固态发酵技术及过程控制1 文档.ppt

2019/3/17 31 80 ? 利用酵母菌的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，淀粉酶和酵母菌被同时引入固态发酵 系统，酵母菌的存在还有利于提高发酵产 品中的蛋白质含量。 2019/3/17 32 80 二、固态发酵基质原料 ? 玉米秸秆、玉米芯、小麦秸秆、水稻秸秆、 麸皮、稻壳、玉米、大米、小米、大豆、 甘蔗渣、酒糟、木薯、玉米皮渣等。 ? 为了使底物更容易被微生物利用，经常对 底物进行化学或机械物理处理，如采用酸、 碱进行化学水解处理或采用爆碎、粉碎、 研磨等物理处理。 2019/3/17 33 80 固体发酵基质原料 影响微生物生长的因素 （ 1 ）固体基质的大分子结构 （ 2 ）颗粒大小影响微生物的生长 （ 3 ）颗粒形状 （ 4 ）颗粒的多孔性 （ 5 ）颗粒均匀性及硬度 2019/3/17 34 80 固态发酵基质的差异性 （ 1 ）复杂的，非均一的基质结构。 （ 2 ）基质的不同批次之间的差异。 （ 3 ）发酵基质混合上的困难。 （ 4 ）微生物在基质颗粒间活力的不均匀性。 2019/3/17 35 80 三、影响固态发酵过程的主要参数 1 、湿度与水活度 2 、温度与热量传递 3 、通气与传质过程 4 、 pH 值 2019/3/17 36 80 第三节 固态发酵技术 一、混合固态发酵技术 （一）混合固态发酵概念 ? 混合发酵 (mixed fermentation) ： 许多发酵过程是纯菌株无法完成或只能 微弱地进行的，必须依靠两种或多种微生 物共同培养来完成的过程 如传统酒曲和酱曲、腌菜、烟草发酵、 茶叶发酵、青贮、堆肥等。 2019/3/17 37 80 ? 强化微生物混合固态发酵 (intensified mixed solid-state fermentation) 以人为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来进行混合 发酵 如传统酒曲和酱曲、腌菜、烟草发酵、 茶叶发酵、青贮、堆肥等。 2019/3/17 38 80 （二）混合固态发酵工艺特点 1 、充分利用培养基、设备、人员和时间，可以在同 一发酵容器中经过相同工艺过程，提高所需产品 的质和量，或获得良种、多种产品。 2 、混合发酵能够获得一些独特的产品，而纯种发酵 是很难做到的。 3 、混合的多种菌种，增加了发酵中许多基因的功能， 通过不同代谢能力的组合，完成单个菌种难以完 成的复杂代谢作用，可以代替某些基因重组工程 菌来进行复杂的多种代谢反应，或促进生长代谢， 提高生产效率。 2019/3/17 39 80 混合的多种菌种 ? 例如，华根霉（ Rhizopus chinensis ）可发酵 生产延胡索酸。当它与大肠埃希菌 （ E ． coli ）混合发酵，延胡索酸就能完全 转化成琥珀酸。用膜醭毕赤酵母（ Pichia membranaefaciens ）代替大肠杆菌混合发酵， 延胡索酸就被转化为 L — 苹果酸。如果普通 变形菌（ Proteus vulgaris ）和少根根霉 （ R ． arrhizus ）混合发酵，则可将延胡索酸 转化为天冬氨酸。 2019/3/17 40 80 （三）混合固态发酵过程控制 1 、发酵微生物的选择与培养 ? 在限定微生物混合固态发酵中，用两种或 两种以上经鉴定的纯种微生物进行发酵。 这种条件下，微生物的营养需求已知，就 可以建立适合于这些微生物生长发育的培 养条件。 2 、发酵过程条件控制 ? 好氧发酵厌氧发酵交替进行 2019/3/17 41 80 （四）混合固态发酵工艺过程存在 的问题 1 、大多数混合菌体系中菌间相互关系和作用 机制的研究尚不够深入 ； 2 、对于具有协同作用关系的菌株筛选和组合 还是一个随机的过程 ，缺乏有效的理论指 导，； 3 、对混合培养体系也不能有效地协调菌间的 关系，使其达最佳生态水平，发挥最大效 应。 2019/3/17 42 80 二、静态密闭式固态发酵技术 ? 静态密闭式固态发酵，主要是指发酵过程 中的固体基质保持相对静止状态，通常所 说传统的固态发酵即指此种发酵方式。静 态密闭式固态发酵反应器，主要有托盘式 或填充床式反应器，这些系统均不包含搅 拌设备。 2019/3/17