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固态发酵工程技术的研究应用分析

固态发酵技术实际上是指利用不溶性固体基质来培养微生物的过程,大多数情况是指在没有或者几乎没有游离水的多孔性固态基质中进行发酵的过程。在垃圾堆积如山、污水排放问题如此严重的时代,微生物已经有着巨大的作用来处理这些问题。通过对固态发酵技术的不断认识和深入了解,固态发酵技术已经成为现代社会不可缺少的一部分,随着当前社会发展速度如此之快,又面临着能源危机,固态发酵的方式成为了人们关注的焦点。该技术不仅具有节约资源的优势,也没有废液生产,不污染环境,十分适应于现代科学技术社会的发展。采用固态发酵技术进行生物制药提高了产品自身的质量,提高了生产质量。因此,此项工程技术在工业应用中具有良好的发展前景,受到了各国家的关注和应用。

  1固态发酵工程研究过程中的质量控制措施

  1.1 温度控制

  微生物在进行生长过程中,会伴随有大量的热量生成,而固态发酵的过程中热传递功能存在很大的缺点,不能使热量及时排除,因此容易使温度升高,容易破坏微生物生长的适应的生长温度,甚至会导致微生物的死亡,所以在发酵过程中控制温度是十分有必要的[1]。

  1.2 水分活度控制

  因为固态发酵技术实际上是指利用不溶性固体基质来培养微生物的过程,大多数情况是指在没有或者几乎没有游离水的多孔性固态基质中进行发酵的过程。所以微生物的生长速度和代谢强度与底物含水量有着密不可分的关系。一般来说,真菌的水活度要求相对于细菌的要求要低[2],即在0.6~0.7的水活度即可存活,因此在进行固态发酵时大多都选用真菌,可有效减少其他细菌的污染。提高水活度可通过增加空气中的湿度、增加细菌基质中的水分等方法。

  1.3 通风控制

  微生物发酵过程中不仅需要控制合适的温度以及水分活度,也需要对通风率进行控制,因为微生物具有好氧性的特点,在发酵过程中需要进行通风,为微生物的生长提供一定量的氧气,同时也可以带走一部分热量,增强传热的效率。依据微生物的特性、发酵产热量以及基质间隔的特点,都可以影响通风率。增强通风可在一定程度上降低底物水活度,进而可加强空气中的湿度。

  2  固态发酵工程的应用分析

  2.1 应用于生物制药

  随着现在固态发酵技术的不断改进和完善,固态发酵逐渐被应用于生物制药的过程中,并且生产规模也逐渐变大,投入的成本也日益增多[3],其中只需要控制好工艺技术,再利用固态发酵的特点,以及利用高温杀菌等杀菌操作可防止杂菌的污染,使其在各方面达标,即可获得高质量和高产量的药品。

  2.2 应用于饲料生产业

  固态发酵工程技术也可应用于微生物领域,利用微生物的各项生理特性,来刺激和发酵一些饲料,主要应用的是酵母。因为利用此种方法的原料众多,因此受到普遍的应用和关注,原料大多为糠类、秸秆、糟粕等[4],通过发酵可大大提高其的蛋白质水平,提高了营养价值,使消化和吸收的能力达到高点。此方面的应用,不仅有益于各类禽兽的食物问题,也对生物肥料得到有效利用,也降低了生产资金,实现了生产化,成为固态发酵过程的一大优势。

  2.3 应用于资源环境

  随着人类文明和经济的发展,如今也越来越提倡绿色生产的观念,尽量降低资源的消耗,不对环境产生危害或将危害降低到低点。但是在人类物质生活越来越高时,资源环境遭受的破坏也越来越严重。因此,微生物的存在给人们带来了巨大的好处,也为环境的保护做出了巨大的贡献。微生物可以将人类产生的污水得到净化,以及农业残渣的转化、废弃物处理等方面。固态发酵也是解决能源短缺以及环境污染的重要方式之一,微生物的存在可以使废弃物变成有价值的资源[5],减少环境污染的几率,在资源环境取得了巨大的进展,特别是生物燃料、生物农药、生物转化、生物解读以及生物修复方面尤为突出。利用固态发酵工程技术,不仅推动了相关产业的发展,也提高了某些无用物质的利用价值。

  3  讨论

  通过对所收集的文献进行探究分析,可以发现固态发酵技术如今已经取得了巨大的进展,在各领域都能发现它的足迹。该技术不仅具有节约资源的优势,也没有废液生产,不污染环境,十分适应于现代科学技术社会的发展。随着当前社会发展速度如此之快,又面临着能源危机,固态发酵的方式成为了人们关注的焦点。在垃圾堆积如山、污水排放问题如此严重的时代,微生物已经有着巨大的作用来处理这些问题。通过对固态发酵技术的不断认识和深入了解,固态发酵技术已经成为现代社会不可缺少的一部分,其可以应用于生物制药、食品加工业,例如可生产可食用菌、酿造酱油、酶压制剂以及红曲和柠檬酸;应用于饲料生产业,利用微生物的各项生理特性,来刺激和发酵一些饲料,主要应用的是酵母,因为利用此种方法的原料众多,因此受到普遍的应用和关注,原料大多为糠类、秸秆、糟粕等,通过发酵可大大提高其的蛋白质水平,提高了营养价值,使消化和吸收的能力达到高点;应用于资源环境中微生物的存在可以使废弃物变成有价值的资源,减少环境污染的几率,在资源环境取得了巨大的进展,特别是生物燃料、生物农药、生物转化、生物解读以及生物修复方面尤为突出。

  现代固态发酵技术的应用在市场上依然有很大的发展潜力,但是与液体发酵相比,固态发酵依然在一些方面缺乏整体的了解与研究,对隔夜的生产仍然存着一些问题,所以,如何解决这些就是目前重要的难题,也需要广大的科研人员与技术人员不断探索,不断努力,将固态发酵技术应用到更广泛的生活中,造福人类社会。

  参考文献

  [1] 段颖异,陈洪章.固态发酵基质的三相结构变化对其传递性质的影响[J].化工学报,2017(4):1204-1210.

  [2] 李东,孙永明,袁振宏,等.食物垃圾和废纸联合厌氧消化产甲烷[J].环境科学学报,2016(3):577-583.

  [3] 朱瑶迪,邹小波,徐艺伟,等.镇江香醋固态发酵过程中温度的监控与分析[J].中国食品学报,2016,16(2):124-129.

  [4] 刘峄,沈高峰,刘慧芹,等.盾壳霉固态发酵基质筛选和发酵条件优化[J].中国农学通报,2017,28(30):101-105.

  [5] 刘秀娟,李晖,薛金红,等.稻草秸秆厌氧发酵产沼气研究[J].农业科学与技术:英文版,2016,12(12):1761-1764.

  ①作者简介:李雪琪(1998,2—),女,汉族,吉林长春人,本科在读,研究方向:生物制药。

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