• 浅谈微生物发酵中固体发酵与液体发酵的主要区别

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    • 时间:2022-03-31
    • 所属类型:公司新闻


    微生物发酵的主要方式是固体发酵和液体发酵。液态发酵因发酵均匀、发酵条件(温度、pH 值、无菌条件)易于控制,成为长期以来人们所使用的最常用的发酵手段,是工业大规模生产采用的主要方式。与液态发酵相比,固态发酵产物浓度高、压力低、能耗小、培养基来源广泛、设备相对简单。

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    随着科学技术的不断进步,发酵条件也渐渐变得能够控制,且在固态发酵中,微生物是在接近于自然条件的状况下生长的,有可能产生一些通常在液体培养中不产生的酶和其他代谢产物,所以固态发酵以其独特的优势,越来越引起人们的关注和重视。但液体发酵和固体发酵有哪些区别呢?


    一、固体发酵

    1. 固体发酵的概念:

    微生物生长在潮湿不溶于水的基质进行发酵,在固体发酵过程中不含任何自由水,随著自由水的增加,固体发酵范围延伸至粘稠发酵以及固体颗粒悬浮发酵。

     

    2. 固体发酵的优点:

    ①培养基单纯,例如谷物类、小麦麸、小麦草、大宗谷物或农产品等均可被使用,发酵原料成本较经济。

    ②基质前处理较液体发酵少,例如简单加水使基质潮湿,或简单磨破基质增加接触面积即可,不需特殊机具,一般家庭即可进行步骤。

    ③因获得水分可减少杂菌污染,此种低灭菌步骤即可施行的发酵,适合低技术地区使用。

    ④能产生特殊产物,如红曲产生的红色色素是液体发酵的十倍,又例如曲霉菌在固体发酵所产生的糖苷酶较液体发酵产生的酶更具耐热性。

    ⑤固体发酵相当于使用相当高的培养基,且能用较小的反应器进行发酵,单位体积的产量较液体为高。

    ⑥下游的回收纯化过程及废弃物处理通常较简化或单纯,通常是整个基质都被使用,譬如做为饲料添加物则不需要回收及纯化,无废弃物的问题。

     

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    3. 固体发酵的缺点:

    ①限于低湿状态下生长的微生物,故可能的流程及产物较受限,一般较适合于真菌。

    ②在较致密的环境下发酵,其代谢热的移除常造成问题,尤其是大量生产时,常限制其大规模的产能。

    ③固态下各项参数不易侦测,尤其是液体发酵的各种探针不适用于固体发酵,pH值、湿度、基质浓度不易调控,生物量不易量测,每批次发酵条件不易一致,再现性差,质量不稳定。

    ④不易以搅拌方式进行质量传递,因此发酵期间,物质的添加无法达到均匀,因此 不易得到高含量的产品。

    ⑤由于不易侦测,从发酵工程的观点来看,许多工作都只是在定性或观察性质,故不易设计反应器, 难以量化生产或设计合理化的发酵流程。

    ⑥固体发酵的培养时间较长,其产量及产能常低于液体发酵,发酵过程容易被杂菌污。

    ⑦萃取的产物常因黏度高不易大量浓缩。

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    二、液体发酵

    1. 液体发酵的概念

    液体发酵技术是现代生物技术之一,它是指在生化反应器中,模仿自然界将菌株在生育过程中所必需的糖类、有机和无机含有氮素的化合物、无机盐等一些微量元素以及其它营养物质溶解在水中作为培养基,灭菌后接入菌种,通入无菌空气并加以搅拌,提供适于菌体呼吸代谢所需要的氧气,并控制适宜的外界条件,进行菌大量培养繁殖的过程。工业化大规模的发酵培养即为发酵生产,亦称深层培养或沉没培养。发酵液直接供作药用或供分离提取,也可以作液体菌种。影响发酵的因素有发酵培养基,溶氧、PH、温度、泡沫。主要控制有:溶氧的影响及控制(控制搅拌的速度),温度的影响及控制(温控设置),pH值的影响及控制(流加氨水和尿素),消沫控制(消泡剂),中间补料控制。

     

    2. 液体发酵培养的特点

    ①原料来源广泛,价格低廉:菌株的液体培养所需的碳源可用工业葡萄糖、工业淀粉及山芋粉等;氮源可采用黄豆饼粉、蚕蛹粉、麸皮粉、鱼蛋白胨等。为了降低成本,通?;谷∮貌糠止ひ捣纤闷?,如糖蜜废母液、木材水解液、各种大豆深加工废水、玉米深加工废水及淀粉废水等,原料来源相当广泛。

    ②菌体生长快速:在液体培养中,液体培养基的营养成分分布均匀,有利于菌类营养体的充分接触和吸收。菌体细胞能在反应器内处于最适温度、pH、氧气和碳氮比的条件下生长,能及时排放呼吸作用产生的代谢废气,因此新陈代谢旺盛,菌丝生长分裂迅速,能在短时间内积累大量的菌体和多糖、多肽等具有生理活性的代谢产物。

    ③生产周期短:通过液体发酵培养获得大量的菌体和生理活性物质一般仅需要2-7天的时间,且菌龄整齐,而固体培养需要30-60天。

    ④能有效降低菌种污染率:液体菌种接入固体培养料时,具有流动快,易分散、发菌点多、萌发快等特点,能有效地降低过程中的污染。

    ⑤工厂化生产、无季节性:液体发酵是在发酵罐内、控制最佳条件来培养菌体的,因此不受季节性限制。而固体培养往往需要有很大的培养空间,条件难以控制,且受季节影响较大。

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    由此可见,通常大规模工业发酵都采用的是液体发酵。北京鸿润宝顺科技有限公司从事微生物发酵行业十多年,专业生产蛋白胨、酵母浸粉、牛肉浸膏粉、大豆蛋白胨等多种动物源、微生物源、植物源的有机氮源原料,产品涵盖不同等级各种规格,既能满足实验室微生物发酵,又能满足大规模工业发酵生产,产品质量优良批次稳定,欢迎有需要的朋友联系咨询!

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