固体发酵综述及其优点(精选)
固态发酵法
固态发酵法固态发酵法白酒生产特点之一，是采用比较低的温度，让糖化作用和发酵作用同时进行，即采用边糖化边发酵工艺。
淀粉酿成酒必须经过糖化与发酵过程。
一般糖化酶作用的最适温度在50--60℃。
温度过高，酶被破坏的量就会愈大，当采用20-30℃低温时，糖化酶作用缓慢，故糖化时间要长一些，但酶的破坏也能减弱。
因此，采用较低的糖化温度，只要保证一定的糖化时间，仍可达到糖化目的。
酒精发酵的最适温度为28-30℃，在固态发酵法生产白酒时，虽然入窖开始糖化温度比较低(18-22℃)，糖化进行缓慢，但这样便于控制。
因开始发酵缓馒些，则窖内升温慢，酵母不易衰老，发酵度会高。
而开始糖化温度高，则糖分过多积累，温度又高，杂菌容易繁殖。
在边糖化边发酵过程中，被酵母利用发酵的糖，是在整个发酵过程中逐步产生和供给的，酵母不致过早地处于浓厚的代谢产物环境中，故较为健壮，对酿酒设备没有特别要求。
第二个特点是，发酵过程中水分基本上是包含于酿酒原料的颗粒中。
由于高梁、玉米等颗粒组织紧密，糖化较为困难，更由于是采用固态发酵，淀粉不容易被充分利用，故对蒸酒后的醅需再行继续发酵，以利用其残余淀粉。
常采用减少一部分酒糟，增加一部分新料，配醅继续发酵，反复多次，这是我国所特有的酒精发酵法，称谓续渣发酵(续粮发酵)。
第三个特点是采用传统的固态发酵和固态蒸馏工艺，以产生具典型风格的酿酒设备白酒。
近年来，通过对固态法白酒和液态法白酒在风味上不同原因的深入研究，认为固态法白酒采用配醅发酵，并且配醅量很大(为原料的3-4倍)，可调整入窖的淀粉浓度和酸度，达到对残余淀粉的再利用。
这些酒醅经过长期反复发酵，其中会积累大量香味成分的前体物质，经再次发酵被微生物利用而变成香味物质。
例如糖类是酒精、多元醇和各种有机酸的前体物质；酸类和醇类是酯类的前体物质；某些氨基酸是高级醇的前体物质，而酒精是乙酸的前体物质等。
当采用液态发酵时不配醅，就不具备固态发酵时那样多的前体物质，这就是两种制酒工艺使酿酒设备白酒风味不同的原因之一。
固态发酵名词解释
固态发酵名词解释
固态发酵（Solid-state Fermentation，简称SSF）是一种发酵过程，它是在固态培养基上进行的发酵。
固态培养基是一种非液体的培养基，它可以是纸张、木板、砂石、颗粒状的生物质等。
在固态发酵中，发酵菌种通常是被固定在固态培养基上的，因此，它们无法在液体中浮动，也无法通过气体交换来摄取氧气。
相反，它们必须依靠固态培养基上的氧气来进行新陈代谢。
固态发酵具有许多优点，例如：
•可以大大降低发酵过程中的能耗；
•可以降低发酵产物的污染；
•可以促进发酵菌种之间的相互作用；
•可以提高发酵产物的质量和产量。
固态发酵广泛应用于食品、饲料、生物质能源、生物药剂等领域。
固态发酵技术-物质和热量
04
04
固态发酵技术的优化与改进
固态发酵技术的工艺优化
优化菌种选育
01
通过选育具有优良发酵性能的菌种，提高固态发酵产物的产量
和质量。
优化固态发酵工艺参数
02
通过调整发酵温度、湿度、pH值等工艺参数，改善固态发酵过
程的物质传递和热量平衡，提高产物产量。
优化固态发酵原料配比
03
微生物的生长和代谢
微生物生长
固态发酵过程中，微生物利用原料中 的营养物质进行生长繁殖，形成菌丝 体和孢子。
微生物代谢
微生物在生长过程中进行代谢活动， 将原料中的营养物质转化为代谢产物， 如酒精、乳酸、醋酸等。
代谢产物的形成和积累
酒精的形成和积累
固态发酵过程中，微生物将葡萄糖代谢产生酒精，随着发酵过程 的进行产生不利影响， 因此需要控制适宜的温度范围。
热量对固态发酵过程的影响
01
适宜的温度可以促进固态发酵的 进行，提高发酵效率。
02
过高的温度会导致微生物死亡或 失活，影响发酵效果。
温度的波动会影响固态发酵的稳 定性，因此需要保持温度的恒定 。
03
热量管理是固态发酵过程中的重 要环节，合理的热量控制可以提
固态发酵技术可以用于将 废弃物转化为生物质能， 提高能源利用效率。
在环境保护和治理领域的应用前景
有机废弃物处理
固态发酵技术可用于处理有机废弃物，如农作物秸秆、畜禽粪便 等，实现废弃物的资源化利用。
污水处理
固态发酵技术可以用于污水处理，降低水体中的有害物质含量， 提高水质。
土壤修复
固态发酵技术可以用于土壤修复，改善土壤质量，提高土壤肥力。
固态发酵技术的应用领域
生物固态发酵技术的研究与应用
生物固态发酵技术的研究与应用随着现代科学技术的不断发展，越来越多的专业领域得以研究与应用，其中生物技术一直在不断地发展扩展，比如生物固态发酵技术就是较为常见的一种。
那么，到底什么是生物固态发酵技术呢？下面，就让我们一起来了解一下。
一、生物固态发酵技术概述生物固态发酵技术是指以固体物料为底物、微生物为生产菌种、在适宜的条件下，通过发酵代谢及酶的作用，转化物质为有用产物的代谢过程。
相比于液态发酵技术来说，生物固态发酵技术的优势在于可以利用固态底物，减少采购成本，提高生产效率，对环境污染的抵抗能力更强等方面。
二、生物固态发酵技术的研究生物固态发酵技术的研究主要分为两个方面：底物的筛选和菌种的优化。
对于底物的筛选方面，目前主要考虑的因素有以下几个：（1）日常生活中产生的废弃物；（2）容易获取且成本较低的农副产品废弃物；（3）可以促进微生物生长代谢，并且产生有用代谢产物的底物等。
而关于菌种的优化，主要有以下几个方面：（1）通过基因改造来提高产酶菌株的效能；（2）调节培养条件来提高产酶菌株的菌量等等。
除了以上两个方面，还有很多其他方面都在不断地被研究与探索着，从中我们也可以看出固态发酵技术有着非常广阔的应用前景。
三、生物固态发酵技术的应用生物固态发酵技术的应用远远不止一种，下面就给大家介绍几种常见的应用：（1）生物质制氢生物质制氢是使用固态发酵技术制造氢能源的一种方法，其原理是由细菌分解生物质，产生氢气。
（2）生物有机肥料固态发酵技术可以处理农业和家庭废弃物，产生高品质的有机肥料。
生物固态发酵技术可以大幅减少有害化学物质和污染物的制造，使得有机农业更加环保。
（3）生物还原污泥生物固态发酵被广泛应用于污泥还原工艺。
在这个过程中，微生物和酶将污泥内的腐烂有机物分解成土壤改良物质，同时产生能源，使污泥变为一种有用的底物。
总的来说，生物固态发酵技术无论在研究还是应用方面，都有着广泛的意义和重要性。
未来，它也一定会在更多领域得到应用并不断发扬光大。
固体发酵法
固体发酵法简介固体发酵法是一种利用微生物在固体基质中生长代谢产生有用产物的生物技术方法。
通过在适宜的温度、湿度和通气条件下，将有机物质与微生物接种于固体基质中，经过一定时间的发酵，可获得所需的发酵产物。
这种方法广泛应用于食品加工、农业废弃物处理和生物能源生产等领域。
发酵原理固体发酵的原理是将含有碳源和生长因子的固体基质与微生物接种物混合，通过微生物的代谢作用，利用基质中的有机物质进行生长、产生酶和代谢产物。
微生物在发酵过程中，通过分泌的酶降解基质中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等，转化为能量、有机酸、酶和其他有用产物。
这种方法与液体发酵相比，具有较高的微生物密度和产物浓度。
固体发酵的主要过程包括微生物的生长、代谢产物的生成和基质的转化。
微生物的生长需要适宜的温度、湿度和通气条件。
基质中的有机物质被微生物降解和转化，产生的代谢产物可以直接从基质中收集和提取。
发酵基质固体发酵法中常用的发酵基质包括谷物、豆类、木屑和废弃农作物等。
这些基质具有较高的碳源含量和适宜的结构特性，可以提供微生物生长所需的营养和支持。
不同的基质适合不同类型的微生物和发酵产物的生产。
谷物基质谷物基质如玉米、小麦和大豆等，含有较高的碳水化合物、蛋白质和维生素等营养物质。
这些谷物基质在发酵过程中可以被微生物降解，产生乳酸、酒精和酶等有用产物。
谷物基质的结构较为均匀，易于控制发酵过程中的温度和湿度。
豆类基质豆类基质如豆饼、大豆渣等，含有丰富的蛋白质、纤维素和抗氧化物质。
这些基质在发酵过程中可以被微生物降解，产生氨基酸、酶和其他发酵产物。
豆类基质的结构较为复杂，需要在发酵过程中加入适量的水分和调节pH值。
木屑基质木屑基质如锯末、稻壳等，含有丰富的纤维素和木质素。
这些基质在发酵过程中可以被微生物降解，产生纤维素酶、木质素降解酶和其他有机酸。
木屑基质的结构较为松散，需要较高的通气条件和适量的水分来保证微生物的生长活性。
废弃农作物基质废弃农作物基质如秸秆、麸皮等，含有丰富的纤维素和半纤维素。
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。
固液发酵
一、固体发酵 1. 固体发酵的概念：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，随著自由水的增加，固体发酵范围延伸至粘稠发酵（slurry fermentation）以及固体颗粒悬浮发酵。
2. 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，又例如曲霉菌（Aspergillus）在固体发酵所产生的糖苷酶较液体发酵产生的酶更具耐热性。
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。
3. 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於固体发酵，pH值、湿度、基质浓度不易调控，生物量（Biomass）不易量测，每批次发酵条件不易一致，再现性差，质量不稳定。
4) 不易以搅拌方式进行质量传递（masss transfer），因此发酵期间，物质的添加无法达到均匀，因此不易得到高含量的产品。
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。
二、6) 固体发酵的培养时间较长，其产量及产能常低於液体发酵，发酵过程容易被杂菌污。
固态发酵课件.ppt
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
3.2 固态发酵的形式
• 固态发酵可以以许多不同的形式进 行，按照使用的微生物的情况和形 成的产品条件不同，固态发酵可分 为自然富集固态发酵、强化微生物 混合固态发酵、限定微生物混合固 态发酵和单菌固态纯种发酵。
固态发酵 概述
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2、固态发酵的特点
• 基质：可被微生物降解或不被降解 的多孔固体基质，气固表面积大 （ 103-106m/cm2 ） ， 有 利 于 微 生 物生长。
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
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4.1 实验室固态发酵反应器、中试固态发酵 反应器与工业级固态发酵反应器
按照固态发酵反应器所承载的固体物料多少 不同，可将固态发酵反应器分为三大类：
• 第一类是实验室固态发酵反应器 可进行 克级规模固体物料的固态发酵实验；
• 由于是非均相反应，发酵参数的测 定和控制比较困难，大多发酵过程 依赖经验。
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
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2.1主要影响参数
水活度 温度 通气与传质 pH值
固态发酵 2.1.1 水活度（aw）
概述
内涵 特点 分类 反应器
由于固态发酵的最大特点就是无 游离水，因而底物含水量的变化，
必然会对发酵过程产生影响。
发酵类型及其各自的特点
发酵类型及其各自的特点发酵类型及其各自的特点？★固态表面发酵：是在固体培养基表面生长，是最早的工业发酵形式如白酒、酱油生产等。
这种方法麻烦并效率低需大量底物用于生产，但它仍用于少量液态发酵不能完成的产品生产。
固态发酵的优点:◇原料来源广，价格低廉；◇在霉菌发酵时就可以防止污染杂菌；◇能耗低；◇固体发酵的产物回收—般步骤少，费用也省。
固态发酵的缺点:◇大规模生产时的散热比较困难，◇参数检测如pH值、温度、菌体增殖量、产物生成量等是很难实现的。
★液态发酵：容量大，生产效率高，适于机械化，便于工艺条件的控制，产品质量高。
根据液态发酵中对氧气的需求分为：好氧发酵：如谷氨酸、柠檬酸、青霉素生产厌氧发酵：如乳酸、丙酮丁醇生产兼性厌氧发酵：如酒精生产时，前期通入一定量空气供酵母生长，后期形成缺氧环境，使乙醇大量积累发酵类型根据生产情况可分为：（1）分批发酵：分批发酵: 最简单的发酵形式。
优点：操作简单周期短染菌的机会减少生产过程、产品质量容易掌握（2）批补料发酵：fed-batch：分批补料发酵的优点：系统中能维持很低的基质浓度，从而避免快速利用碳源的阻遏效应能够按设备的通气能力去维持适当的发酵条件能减缓代谢有害物的不利影响（3）分批补料发酵分批补料发酵较单一的分批发酵中对废物浓度的升高会有积极影响是不断的稀释。
罐的利用率升高。
罐内装液量加大就可获得更高的产率。
另外，选择性的补料可用于保持发酵适当的pH 以利产物的形成。
分批补料发酵的操作控制方式：反馈补料：控制基质浓度流加、恒pH流加、恒溶氧流加、控制比生长速率的流加；非反馈补料：恒速流加、线性速率流加、指数流加（4）连续发酵⑴在分批发酵和分批补料发酵中均存在微生物生长环境变化较大的缺点。
而在连续发酵中控制的原则是保持条件始终一致。
同时保证这些条件始终最适合产物的形成这一点在分批发酵中是不可能的。
⑵最佳的连续发酵将使产物形成数量始终保持近似相同这种发酵形式的优点为产物的质量始终一致这一点对药物等代谢产物的生产是很重要的。
论固态发酵——精选推荐
论固态发酵:j岁山东省科学院生物研究所栾兴社固态发酵涉及到微生物生长和水不溶物原瓣的利用.这应该和旧时的"表面培养"术语加以区别,表面培养或用固态基质或用液态基质,主要指生长方式.在生产实际中,固态发酵通常在没有或基本没有游离水的系统中进行,导致所谓的半固态或固态发酵系统.当水份含量低于12%时生物活性停止,这就可以建立固态发酵能够进行的较低的限制.对太都分固态原料来说,水分在8O以上时则出现游离水.固态发酵应用于许多国家,徽生物学和生物化学过程得到深入了解,某些东方发酵食品的制造历史可以追朔到1000B.C.酒曲的舾造是固态发酵的原始形式.近些年,固态发酵主要集中于由淀粉质原料生产富古蛋白质的饲料,由各种废物生产ScP(单细胞蛋白),由蔗根,甜菜纤维素质原料生产乙醇,由玉米生产柠檬酸,真菌毒亲等.应用在纤维素废物上的混合培养是一崭新的,极暖引人的途径.与液体深层发酵相比,固态发酵通常比较简单,需能耗较少.发酵水分低能够减少发酵物的空间,不影响产品产率,通气和混合条件较易达到.不利的一面是由于固体原料附加的障碍.固态发酵要比液态发酵慢.固态发酵也存在热消散问题,热量消散受鞭粒内质量转移的影响.并且由于缺少适当的传感装置和固态操作技术而难以控制.本文主要论述固态发酵徽生毒勾和工程上的基本原理.一,微生物的类型许多徽生物都能够在固态基质上生长,但只有丝状真菌能够在游离水缺少的情况下生长的很好.细菌和酵母在40—70湿度水平固态原料上生长.但单细咆的生长和增殖通常需要游离水.某些工业固态发酵工艺中酵母通常与其它微生物在固态基质上共生长.在丝状真菌中,有三纲茵在固态发酵中具有重要的工业应用.藻状茵纲如毛霉属和根霉属,子囊茵纲如曲霉属和青霉属, 担子茵纲如白根霉和食用蘑菇.二,固态发酵过程1.用真菌纯培养进行固态发酵为了控制基质的利用和末端产品的形成,工业固态发酵应用了纯培养如盥子生产过程,Raimbault过程和Waterloo单细胞蛋白生物转化过程.曲子的制造工艺是从东方古代用真菌发酵谷物和大豆制造食物或进一步加工用的中间物(清酒或米酒)延化而来.制曲过程产生蛋白酶和淀粉酶,用来分解蛋白质和转化淀糖为糖.制曲过程被西方酒精发酵工业采用生产淀粉酶.麸皮和稀盐酸(o-1--0.2M)混合后在100℃蒸3O分钟.在pH3.5.含有5O干物质的料中接人米曲霉浓孢子悬液,分装于摇动培养器中.霉菌在32℃强力通气下而生长.当培养36小时孢子开始形成时收获培养物.有几种酶生产的工业工艺过程是在制曲工艺的基础上发展起来的.除了淀粉酶外,纤维幕酶,果胶酶,真菌毒蒙都是由这种工艺产生的. Raimbault工艺是淀粉质原料固态发酵的新工艺.它应用固定化床柱式生物反应器,淀粉颗粒形成真菌生长的固定化床层.台3O一35%水份的粗木薯颗粒在7O一8O℃缓和通汽蒸lO—l5分钟,玲却到4O℃后与硫酸饺,尿素及其它无机盐馄合, 接种黑曲霉孢子4×10/g干木薯.在混合3S期间,蒸后的胶状物料迅速形成2--3ram的颗粒,这种颗粒保证了菌丝生长和通气层的形成.维持菌丝替代基质时的结构.起始基质水份是55,在3O小时提高到7O一75.pH从4.8降到3.5,末端产品约有2O蛋白质(起始时为2.5N)和25残留碳水化合物,碳水化合物变成蛋白质的转化率为20—25.真菌的生长成功地竞争过了自然微生物区系.20小时后好氧菌和厌裁细菌得到太大减少,致病菌不复存在.Waterloo工艺是由纤维素质原辩生产ScP的固态发酵工艺.由农业和林业废物能够得到35以上的蛋白质.2.用混合真菌培养进行舞卷发酵在自然界,固态发酵多半由混合培养进行.在这些土生的复合物和各不相同的基质中,几种或一系列的微生物会找到最适生长和共生合作的位置.混合培养会提供生长和产品形成的内部调节.倒如Vtesturs发理,纤维素裂解毛壳菌和解脂假丝酵母或术素木霉和解脂假丝酵母的混合培养比之任何一种霉菌的纯培养更有效地转化麦秸杆为霉菌生物量.其理由是酵母能够利用霉菌纤维素酶产生的过量糖, 通过去除代谢抑制物适当防止了霉菌孢子形成.3.固态发酵中微生牺的基质特异性在固态发酵的基质中太多是淀粉质原料和纤维素质原料.在这些固态原料中,蛋白质和脂也被微生物利用,但它们不是主要的基质.许多藻状菌和子囊茸能簪转化淀糨为糖.木霉,根霉,特别是曲霉能够由淀粉产生淀!盼酶,果胶酶,真菌毒素和生物量产品.尽管许多教生物产生纤维素酶,但很少能够分解术质纤维素有效地产生生物量和其它末端产品.纤维单孢细菌在固态发酵中是最有效的木质纤维素转化者之一. 在真菌中子囊菌和担子蓖是最有效的.在固态发酵中最成功的纤维素转化菌是reesei,木素术霉和纤维素裂解毛壳茵.在36担子菌中.白根霉能够利用木质紊和纤维素(而褐根霉只能分解纤维素),转化2O～3O的木质纤维素为生物量4.固态发酵的末螭产品固态发酵期望的末端产品包括生物量,酶,有机酸和特殊的次级代谢物(如真菌毒素和调味素).固态发酵在蛋白生物量和酶生产中起着越来越重要的作用.生物量和酶浓度比之在液体发酵中要高的多.在米曲霉以大米为原料的固态发酵中生绚量和淀粉酶活性分别达到400gL和1380U/ml,比液体发酵分别高约8o倍和l0倍.Chahal应用固态系统以碱处理玉米芯为原料,在三角瓶中接种纤维素裂解毛壳菌,培养5天得到了2O一24的粗蛋白.可是,转化是以预处理可藩的半纤维素为基质,蛋白质产量是130mgLh～,非常接近于臻层发酵的146mgL-1h～.总基质利用事是2O一25.Tengerdy甩170℃l0分钟处理牛粪纤维,静止发酵7天得到了n一12的纤维素裂解毛壳蕾真蛋白质.生长发生在可藩的半纤维素上.80%的半纤维素和3O的纤维素参与代谢. Viesturs用木素术霉和解脂假丝酵母在蔫汽处理的粉碎麦秸杆(1mm颗粒)上混合发酵7天得到18的真蛋白.其条件为:温度"30℃,通气量为0.5--0.6Lmin_..木素木霉只产生ll%的真蛋白.在类似的发酵中纤维素裂解毛壳和解脂假丝酵母产生l6的真蛋白.孢子形成是限制生物量的过程,无可用的营养.用黑曲霉和黑根霉共同发酵压榨的苜蓿,蛋白质回收率由47提高到65,生物量的产率为总固态物消耗的39—47.特殊的固态发酵生物量的生产是蘑菇生产.蘑菇是很有价值的食物,菌丝是补充动物营养的丰富的蛋白质源.与堆肥制造相结合的蘑菇生产会转化农业和林业木质纤维素为食用蘑菇和蛋白质丰富的动物饲料.全部长滚菌丝的秸杆包含约6—12的菌丝,产率大概是蘑菇干重的5.淀粉酶,纤维素酶,果腔酶,a一半乳糖苷酶和转化酶都可由固态发酵法生产. Silman报导了用泡盛曲霉由每克千麸皮可生产101U半乳糖苷酶和181U的转化酶.Mushikova用同样的菌株由每克麸皮和甜菜的混合物生产12001U果腔酶,500IU半纤维素酶和901U淀粉酶.真菌毒素也可由固态发酵法生产. Hesse[tine在固态发酵中用赭曲霉由每克干物质可生产lg赭石毒素,而液体深层发酵是tmgL～.真菌孢子可通过制曲方式的固态发酵生产,这种真菌的孢子可用于转化太量的有机化合物.三,真菌的生长特点1.生长类型在液体深层发酵中丝状真菌的生长和在固态发酵中是不同的.在典型的搅拌发酵器里,真菌通过茁丝片断进行增殖.但如果茁丝缠结,并形成球状物,则球状物的外边缘发生顶部生长.在两维表面的琼脂平板,真菌以辐射的方式朝着提高营养物的浓度梯度通过顶部扩展而进行典型生长.生长率为线性,并依赖于外周生长区的宽度,在外月生长区茁丝生长呈对致关系,大约等于在液体培养中观察到的比生长率(O.U一0.15h-1).在多数固态基质发酵中,天然原料如,麦秸杆,干草术屑形成多表面的复合表面.这就使生长类壅和生长率特点变的非常复杂.生长仍然是在固体层表面进行顶部生长,但生长方向和生长率取决于营养物和固体表面的几何轮廓.电子显截镜照片说明,在带搅拌的蟹酵器里发酵期间纤维素裂解毛壳茁和木素术霉在麦秸上生长时.茁丝牢固地玷在秸杆表面,集中于缝隙和孔处.茁丝体充满秸杆之间的空间.但由于没有游离液体和空隙间营养物,生长率取决于茁丝体达到下一秸杆的能力.所以文献中最有准确的丝状真菌固态发酵对生长率的数学描述是不足为奇的.既然丝状真菌能够在游离水缺少时的固体物质表面生长,在真菌生长和茁丝漫延中,表面吸附起着一非常重要的作用.许多丝状真菌和酵母分泌具有牯附性质的胞外多糖.除此之外,许多真菌拥有固着结构如.假根嗳器和附着孢,它们为吸附提供了机械手段.茁丝尖都在固着结构吸附的固体基质表面引起成孔前酶解反应, 这样便于基质粒子内部的穿透.2.真菌生长率的测定在固态发酵中,真菌茁丝错综复杂地与基质交织在一起.生物量的测定是非常困难的.多数应用在液体发酵的标准方法是没有用的.细胞生橱量是许多过程的总和如.核酸复制和蛋白质合成的自动催化过程,同化过程.生物量的催化成分大约是茁丝的不可溶物如,DNA,RNA,蛋白质,但随着培养的进行,同化成份的增加, 以总茁丝不可溶物为基础的生物量测定必须调整到茁丝培养的发展阶段.对测到的固态基质中存在的成份必须校正.标准的DNARNA,蛋白质的检测方法在许多参考书中都可以找到.通过蛋白质检测生物量的好方法是分剐测定吸附于固体基质表面上的蛋白质. 蛋白质测定的Lowry法和Kjddahl法都是需要的.一种比较直接和精确的测定蛋白质生物量的方法是以(isNH.):S0.与真菌蛋白质的结合.生物量的测定是以ATP 量,O,吸收,CO:进化和葡萄糖胺为基础.测定生物量同化成分的方法是对正在生长的真菌培养有作用.3.丝状真菌生长和代谢的调节与控翩丝状真菌在固态发酵中的生长和代谢所遵循的生化与物理规律一样.固态发酵的控制比较困难.也就是说用固态发酵法进行恒化连续培养是不可能的.在固态发酵中对发酵器中气体组成,混合,基质表面与体积的比率,营养,环境因子如.pH,温度,温度进行控制.37(1)物理因素的控制在固态发酵气体环境中O和CO,分压对于生长和产物形成为说是关键的因子,Bajracharya等发现在米曲制造过程中生长和生物量的积累在密闭气体系统中对O:分压不敏感,但对CO:分压是敏感的.纤维素裂解毛壳菌生物量的生产不受O:的限制,但取决于CO:.米曲制造中CO分压阻止了淀粉酶的形成.在同一发酵器中提高CO,分压刺激了淀粉酶的生产.提高通氧率刺激了泡盛曲霉由麸皮固态培养进行n一半乳糖昔酶和转化酶的生产.混合是与通气有关的另一控制参数.混合对氧气来说形成了新的表面.同时也会破坏菌丝和抑制生长.通气由于改变了水与空气的比率,所以改变了基质的湿度. 对白根霉来讲秸杆降解最适水份含量为75.(2)营养因素控制营养因素通常是真菌生长的限制因子.在固态基质中,由于限制了基质扩散率和基质对菌体的接近,这种限制尤为严重.在固态发酵中生长营养调节的一个重要指标是C,N比率.最适的C,N比率在lO—l00范匿内变化,但C和N和有效性比比率更为重要N源是重要的,NH.Cl,(NH.),sO和脲素导致A TP消耗的降低和产生低pH}NaNO,使A TP消耗量增加,NO,的产生从而使H升高.在木薯黑曲霉固态发酵中临界N水平是0.75,6,高于这一水平生长明显下降.在莱些固态发酵工艺中,N的质量是非常关键的.Mushikova通过改变麸皮与甜菜头的比率来改变泡盛曲霉果胶酶,淀粉酶,半纤维素酶和蛋白酶的生产.在白根霉木质原料的降解中CtN比率在l00—25O之同是合适的.氮饥饿利于木质素降解,较高的N水平利于纤维素降解. (3)孢子形成的控翻丝状真菌.特别是高等真菌是一种复杂的微生物,在生命循环期间经历了形态和生理上的差异.从固态发酵的观点来看, 丝状真菌生长过程中最重要的形态变化是形成孢子,因为它似乎是真菌生物量形成的最终限制因素.在固态培养中较低的蛋白质水平(12—24)和较低的转化率往往与孢子的形成连系在一起.环境变化引起孢子形成.在固态发酵中环境影响增加, 这是由于只是有限地击除了这些影响(如, 扩散慢,传送受限制).孢子形成与代谢抑制或通过C—AMP调节有关.在纤维素裂解毛壳菌固态发酵培养中还原糖的累积引起孢子形成,当这些还原糖由共同培养的酵母利用时(解脂假丝酵母)孢子形成延迟.高水平的通气(O.21kgmin)促进了泡盛曲霉麸皮固态发酵中孢子的形成. 在15rpm下混合,通过对菌丝体的剪切防止了孢子的形成.营养或营养可甩性能够通过代谢影响谓节孢子形成,这种代谢影响大概与代谢物抑制和代谢停止有关.在纤维素裂解毛壳菌于NH处理的纤维素质基质上培养时孢子大量形成,但在破处理的基质上却没有孢子形成.在碱处理的基质上营养的可甩性是比较高的.主要参考文献1.Raimbault,M.&Alazard,D. (1980).EuropeanJ.App1.Microbio. Bioteeh.9.199—209.2.Zadrazil,F.&Brunnerl,T. (1981).EuropeanJ.App1.Microbio. Biotech.11.183—188.3.SomsakSarangbin,eta1.App1. Microbio.Biotech.(1993).40:206—210.。