固态发酵技术提高苹果渣附加值的应用研究

能源危机和苹果渣带来的环境问题促进了固态发酵技术的发展.相对于液体深层发酵,固态发酵在生产中具有处理量大,操作简单,成本低等独特的优势.综述了以苹果渣为原料利用固态发酵技术生产酶制剂、柠檬酸、酒精和蛋白饲料等的研究应用进展,以及存在的问题和前景展望.     

苹果渣基质柠檬酸高产菌株选育

分别以固态苹果渣、苹果渣固态酶解物、苹果渣酶解液和10%葡萄糖溶液为发酵基质研究了17株野生黑曲霉的柠檬酸产生能力,并对获得的4株柠檬酸高产菌进行了诱变育种。结果表明:17株黑曲霉在4种发酵基质中均能良好生长并发酵产生柠檬酸,不同菌株在同一发酵基质中产酸能力间存在差异。FG17、FG23、FG26、FG30等4株菌苹果渣基质柠檬酸产生能力较高,且在4种不同发酵基质中产酸性能稳定。4株菌分别经紫外线和60Co-γ射线诱变后得到的正向突变株柠檬酸产率均显著提高,突变株中FG26-15-4(UV)发酵苹果渣后柠檬酸产率最高,达11.32%,FG23-13-3(γ)发酵苹果渣酶解液后柠檬酸产率最高,达2.73 mg/mL,均高于现有研究报道,可作为不同类型苹果渣基质柠檬酸发酵用菌种。     

棘孢曲霉固态发酵柚皮产柚苷酶及其在柑橘果汁脱苦中的应用

为了建立柚皮固态发酵产柚苷酶的工艺以及阐明其柚苷酶的应用价值,利用棘孢曲霉Aspergillus aculeatus JMUdb058对柚皮进行固态发酵,并研究其产酶特性。采用高效液相色谱法检测酶活力,通过单因素实验方法研究豆饼粉及培养基灭菌对柚苷酶发酵的影响;采用酶活力、还原糖以及生物量的变化解析发酵的动态规律;采用柚皮苷的水解活性表征柚苷酶对柑橘果汁的脱苦效果。结果表明,棘孢曲霉JMUdb058固态发酵柚皮可产生柚苷酶,额外添加豆饼粉可大幅度提高其柚苷酶活力;对培养基进行121℃20min的灭菌将导致柚苷酶活力急剧下降;当培养基组成为5g柚皮粉、0.75g豆饼粉、5.75mL蒸馏水,经30℃发酵8d时,柚苷酶和α-L-鼠李糖苷酶活力分别达到5.81IU/gds和6.08IU/gds;通过对产酶进行动力学拟合,发现柚苷酶和α-L-鼠李糖苷酶主要在棘孢曲霉的对数生长期内合成,它们的积累属于生长关联型;该柚苷酶可高效水解柚汁中的柚皮苷,柚皮苷去除率高达99.6%。因此,柚皮是固态发酵柚苷酶的良好原料,用棘孢曲霉对柚皮进行固态发酵是生产柚苷酶的有效方法。     

不同栽培基质对糙皮侧耳不同发酵方式下产漆酶活性的影响

为了比较糙皮侧耳栽培种在不同常规栽培基质上的漆酶活性,分析更适合糙皮侧耳生长的栽培基质,以1株糙皮侧耳Pleurotus ostreatus栽培菌株为研究材料,研究在固态和液态发酵条件下添加木屑、玉米芯和棉籽壳这3种栽培基质后,对其产漆酶活性的影响。结果表明,不同栽培基质对糙皮侧耳漆酶活性具有极显著的影响（P<0.001）;不同发酵方法对糙皮侧耳漆酶活性也具有极显著的影响（P<0.001）,仅第2天差异不显著。固体发酵与液体发酵条件下,糙皮侧耳在棉籽壳培养基上所检测到的漆酶活性均高于在木屑或者玉米芯培养基上,表明棉籽壳对提高糙皮侧耳漆酶活性的诱导能力更强。此外,糙皮侧耳在棉籽壳培养基上能够快速分泌漆酶,表明棉籽壳对缩短糙皮侧耳漆酶分泌时间的诱导能力更强。     

影响固态发酵装料系数的因素及其强化措施

固态发酵是一项清洁、节能的生物发酵技术,随着能源问题的突出,固态发酵技术愈发显出其在生物技术领域重要的地位。然而固态发酵反应器的装料系数过低已经成为固态发酵过程工业发展的限制性瓶颈。从传递的角度对固态发酵过程中的温度梯度等问题进行剖析,提出了以粮仓效应为原理的新型工艺手段,为固态发酵的规模放大提供指导。     

新型大规模纯种固态发酵研究进展

发酵工业是生物技术产业必要平台,但目前正面临节能减排的巨大压力.固态发酵技术天然具有节水、节能的优势,近年来固态发酵技术已逐渐成为研究的新热点.固态发酵总体发展趋势是菌株从最开始的自然混菌发酵和强化微生物混合发酵逐渐发展为纯种发酵和限定微生物混合发酵;发酵方式也从传统的静态培养发展到培养基的动态培养和气相动态培养;操作方式从批次发酵向连续发酵发展;在好氧发酵依然占主体的情况下,厌氧发酵也呈现了今后和好氧发酵并驾齐驱的潜力.而气相双动态好氧固态发酵技术与连续厌氧固态发酵技术平台的建立为现代固态发酵的广泛应用打下了很好的基础.     

食品上的应用

水果经压榨取汁后留下的果渣和压榨滤饼含有大量的碳水化合物,是发酵法生产多种化学药品的重要的再生资源。果渣被用作黑曲霉加在固定床柱式发酵罐中生产柠檬酸的固体基质。在不同生长条件下监测了固态发酵时的生化变     

柠檬酸工业生产信息

柠檬酸是生物细胞正常好氧代谢中的重要产物之一,研究历史已有40多年。至今工业生产仍沿用真菌发酵,发酵方式由固体过渡至液体深层发酵。现代生物工程已发展到应用固相细胞制成循环使用的细胞反应器。(一) 柠檬酸生物合成的特点柠檬酸是正常好氧代谢产物,采用改良的黑曲霉     

纤维素酶固态发酵过程中菌体生长量的测定

纤维素酶在植物再生资源的利用中占有重要地位,目前世界各地均在进行广泛而深入的研究。纤维素酶的生产有固态发酵和液体深层发酵两种方法,由于前者与后者相比具有许多优点,因此纤维素酶的生产主要采用固态发酵法。 根据Durand等给出的固态发酵定义,在固态发酵中微生物的菌丝体紧密地结合于固体基质上,这种情况给菌体生长量的测定带来了极大的困难。与液体深层发酵不同,其菌丝体无法定量地与固体基质相分     

工业化固态发酵设备研究进展

固态发酵技术是处理农业废弃物最常用的技术之一。该技术可以根据不同的农业废弃物物理化学成分的差异,合理处理废弃物并且获得高产值产品。与传统的固态发酵技术相比,现代固态发酵技术结合了现代发酵理论与机械自动化等多种学科的特点。多样的新型固态发酵设备已用于实验室试验中,但是满足工业化需求的大型固态发酵设备仍在少数。近几年来,随着社会和政府对环境问题越来越多的重视,固态发酵技术得到极大的发展。本文中,笔者重点介绍2010年以来报道的吨级固态发酵设备及工艺。     

固态发酵培养基对微生物生长影响及其配置原则

固态培养基是保证固态发酵体系中微生物生长代谢的基础物质。然而,固态培养基多以天然生物质材料为主体,复杂的固相基质结构构成了固态发酵体系中底物降解、质热传递等过程的重要障碍。在分析固相基质的多孔特性及其在固态发酵中的重要性的基础上,提出固态发酵培养基配置的新要求,以期进一步改善固态发酵效果。     

固态发酵工程与生物饲料添加剂的生产

发酵工程是生物技术的关键技术,固态发酵作为发酵工程的重要部分,由于能源危机与环境问题的日益严重,越来越受到人们的重视,并在资源环境应用研究方面取得了重要进展。着重综述了固态发酵技术在生物饲料添加剂生产中的应用,介绍了固态发酵工程技术的新进展。     

固态发酵生物反应器

固态发酵是指微生物在没有或几乎没有游离水的固体的湿培养基上的发酵过程。与深层液体发酵相比,它具有很多优点,因此近年来受到了研究者的重视。主要介绍了固态发酵的特点和数学模型,综合论述了各类应用于固态发酵的生物反应器的研究现状、设计标准和应用领域。     

柠檬酸发酵菌黑曲霉的菌种改良述评

柠檬酸是微生物发酵法生产的重要有机酸,用途极为广泛。柠檬酸发酵菌黑曲霉的育种在柠檬酸工业中占有重要地位。该文论述了柠檬酸发酵菌黑曲霉的发酵机制、代谢调控及柠檬酸积累的机理,柠檬酸发酵菌黑曲霉的物理和化学手段诱变育种取得的成果,细胞工程和基因工程在柠檬酸发酵菌黑曲霉育种中的应用,分析了柠檬酸发酵菌黑曲霉育种的发展方向。     

生物热对传统固态发酵菌群演替及其代谢影响的研究进展

解析传统固态发酵中产生的生物热对微生物菌群代谢的影响,是认识发酵机制、调控发酵过程、保证发酵效率的关键之一。固态发酵过程中,微生物菌群代谢活动所产生的生物热及传热效率低等问题引起微环境温度升高,进而影响微生物的生长与代谢。然而,关于传统固态发酵微生物受生物热的影响及其适应机制仍不明晰。因此,本文以传统固态发酵体系为研究对象,阐述持续生物热介导的高温对固态发酵过程中微生物群落演替和代谢功能的影响,并提出复杂群落中具有多层次调控微生物代谢以适应高温环境的方式,主要从微生物群体与个体层面介绍可能存在的耐热机制。了解生物热对传统固态发酵微生物的影响及潜在的耐热机制,有助于靶向调控发酵过程、强化高温发酵等,以满足未来的工业化需求。     

固态发酵在中药炮制中的研究进展

固态发酵技术是中药炮制的重要方法。现代固态发酵技术是在继承传统发酵技术的基础上,结合发酵工程等现代生物技术而发展起来的。对传统中药发酵技术概况、现代中药固态发酵技术的研究进展及固态发酵在中药炮制中的作用进行了综述,并对中药发酵炮制的现代化发展进行了展望。     

固态发酵降低上部低次烟叶中淀粉及蛋白质的含量

利用固态发酵的方法降低上部低次烟叶中淀粉和蛋白质的含量,并对发酵过程中的厌氧细菌和酵母的数量进行检测。采用单因素和正交试验对固态发酵的条件进行优化,结果表明:各因素对发酵上部低次烟叶影响显著性主次次序依次为发酵时间(C)、发酵温度(A)和发酵水分质量分数(B),固态发酵的最佳条件为A2B2C3,即温度45℃、水分质量分数50%、发酵时间9 d。在该发酵条件下,上部低次烟叶的淀粉降解率为20.41%,蛋白质降解率为12.35%。通过固态厌氧发酵的方法可取得较好的、短期内快速降解上部低次烟叶中淀粉和蛋白质含量的效果。     

CO2气载乙醇固态发酵分离耦合过程的初步研究

固态乙醇发酵中高浓度产物乙醇和发酵温度升高对酵母的抑制作用严重地制约了发酵的性能。本研究以固态基质材料发酵乙醇,利用发酵过程中由酵母产生的CO2作为循环载气,将载气在冷凝器中冷却分离乙醇与气体,降温后的CO2重新加压返回固态基质反应器中,及时有效的除去产物乙醇,并能使固态基质反应器的温度有一定程度的降低,解除了两者的抑制,提高了发酵效率,从而为解决大规模固体厌氧发酵温度的控制问题提供了工艺路线。     

混菌同步糖化固态发酵丁醇的研究

生物丁醇是一种极具发展潜力的清洁可再生能源燃料。目前工业丁醇生产仍存在能耗高、产量低以及污染严重等问题。固态发酵体系中由于固体物含量较高容易造成传质传热困难、酶解效率低等难题,难以实现丁醇混菌固态发酵。针对以上问题,从混合培养的优势以及固态发酵过程强化角度思考,以期为高效利用木质纤维素原料制备燃料丁醇提供新思路。     

固态发酵在食品加工中的应用研究进展

固态发酵起源于传统食品生产领域,具有节水、节能、高得率、清洁等优势。现代固态发酵技术在保留传统的基础上突破创新,逐渐拓展应用于现代食品工业多个领域。介绍了食品固态发酵过程的特点、影响因素和规模化装备,综述了固态发酵在食品工业中传统食品、酶制剂、有机酸、食用菌、香料和其他天然活性产物等领域的应用及研究进展,并对固态发酵技术在食品工业中的应用前景进行了展望,为实现食品工业固态发酵规模化绿色制造奠定基础。