固態(tài)發(fā)酵技術(shù)及過(guò)程控制-在線瀏覽
2025-07-12 22:14本頁(yè)面
【正文】 2021/6/15 9 80 限定微生物混合固態(tài)發(fā)酵 ? 是在對(duì)微生物相互作用和群落認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，接種混合培養(yǎng)的微生物是已知和確定的，通常使用兩種或兩種以上經(jīng)過(guò)分離純化的微生物純種，同時(shí)或先后接種在滅菌的培養(yǎng)基中，在無(wú)污染條件下進(jìn)行的固態(tài)發(fā)酵過(guò)程。它對(duì)于擴(kuò)大固態(tài)發(fā)酵的應(yīng)用范圍和潛力的發(fā)揮起到非常重要的作用，是固態(tài)發(fā)酵的重要方向。當(dāng)前，許多工農(nóng)業(yè)殘?jiān)?、城市生活垃圾已成為人們的社?huì)公害，對(duì)人類的生存環(huán)境均產(chǎn)生不利的影響。 2021/6/15 27 80 界面作用 （ 1）營(yíng)養(yǎng)物在界面上的富集 （ 2）界面分布的微生物 （ 3）微生物界面效應(yīng)的意義 2021/6/15 28 80 固態(tài)基質(zhì)中絲狀微生物的生長(zhǎng) ? 絲狀真菌的生長(zhǎng)是以其頂端延長(zhǎng)的方式進(jìn)行的，頂端之后的菌絲只能變厚而不能伸長(zhǎng)；在生長(zhǎng)過(guò)程中又靠頂端延伸的方式產(chǎn)生繁茂的分枝而構(gòu)成真菌的菌落，可見(jiàn)真菌的生長(zhǎng)主要表現(xiàn)在菌絲頂端的生長(zhǎng)。頂部后面堅(jiān)硬的細(xì)胞壁和復(fù)雜的分支系統(tǒng)使得菌絲牢固地固定在底物上，并產(chǎn)生強(qiáng)大的內(nèi)壓使頂部延伸有了動(dòng)力。 ? 飼料的青貯 ：是由細(xì)菌參與的自然固態(tài)發(fā)酵過(guò)程，尤其是在發(fā)酵過(guò)程的后期，隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，體系的 pH值降低，同時(shí)培養(yǎng)基內(nèi)局部的氧被耗盡，造成培養(yǎng)基內(nèi)變成厭氧環(huán)境，從而抑制了真菌的生長(zhǎng)。 ? 在嚴(yán)格無(wú)菌條件下，細(xì)菌被越來(lái)越多地用于固態(tài)發(fā)酵過(guò)程，如利用芽孢桿菌 (Bacillus spp． )發(fā)酵麩皮生產(chǎn)淀粉酶等。 ? 在淀粉類物質(zhì)為底物的同步糖化發(fā)酵過(guò)程中，淀粉酶和酵母菌被同時(shí)引入固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)，酵母菌的存在還有利于提高發(fā)酵產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)含量。 ? 為了使底物更容易被微生物利用，經(jīng)常對(duì)底物進(jìn)行化學(xué)或機(jī)械物理處理，如采用酸、堿進(jìn)行化學(xué)水解處理或采用爆碎、粉碎、研磨等物理處理。 （ 2）基質(zhì)的不同批次之間的差異。 （ 4）微生物在基質(zhì)顆粒間活力的不均勻性。 2021/6/15 37 80 ? 強(qiáng)化微生物混合固態(tài)發(fā)酵 (intensified mixed solidstate fermentation) 以人為強(qiáng)化接種微生物菌系不明確的富集培養(yǎng)物或特定微生物培養(yǎng)物來(lái)進(jìn)行混合發(fā)酵 如傳統(tǒng)酒曲和醬曲、腌菜、煙草發(fā)酵、茶葉發(fā)酵、青貯、堆肥等。 混合發(fā)酵能夠獲得一些獨(dú)特的產(chǎn)品，而純種發(fā)酵是很難做到的。 2021/6/15 39 80 混合的多種菌種 ? 例如，華根霉（ Rhizopus chinensis）可發(fā)酵生產(chǎn)延胡索酸。用膜醭畢赤酵母（ Pichia membranaefaciens）代替大腸桿菌混合發(fā)酵，延胡索酸就被轉(zhuǎn)化為 L— 蘋果酸。 2021/6/15 40 80 （三）混合固態(tài)發(fā)酵過(guò)程控制 發(fā)酵微生物的選擇與培養(yǎng) ? 在限定微生物混合固態(tài)發(fā)酵中，用兩種或兩種以上經(jīng)鑒定的純種微生物進(jìn)行發(fā)酵。 發(fā)酵過(guò)程條件控制 ? 好氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵交替進(jìn)行 2021/6/15 41 80 （四）混合固態(tài)發(fā)酵工藝過(guò)程存在的問(wèn)題 大多數(shù)混合菌體系中菌間相互關(guān)系和作用機(jī)制的研究尚不夠深入 ； 對(duì)于具有協(xié)同作用關(guān)系的菌株篩選和組合還是一個(gè)隨機(jī)的過(guò)程 ，缺乏有效的理論指導(dǎo)，； 對(duì)混合培養(yǎng)體系也不能有效地協(xié)調(diào)菌間的關(guān)系，使其達(dá)最佳生態(tài)水平，發(fā)揮最大效應(yīng)。靜態(tài)密閉式固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器，主要有托盤式或填充床式反應(yīng)器，這些系統(tǒng)均不包含攪拌設(shè)備。 ? 問(wèn)題： ①操作難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，屬 “ 勞動(dòng)密集型 ” 生產(chǎn)方式； ②由于發(fā)酵基質(zhì)是靜態(tài)的，因此傳質(zhì)、傳熱困難，這就使托盤上所添加的基質(zhì)的厚度往往只有幾厘米到十幾厘米。 ? 轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)反應(yīng)器熱量的傳遞主要有兩種途徑：一是直接通過(guò)對(duì)流和蒸發(fā)將熱量傳遞到反應(yīng)器的頂部空氣；二是由反應(yīng)器的壁通過(guò)傳導(dǎo)傳遞。 ? 轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器的裝料系數(shù)一般是 。 ? 在水平攪拌式中，發(fā)酵基質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是由攪拌軸的運(yùn)動(dòng)來(lái)提供動(dòng)力的；而在轉(zhuǎn)鼓式中是由罐體的運(yùn)動(dòng)來(lái)提供的。垂直式的反應(yīng)器一般都要強(qiáng)制通風(fēng)。 2021/6/15 53 80 立式多層固態(tài)發(fā)酵罐 2021/6/15 54 80 立式多層固態(tài)發(fā)酵罐特點(diǎn) ? 立式多層固態(tài)發(fā)酵采用的發(fā)酵罐具有占地面積小、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)能力大、易于監(jiān)測(cè)和控制等優(yōu)點(diǎn)。 ? 可以在常溫、常壓下工作，利用夾套、內(nèi)蛇管和無(wú)菌空氣進(jìn)行加熱和冷卻。 2021/6/15 55 80 操作及應(yīng)用范圍 ? 立式多層固態(tài)發(fā)酵罐在投料前先進(jìn)行空罐滅菌，發(fā)酵物料從發(fā)酵罐頂部人料孔加人，進(jìn)入發(fā)酵罐底下第一層，然后翻起第二層堆料板，加第二層料，依次按此步驟進(jìn)行加料。發(fā)酵物料的控溫是依靠發(fā)酵罐的內(nèi)蛇管、外夾套冷卻水以及罐底壓人的無(wú)菌空氣，然后從罐頂排出。 2021/6/15 56 80 在固體發(fā)酵過(guò)程中進(jìn)行攪拌具有以下一些特點(diǎn)和要求： ① 設(shè)計(jì)上必須符合清潔無(wú)菌的衛(wèi)生要求； ②要求對(duì)固體基質(zhì)施加的剪切力較??； ③固體基質(zhì)經(jīng)預(yù)處理（浸泡、滅菌）后，可通過(guò)固體攪拌器內(nèi)部接種，以避免染菌； ④可通過(guò)攪拌保證添加水分分布均勻，以便于控制水分含量； ⑤通過(guò)外部冷卻夾套和攪拌提高溫控效果。大致可歸納為以下三個(gè)方面 ： （ 1）打破現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)中液體深層發(fā)酵技術(shù)的壟斷局面 （ 2）開(kāi)辟新的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè) （ 3）對(duì)傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn) 2021/6/15 58 80 打破現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)中液體深層發(fā)酵技術(shù)的壟斷局面 ? 有許多現(xiàn)行的液體發(fā)酵法生產(chǎn)過(guò)程，都可以用此現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵技術(shù)代替。以此類推，整個(gè)酶制劑工
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