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助力生物發酵企業產業升級


      生物發酵作為新材料、新技術越來越貼近我們的日常生活,應用在人們生活的諸多領域。從歷史發展脈絡看,生物發酵技術已經應用了很長時間,公元前 3000 年,古埃及人最先掌握了制作發酵面包的技術,古巴比倫人使用啤酒和酵母來幫助傷口愈合,中國發酵歷史最早也是最典型的就是饅頭,據傳是三國時期諸葛亮發明的。

       從食品、藥品、化工、化妝品、生活用品等等都和生物發酵技術息息相關。具不完全統計,我國生物發酵相關企業超1.8萬家,生物發酵行業產學研用的合作日益密切,在輕工業、食品等領域科技成果數量快速提升,我國在許多相關產業化及應用方面已走在世界前列。

 

 

發酵是什么??

      發酵就是將微生物接種到合適的培養基中,通過控制其生長和代謝環境,來使微生物發揮起獨特功能的過程。其主要內容包括菌種的選育,種子的擴大培養,培養基的配制與滅菌,接種及發酵控制等。

 

 

        從不同的角度可將發酵分成不同的類型。根據是否需要氧氣可分為厭氧發酵(靜置發酵)和好氧發酵(通氣發酵);根據發酵培養基的性質可分為固態發酵和液態發酵;根據發酵方式的不同可分為分批發酵、補料分批發酵及連續發酵等。下面我們主要以發酵培養基的性質分類為例。

 

 

固態發酵

      指沒有或幾乎沒有自由水存在下,在有一定濕度的水溶性固態基質中,用一種或多種微生物的一個生物反應過程。從生物反應過程中的本質考慮,固態發酵是以氣相連續相的生物反應過程。固體發酵具有操作簡便、能耗低、發酵過程容易控制、對無菌要求相對較低、不易發生大面積的污染等優點。

液態發酵

      指發酵培養基的狀態為液體。絕大多數純種發酵都為液態發酵,如青霉素發酵。早期的青霉素發酵在液體淺盤上進行,由于該法存在產量低、易污染且勞動強度大等缺點,現已被深層液體通風發酵法取代。深層液體通風發酵在密閉通風發酵罐中進行,將種子接入滅菌的發酵培養基中,然后在適宜的溫度、溶氧下發酵,發酵罐中有蛇管或夾套可以控溫,溶解氧的濃度可以通過調節攪拌機轉速或通入的無菌空氣的風量來控制。

      在食品工業領域,食品發酵工藝不斷革新,發酵工程產品可占食品工業總銷售額的15%以上。目前,利用微生物發酵法可以生產近20種氨基酸,該法與蛋白質水解和化學合成法相比,具有生產成本低,工藝簡單等優勢,且全部具有光學活性。健康食品中的營養素生產也有賴微生物發酵技術,但微生物發酵法對技術要求較高,不但需要特定的優質菌種,而且發酵過程需要嚴格控制工藝條件。此外某些食品營養強化劑也可采用微生物發酵,具有產品效率高、單位能耗低、對環境的污染小等優勢。

 

 

      在制藥領域,通過微生物發酵生產的藥物有氨基酸、核酸、抗生素、酶及部分多肽等。根據不同的發酵菌種,可將微生物發酵制藥分為好氧發酵、厭氧發酵和兼性厭氧發酵三類。根據使用的不同發酵工具,微生物發酵又可分為密閉發酵、敞口發酵、淺盤發酵及深層發酵等。其中深層發酵的技術門檻較高,需要專業的培養液,富含利于細菌發酵所需的營養物質和原料。深層發酵的優點是便于實現機械化操作及大規模發酵生產,青霉素的生產就曾借助于深層發酵技術。此外,合適的培養基也是取得良好轉化產物的必要條件。人工培養基包括固體培養基、液體培養基、半固體培養基、脫水培養基這四種。

 

 

      在環保工業領域,發酵工程技術也展示出廣闊的應用前景。數據顯示,我國每年由于固體廢棄物造成的經濟損失累計約80億元,而這些廢棄物中有大量的有機物,利用微生物發酵技術可以對廢棄物進行無害化、資源化、減量化處理,變廢為寶。比如有機廢物經堆肥化處理后能變成優良的土壤改良劑和優質肥料。還有針對食品加工產生的廢水,利用酵母循環系統可有效處理,處理后產生的污泥也可作為飼料或肥料而加以利用。相比細菌的活性污泥法,酵母循環系統處理能力是細菌法的5至7倍,能高效地利用資源。

 

      未來,生物發酵產業還會催生出更多創新,融入更多領域,要將科學基礎轉換成技術的支撐,通過技術保障好產品的品質。舜甫科技集團與國內頂尖科研院所合作,通過產學研用的整體思路為發酵產業進行生態賦能,幫助企業發展、產業升級、助您突破技術瓶頸,實現共同發展、共享共贏!

 

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