固態發酵的分類知識 
 一、傳統固態發酵與現代固態發酵

雖然固態發酵與液態發酵相比，具有它獨特的優勢，但也存在著許多不足。特別是傳統固態發酵是發酵工業中古老而又落后工藝的代名詞。甚至，在發酵工程或生化工程的教科書中，也很少提到固態發酵。現代發酵技術的關鍵條件是純種大規模集約化培養．隨著科學技術發展和可持續發展的影響，國內外逐步重視對固態發酵的研究開發，已取得了很大進展。因此，依據固態發酵過程中是否能實現限定微生物純種培養，分為傳統固態發酵與現代固態發酵。現代固態發酵是為了充分發揮固態發酵的優勢，針對傳統固態發酵存在的問題，使之適應現代生物技術的發展而進行的，可以實現限定微生物的純種大規模培養。

二、固態發酵的形式
1.按微生物的情況和形成的產品條件不同分類

固態發酵可以以許多不同的形式進行，按照使用的微生物的情況和形成的產品條件不同，固態發酵可分為自然富集固態發酵、強化微生物混合固態發酵、限定微生物混合固態發酵和單菌固態純種發酵。 

自然富集固態發酵是指利用自然界中的微生物，由不斷演替的微生物進行的富集混合發酵過程。典型的例子是傳統酒曲和醬油、腌萊、煙草發酵、茶葉發酵、青貯、堆肥等。它不需要人工接種微生物，其所需發酵的微生物主要依賴于當地空氣和物料中的自然微生物區系，多種微生物演替成最適于生長代謝或共生協作的小生態環境。其微生物富集區系不僅與當地空氣和物料中的自然微生物區系有關，而且與小生態環境自然變化密切相關。

強化微生物混合固態發酵是指在自然富集固態發酵的基礎上，根據人們部分掌握的微生物代謝機制，人為強化接種微生物茵系不明確的富集培養物或特定微生物培養物所進行的混合發酵過程。強化微生物混合固態發酵除應用于沼氣發酵、白酒發酵作用外，在石油采收、濕法冶金、食品發酵等領域同樣顯示其優勢。人們在長期的科學研究和生產實踐中卻不斷發現，不少生命活動及其效應是借助于兩種以上的生物在同一環境中的共同作用下進行的，甚至是單獨不能或只能微弱進行的。例如廢物的處理，纖維索和本質素的降解，甲烷的產生和利用等。自然界的微生物沒有一種是單獨存在的，單靠純培養很難反映它們的真實活動情況。因此，強化微生物混合固態發酵微生物資源具有非常廣闊的應用前景。  

限定微生物混合固態發酵是在對微生物相互作用和群落認識的基礎上，接種混合培養的微生物是已知和確定的，通常使用兩種或兩種以上經過分離純化的微生物純種，同時或先后接種同一滅過茵的培養基中，在無污染條件下進行的固態發酵過程。人類對微生物的利用經歷過天然混合培養到純種培養兩個階段，純培養技術使得研究者擺脫了多種微生物共存的復雜局面，能夠不受干擾地對單一目的菌株進行研究，從而豐富了人們對微生物形態結構、生理和遺傳特性的認識。但是，在長期的實驗和生產實踐中，人們不斷地發現很多重要生化過程是單株微生物不能完成或只能微弱地進行的，必須依靠兩種或多種微生物共同培養完成。雖然微生物混合培養在很多領域中的作用已得到充分肯定，部分成果己成功應用于實踐，但對大多混合菌體系中菌間相互關系和作用機制的研究尚不夠深入。因此，目前對于具有協同作用關系的菌株篩選和組合還是一個隨機過程的，缺乏有效的理論指導，而且對于已經應用的混合培養體系也不能有效地協調菌間的關系，使其達最佳生態水平，發揮最大效應。這嚴重地阻礙了混合菌培養的發展和應用。因此，如果從生理、代謝和遺傳角度對混合茵間關系和協同作用機制進行深入研究，對混合菌培養的理論和應用都將有巨大的突破。隨著混合菌培養在各方面應用研究的深入，人們不再滿足于傳統的反應模式，已開始引人一些新興的生物工程技術，使該領域的研究更具活力。采用固定化細胞技術固定混合菌可使反應系統多次使用，降低成本，增加效率，在實際應用中很有意義。利用細胞融合技術和基因工程技術由具有互生或共生關系的微生物構建工程菌，可使工程菌既具有混合培養的功能，又擁有純培養菌株營養要求單一、生理代謝穩定、易于調控等優點，也是極有前景的研究方向。  
單菌固態純種發酵是在純培養基礎上建立起來的，對于選育良種、保持生理活性和代謝過程中的穩定起很大作用。它對于擴大固態發酵的應用范圍和潛力的發揮起到非常重要作用，同時，也是固態發酵一個重要方向。 

 2.按固態發酵固相的性質分類
根據固態發酵固相的性質，可以把固態發酵分為兩種類型。一種是以農作物(如麩皮、豆餅等)為底物的固態發酵方式。這些底物既是固態發酵過程中的固相組成部分，又為微生物生長提供營養，在這里可以稱這種發酵為傳統固態發酵方式(或固體底物基質固態發酵)。另一種固態發酵方式是以惰性固態載體為固態發酵過程令的固相，微生物生長的營養是吸附在載體上的培養液，稱這種發酵方式為惰性載體吸附固態發酵。

同體底物基質固態發酵利用的培養基是既充當固相，又為微生物生長提供營養的初級農作物產物，如麩皮、馬鈴薯、谷子、豆餅以及其他含淀粉和纖維素的農作物產品。第二種固態發酵采用的固體是惰性載體，這些載體可以是天然的，也可以是人工分成的。這些載體材料有大麻、珍珠巖、聚氨酯泡沫體、蔗糖渣和聚苯乙烯等。
固體底物基質固態發酵的一個主要的不足之處就是碳源是它們的結構組成部分，在微生物發酵生長過程中，培養基被分解了，底物容易結塊，孔隙率也降低，結果底物的外形和物理特性都發生了變化，降低了發酵過程中的傳質和傳熱。例如，麥片在發酵過程中由于淀粉的降解和水的揮發，會導致固體底物變形結塊，結果使傳質和傳熱受到影響。而具有穩定結構的固態載體充當固態發酵的固相可以克服這一缺點，從而更有利于微生物的生長和產物產量的增加。例如，采用聚氨酯泡沫體為載體吸附固態發酵核酸酶P1時，產量和活力分別比采用麩皮固態發酵提高9倍和4倍。 

 另外，惰性載體吸附固態發酵與固體底物基質固態發酵相比，還具有產物提取簡便的優點。可以很容易地從惰性載體中提取到胞外產物，而且所得到的產物含有較少的雜質，載體還可以重復使用。例如，利用聚苯乙烯作為載體，以肋生弧茵產生L-谷氨酰胺酶時，產物比采用麥麩粉固態發酵時得到的產物黏性要低。另外，前者的產物不含蛋白質污染物，而后者含有多余的淀粉酶和纖維素酶等。
與固體底物基質固態發酵相比，惰性載體吸附固態發酵還具有其他很多優點，如：能夠對培養基營養成分進行合適的調節；容易了解產物中的各成分并進行分析，從而有利于發酵過程的控制以及動力學研究與模型建立等。
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