固态发酵的主要特点

发布时间:2013-5-28 16:59
固态发酵中的传质 在固态发酵中,由于基质和微生物的相对不动性,物质传递往往是限制微生物生长和产物形成的主要因素。颗粒间的传质和颗粒内的扩散是影响固态发酵的两类主要传质过程。 颗粒间传质:在固体发酵中,最重要的颗粒间传质是氧从固相的空隙部分向生长着的微生物转移。空隙部分在基质内由空气占有的体积部分,由基质本身的性质(如多孔性)、颗粒大小和含水量所决定。有时为了增加基质间的空隙,可以专门添加诸如谷壳之类的疏松材料以利于通气。基质的含水量也同氧向空隙的转移紧密相关。因为过多游离水妨碍空气流动。对一定的空隙量来说,氧在颗粒间转移可由混合和通气来实现。静置培养,定时翻倍,间歇或连续通风都是经常使用的方法。 颗粒内传质:颗粒内传质是指营养物和酶在基质内转移,这包括营养物(主要是指氧气)在基质-真菌菌体内扩散和酶对固体基质的降解两部分。在培养丝状真菌的固态发酵中,真菌菌丝既在颗粒表面生长,也穿进基质内生长,形成真菌和基质混合的颗粒和团块。在颗粒内,好气的菌丝需要氧扩散来支持其连续生长。氧在这样复杂的真菌-基质颗粒内的扩散动力学还远没有被认识。 对形成胞外降解酶的微生物来说,颗粒内传质还涉及酶和固体基质分解物在颗粒内的扩散。如果基质有足够的开放型多孔结构,酶就能够扩散进去,在基质内发生降解作用。降解产生的可溶性片段则必须扩散到最近的菌丝,供微生物利用。对孔性差的基质来说,大部分降解只能发生在基质的外表面,因而,多孔基质远比少孔基质易降解得多。采用适当的基质预处理,往往可加速颗粒内传质作用,促进微生物的生长和代谢。 固态发酵中微生物生长代谢的调节控制 在固态培养物中,真菌的生长和代谢遵循与液体发酵同样的生化和物理规律。然而,固态发酵的实际控制要困难得多,控制的因素也有不同。控制固态发酵的主要条件有:混合、通风、发酵器中的气体组成、基质的表面积与体积之比、营养物、pH、温、湿度和含水量等。 食品酿造的一般历程 通常可以归纳为三个阶段,当原料经处理后,由于温、湿度适宜,除原料本身酶的激活外,料醅表面微生物迅速繁殖。在竞争中,它们各自在原料的诱导下产生一系列水解酶系,这为第一阶段。随着原料被分解,环境条件不断变化,微生物区系逐渐改变,代之而起的是另一生理类群的微生物,如酿酒中的酵母菌,泡菜中的乳酸菌等等,并开始积累代谢产物。 这第二阶段持续时间较长,其最适合在这种环境中生活而其代谢产物又能抑制其它微生物大量繁殖的某些类群则最终取得优势,直接控制料醅达到酿造终点基本均衡为止。酿造食品在形成过程中不单单是纵向的降解与合成,它作为一个有生命活力的实体,横向的发展也从来没有停止过,这是产物再平衡的过程,尽管这一过程存在于食品酿造的始终。
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