Ключевое различие между твердофазной ферментацией и глубинной ферментацией заключается в том, что твердофазная ферментация включает культивирование микроорганизмов на твердом субстрате с низким содержанием влаги, в то время как глубинная ферментация включает культивирование микроорганизмов в жидкой среде с более высоким содержанием влаги. содержание воды более 95%.
Микроорганизмы полезны в различных отраслях промышленности. Бактерии и грибы особенно широко применяются в промышленности. Микроорганизмы следует выращивать в больших масштабах в ходе промышленного процесса ферментации для извлечения необходимых продуктов, образующихся в результате микробного метаболизма. Ферментация в твердой фазе и ферментация в погруженном состоянии - это два основных типа ферментации, которые помогают производить ферменты в промышленных масштабах. При ферментации в твердом состоянии ферментация происходит за счет микроорганизмов, выращенных на твердом субстрате, а при ферментации в глубине ферментация происходит за счет микроорганизмов, выращенных в жидкой среде. Каждый метод имеет как преимущества, так и недостатки.
Что такое ферментация в твердом состоянии?
Твердофазная ферментация - это тип ферментации, используемый при производстве ферментов. Как следует из названия, ферментация происходит микроорганизмами, выращенными на твердой поверхности или твердом субстрате с очень низким содержанием влаги. Один нерастворимый субстрат обеспечивает питательные вещества, такие как углерод, азот и т. д., для выращивания микробов. Микроорганизмы растут, прикрепляясь к твердому субстрату. В твердофазной ферментации часто используются составные и гетерогенные продукты сельского хозяйства или побочные продукты агропромышленности, такие как рисовая шелуха, пшеничные отруби, жом сахарной свеклы, пшеничная и кукурузная мука и т. д. Следовательно, субстраты дешевле и легкодоступны.
Кроме того, мицелиальные грибы являются идеальными микроорганизмами для твердофазной ферментации. Кроме того, бактерии, дрожжи и другие грибы также могут расти на твердых субстратах и могут использоваться в ферментации в твердой фазе.
Рисунок 01: Ферментация в твердом состоянии
Преимущества твердофазной ферментации
Подобно другим процессам ферментации, ферментация в твердой фазе также имеет много преимуществ, перечисленных ниже.
- Средство простое, легкодоступное и недорогое
- Подложки требуют меньшей предварительной обработки по сравнению с жидкими средами
- Загрязнения ограничены, так как содержание влаги низкое
- Принудительная аэрация часто проще
- Упрощенный и минимизированный последующий процесс и утилизация отходов
- Простое ферментационное оборудование
- Высокая объемная производительность
Хотя ферментация в твердом состоянии дает много преимуществ, она также имеет ряд недостатков, перечисленных ниже.
Недостатки твердофазной ферментации
- Низкий уровень влажности может ограничивать рост микроорганизмов
- Отвод метаболического тепла является проблемой при крупномасштабном твердофазном брожении
- Сложности контроля параметров процесса
Что такое глубинное брожение?
Заглубленное брожение - еще один метод ферментации, который мы используем в промышленном производстве ферментов. Кроме того, требуется крупномасштабный асептический ферментационный сосуд, который может обеспечить контролируемую среду, состоящую из оптимальной температуры, pH, степени перемешивания, концентрации кислорода и т. д., для растущих микроорганизмов. Погружное брожение происходит в жидкой среде, где присутствуют микроорганизмы. Таким образом, содержание воды высокое, а в жидкой среде присутствуют все питательные вещества для роста микроорганизмов. Самое главное, питательные вещества равномерно доступны по всей среде для микроорганизмов при глубинном брожении. Перемешивание способствует равномерному распределению питательных веществ и микробных клеток.
Рисунок 02: Ферментация под водой
Подобно ферментации в твердой фазе, глубинная ферментация также имеет преимущества и недостатки, как указано ниже.
Преимущества
- Удобство измерения параметров процесса
- Равномерное распределение питательных веществ и микроорганизмов
- Возможность контролировать условия роста
- Наличие высокого содержания воды для роста микробов
Недостатки
- Использование дорогих носителей и дорогостоящего оборудования
- Сложный и дорогостоящий последующий процесс и трудности с утилизацией отходов
- Высокое энергопотребление
Каковы сходства между твердофазным брожением и погруженным брожением?
- Твердофазное брожение и глубинное брожение - это два типа распространенных ферментаций при производстве ферментов.
- Более того, микроорганизмы осуществляют оба процесса.
В чем разница между твердофазным брожением и погруженным брожением?
Микробы растут на твердой поверхности при твердофазной ферментации, а микробы растут в жидкой среде при глубинной ферментации. Итак, в этом ключевое различие между твердофазной ферментацией и глубинной ферментацией.
Приведенная ниже инфографика обобщает разницу между ферментацией в твердой фазе и ферментацией в глубине.
Резюме – ферментация в твердом состоянии и ферментация в погруженном состоянии
Твердофазная ферментация использует твердый субстрат для выращивания микроорганизмов, в то время как глубинная ферментация использует жидкую среду для выращивания микроорганизмов. Таким образом, в этом ключевое различие между твердофазной ферментацией и глубинной ферментацией. Ферментация в твердой фазе происходит при низком уровне влажности, а ферментация в погруженном состоянии - при высоком содержании воды.
