A legfontosabb különbség a szilárd fázisú fermentáció és a merülő fermentáció között az, hogy a szilárd fázisú fermentáció a mikroorganizmusok tenyésztését foglalja magában alacsony nedvességtartalmú szilárd szubsztrátumon, míg a merülő fermentáció a mikroorganizmusok tenyésztését folyékony közegben, amely több mint 95% víztartalom.
A mikroorganizmusok különféle iparágakban hasznosak. A baktériumok és gombák különösen sokrétűen alkalmazhatók az iparban. Az ipari fermentációs folyamat során a mikroorganizmusokat nagy mennyiségben kell szaporítani, hogy kinyerjük a mikrobiális anyagcsere során keletkező szükséges termékeket. A szilárd fázisú fermentáció és a merülő fermentáció az erjesztés két fő típusa, amelyek elősegítik az enzimek ipari előállítását. A szilárd fázisú fermentációban a fermentációt szilárd szubsztrátumon nevelt mikroorganizmusok, míg a merülő fermentációban a folyékony közegben nevelt mikroorganizmusok végzik. Mindegyik módszernek vannak előnyei és hátrányai is.
Mi az a szilárdtest-fermentáció?
A szilárd fázisú fermentáció az enzimtermelésben használt fermentáció egyik fajtája. Ahogy a neve is sugallja, az erjedés olyan mikroorganizmusok által megy végbe, amelyeket nagyon alacsony nedvességtartalmú szilárd felületen vagy szilárd szubsztrátumon termesztenek. Egyetlen oldhatatlan szubsztrát tápanyagokat, például szenet, nitrogént stb. biztosít a mikrobák szaporodásához. A mikroorganizmusok a szilárd hordozóhoz tapadva szaporodnak. A szilárdtest-erjesztés során gyakran használnak összetett és heterogén mezőgazdasági termékeket vagy agráripar melléktermékeit, például rizshéjat, búzakorpát, cukorrépapépet, búzalisztet és kukoricalisztet stb. Ezért a hordozók olcsóbbak és könnyen beszerezhetők.
Továbbá a fonalas gombák ideális mikroorganizmusok a szilárd fázisú fermentációhoz. Emellett baktériumok, élesztőgombák és más gombák is szaporodhatnak szilárd szubsztrátumokon, és felhasználhatók szilárd fázisú fermentációban.
01. ábra: Szilárdtest-erjesztés
A szilárdtest-erjesztés előnyei
A többi fermentációs folyamathoz hasonlóan a szilárd fázisú fermentációnak is számos előnye van, amelyeket alább felsorolunk.
- A médium egyszerű, könnyen elérhető és olcsó
- Az alapfelületek kevesebb előkezelést igényelnek a folyékony közegekhez képest
- A szennyeződések korlátozottak, mivel a nedvességtartalom alacsony
- A kényszerszellőztetés gyakran egyszerűbb
- Egyszerűsített és minimalizált downstream folyamat és hulladékártalmatlanítás
- Egyszerű fermentációs berendezés
- Magas térfogati termelékenység
Bár a szilárd fázisú fermentáció számos előnnyel jár, számos hátránya is van, amelyeket alább felsorolunk.
A szilárdtestalapú fermentáció hátrányai
- Az alacsony nedvességszint korlátozhatja a mikroorganizmusok szaporodását
- A metabolikus hő eltávolítása problémát jelent a nagy léptékű szilárd fázisú fermentációkban
- Nehézségek a folyamatparaméterek figyelésében
Mi az a merülő erjesztés?
A merülő erjesztés egy másik fermentációs módszer, amelyet az ipari enzimgyártásban használunk. Ezenkívül nagyméretű aszeptikus fermentációs edényre van szüksége, amely szabályozott környezetet tud biztosítani, amely optimális hőmérsékletet, pH-t, keverési fokot, oxigénkoncentrációt stb., a növekvő mikroorganizmusok számára. Az elmerült fermentáció folyékony közegben történik, ahol mikroorganizmusok vannak jelen. Így a víztartalom magas, és minden tápanyag jelen van a mikroorganizmusok szaporodását szolgáló folyékony közegben. A legfontosabb, hogy a tápanyagok egyenletesen állnak rendelkezésre a táptalajban a víz alatti fermentációban lévő mikroorganizmusok számára. A keverés elősegíti a tápanyagok és a mikrobasejtek egyenletes eloszlását.
02. ábra: Merülő fermentáció
Hasonlóan a szilárd fázisú fermentációhoz, a merülő erjesztésnek is vannak előnyei és hátrányai, amint azt alább említettük.
Előnyök
- A folyamatparaméterek egyszerű mérése
- A tápanyagok és mikroorganizmusok egyenletes eloszlása
- A növekedési feltételek szabályozásának képessége
- Magas víztartalom elérhető a mikrobák szaporodásához
Hátrányok
- Drága média és drága berendezések használata
- Bonyolult és költséges downstream folyamat, valamint a hulladékkezelés nehézségei
- Magas energiafogyasztás
Mi a hasonlóság a szilárdtest-erjedés és a víz alatti erjesztés között?
- A szilárd fázisú fermentáció és a merülő erjesztés az enzimtermelésben szokásos fermentáció két típusa.
- Továbbá a mikroorganizmusok mindkét folyamatot végrehajtják.
Mi a különbség a szilárdtest-erjesztés és a merülő erjesztés között?
A mikrobák szilárd felületen szaporodnak szilárd fázisú fermentációban, míg a mikrobák folyékony közegben, süllyesztett fermentációban. Tehát ez a legfontosabb különbség a szilárd fázisú fermentáció és a merülő fermentáció között.
Az alábbi infografika összefoglalja a különbséget a szilárd fázisú erjesztés és a merülő erjesztés között.
Összefoglaló – Szilárdtest-erjesztés vs merülőfermentáció
A szilárd fázisú fermentáció szilárd szubsztrátumot használ a mikroorganizmusok szaporításához, míg a víz alatti fermentáció folyékony táptalajt használ a mikroorganizmusok szaporításához. Így ez a legfontosabb különbség a szilárd fázisú fermentáció és a merülő fermentáció között. A szilárd fázisú fermentáció alacsony nedvességtartalom mellett, míg a víz alatti erjesztés magas víztartalom mellett megy végbe.
