固态发酵(SSF)是一种用于制造生物分子的先进工艺,广泛应用于食品、制药、化妆品、燃料和纺织等行业。这项技术通过选择适合的固体支撑物来培养微生物,将农业废料转化为有价值的代谢产物,为各行各业带来可观的经济效益。
固态发酵的步骤较为简单,首先在平坦的床面上放置固体培养基,如米糠或小麦麸,然后将其播种微生物,静置于温控室中数天。与液体发酵相比,固态发酵不需要在大容量的检验槽内进行,而是采用低水活性的固体培养基,使环境更接近微生物的自然栖息地。
固态发酵能够为微生物提供丰富的养分,使其在低水分的环境中释放所需的代谢物。
固态培养适合于丝状真菌的生长,因为它能促进菌丝体在固体基质上的扩展。这样的环境减少了液体发酵中常见的氧气溶解问题,并降低了纽带热度带来的细胞死亡风险。
在亚洲国家,固态发酵技术被广泛用于传统食品的制作。例如,利用米制作的麴菌可用于酿造清酒或制作酱油。与此同时,在西方国家,很多食品的传统制作工艺中亦使用SSF,例如发酵的面包以及成熟的奶酪。
固态发酵特别适合生产多种酶类,这些酶能够分解如纤维素、半纤维素和蛋白质等难以转化的大分子。这些酶的应用涵盖了从水果和蔬菜转化到动物饲料的各个行业,并在生物燃料制造过程中也占有一席之地。
固态发酵过程中生产的酶可广泛用于许多行业,满足可消化性、溶解性和粘度的需求。
固态发酵、液体发酵和潜水发酵是古老的食品保存与制造技术。在二十世纪中叶,液体发酵在工业规模上得以发展,以生产生命所需的代谢物如抗生素。然而,随着经济变革与环保意识的提高,固态发酵逐渐受到重视,因其在资源利用上的高效性以及水资源的节约上显示出优越的前景。
如今,来自亚洲的工程公司不断为固态发酵技术装备的革新注入新的活力。例如,富士华公司生产的设备可实现高达400平方米的基质面积转化,而法国的Lyven公司则自1980年以来一直在甘蔗和小麦麸上生产果胶酶和半纤维素酶,为全球R&D计划作出贡献。
农业废料的价值化转化过程中,固态发酵或将成为未来可持续发展的一部分,这不禁引人思考:我们该如何进一步推动这项技术的应用,以实现资源的最佳配置与环境的和谐共生?