微生物的现代固态发酵
微生物及其酶在固态发酵制醋中的作用
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微生物及其酶在固态发酵制醋中的作用
雷 玛 莎
（北京龙门和田宽食品有限公司 !"""#$） 摘要： 本文分析了固态发酵工艺生产食醋中微生物各种酶的生化作用及对食醋风味和品质的影 响。以米醋生产为例， 介绍了主要微生物及酶的作用环节， 利于科学设计食醋酿造的工艺流程。 关键词： 微生物； 酶； 固态发酵； 食醋 中图分类号： %& ’$()’ 文献标识码： * 文章编号： （’"""） !""" + ,,#", + ""’" + "-
参考文献： ［(］ 黄仲华 " 中国调味食品技术实用手册 " 中国标 准出版社， (,,(" ［#］ 包启安 " 食醋的科学与技术 " 科学普及出版社， ，-） (,,,（ " ［.］ 马清和 " 中国调味品酿造技术 " 世界图书出版 社， (,,." ［/］ 雷玛莎 " 生料固态制醋中有机酸的生成规律 " 中国酿造， ，#） (,,,（ "
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Hale Waihona Puke 固态发酵制醋中主要微生物及其酶的作用环节示意图
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微生物及其酶在固态发酵制醋中的作用
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以我厂米醋制造为例，大米粉的前期生 料糖化采用麸曲 !"#$，它是酿酒酿醋的糖 化剂，这种曲霉是酿造过程中糖化和发酵的 原动力。主要微生物是黑曲霉，它 糖 化 力 强，一 般 在 %!&， " ’ $(， )*+, - ,，糖 化 力 高，对各种原料适应性强。酒化最早采用酵 母菌 (!%%，由 于 此 菌 种 采 用 人 工 增 殖，费 工且易老化，近几年已改用酒用活性干酵 母，这种活性干酵母，发酵力强，耐酒、耐 酸、耐高温、其特点是可缩短发酵周期，不 易被杂菌污染，出酒率高。醋化采 用 空 气 中、发酵池、工器具等带有的自然 醋 酸 菌 群，这种耗氧的醋酸菌只要条件适应，繁殖 力很强，详细的生化过程见图 )。 大米粉的前期糖化、酒化过程中，在稀 释的醪液中已经有了黑曲霉和酵母菌两个菌 群，加入辅料后开始醋酸发酵，这时生料固 态制醋过程中主要的微生物：黑曲霉、酵母 菌、醋酸菌开始了相互之间的依赖共生，互 生代谢过程。制醋行话称之为三边发酵即边 糖化、边酒化、边醋化，这就是生料固态食 醋发酵的生物学特性。具体过程是：黑曲霉 菌 !"#$ 糖化大米粉开始后，由于空气中乳 酸菌的作用，糖化液逐渐变酸，当酸度达到 ，正好是黑曲霉的 ).#, - )//+0 （以醋酸计） 最适生长酸度。黑曲霉这一微生物主要分泌 糖化酶，不断地催化米粉中的淀粉转化为葡 萄糖，使它成为酒化阶段酵母菌这一微生物 体的营养源，酵母菌是酒精发酵的主要菌， 它分泌的酒化酶将葡萄糖发酵为酒精，酵母 菌首先从醪液中利用营养物质— — —葡萄糖合 成自身的细胞物质，菌种大量增殖，促进酒 化发酵，其生化反应表现为：酵母菌将葡萄 糖发酵为丙酮酸后再由菌体生成的脱羧酶催 化脱羧成乙醛，乙醛再被还原成乙醇，总反 应式如下：
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。
固态分层发酵技艺
固态分层发酵技艺固态分层发酵技艺是一种传统的中国微生物发酵工艺，也是一种特殊的发酵方式，与液态发酵和半固态发酵不同。
它利用各种微生物在固体基质中的分层代谢作用，形成多种营养成分和食物味道的方法。
在该技艺的背景下，我们可以从以下几个方面来了解固态分层发酵技艺的特点和实现方法。
1.固态分层发酵技艺的基本原理。
在该技艺中，微生物在固体基质中按照一定的层次排列，在不同的环境中发挥各自的代谢作用，如产生发酵物质和发挥防腐保鲜作用。
而这些微生物与基质之间的相互作用具有非常重要意义，因为它们会导致各种复杂的微生物代谢产物和特征味道的产生。
因此，必须掌握用不同的微生物和基质来构建不同的分层发酵结构的方法以及关键微生物和代谢产物之间的关系。
2. 固态分层发酵技艺的过程。
固态分层发酵技艺主要由以下几个步骤组成：基质的制备、发酵物的接种、分层结构的构建和保险。
在实施这些步骤的过程中，我们需要掌握基质的调配、接种微生物的条件和参数、构建分层结构的方法、以及合适的保险措施，以及监测分层发酵中的质量指标。
3. 固态分层发酵技艺的优点。
固态分层发酵技艺主要有以下几个优点：首先，该技艺能够提高食物的口感和营养价值，因为微生物代谢过程能够释放出一些人体需要的营养成分和食物味道。
其次，这种技艺具有生态、安全、节能的特点。
因为其过程中没有大量的水、无需添加化学品，同时能够减少二氧化碳的排放，并且对于粮食、蔬菜等食材的保鲜有着显著的效果。
最后，这种技艺也可以运用在茶、酒等生产过程中，进一步的提高了产品的质量和营养价值。
通过以上的介绍，我们可以看出固态分层发酵技艺的重要性和应用前景。
对于内容创作者来说，我们应该多样化的方式展现这种技艺的魅力，从而使读者更加深入的了解和认识固态分层发酵技艺，为保护和发展中国传统技艺做出更好的贡献。
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。
固体发酵工艺流程
固体发酵工艺流程固体发酵是一种在固体基质中进行的微生物发酵过程。
它通常用于制备食品、饲料、药品和化工产品等。
固体发酵工艺流程一般包括原料准备、发酵装置选择、发酵参数调控和发酵产物处理等环节。
1.原料准备：固体发酵的原料可以是各种有机基质，如玉米粉、大豆粉、木屑、稻草等。
在选择原料时，需要考虑基质的营养成分、容易消化的程度和成本等因素。
原料必须符合发酵微生物的需求，如碳源、氮源和适当的水分含量。
2.发酵装置选择：固体发酵可以采用不同类型的发酵装置，如静态培养罐、摇床和转鼓等。
选择适合的发酵装置要考虑发酵微生物的特性，发酵温度和气体交换等因素。
装置的设计应能提供充足的氧气和水分供应，并保持适当的温度和pH值。
3.发酵参数调控：调控发酵参数是固体发酵的关键。
这些参数包括温度、水分含量、pH 值、气体交换和搅拌速度等。
温度和水分含量是影响微生物生长和代谢的主要因素，它们的调控可以通过加热、降温、添加水等方式实现。
pH值的调控可以通过添加酸碱来实现。
气体交换可以通过提供合适的通气量和搅拌速度来促进氧气供应和二氧化碳排放。
4.发酵产物处理：固体发酵的产物可以是各种有机酸、酶、抗生素和其他化合物等。
处理产物的方式取决于产物的性质和用途。
一般来说，产物会经过分离、精制和干燥等步骤。
分离可以采用离心、过滤或浓缩等方法，精制可以通过结晶、萃取和洗涤等方法实现，干燥可以采用自然干燥、喷雾干燥或冷冻干燥等方法。
综上所述，固体发酵工艺流程包括原料准备、发酵装置选择、发酵参数调控和发酵产物处理等环节。
通过合理地控制这些环节，可以获得高产率、高纯度和高质量的发酵产物。
固体发酵在工业生产中具有广泛的应用前景，可以提高生产效率、降低成本并减少环境污染。
固态发酵工艺流程
固态发酵工艺流程固态发酵是一种利用微生物在固态底物中进行发酵的工艺。
它相对于液态发酵具有操作简单、设备投资少、能耗低等优点，因此在食品、饲料、制药等领域得到了广泛应用。
下面，我将介绍一种常见的固态发酵工艺流程。
首先，选择合适的底物。
固态发酵的底物可以是各种固态植物原料，如大豆团粒、脱脂大豆粉、玉米饼等。
底物的选择要考虑微生物的种类和所需的营养物质。
然后，进行底物的预处理。
将选定的底物进行破碎、清洁等处理，以提高微生物的附着率和发酵效果。
预处理后的底物要保持适当的含水率，一般为60-70%。
接下来，进行微生物的培养。
将选用的微生物菌种培养到一定量后，将其接种到预处理好的底物中。
菌种的培养方法包括液体培养和固体培养，通常选择固体培养，因为它能更好地适应固态发酵的环境。
然后，将接种好的底物进行发酵。
发酵过程需要控制一定的温度、湿度和通风条件，以便提供适宜的生长环境。
一般来说，温度为30-40摄氏度，湿度为60-80%，通风量为每小时2-3次。
在发酵过程中，要定期检测发酵床的温度、湿度和PH值等指标，以及微生物的生长情况。
根据实际情况，可以调整发酵条件，比如增加通风量、调整温度等。
发酵结束后，要进行后处理。
将发酵好的底物进行干燥，以降低水分含量，增加保存期限。
干燥的方法有自然晾晒、烘干等，根据具体情况选择合适的方法。
最后，对成品进行包装和贮存。
将干燥好的成品包装到适合的容器中，并储存在阴凉、干燥、通风的地方，以防止发霉和变质。
以上就是一种常见的固态发酵工艺流程。
在实际生产中，还可根据具体产品的要求，采用不同的微生物菌种、底物和调控条件，以达到最佳的生产效果。
固态发酵工艺的应用潜力巨大，相信在未来会有更多的创新和应用。
固态发酵工艺技术
固态发酵工艺技术固态发酵工艺技术是一种利用固态底物进行发酵的方法，该方法既可以用于食品工业，也可以用于制药、化工等领域。
相比液态发酵，固态发酵具有工艺简单、产物纯度高、操作成本低等优点，因此在许多领域得到广泛应用。
固态发酵工艺技术主要依靠微生物菌种和固态底物之间的相互作用来完成。
首先，选择合适的微生物菌种。
微生物菌种是影响发酵效果的关键因素，不同的微生物菌种具有不同的发酵特性和产物产量。
在选择菌种时，需要考虑发酵过程的要求和产物的需求，以及微生物菌种的生长条件和适应性。
其次，制备发酵底物。
发酵底物通常是一种具有一定含水率的固体物质，如豆饼、玉米秸秆等。
制备发酵底物的关键是保证底物的湿度和通气性。
湿度对微生物的生长和代谢有很大的影响，过高或过低的湿度都会影响发酵效果。
通气性则是影响微生物生长环境的关键因素，通气不良会导致微生物菌种的窒息死亡和发酵产物的质量下降。
然后，进行发酵过程控制。
发酵过程控制是实现固态发酵的关键环节。
在发酵过程中，需要控制好温度、湿度、通气和底物转动等参数。
温度是影响微生物生长和代谢的重要因素，要保证温度在微生物菌种的最适生长温度范围内。
湿度和通气需要根据微生物的需求进行调节，以保证微生物得到充分的水分和氧气供应。
底物转动可以促进微生物菌种与底物的接触，加快发酵速度。
最后，进行发酵产物的回收和精制。
固态发酵产物通常需要进行回收和精制，以提高产物的纯度和质量。
回收可以通过物理方法，如过滤、离心等，以及化学方法，如溶解、浸提等，来实现。
精制则需要采用相应的提纯技术，如柱层析、凝胶过滤等。
总之，固态发酵工艺技术是一种应用广泛、工艺简单、成本低的发酵方法。
通过选择合适的微生物菌种，制备适宜的发酵底物，控制好发酵过程参数，以及进行产物的回收和精制，可以实现高效、高质量的固态发酵。
随着科技的不断进步，固态发酵工艺技术在食品工业和其他领域的应用前景将会更加广阔。
2 固态发酵微生物总结
(1)次生腐生真菌 (2)物质腐败真菌 (3)典型的木材腐朽菌
• 自然条件下的丝状真菌通常在缺乏自由水的固态 底物上生长，如植物的根、茎、叶上，而且最终 发酵产物的蛋白含量可达20％一24％。
2.1 固态发酵微生物特征
• 适宜于固态发酵的理想微生物应具备下面几个特征： ①能够利用多糖的混合物； ②有完整的酶系，可以迅速从对某一种多糖的代谢转为对 另一种多糖的代谢； ③能够深入到料层中，也能穿入基质细胞内； ④在发酵过程中以菌丝形式生长，而不易孢子化； ⑤生长迅速，染菌概率小； ⑥可以在含水量低的基质中生长； ⑦能够耐受高浓度的营养盐； ⑧可以耐受基质预处理过程中产生的苯类等有毒物质。
2.3.1 初生顶部生长
2.3.1.1 菌丝顶端生长的泡囊学说
• 在研究菌丝顶端细胞的超微结构时，发现菌丝顶端含有大 量的原生质的泡囊，而缺乏其他细胞内含物。
• 泡囊是从内质网以水泡状的形式转移到高尔基体，在高尔 基体内进行加工，然后出芽并转输到菌丝顶端，与原生质 膜融合，以反胞饮方式通过质膜或释放其内含物而进入壁 旁的空间。这一过程不但使泡囊内含物进入膜壁之间，被 用末合成细胞壁，而且菌丝体的顶部被许许多多的泡囊所 占据，泡囊的膜也并人原生质膜，使原生质膜增加了面积， 从而导致丫菌丝顶端的生长。
顶部生长所要求的功能
①把必需的一些物质或其前体转运到顶部圆顶盖 内侧衬里的质膜处； ②转移到壁并掺入于壁内或为聚合物，在某些例 证中从其内面至少掺入100nm或更远； ③在一些恰当的位点壁的聚合物的合成； ④所有这些过程的调控均是按生长有秩序和稳定 的方式发生而进行的。
2.3.3 固态发酵过程中真菌的生长机制
固态发酵执行标准
固态发酵执行标准固态发酵是一种利用微生物在可固态培养基中进行代谢、生长和产生目标产品的工艺。
它在食品、饲料、制药、化工等行业中得到广泛应用。
为了规范固态发酵的实施过程，提高工艺的稳定性和产品的质量，制定了一系列固态发酵的执行标准。
本文将重点介绍固态发酵执行标准的内容和要求。
一、固态发酵基本概念固态发酵是一种在固态培养基中进行的微生物发酵过程。
它与液体发酵相比，具有设备简单、操作便捷、能耗低等优点。
固态发酵过程中，固态培养基中的水分含量通常在50%～70%之间，微生物通过吸附、吸附、筛选等方式在固态培养基上生长、代谢和产生目标产品。
二、固态发酵执行标准的要求为了确保固态发酵工艺的实施和产品的质量，固态发酵执行标准要求严格遵守以下内容：1.原料选择和准备固态发酵原料的选择和准备应该符合安全卫生标准。
对于食品、饲料等行业的固态发酵，原料应取自无公害环境、符合国家规定的标准。
对于制药、化工等行业的固态发酵，原料应符合药典标准和安全可靠的化学物品选用标准。
2.发酵菌种的筛选和保存发酵菌种的筛选应根据工艺需求和产品要求选择。
菌种应保持活力，在发酵前应进行复苏培养和增殖。
对于长时间保存的菌种，应进行冷冻保存，确保菌株的纯净性和活力。
3.发酵设备和容器的选择固态发酵设备和容器应具备抗压、透气、防湿、耐高温等特性。
设备和容器的结构应便于操作和清洗，并符合卫生标准。
4.发酵条件的控制固态发酵过程中，应严格控制温度、湿度、pH值、通气等条件。
温度应保持在适宜的范围内，通气要充分，以促进菌株的生长和代谢。
5.发酵过程的监测和调控固态发酵过程中，应进行发酵物料的实时监测和发酵参数的调控，以确保发酵的稳定性。
监测指标包括菌株数量、发酵物料的水分含量、物料的pH值、发酵产物的含量及质量等。
6.发酵产物的提取和纯化固态发酵产物的提取和纯化应符合规范，以确保产物的纯度和质量。
在提取和纯化过程中，应严格控制温度、湿度、pH值等条件，避免发酵产物的降解和污染。
固态发酵、液态发酵和半固态发酵
固态发酵、液态发酵和半固态发酵哎哟，咱这固态发酵、液态发酵和半固态发酵，说起来可都是微生物的“厨艺”了。
先得给大伙儿普及普及，固态发酵、液态发酵和半固态发酵，这三种发酵方式就像咱们做菜，有炒的、有炖的、还有蒸的，各有各的风味。
咱先来说说固态发酵。
这固态发酵就像是蒸馒头，把面粉和水揉在一起，然后用酵母菌一发酵，哇，馒头就变得蓬松可口了。
固态发酵的菌种呢，主要是在固体物质表面繁殖，就像馒头上的酵母菌，一边吃食，一边生长，把淀粉转化成糖，再转化成酒精和二氧化碳。
再说说液态发酵。
这液态发酵就像是炖鸡汤，把鸡肉和调料放在一起，然后用菌种一发酵，哇，鸡汤就变得鲜美无比了。
液态发酵的菌种呢，喜欢在水里自由自在地游荡，把液体中的糖分转化成酒精和二氧化碳。
这液态发酵的产品可多了，啤酒、酸奶、泡菜……都离不开它。
最后咱来说说半固态发酵。
这半固态发酵就像是炒菜，把食材切成小块，然后用菌种一发酵，哇，菜肴就变得美味可口了。
半固态发酵的菌种呢，既能在固体物质表面生长，也能在液体中游荡，既能吃固体，也能喝液体。
咱们说说具体的例子吧。
固态发酵的例子有酿酒，液态发酵的例子有制作酸奶，半固态发酵的例子有制作酱菜。
这三种发酵方式各有千秋，但都是微生物的杰作。
啊，说到微生物，咱还得聊聊它们的“厨艺”秘诀。
固态发酵的秘诀在于控制好温度和湿度，让菌种在合适的生长环境中繁衍生息。
液态发酵的秘诀在于控制好pH值和氧气浓度，让菌种在“酸甜苦辣”的液体中游刃有余。
半固态发酵的秘诀在于控制好固体和液体的比例，让菌种在两者之间自由穿梭。
啊，这固态发酵、液态发酵和半固态发酵，就像是一门大学问。
咱们要学好这门学问，就得深入了解微生物的“厨艺”秘诀，才能在食品加工、酿造、制药等领域大展身手。
嘿嘿，说到底，这三种发酵方式都是为了让我们的生活更美好，让食物更美味。
哎呀，咱就随便聊聊，可别把大伙儿给聊饿了。
嘿嘿。
固态发酵法
广义上固态发酵
广义上固态发酵
广义上讲固态发酵是指一类使用不溶性固体基质来培养微生物的工艺过程，既包括将固态悬浮在液体中的深 层发酵，也包括在没有（或几乎没有）游离水的湿固体材料上培养微生物的工艺过程。多数情况下是指在没有或 几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水不溶性固态基质中，用一种或多种微生物发酵的一个生物反应过程。
应用
应用
白酒生产工艺就属于典型的固态发酵。相对的液态发酵如味精生产过程中谷氨酸发酵，黄原胶生产发酵等。
纯粮固态发酵
纯粮固态发酵
白酒是中华民族传统食品产业的代表，为确保采用纯粹的粮食为原料、用曲经固态糖化、固态发酵、固态蒸 馏后贮存、勾兑生产出的中国优质白酒的特定品质，特制订本细则。
1.范围本《规则》规定了纯粮固态发酵白酒产品的定义、分类、原料和生产工艺及卫生要求、产品质量标准、 试验方法、检验规则及标志、标签、包装、贮存、运输等。
本《规则》适用于纯粮固态发酵白酒产品。 2.定义 纯粮固态发酵白酒产品：系指符合《规则》要求，并经专门机构认定，准许使用纯粮固态发酵白酒产品标志 的特定的传统酿造优质白酒产品。 3.引用标准 GB1350-1999稻谷固态发酵 GB1351-1999小麦 GB1353-1999玉米
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狭义上固态发酵
狭义上固态发酵
狭义上讲固态发酵是指利用自然底物做碳源及能源，或利用惰性底物做固体支持物，其体系无水或接近于无 水的任何发酵过程。与其他培养方式相比，固态发酵具有如下优点：(1)培养基简单且来源广泛，多为便宜的天 然基质或工业生产的下脚料；(2)投资少，能耗低，技术较简单；(3)产物的产率较高；(4)基质含水量低，可大 大减少生物反应器的体积，不需要废水处理，环境污染较少，后处理加工方便；(5)发酵过程一般不需要严格的 无菌操作；
固态发酵技术生产生物活性物质的研究
固态发酵技术生产生物活性物质的研究一、引言固态发酵技术是指将微生物培养在含有一定水分的固体基质中进行发酵过程，该技术在生产生物活性物质领域中具有广泛的应用。
与液态发酵技术相比，固态发酵技术具有独特的优势，如可以利用廉价的固体废弃物作为基质、不需要大量的水源、微生物培养过程中不易受到污染等。
本文将介绍固态发酵技术在生产生物活性物质中的应用及其相关研究进展。
二、固态发酵技术在生产生物活性物质中的应用1. 食品领域固态发酵技术广泛应用于食品领域中，如豆腐、酱油、泡菜等的生产过程中均采用了该技术。
固态发酵可以充分利用食材的营养成分，同时还可以产生一些对人体有益的生物活性物质，如大豆异黄酮等。
2. 药品领域固态发酵技术也广泛应用于药品领域中。
如麦角菌发酵生产多巴胺、ATP等化合物，对治疗帕金森病有良好的效果；青霉素的生产也利用了固态发酵技术。
3. 生物质转化领域固态发酵技术可以将废弃物、农业生产过程中的秸秆等生物质转化为有价值的物质。
如利用生物质发酵生产乙醇、丙酮、有机酸等。
4. 生物降解领域固态发酵技术可以降解有机废物以及含污染物质的土壤。
如生产酶、菌种等对废物、污泥等进行处理，减少其对环境造成的危害。
三、固态发酵技术生产生物活性物质的研究进展1. 基质的优化基质的优化对固态发酵的发酵效果有着重要的影响。
研究人员一直在探索如何制备一种优质的基质。
如皮蛋壳、米糠、麦麸等材料都可以作为优质的基质。
2. 发酵菌株的筛选为了得到高产、高效、高质的发酵产物，需要筛选出适合的发酵菌株。
有研究表明，深海细菌在固态发酵中表现出优异的生长和代谢能力，与之前研究报告的菌株相比，深海细菌具有更广泛的亲和性和适应性。
3. 发酵条件的优化发酵条件的优化是固态发酵技术中另一个重要因素。
包括温度、湿度、通风等条件的控制，这些因素直接影响发酵的效果。
有研究表明，控制发酵菌株的适宜pH值可以显著提高发酵效果，促进产物的积累。
4. 发酵过程中产物的分离纯化发酵过程中产物的分离纯化是固态发酵技术中更加关键的一步。
固态发酵反应器的认知与操作—固态发酵概述
③固态发酵中培养基提供的与气体的接触面积 要比液体深层发酵中与气泡的接触面积大得多， 供氧更充足，同时，空气通过固体层得阻力较 小，能量消耗低；
④使用固体原料，在发酵过程中，糖化和发酵 过程同时进行，简化操作工序，节约能耗；
⑤高底物浓度可以产生高的产物浓度；
⑥由于产物浓度高，提取工艺简单可控，没有 大量有机废液产生，但提取物含有底物成分；
固态发酵的分类
（1）固态发酵 的分类
①依据固态发酵过程中是否能实现限定微生 物纯种培养，分为传统固态发酵与现代固态 发酵。现代固态发酵是为了充分发挥固态发 酵的优势，针对传统固态发酵存在的问题， 使之适应现代生物技术的发展而进行的，可 以实现限定微生物的纯种大规模培养
②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。
固态发酵应用具有巨大的潜能、但与液体发酵 研究相比，固态发酵在传质、传热等方面缺乏 有效的研究，难以实现工业化大规模的生产。 其原因主要为：通风散热困难；易染茵；基质 利用率低；缺少固态发酵反应器设计和放大的 统一标准；缺少完善的传质、传热数学模型； 检测手段不完备等。
固态发酵反应器的类型
（1）固态发酵反 应器的类型
迄今为止已有许多类型的固态发酵反应器问 世（包括实验室、中试、工业生产规模）。 目前大约有九种不同形式的工业规模的固态 发酵反应器：转鼓式、木盒式、加盖盘式、 垂直培养盒式、倾斜接种盒式、浅盘式、传 送带式、圆柱式、混合式等。
以基质的运动情况则可以分为两类：①静态固 态发酵反应器，包括浅盘式和塔柱式反应器； ②动态固态发酵反应器，包括机械搅拌的筒柱 式、转鼓式反应器等。
固态发酵的原理以及应用
固态发酵的原理以及应用1. 前言固态发酵是一种生物技术，采用固态培养基和固体底物来进行微生物代谢产物的生产。
本文将介绍固态发酵的原理以及应用领域。
2. 固态发酵的原理固态发酵的原理与液态发酵有所不同，主要包括以下几个步骤：2.1 固体底物处理在固态发酵中，固体底物通常是一种富含碳水化合物的基质，如谷物、木屑等。
这些底物需要经过处理，包括破碎、湿化和消毒等步骤，以提供良好的生长环境。
2.2 微生物种子培养在固态发酵中，微生物种子是必不可少的。
种子可以通过培养液培养得到，也可以直接从自然环境中获得。
种子的培养过程需要注意消毒和筛选，以确保良好的菌株纯度。
2.3 固体混合和发酵将经过处理的固体底物和微生物种子混合均匀，使微生物可以在底物中进行生长和代谢。
发酵过程中需要控制适当的温度、湿度和通气条件，以提供良好的环境。
2.4 代谢产物收集固体底物中的微生物通过发酵代谢产生各种有用的代谢产物，如酶、有机酸、酒精等。
这些产物可以通过离心、浸提等方法进行提取和分离，以获得纯净的产物。
3. 固态发酵的应用固态发酵在许多领域都有广泛的应用，下面将介绍其中几个主要的应用领域：3.1 生物农药的生产固态发酵可以用于大规模生产生物农药，如杀虫菌剂、杀菌菌剂等。
通过合适的底物和微生物菌株的选择，可以高效生产出符合要求的生物农药。
3.2 食品酶的制备食品酶在食品加工过程中起着重要作用，如面包发酵、酒精发酵等。
固态发酵可以用于制备食品酶，通过微生物菌株的培养和固体底物的发酵，可以高效产生出优质的食品酶。
3.3 生物质能源的生产固态发酵可以利用农作物秸秆、木材废料等固体废弃物作为底物，通过菌种的发酵代谢，产生可用于生物质能源生产的气体或液体燃料。
这种方法具有环保、可持续的特点，并可以有效利用农业和园林废弃物资源。
3.4 物质转化与降解固态发酵可以应用于物质的转化与降解，例如通过微生物的发酵作用，将有机废弃物转化为有机肥料，或将有害物质降解为无害物质。
固态发酵过程 -回复
固态发酵过程-回复固态发酵过程是一种在无水或低水分环境中进行的微生物发酵过程。
这种发酵方式广泛应用于食品、饲料和生物制药等领域。
在本文中，我们将一步一步地回答有关固态发酵过程的问题，以帮助读者更好地理解这一过程。
第一步：选择合适的基质和微生物菌种固态发酵过程的第一步是选择合适的基质和微生物菌种。
基质是微生物进行发酵的营养来源，它可以是大豆、小麦麸皮、木屑等。
微生物菌种的选择取决于所需的发酵产物。
例如，如果需要生产食用菌，可以选择适合食用菌生长的真菌菌种。
第二步：准备基质和菌种在准备基质和菌种时，需要根据具体要求进行处理和消毒。
消毒的目的是杀灭基质和菌种中的有害微生物，避免发酵过程中出现不良反应。
常见的消毒方法包括高温蒸汽处理、紫外线照射和化学消毒剂处理。
第三步：将菌种接种到基质中接种是指将已经培养好的菌种添加到消毒后的基质中。
接种量的大小取决于菌种的生长速度和发酵要求。
通常情况下，接种量在0.5-5之间。
接种后，需要将基质和菌种均匀混合，以保证菌种能够充分接触到基质中的养分。
第四步：控制发酵过程的环境条件发酵过程中的环境条件对微生物的生长和活性有着重要影响。
常见的环境条件包括温度、pH值、湿度和通气条件等。
这些条件需要根据具体的菌种和发酵要求进行调控。
例如，对于食用菌的生长，通常需要在25-30摄氏度下进行，pH值在5.5-7之间。
第五步：监测发酵过程的进展在发酵过程中，需要定期监测发酵过程的进展情况。
监测指标可以包括菌种的生长速率、基质的pH值和含水率、发酵产物的含量和纯度等。
通过监测，可以及时调整发酵条件，以保证发酵过程的顺利进行和产品的质量。
第六步：停止发酵和收获产物一旦发酵过程达到预定的终点，需要停止发酵，并进行后续的处理和收获。
停止发酵可以通过调整环境条件，如降低温度、改变通气条件等来实现。
停止发酵后，可以收获产物，并进行后续的加工和提取。
这些加工过程将根据具体产物的要求来进行，可以包括干燥、分离、提纯等步骤。
固态发酵工艺流程
固态发酵工艺流程
《固态发酵工艺流程》
固态发酵是一种利用微生物在固态培养基上进行发酵的工艺。
它在食品加工、酒精生产、饲料制备等方面都有广泛的应用。
其工艺流程相对简单，但关键步骤的控制对产品质量和产量有着重要的影响。
固态发酵的工艺流程包括以下几个主要步骤：
1. 原料准备：选择合适的原料是固态发酵的关键。
通常使用的原料有大豆、玉米、小麦糠等。
原料需要经过破碎、清洗、消毒等处理，以保证后续发酵过程中的卫生和安全。
2. 菌种接种：选择适当的菌种对固态发酵的成功至关重要。
菌种的制备和接种需要严格控制，以确保菌种的活性和菌种的纯度。
3. 发酵过程：将原料和菌种混合后，经过一定时间的发酵，微生物会利用原料中的营养物质进行生长和代谢，产生出所需的发酵产物。
4. 分离和提取：发酵结束后，需要将发酵产物与固体废弃物进行分离。
得到的发酵产物需要进行提取和纯化，以获得纯度高、品质好的最终产品。
5. 干燥和包装：对提取后的产品进行干燥处理，降低产品的水
分含量，增加其稳定性和储藏期。
然后对成品进行包装和存储，以确保产品在运输和贮存过程中的安全性和品质稳定性。
固态发酵工艺流程的每个步骤都需要严格控制，以保证最终产品的质量和产量。
同时，还需要针对不同的发酵产品和发酵菌种，进行相应的工艺参数调整和优化，以达到最佳的发酵效果。
固态发酵工艺流程在不断发展和完善中，相信在未来会有更多的应用领域和发展空间。
固态发酵过程
固态发酵过程
固态发酵是一种以固体底物为基础，利用微生物在固体底物表面生长和代谢的发酵过程。
它被广泛应用于食品、环境和药物等领域。
通过调控温度、湿度和微生物菌种等因素，可以控制发酵过程中产物的种类和质量。
固态发酵的基本原理是通过微生物的代谢活动，将底物转化为有用的产物。
在固态发酵过程中，微生物菌种被添加到固体底物中，通过适宜的条件创造一个适合微生物生长和代谢的环境。
微生物菌种在固体底物表面生长，利用固体底物提供的营养物质进行代谢，产生有用的代谢产物。
固态发酵的优点之一是可以利用廉价的固体底物进行发酵。
相比液态发酵，固态发酵不需要大量的水和营养液，可以节约资源和降低成本。
此外，固态发酵还可以改善产物的质量和口感，生成具有特殊营养和风味的发酵食品。
在固态发酵过程中，温度和湿度是关键的调控因素。
适宜的温度和湿度可以促进微生物的生长和代谢活动，提高发酵效率。
不同的微生物对温度和湿度的要求不同，因此需要根据具体的发酵菌种来进行调控。
固态发酵过程中微生物菌种的选择也非常重要。
不同的微生物菌种具有不同的代谢特点和产物生成能力。
选择适合的微生物菌种可以
提高发酵产物的质量和产量。
总的来说，固态发酵是一种重要的发酵方法，可以应用于食品、环境和药物等领域。
通过调控温度、湿度和微生物菌种等因素，可以实现对发酵过程的控制和优化。
固态发酵具有低成本、高效率和改善产物质量的优点，因此在实际应用中有着广阔的前景。
固态发酵简介
单菌固态纯种发酵是在纯培养基础上建立
起来的，对于选育良种、保持生理活性和代谢过
程中的稳定起很大作用。它对于扩大固态发酵的 应用范围和潜力的发挥起到非常重要作用，同
时，也是固态发酵一个重要方向。
根据固态发酵固相的性质，可以把固态发酵
分为两种类型。一种是以农作物(如麸皮、豆饼
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响，国内外逐步重视对固态发酵的研究开发，已
取得了很大进展。现代固态发酵是为了充分发挥
固态发酵的优势，针对传统固态发酵存在的问 题，使之适应现代生物技术的发展而进行的，可
以实现限定微生物的纯种大规模培养。当然这里
不可不提的就是发酵罐，它在其中起的作用是不
可小视的。
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与固体底物基质固态发酵相比，惰性载体吸
附固态发酵还具有其他很多优点，如：能够对培
养基营养成分进行合适的调节；容易了解产物中 的各成分并进行分析，从而有利于发酵过程的控
制以及动力学研究与模型建立等。
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等)为底物的固态发酵方式。这些底物既是固态
发酵过程中的固相组成部分，又为微生物生长提
供营养，在这里可以称这种发酵为传统固态发酵 方式(或固体底ห้องสมุดไป่ตู้基质固态发酵)。另一种固态发
酵方式是以惰性固态载体为固态发酵过程令的
固相，微生物生长的营养是吸附在载体上的培养
液，称这种发酵方式为惰性载体吸附固态发酵。
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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
固态发酵标准
固态发酵标准固态发酵是一种利用固体底物进行微生物发酵的生产工艺。
在这种发酵过程中，微生物生长和代谢产物的形成都在固体底物表面进行，因此需要严格控制发酵过程中的各项参数，以确保发酵效果和产品质量。
本文将介绍固态发酵的标准及其相关内容。
首先，固态发酵的底物选择非常重要。
底物应具有一定的可发酵性，含有适量的营养物质，且易于微生物附着和生长。
常用的固态发酵底物包括玉米粉、小麦麸、稻壳、木屑等。
在选择底物时，需要考虑其成本、可获得性以及与微生物的相容性。
其次，固态发酵的水分含量也是一个关键参数。
水分含量过高会导致微生物生长受限，产物无法有效分泌，甚至会导致底物变质。
而水分含量过低则会影响微生物的代谢活性。
因此，需要根据具体微生物的需求和底物的特性，确定合适的水分含量范围。
此外，发酵温度、通气量、pH值等参数也需要进行严格控制。
微生物在不同的温度下生长速率和代谢产物的种类会有所不同，因此需要根据具体微生物的特性确定合适的发酵温度。
通气量可以影响微生物的生长速率和产物的生成速率，需要通过合理的通气方式来控制。
而pH值则直接影响微生物的生长和代谢过程，需要在合适范围内进行调节。
最后，固态发酵的时间也是一个需要考虑的因素。
不同微生物对底物的附着和代谢速率不同，因此需要在实验室条件下确定合适的发酵时间。
同时，发酵时间也受到其他参数的影响，需要进行综合考虑。
总之，固态发酵标准涉及多个方面的参数控制，需要综合考虑微生物、底物、发酵条件等因素。
只有严格控制这些参数，才能获得高效的固态发酵过程和优质的发酵产品。
希望本文的介绍能够对固态发酵工艺的实践和研究有所帮助。
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Байду номын сангаас 4. 微生物界面效应的意义
固体底物基质的固态发酵和载体吸附固态发酵这两种发酵方式有一个共同点，即：具有“生物 界
面”，它们都可以给微生物提供生长繁殖的场所。 固态底物发酵中，底物本身的表面就可以形成界面； 微生物的生长率取决于菌丝体到达下一界面的能力； 微生物生长表面吸附起着非常重要的作用。许多丝状真菌和酵母分泌具有黏性的胞外多糖，也
自然条件下的丝状真菌通常在缺乏自由水的固态底物上生长，如植物的根、茎、叶上，最终发酵产物 的蛋白含量可达20-24%。这归因于丝状真菌的菌丝可以穿入细胞间或细胞内的空隙中，从而更好地利用底 物，实际上绝大多数丝状真菌都具备这种穿透力。真菌的这种穿透作用主要是所分泌的酶所致。显而易见， 固态发酵的最佳微生物即为丝状微生物，即：真菌或放线菌。
1. 固态发酵的分类
按照使用微生物的情况与生产产品状况的不同，固态发酵可分为： 自然富集固态发酵是指利用自然界中的微生物，由不断演替的微生物进行的 富集混合发酵过程。例
如传统的酒曲、酱油和堆肥发酵等。不需要接种微生物，而是依赖空气和物料中的自然微生物区系，由 多种微生物演替成最适于生长代谢或共同协作的小生态环境。
单菌固态纯种发酵是在纯种培养基础上建立起来的，采用已知的单一微生物菌种，接种在灭菌的固 态培养基中，在无菌条件下进行的固态发酵过程。它对于扩大固态发酵的应用范围和潜力的发挥起到非 常重要的作用，是固态发酵的重要方向。
2. 固态发酵的微生物
适宜于固态发酵微生物应具备以下基本特征：① 能够利用多糖混合物；② 有完整的酶系，可迅速从对 某一种糖的代谢转为对另一种糖的代谢；③ 能够深入到料层中，也能穿入基质细胞内；④ 在发酵过程中以 菌丝形状生长，而不易孢子化；⑤ 生长迅速，染菌概率小；⑥ 可以在含水量低的基质中生长；⑦ 能够耐 受高浓度的营养盐；⑧ 可以耐受基质预处理过程中产生的苯类等有毒物质；
固态发酵（solid state fermentation）是指没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水不溶性 固体基质中，一种或多种微生物的一个生物反应过程。因此固态发酵是以气相为连续相的生物反应过 程。
对固态发酵冠以“现代”两字是基于以下考虑：① 固态发酵已从传统的、落后的操作形式发展成 为可纯种大规模培养的发酵类型；② 各种类型、规模的固态发酵反应器已应用于科研与生产实践，使 得固态发酵过程更具可控性和可操作性；③ 除了应用于传统发酵食品的生产，还被广泛应用于抗生素、 氨基酸、多糖、有机酸、酶制剂、生物农药以及化工产品等的生产。
5. 固体发酵中微生物生长代谢的调节和控制
固体发酵的主要控制条件有：营养因素，含水量和pH，通气与传质，温度与热量传递等。 1）营养因素
营养因素常为真菌生长的限制性因素。营养调节的重要指标包括：碳源和氮源的可利用性和碳氮比 等，最适碳氮比可在10~100的范围内变化，某些固态发酵工艺中氮源的品质则是关键性的。
2）通气与传质 固体发酵的气体环境中，氧和二氧化碳的分压是影响微生物生长代谢和产物形成的重要因素。通风
促进了这种吸附。 固态发酵不同于深层液态发酵，它的反应基质以固态形式存在。反应体系内的传递过程非常复
杂，包括气—固、气—液、液—固等形式，气相是其最主要的流动介质。因此，固态发酵应用于现 代生物反应工程的一个主要限制因素就是没有成熟的反应体系，这已成研究的热点，即：研究生物 界面反应、探究生物反应内部的机理是现今研究固态发酵的主要趋势。
第十一章 微生物的现代固态发酵
第一讲（下）
أ- 现代固体发酵的概念及其应用（下） 二. 现代固态发酵技术及其反应器（上）
（一）混合固态发酵技术 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
（二）静态密闭式固态发酵技术 托盘式和填充床式
3. 固态基质中细菌和酵母的生长
大多数细菌和酵母菌都能在固态培养基上生长，可应用于固态发酵过程。 细菌参与的固态发酵过程相对较少，但在传统自然发酵过程和食品发酵工业上较为重要。在自然沤肥过 程中，湿润的有机物被一系列微生物所分解，其中，由于嗜热芽孢杆菌的代谢活动，在木质纤维素类物质的 分解过程中，会产生大量的代谢热，导致培养基内温度高达60℃以上。 饲料的青贮过程主要是由细菌参与的自然固态发酵过程，尤其是在发酵过程的后期，随着发酵过程的进 行，体系的pH降低，同时培养基内局部的氧被耗尽，造成培养基内变成厌氧环境，从而抑制了真菌的生长。 细菌在食品发酵行业中也扮演着重要角色，在亚洲国家，这些发酵过程一般都是在自然条件下进行的， 因此，多为传统自然固态发酵过程，如纳豆是日本的一种风味食品，它主要是由枯草芽孢杆菌发酵蒸煮过的 大豆而制成。近年来，在严格无菌条件下，细菌被越来越多地用于固态发酵过程，如利用芽孢杆菌（Bacillus sp.）发酵麸皮生产淀粉酶等。 与细菌类似，酵母菌参与的固态发酵也多是传统自然固态发酵过程。酵母菌一般出现在饲料青贮的早期。 利用酵母纯种固态发酵果皮及其他废弃物产酒精，也愈来愈引起人们的重视。在淀粉类物质为底物的同步糖 化发酵过程中，淀粉酶和酵母被同时引入固态发酵系统，酵母的存在还有利于提高发酵产品中的蛋白质含量。
强化微生物混合固态发酵是指在自然富集固态发酵的基础上，根据人们掌握的部分微生物代谢机 制，强化接种微生物菌系不明确的富集培养物或特定微生物培养物所进行的混合发酵。例如沼气发酵、 白酒发酵及废弃物发酵降解处理等。
限定微生物混合固态发酵是在对微生物相互作用和群落认识的基础上，接种混合培养的微生物是已 知和确定的，通常使用两种或两种以上经过分离纯化的微生物纯种，同时或先后接种在灭菌的培养基 中，在无污染条件下进行的固态发酵过程。
第十一章 微生物的现代固态发酵
第一讲（上）
一. 现代固体发酵的概念及其应用（上）
微生物的现代固态发酵
一. 现代固体发酵及应用
一切使用不溶性固体基质来培养微生物的工艺过程，均称为固体基质发酵（solid substrate fermentation），包括固体悬浮在液体中的深层发酵，也包括没有（或几乎没有）游离水的湿固体材料 上培养微生物的工艺过程。