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2012年5月3日 星期四

液態發酵與固態發酵技術的差異

  牛樟醱酵工業是現今生物技術產業工業化生產的主體,一個國家的醱酵水準是其生物技術產業發展的重要指標之一。微生物醱酵方法有兩類:液體深層醱酵與固態醱酵牛樟

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牛樟目前生物製品固態醱酵的產率比液態深層醱酵高很多,這是因為液態深層醱酵產生的大量醱酵廢水、通氣與機械攪拌的高動力耗能及剪切力造成菌體損害等,成為液體深層醱酵發展的障礙。深層醱酵培養一般是指使用固定組成之液態培養基,在適當的環境下進行微生物的培養,以製造生質(Biomass牛樟)與其他的代謝產物(Metabolite牛樟)。菇蕈類深層醱酵培養的最大特色在於醱酵過程中無孢子萌發期,菌絲體是以圓球狀的型式存在,若與其他細菌類或低等真菌的醱酵情形相較,菇蕈類對培養液中營養源與氧氣的利用較為多元化。牛樟就液態醱酵而言,對於高黏度的醱酵環境,適當提高攪拌速率,不但能提高醱酵液的溶氧量,還有助於菌絲生長及產物的生成,但是過高的攪拌速率不但會抑制菌絲生長及產物生成,而且其造成的剪切應力易使細胞破裂,此時,微生物為了生存會消耗環境中的碳源轉換成能量,也因此減低將葡萄糖等碳源合成多醣的量。牛樟近年來,許多研究單位及生技產業嘗試利用液態深層醱酵來培育菇類,如葡萄王生技公司的靈芝菌絲體,及台糖生技的冬蟲夏草菌絲體,都是利用液態醱酵培植而成。利用液態醱酵培植真菌菌絲體的優點為:培育時間短、多醣體產量高,缺點為:液態環境非菇蕈類原始生長環境,因此其代謝途徑與子實體差異大,許多重要的生理活性物質均無法利用液態醱酵產生,導致液態醱酵生產的菌絲體其功效與子實體比較有明顯差異。因此利用固態醱酵技術培育菇蕈類菌絲體成為生產優質菇類產品的新技術。 樟芝

 牛樟 固態醱酵為一古老的技術,其特點是在低水含量的條件下操作,提供了菌絲生長一個選擇性的環境,如黴菌。固態醱酵在亞洲被廣泛的用在製造食品上,如味噌、醬油醱酵,以及生產酵素。固態醱酵在亞洲、非洲和中南美洲等地區是一種廣為利用的醱酵技術,在農、工及食品加工業土皆有其應用價值。在農業應用方面,可利用固態醱酵進行農產品生產,例如將Agaricus bisporus牛樟接種於堆肥和木屑上,栽培洋菇菌種。其次為農業資材之利用,如堆肥製作,可以豬糞和稻草為基質,接種高溫放線菌製作堆肥,或是進行單細胞蛋白質及蛋白質強化飼料之生產:利用蔗渣為基質,生產蛋白質。以澱粉質農產品廢棄物甘藷渣為基質接種具分解澱粉能力之酵母菌如Saccharomyces sp.Schwanniomyces castellii牛樟,或是接種Trichoderma album於玉米穗軸以強化其蛋白質含量。固態醱酵亦可應用於二次代謝物如抗生素之生產,接種Streptomyces viridifaciens牛樟於甘藷渣上,進行四環黴素之生產。在工業方面,可進行化學品製造:如酒精之生產,或酵素生產,或纖維素分解酵素蛋白質解酵素和澱粉水解酵素的生產等。食品生產方面:固態醱酵被廣泛應用於食品之製作如:高梁酒、醬油、味噌、乳酪等。 牛樟

 牛樟 固態醱酵應用在菇蕈類栽培最大的優勢為:(1)固態醱酵基因表現遠較液體醱酵為多。固態菌絲的代謝途徑與液態菌絲不同,其細胞分化程度高,代謝途徑複雜。(2)固態醱酵較適合真菌類(尤其是食藥用菇類)的培養。因為真菌類在天然環境下並非存在於液體環境,因此利用液態醱酵產生的菌絲體代謝途徑與天然菇類成長途徑差異很大,其藥效自然不同;固態醱酵屬於低含水量環境,比較接近天然生長狀態,因此可生產種類較多及濃度較高的次級代謝物。未來藥用菇類醱酵技術發展勢必朝固態醱酵方向前進,這將徹底扭轉「固態醱酵是一種古老而落後工藝」的世俗成見。牛樟

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