的研究出现了翻天覆地的变化。
[ 2 ]本文在对大量文献阅读学习后，对固态发酵技术及其在食品加工中的应用做出综述。
1固态发酵基质研究在固态发酵中,固体底物不仅提供微生物所需营养,还作为细胞的固定物,能提供微生物所需一切营养的底物被认为是理想底物。
基质在固态发酵中具有独特的作用,它影响微生物发酵过程的传质、传热及微生物的代谢功能等。
1.1固态发酵基质特征在固态发酵中,固体底物提供微生物所需的营养,作为细胞的固定物,被认为是理想底物。
基质可以影响微生物发酵的传质、传热及微生物的代谢功能。
目前来讲,固态发酵基质一般都是未经处理的农副产品或其废弃物。
常用的有:玉米秸杆、玉米芯、小麦秸杆、麸皮、稻壳、玉米皮渣等富含纤维素的农副产品加工废弃物。
另外,还有玉米、大米、小米、木薯、大豆等富含淀粉或蛋白质的农产品。
在利用这些原料作为现代固态发酵基质时,首先要进行预处理并消毒,以适应微生物的生长和代谢,并保证实现微生物纯种培养的要求。
对于一些营养不全面的基质往往还需要增加其它必需的无机盐等营养物质。
在现代固态发酵过程中,木质纤维素原料作为基质使用最广泛,它包括各种植物的秸杆或果实皮壳。
通过微生物产酶可以将其中的纤维素、半纤维素、木质素分解成单糖,为微生物生长代谢提供可利用碳源。
还可以利用这些原料发酵来增加基质中的蛋白质作为反刍动物的饲料,或者用来生产纤维素酶或其它酶,也可用于酒精的生产原料和食用菌栽培的原料,还可以用来生产有机肥。
世界各国各类纤维素固体废物年产量可以达到1 550 亿t[3] ,数量十分惊人。
充分利用这种有机物纤维素,使之转化为能源、食物以及其它化学物质意义重大,且极具前景。
现代固态发酵的第二大类原料为淀粉质含量高的原料。
淀粉或其水解后得到的葡萄糖等是微生物生长代谢的一种极好的碳源,且以淀粉为原料可以生产各种各样的发酵产品。
生产时只要添加能水解淀粉的酶类,或同时接种能产酶、水解淀粉的菌种,达到边糖化边发酵的目的。
淀粉原料是人类生活的主要粮食资源,同时与纤维素原料相比,生产成本要高得多,限制了它在固态发酵中的应用。
1.2 底物预处理及吸收大多底物都是聚合物,不仅具有不溶于水,在微生物开始发酵初期不易被攻击等特点而且底物经常缺少某些微生物所需的营养,这时需要从外部添加这些营养。
为了使底物更容易地被微生物利用,经常对底物进行化学或机械预处理。
底物预处理方法很多,包括:汽爆、浸提、粉碎、裂解、研磨等机械处理及碱化学处理。
微生物的生长应归因于其分泌酶对底物有效分解的程度。
但底物的物理和化学因素都会促进或限制微生物的生长。
下列因素决定了微生物对底物的水解及利用: (1) 微生物分泌酶的种类; (2) 微生物对酶解物利用状况及其生长状态; (3) 酶、底物及水解物的消耗度; (3) 酶的扩散率; (4) 底物被攻击面积;(5) 底物不均匀性; (6) 最终产物的反馈抑制; (7) 微生物对易降解碳源的要求; (8) 酶动力学等[4-13]。
1.3 高温灭菌我们知道随着反应器的放大,培养基大规模灭菌会带来许多问题,如:培养基物理化学性质改变、有毒化合物的形成及营养物的损失等[20 ] 。
灭菌加热及冷却时间随培养基规模而变,灭菌过程受不同因素影响如杀死微生物的速率(与微生物活细胞成正比) 、不同微生物对温度的敏感性差别等。
对大规模灭菌一般采用高温、短时方法,这样由于热而引起营养成分破坏的概率减小。
在工业化生产时,培养基灭菌遇到的另一个棘手问题是:培养基有的有机成分易受热分解,甚至在较高温度下互相作用,形成对微生物有毒害作用的物质[14]。
有培养基灭菌除了考虑杀死微生物外,还应考虑温度对基质的物理化学性质的影响。
例如:麸皮(培养基中经常用的物质) 在较高温度下物理化学性质发生改变,这一般有利于微生物的吸收,所以灭菌时间要长一些[1 ]。
2培养条件的控制发酵过程中不同的控制参数(水活度、通风与传质、温度、pH) 是固态发酵中的关键因素,如何成功控制不同的发酵参数是工程放大的难点。
2.1 温度温度是影响微生物生长的重要因素,直接关系到发酵过程的正常进行和最终产品的生成。
固态发酵中,微生物生长初期要达到一定的温度,才能保证其正常生长。
微生物在生长过程中,会释放大量的生物热,尤其是在微生物的对数生长期,产热速度很快,菌丝体生长旺盛,造成物料大面积板结,加之固态发酵中没有自由流动相,导热性能差,单位距离上存在很大的温度梯度,有时高达3℃/ cm,不利于微生物的生长和产酶[20],必须通过通风降温、喷淋无菌水及翻曲等手段使热量及时散发。
2.2 pH值目前,世界范围内对于这方面的研究很少,但pH值是影响发酵过程的重要因素,由于固态物料的含水量偏低,液态发酵中的pH值检测手段难以应用。
一般认为,只要调节好初始pH值,发酵过程中不必对其进行监测和控制。
在实际过程中,菌体代谢会导致物料pH值发生较大变化。
2.3 水活度微生物能否正常生长,基质的水活度aw 是重要的制约因素。
一般而言,细菌正常生长要求aw在0. 90～0. 99;多数酵母要求aw 在0. 80～0. 90;真菌及少数酵母菌要求aw 在0. 60～0. 70。
水活度与物料的含水量有关,对于丝状真菌而言,过高的含水量会抑制菌丝的生长,过低的含水量则不能满足菌丝生长的需求。
含水量过高时,空隙率降低,不利于通风降温,同时,高温和高含水量对细菌的生长极为有利,对发酵过程会造成威胁。
而含水量过低时,由于生物热及通风造成的水分损失,会限制微生物的生长,并将直接影响最终产物的产量。
在发酵过程中,由于蒸发及温度上升,3固态发酵在食品加工中的应用随着固体发酵技术的改进和完善,固体发酵不仅可以用于液态发酵不能实现的发酵过程,也应用于一些目前已有的液态发酵过程并与之一争高低。
应用现代固体发酵技术能实现大规模生产,而且其投资规模和生产成本往往要比液态发酵法低,特别适合于一些精细发酵制品的制备和生产,更重要的是现代固态发酵往往没有影响环境污染的废物产生,在食品加工业中将发挥越来越重要的作用。
3.1 在酱油酿造制曲中的应用制曲是酱油生产中较为重要的一环,它直接影响到酱油的品质和产量[15-17 ]。
传统酱油生产中种曲和成曲的制备都是在敞开的环境中进行,很容易感染杂菌,影响种曲和成曲的质量,从而直接影响酱油的品质和产出量。
采用现代固体发酵技术能很容易克服上述问题。
3.2 在酶制剂生产中的应用α2淀粉酶是目前国内用途最广泛、产量最大的酶制剂品种之一,在食品加工中主要用于淀粉加工业和酒精酿造业。
生产α2淀粉酶的菌种有细菌和霉菌,霉菌α2淀粉酶大多采用固态法生产[13] ,而细菌α2淀粉酶则多采用液态深层发酵法生产。
近年来,有研究者尝试用枯草杆菌BF7658 变异菌种进行固态发酵,其产酶酶活比液态发酵要高4～5 倍,而且生产成本比较低,具有可观的经济效益[14]。
固态发酵可以产生高活力淀粉酶的原因是固态发酵中培养基麸皮的碳源浓度比液态深层发酵中的碳源浓度高得多,并且固态发酵中营养基质从固体颗粒到细胞的传递阻力较大,不如在液体深层发酵中从液体基质到细胞内部那样相对容易,从而消除了液体深层发酵中酶合成的分解代谢阻遏,造成了α2淀粉酶的大量合成。
纤维素酶有可能使植物纤维素糖化转变成食品原料,因此从长远来看纤维素酶的生产是一项很有意义的工作。
目前国内外纤维素酶生产工艺有两种:固态发酵和深层液体发酵。
在生产纤维素酶上,固态发酵占有很多优势,发酵条件环境更接近于自然状态下木霉生长习性,使其产生的酶系更全,有利于降解纤维素,同时能源消耗少,设备投资相对减少,酶产品收率高,后续提取过程较液态发酵易处理。
但由于传统固体发酵本身存在着一些培养参数如传质、传热、水份活度难以控制等问题而使其规模化生产受到一定的局限。
采用现代固态发酵技术进行纤维素酶发酵生产完全可以克服上述缺点并达到扬长避短的效果[15]。
除此之外,还有一些其它的酶也可用现代固态发酵技术来制备[16-17]。
3.3 在食用菌生产中的应用食用菌不仅是一种营养丰富,同时还具有一定的保健功能,因此其栽培生产是一项很有意义的工作[3 ]。
采用培养基灭菌技术、纯种接种技术、纯种培养技术,自动控制温度和湿度的栽培管理技术等现代固态发酵技术栽培食用菌,不但可以实现稳产高产、增加经济效益,而且还可以提高产品品质,减少杂菌污染,提高其市场竞争力[18]。
3.4 在柠檬酸生产中的应用柠檬酸一般是用黑曲霉或假丝酵母通过液态发酵生产的[19]。
利用现代固体发酵技术,既可以利用农业残渣作碳源生产柠檬酸,又可以控制发酵的工艺条件,实现柠檬酸生产过程的纯种固态发酵。
3.5 在红曲生产中的应用红曲是我国黄酒特有的糖化发酵剂,生产中以大米为原料,经浸米、蒸料后拌入红曲菌种培养制成。
红曲培养通常要求控制一定的温度和湿度,传统的生产方式落后,存在发酵过程难以控制、易染菌、发酵周期长、产品收率低、有效成分含量低等问题。
采用现代固态发酵技术和设备,可以使发酵过程易控制,发酵过程中化学营养物质添加方便,并可防止杂菌的污染,获得高产量和高质量的产品。
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