食物垃圾微生物处理技术的研究进展

固态发酵起源于中国，具有几千年的历史。近年来，由于固态发酵具有节水、节能的独特优势，属于清洁生产技术，逐步得到世界各国的重视。固态发酵与液态发酵相比具有独特的优势：在固态发酵中，微生物是在接近于自然条件的状况下生长的，有可能产生一些通常在液体培养中不产生的酶和其他代谢产物；微生物生长和代谢所需的氧大部分来自于气相，因此，固态发酵的气体传递速率比液态发酵高得多；发酵结束时培养基是湿物料状态，产物浓度高；使用浓缩的培养基和较小的固态发酵生物反应器，因此生产率高；提取工艺简单可控，没有大量有机废液产生，能耗小。
2.2饲料的发酵
传统固态发酵技术应用于生产发酵饲料，是利用原料中各种有益微生物的作用，把谷物糠麸、蔗渣和秸秆等农作物粗饲料加工成养分高、适口性好的饲料，以提高它们的营养价值，减少对环境的污染。研究表明，发酵过程中微生物的作用，主要有霉菌把粗纤维、淀粉、果胶等不易消化吸收的成份转化成各种糖类，酵母菌和乳酸菌利用这些糖类合成营养成份较高、适口性好的物质，因此质量好的发酵饲料具有甜、酸、香味。
2.3固态发酵生产微生物蛋白饲料的菌种
利用固态发酵技术生产蛋白饲料的关键是筛选和培养具有优良特性的菌种，理想的微生物菌种应具备下列条件：（1）安全性好，活性强；（2）能够利用多糖的混合物；（3）能较好地同化基质碳源和无机氮源；（4）能够深入到物料中，也能穿入基质细胞内；（5）生长迅速，抗杂菌能力强，染菌概率小；（6）可以在含水量低的基质中生长；（7）能够耐受高浓度的营养盐；（8）菌体本身蛋白质含量较高。通常采用的菌种为丝状微生物即真菌和放线菌，如酿酒酵母、产脘假丝酵母、热带假丝酵母、米曲霉、黑曲霉、白地霉等。
现代微生物发酵多为纯种发酵，即用纯的单一菌落进行发酵，但是，在长期的实验和生产实践中，人们不断的发现许多重要生化过程是单株微生物不能完成或只能微弱地进行的，必须依靠两种或多种微生物共同培养来完成，即混合发酵。混合的多种菌种，增加了发酵中许多基因的功能，通过不同代谢能力的组合，完成单个菌种难以完成的复杂代谢作用。如霉菌和酵母菌的混合培养，霉菌可分解纤维素和淀粉，而酵母菌主要利用糖原，菌群的协同作用提高了对底物的利用效率及产品的蛋白质含量和营养功能，达到了更好的发酵效果。
2.4固态发酵生产微生物蛋白饲料的工艺
利用固态发酵技术生产微生物蛋白饲料的一般工艺流程如图1所示。

图1固态发酵生产微生物蛋白饲料的一般工艺
固态发酵原料经分类筛选、蒸汽灭菌等预处理后，将经过筛选和扩大培养后的菌种接入进行发酵，发酵后的原料经干燥后成为成品。固态发酵原料固含物量大，所以需要较大数量的微生物菌群参与发酵，一般要求达到发酵原料的10％以上，因此菌种需要逐级扩大培养，达到预定的菌种浓度后即成为接种液。预处理后的原料添加无机氮源、营养盐后，与接种液搅拌混合，进入发酵生产过程。传统发酵通常采用发酵池或酿酒制曲的曲盘等，但这种反应器机械化程度低，劳动强度大，无法控制发酵条件，因而限制了其应用范围，目前已开发应用的固态发酵反应器有转鼓式、水平桨式搅拌反应器等。固态发酵反应器要有良好的搅拌、通气、散热、冷却系统，能够进行无菌操作，控制发酵过程中的温湿度和水分等。
2.5固态发酵的主要缺点