
【化】 solid state fermentation
固态發酵(Solid-State Fermentation,SSF)是指微生物在無遊離水或接近無遊離水的固态基質上生長代謝的發酵過程。其核心特征是發酵體系含水量低(通常為30%-70%),微生物在潮濕但非液态的環境中生長繁殖,利用固态營養物質進行代謝活動。以下是詳細解釋:
低水分環境
微生物生長于吸附水分的固态載體(如谷物、麸皮、豆粕)上,無自由流動水。這種環境更接近自然發酵狀态,利于特定微生物(如黴菌、酵母)的附着生長。
天然培養基
常用農副産品(高粱、小麥、稻米等)作為底物,兼具營養源與物理支撐作用。微生物通過菌絲分泌胞外酶分解底物中的澱粉、蛋白質等大分子物質。
好氧與厭氧并存
表層以好氧發酵為主(如制曲),深層因氧氣擴散受限可形成厭氧微環境(如白酒窖池發酵),促進複雜代謝産物生成。
傳統釀造
食品加工
腐乳(毛黴固态發酵)、豆豉(米曲黴發酵)等依靠微生物酶解提升營養價值與風味。
生物技術
生産纖維素酶、有機酸(檸檬酸)及生物農藥(蘇雲金芽孢杆菌),具有能耗低、産物濃度高的優勢。
區别于液态發酵(Submerged Fermentation,SmF),強調“固态基質”與“低水分”核心特征。
例:
"Baijiu production employssolid-state fermentation in mud pits, a technique unique to Chinese distilling."
(白酒采用窖泥固态發酵,為中國蒸餾酒特有工藝。)
定義“發酵”為“微生物分解有機物産生代謝産物的過程”,固态發酵屬其分支。
國家标準明确固态發酵為“微生物在潮濕固态基質表面或内部生長的過程”。
Solid-State Fermentation in Biotechnology: Fundamentals and Applications(Ashok Pandey, 2001)系統闡述SSF的微生物學原理與工業應用。
✅ 設備簡單,能耗低;
✅ 産物濃度高,後處理成本低;
✅ 模拟自然生态環境,適合傳統工藝傳承。
❌ 傳質傳熱效率低,易出現溫度/濕度梯度;
❌ 過程監控與自動化難度大。
固态發酵是一種基于低水分固态基質的微生物發酵模式,兼具傳統工藝價值與現代生物技術潛力,在食品釀造與工業生物催化領域具有不可替代性。
固态發酵是一種微生物在固态基質中進行的發酵方式,其核心特征是氣、液、固三相并存,且基質中幾乎沒有遊離水。以下是詳細解析:
廣義定義
指利用不溶性固體基質培養微生物的工藝,包含兩種形式:
狹義定義
特指以自然底物(如糧食)或惰性底物為支持物,在無水或接近無水的環境中進行的發酵過程。
三相共存環境
固态基質中氣體(氧氣/二氧化碳)、液體(微量水分)、固體(糧食顆粒)共同作用,促進微生物代謝與物質轉化。
工藝優勢
傳統釀造
工業對比
與液态發酵(如味精、黃原膠生産)相比,固态發酵更適用于需要複雜風味的食品加工。
通過這種工藝,固态發酵在保留天然風味的同時,實現了傳統技藝與現代科學的結合,成為高品質發酵制品的核心工藝之一。
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