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Das Geheimnis der Festkörperfermentation: Wie kann man landwirtschaftliche Abfälle in wertvolle Biomoleküle umwandeln?
Festkörperfermentation (SSF) ist ein fortschrittliches Verfahren zur Herstellung von Biomolekülen und wird häufig in Branchen wie der Lebensmittel-, Pharma-, Kosmetik-, Kraftstoff- und Textilindustrie eingesetzt. Diese Technologie wählt geeignete feste Träger aus, um Mikroorganismen zu kultivieren und landwirtschaftliche Abfälle in wertvolle Metaboliten umzuwandeln, was für verschiedene Branchen erhebliche wirtschaftliche Vorteile bringt.
Der Prozess der Festkörperfermentation
Die Schritte der Festkörperfermentation sind relativ einfach. Legen Sie zunächst ein festes Kulturmedium wie Reiskleie oder Weizenkleie auf ein flaches Bett, säen Sie es dann mit Mikroorganismen aus und lassen Sie es in einem temperaturkontrollierten Raum mehrere Tage. Im Vergleich zur Flüssigfermentation muss die Festkörperfermentation nicht in einem großvolumigen Inspektionstank durchgeführt werden. Stattdessen wird ein festes Medium mit geringer Wasseraktivität verwendet, um die Umgebung dem natürlichen Lebensraum der Mikroorganismen anzunähern.
Festkörperfermentation kann Mikroorganismen mit reichhaltigen Nährstoffen versorgen und es ihnen ermöglichen, die erforderlichen Metaboliten in einer Umgebung mit geringer Feuchtigkeit freizusetzen.
Festkörperkultur eignet sich für das Wachstum von Fadenpilzen, da sie die Ausbreitung von Myzel auf festen Substraten fördert. Eine solche Umgebung verringert die Probleme bei der Sauerstoffauflösung, die bei Flüssigfermentationen häufig auftreten, und verringert das Risiko des Zelltods durch die Hitze der Bindungen.
Anwendung der Festkörperfermentation
Traditionelle Lebensmittelproduktion
In asiatischen Ländern wird die Festkörperfermentationstechnologie häufig bei der Herstellung traditioneller Lebensmittel eingesetzt. Koji-Pilze aus Reis können beispielsweise zum Brauen von Sake oder zur Herstellung von Sojasauce verwendet werden. Gleichzeitig wird SSF in westlichen Ländern auch in vielen traditionellen Prozessen der Lebensmittelproduktion verwendet, beispielsweise bei fermentiertem Brot und reifem Käse.
Enzymherstellung
Die Festkörperfermentation eignet sich besonders zur Herstellung verschiedener Enzyme, die schwer umwandelbare Makromoleküle wie Cellulose, Hemicellulose und Proteine abbauen. Die Anwendungen dieser Enzyme reichen von der Verarbeitung von Obst und Gemüse bis hin zu Tierfutter und finden auch bei der Herstellung von Biokraftstoffen ihren Platz.
Enzyme, die in Festkörperfermentationsprozessen hergestellt werden, können in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden, um Anforderungen an Verdaulichkeit, Löslichkeit und Viskosität zu erfüllen.
Aussichten
Festkörperfermentation, Flüssigfermentation und Tauchfermentation sind alte Technologien zur Lebensmittelkonservierung und -herstellung. Mitte des 20. Jahrhunderts wurde die Flüssigfermentation im industriellen Maßstab entwickelt, um lebensnotwendige Metaboliten wie Antibiotika herzustellen. Mit den wirtschaftlichen Veränderungen und der Verbesserung des Umweltbewusstseins hat die Festkörperfermentation jedoch aufgrund ihrer hohen Effizienz bei der Ressourcennutzung und Wassereinsparung, die überlegene Aussichten bietet, allmählich Aufmerksamkeit erregt.
Heute verleihen Maschinenbauunternehmen aus Asien der Innovation in der Festkörperfermentationstechnologie und -ausrüstung weiterhin neuen Schwung. Fujihua beispielsweise stellt Anlagen her, die eine Umwandlung von Substratflächen von bis zu 400 m2 ermöglichen, während das französische Unternehmen Lyven seit 1980 Pektinasen und Hemicellulasen auf Zuckerrohr und Weizenkleie produziert, um zu weltweiten F&E-Initiativen beizutragen.
Im Prozess der Wertschöpfung landwirtschaftlicher Abfälle könnte die Festkörpervergärung Teil einer künftigen nachhaltigen Entwicklung werden, was die Menschen zum Nachdenken anregt: Wie können wir die Anwendung dieser Technologie weiter fördern, um eine optimale Ressourcenverteilung und die Umwelt zu erreichen? Harmonische Symbiose?
