任 虹,曹學(xué)麗,徐春明,王巧娥
(北京工商大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院植物資源研究與開發(fā)實(shí)驗(yàn)室,北京100048)
農(nóng)業(yè)有機(jī)廢渣固態(tài)發(fā)酵在食品工業(yè)中的應(yīng)用
任 虹,曹學(xué)麗,徐春明,王巧娥
(北京工商大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院植物資源研究與開發(fā)實(shí)驗(yàn)室,北京100048)
農(nóng)業(yè)廢渣含有多糖、纖維素、維生素、礦物質(zhì)等可再利用物質(zhì),通過(guò)微生物固態(tài)發(fā)酵開發(fā)這些有機(jī)廢渣生產(chǎn)高附加值代謝物,達(dá)到碳氮循環(huán)利用,同時(shí)解決了有機(jī)廢渣堆放污染問(wèn)題,具有良好的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本文從微生物固態(tài)發(fā)酵方面綜述了近年來(lái)利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢渣生產(chǎn)食品工業(yè)相關(guān)的高附加值微生物代謝物如酶(α-淀粉酶、果糖轉(zhuǎn)化酶、菊粉酶、脂酶、果膠酶等)、有機(jī)酸(乳酸、檸檬酸等)及一些食品添加劑的研究進(jìn)展。
農(nóng)業(yè)有機(jī)廢渣,固態(tài)發(fā)酵,食品工業(yè),酶,有機(jī)酸,食品添加劑
Abstract:Agro-wastes contain several reusable substances such as soluble sugars,fibre,vitamin and mineral substances.Direct disposal of such wastes to soil or landfill causes serious environmental problems.Solid-state fermentation(SSF)for specific value-added products using these bio-wastes is favorable to both the carbonnitrogen recycle and the resolution of bio-wastes dump,which has become a very attractive alternative for the great economical and environment-friendly advantages.This paper reviews the reutilization of agro-wastes for the production of several metabolites relevant to food processing industry such as enzymes(α-amylase,fructosyl transferase,inulinase,lipase,pectinase ,etc.),organic acid(lactic acid,citric acid)and some food additives using the SSF technique.
Key words:agro-wastes;solid-state fermentation;food industry;enzyme;organic acid;food additives
近年隨著農(nóng)業(yè)、果品種植業(yè)和生產(chǎn)加工業(yè)的迅速發(fā)展,農(nóng)產(chǎn)品或果品加工后產(chǎn)生了大量的農(nóng)作物麩皮、殼和秸桿以及各種果渣等有機(jī)廢渣(Agrowastes or biological wastes),這些廢渣中含有大量糖、纖維素、維生素、礦物質(zhì)等可再利用物質(zhì),如不采取措施綜合利用,大量廢渣在短時(shí)間內(nèi)會(huì)腐爛變質(zhì),造成環(huán)境污染和資源的巨大浪費(fèi)[1]。近年來(lái),利用現(xiàn)代發(fā)酵及分離技術(shù)對(duì)這些資源進(jìn)行深層次的研究開發(fā),從而獲得高活性、高附加值的天然功能產(chǎn)品,引起了各國(guó)學(xué)者的廣泛重視,其中以有機(jī)廢渣為基本培養(yǎng)基,選擇合適的微生物菌株(酵母、真菌或細(xì)菌)進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵(Solid State Fermentation,SSF),以獲得高附加值的微生物代謝物,如α-淀粉酶、果糖轉(zhuǎn)化酶、脂酶、果膠酶、乳酸、檸檬酸以及具有某些功能的食品添加劑已成為研究熱點(diǎn)[2-3]。微生物有機(jī)廢渣固態(tài)發(fā)酵不僅研發(fā)出大量的高活性的天然功能產(chǎn)品,使其在食品加工、營(yíng)養(yǎng)保健方面發(fā)揮了重要的作用,同時(shí)也解決了農(nóng)業(yè)廢渣的環(huán)境污染問(wèn)題,帶來(lái)了巨大的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[4-5]。本文著重綜述最近幾年農(nóng)業(yè)廢渣固態(tài)發(fā)酵在食品工業(yè)中的一些重大發(fā)展,范圍主要限制在農(nóng)業(yè)廢渣培養(yǎng)基的特性以及利用這些廢渣固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的與食品業(yè)相關(guān)的高附加值微生物代謝物包括酶(α-淀粉酶、果糖轉(zhuǎn)化酶、菊粉酶、脂酶、果膠酶等)、有機(jī)酸(乳酸、檸檬酸等)等活性物質(zhì)的研究進(jìn)展。
固態(tài)發(fā)酵是指在有機(jī)廢渣固態(tài)培養(yǎng)基中進(jìn)行的一種或多種微生物發(fā)酵的過(guò)程。培養(yǎng)基中雖然含水豐富,但幾乎沒(méi)有自由流動(dòng)水,培養(yǎng)基基質(zhì)不僅是微生物生長(zhǎng)的固定附著物,還提供了微生物所需要的碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、水及其它營(yíng)養(yǎng)成分,直接影響微生物發(fā)酵過(guò)程的物質(zhì)代謝、氣體交換和能量交換功能等[6-8]。由于有機(jī)廢渣培養(yǎng)基大多不溶于水,在微生物發(fā)酵初期不易被利用,為了使底物更容易被微生物酵解利用,經(jīng)常對(duì)底物進(jìn)行化學(xué)或機(jī)械預(yù)處理,底物預(yù)處理的方法很多,包括汽爆、浸提、粉碎、裂解、研磨等機(jī)械處理及堿化學(xué)處理。必要時(shí)還需要外部添加一些成分。
微生物酵解有機(jī)廢渣基質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖并產(chǎn)生代謝產(chǎn)物,受到基質(zhì)本身的物理因素(底物顆粒大小、形狀、空隙率、纖維含量、黏度、顆粒之間擴(kuò)散率等)和化學(xué)因素(聚合度、疏水性、結(jié)晶度及電化學(xué)性質(zhì)等)的影響。理想培養(yǎng)基基質(zhì)必需滿足以下基本條件[9-10]:a.有機(jī)廢渣中應(yīng)含有目標(biāo)菌生長(zhǎng)必需的碳源(纖維素、淀粉或其它糖)、氮源(氨基酸、多肽、脲等)及礦物質(zhì)等。b.底物應(yīng)為多孔基質(zhì)(porous matrix)能提供較大的表面積,一般在103~106m2/cm3范圍內(nèi)較利于微生物的附著、快速生長(zhǎng)和空氣/氧氣流通。c.有機(jī)廢渣基質(zhì)表面要有相對(duì)高的吸水力(water absorption index,WAI),以保證基質(zhì)的濕度或水活度(critical humidity point,CHP),供微生物生長(zhǎng)及代謝的需要。d.培養(yǎng)基基質(zhì)呈顆粒狀,有一定彈性,在發(fā)酵過(guò)程中能承受攪拌翻轉(zhuǎn)等機(jī)械壓力,不破碎、不連粘。其中基質(zhì)底物顆粒的大小及濕度或水活度在固態(tài)發(fā)酵中對(duì)微生物的生長(zhǎng)與活性最為重要。
利用微生物固態(tài)發(fā)酵轉(zhuǎn)化農(nóng)業(yè)廢渣生產(chǎn)高附加值功能產(chǎn)品,利于碳氮再循環(huán),具有能耗少、產(chǎn)品分離成本低、廢液少、不存在二次污染等突出優(yōu)點(diǎn)。合理優(yōu)化控制發(fā)酵過(guò)程,既可減少資源浪費(fèi),得到結(jié)構(gòu)優(yōu)異的天然活性代謝物如各種代謝酶、有機(jī)酸、抗氧化劑、甜味劑、增色劑等食品工業(yè)相關(guān)的高附加值有效成分,同時(shí)又減小了對(duì)環(huán)境的污染。
2.1.1 α-淀粉酶(α-Amylase) α-淀粉酶(EC 3.2.1.1)屬胞外內(nèi)切酶,能水解α-1,4糖苷鍵。淀粉酶廣泛應(yīng)用于釀造、果汁、糖漿、焙烤等食品工業(yè)。Francis等[11]利用曲霉 Aspergillus oryzae固態(tài)發(fā)酵谷物生產(chǎn)α-淀粉酶,發(fā)現(xiàn)在谷物固態(tài)培養(yǎng)基中加入Ca2+或 Tween-80后可增加 α-淀粉酶的活力。Krishna 和 Chandrasekaran[12]利用細(xì)菌 Bacillus subtilis固態(tài)發(fā)酵香蕉廢渣生產(chǎn)α-淀粉酶,考察了培養(yǎng)基的水活度、pH、顆粒大小、熱處理溫度及時(shí)間、外加營(yíng)養(yǎng)成分等因素對(duì)酶產(chǎn)量的影響,發(fā)現(xiàn)廢渣顆粒大小(有效接觸表面積)對(duì)酶產(chǎn)量有明顯影響,顆粒大小為400μm 時(shí)酶產(chǎn)量最高。Ramachandran等[13]報(bào)道利用真菌Aspergillus oryzae固態(tài)發(fā)酵椰子油渣生產(chǎn)α-淀粉酶,直接用油渣發(fā)酵,每克干重油渣生產(chǎn)的酶量為1372U/gds,當(dāng)油渣中加入0.5%淀粉和1%蛋白胨后,酶量增至3388U/gds,從而獲得了固態(tài)發(fā)酵椰子油渣生產(chǎn)α-淀粉酶的有效方法。Sodhi等[14]考察了Bacillus sp.PS-7固態(tài)發(fā)酵麥麩、稻麩和玉米麩皮過(guò)程中廢渣底物的含水量、孵化溫度、底物顆粒大小以及添加的碳源、氮源和維生素對(duì)α-淀粉酶熱穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)在麥麩中添加1.0%(w/w)甘油、1.0%(w/w)大豆粉、0.1%(w/w)L-脯氨酸、0.01%(w/w)復(fù)合維生素B和1%Tween-40時(shí)酶的產(chǎn)量最高。
2.1.2 果糖基轉(zhuǎn)移酶(Fructosyl transferase) 果糖轉(zhuǎn)化酶(EC 2.4.1.10)用來(lái)催化蔗糖生成低聚果糖,低聚果糖在水果蔬菜中含量極低,它的甜度為蔗糖的0.3~0.6倍。低聚果糖能明顯改善腸道內(nèi)微生物種群比例,調(diào)節(jié)腸道內(nèi)平衡,促進(jìn)微量元素鐵、鈣的吸收與利用,防止骨質(zhì)疏松癥。近幾年,低聚果糖的產(chǎn)品風(fēng)靡日、歐、美等保健品市場(chǎng)。Sangeetha等[15]研究了利用曲霉Aspergillus oryzae CFR 202固態(tài)發(fā)酵各種谷物麩皮包括蕎麥麩、燕麥麩、稻米麩、玉米穗軸、玉米殼、玉米胚芽及玉米全粉以及咖啡殼、甜菜渣、木薯渣對(duì)果糖轉(zhuǎn)化酶產(chǎn)量的影響,發(fā)現(xiàn)在蕎麥麩、玉米胚芽和咖啡殼廢渣中添加酵母膏后酶產(chǎn)量較高,并通過(guò)硫酸銨沉淀、DEAE纖維素和Sephadex G-200柱層析純化得到該酶,SDS-聚丙烯凝膠電泳測(cè)得分子量為116.3kDa,最適反應(yīng)溫度為60℃,最適pH為6.0。
2.1.3 菊粉酶(Inulinase) 菊粉酶(EC3.2.l)又稱為β-2,1-D-果聚糖酶或 β-果聚糖水解酶,是能夠水解β-2,l-D-果聚糖果糖苷鍵的一類水解酶。許多菊科植物中含有豐富的菊粉(菊糖),利用菊粉酶的作用可將菊粉轉(zhuǎn)化為果糖、低聚果糖,在食品工業(yè)中具有重要應(yīng)用價(jià)值和良好應(yīng)用前景。Chen等[16]利用菌株Kluyveromyces S120固態(tài)發(fā)酵蕎麥麩生產(chǎn)菊粉酶,發(fā)現(xiàn)在蕎麥麩培養(yǎng)基中加入12.7%菊粉、10.8%玉米漿和1.6%(NH4)2SO4后,菊粉酶產(chǎn)量較穩(wěn)定,酶活達(dá)409.8U/g。2009年,Sheng等[17]通過(guò)海洋酵母菌Cryptococcus aureus G7a固態(tài)發(fā)酵麥麩和米糠生產(chǎn)菊粉酶,并考察多種因素對(duì)酶產(chǎn)量的影響以尋找最佳發(fā)酵條件,發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基初始濕度為61.5%、菌株接種量為2.75%、麥麩與米糠用量比為0.42、發(fā)酵溫度為29℃、pH為5.5時(shí),發(fā)酵120h酶產(chǎn)量較高且穩(wěn)定,活 力 達(dá) 420.9U/g。 Bender 等[18]利 用 菌 株Kluyveromyces marxianus NRRL Y-7571固態(tài)發(fā)酵甘蔗渣生產(chǎn)菊粉酶并研究其動(dòng)力學(xué),發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基成分的固/液比為1∶10、發(fā)酵溫度為53℃、攪拌頻率為150r/min時(shí),發(fā)酵40min,可得到高產(chǎn)量的菊粉酶。
2.1.4 脂酶(lipase) 脂酶(EC3.1.1.3)催化水解長(zhǎng)鏈脂肪,甘油三酯是其天然底物,脂酶廣泛應(yīng)用于食品飲食、洗潔劑、化妝品和醫(yī)藥生產(chǎn)中。Rao等[19]發(fā)現(xiàn)酵母菌Candida rugosa的椰子廢渣固態(tài)發(fā)酵中廢渣底物的碳氮比對(duì)脂酶的產(chǎn)量至關(guān)重要。后來(lái)Benjamin 等[20-21]比較了酵母菌 Candida rugosa 通過(guò)液體發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵椰子廢渣對(duì)脂酶活力和產(chǎn)量的影響,發(fā)現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵效果較好,可得到產(chǎn)量高且活性穩(wěn)定的脂酶,同時(shí)發(fā)現(xiàn)在固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中pH、孵化溫度、氣流量、底物成分,特別是當(dāng)廢渣底物中含有脂肪類物質(zhì)能增加菌株脂酶的分泌。目前用于固態(tài)廢渣發(fā)酵生產(chǎn)脂酶的微生物主要是酵母菌和真菌。
2.1.5 果膠酶(pectinase) 果膠酶(EC 3.1.1.11)催化植物果膠質(zhì)降解成半乳糖醛酸和果膠酸,按其作用方式,果膠酶大致分為三類:a.原果膠酶(protopectinase),將天然果膠轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄怨z。b.果膠聚半乳糖醛酸酶(pectin polygalacturonase),斷裂果膠或果膠酸中α-1,4糖苷鍵生成半乳糖醛酸。c.果膠甲酯水解酶(pectin methylesterase),使果膠中甲酯水解,生成果膠酸。果膠酶廣泛應(yīng)用于水果的脫膠去皮、果汁和酒的澄清以及食用油的提取等食品工業(yè)中。近年用于固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)果膠酶的微生物菌株主要是曲霉屬Aspergillus niger,有機(jī)廢渣底物主要用蕎麥麩、大豆皮渣、越橘果渣、草莓果渣、咖啡皮渣、可可茶渣、檸檬皮渣、柑橘皮渣、甜菜渣、甘蔗渣、蘋果渣等。Bai等[22]利用 Aspergillus niger固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)高活性果膠酶,以甜菜根為碳源、味精生產(chǎn)廢水為氮源和水源,同時(shí)加入Na2HPO4·12H2O 0.4g/L和KH2PO40.08g/L,發(fā)酵溫度為30℃,空氣相對(duì)濕度為75%~90%,發(fā)酵液經(jīng)初分離得到的果膠酶粗提液即可預(yù)防黃瓜及番茄幼苗病蟲害,這種方法既降低生產(chǎn)成本得到了果膠酶,又解決了環(huán)境污染問(wèn)題。
2.2.1 乳酸(lactic acid) 乳酸具有兩種旋光異構(gòu)體,人體存在乳酸脫氫酶可將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸,乳酸在食品中應(yīng)用廣泛,乳酸還具有很強(qiáng)的防腐保鮮功效,在果酒、飲料、肉類、糕點(diǎn)、腌制菜的生產(chǎn)以及水果的貯藏中具有調(diào)節(jié)pH、抑菌、保持食品色澤、提高產(chǎn)品質(zhì)量等作用。在醫(yī)藥方面廣泛用作防腐劑、助溶劑、藥物制劑、pH調(diào)節(jié)劑等;乳酸聚合得到聚乳酸,聚乳酸是良好的手術(shù)縫合線,能自動(dòng)降解成乳酸被人體吸收,無(wú)不良后果;聚乳酸還可做成粘接劑在器官移植和接骨中應(yīng)用。上世紀(jì)末人們就開始利用不同的微生物菌株Rhizopous oryzae和Lactobacillus paracasei固態(tài)發(fā)酵甘蔗渣、高粱渣、谷物麩皮等有機(jī)廢渣生產(chǎn)乳酸。2005年 Naveena等[23]考察了菌株Lactobacillus amylophilus GV6固態(tài)發(fā)酵蕎麥麩生產(chǎn)L-(+)乳酸的條件,發(fā)現(xiàn)在100g麥麩中添加0.9%蛋白胨、0.88%酵母膏、0.37%三檸檬酸胺、0.76%NaH2PO4·2H2O后可發(fā)酵得到36g L-(+)乳酸,轉(zhuǎn)化效率較液體發(fā)酵高。2006年Rojan等[24]研究比較了Lactobacillus delbrueckii發(fā)酵木薯渣與甘蔗渣生產(chǎn)乳酸,發(fā)現(xiàn)在甘蔗渣中添加NH4Cl和酵母膏后在37℃發(fā)酵5d每克干重甘蔗渣可得到 249mg的L-(+)乳酸,但木薯渣產(chǎn)量較低。
2.2.2 檸檬酸(citric acid) 檸檬酸是食品和醫(yī)藥業(yè)最常用的有機(jī)酸之一,早年檸檬酸主要通過(guò)化學(xué)合成獲得,但有機(jī)合成成本較高,后來(lái)利用曲霉Aspergillus niger液體發(fā)酵獲得,但液體發(fā)酵受pH、溫度、微量金屬離子等發(fā)酵條件的影響大,為了降低成本、提高檸檬酸的產(chǎn)量,人們研究利用 Aspergillus niger進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵,發(fā)現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中菌株的選擇和氧氣的供給量是重要影響因素。Prado等[25]考察了通氣量、發(fā)酵設(shè)備和曲霉菌株Aspergillus niger的代謝狀況對(duì)檸檬酸產(chǎn)量的影響,利用菌株Aspergillus niger發(fā)酵蘋果渣、菠蘿渣、香蕉渣、蕎麥麩、木薯渣等廢渣時(shí),需要較低的氧氣通氣量,動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)采用實(shí)驗(yàn)室用500mL錐型瓶搖床發(fā)酵,每千克干重甘蔗渣能生產(chǎn)309.70g檸檬酸,采用水平鼓狀發(fā)酵罐(horizontal drum bioreactors)發(fā)酵,每千克干重甘蔗渣能生產(chǎn) 268.94g檸檬酸。Gutierrez-Rozas等[26]報(bào)道曲霉Aspergillus niger固態(tài)發(fā)酵有機(jī)廢渣生產(chǎn)檸檬酸,培養(yǎng)基中葡萄糖含量影響較明顯,但不受培養(yǎng)基中Fe2+、Mn2+、Zn2+等二價(jià)金屬離子的影響,當(dāng)培養(yǎng)基中葡萄糖起始濃度為400g/L時(shí),每小時(shí)檸檬酸產(chǎn)量為1.35g/L,同時(shí)產(chǎn)生甘油、赤藻糖醇等副產(chǎn)物。
隨著健康意識(shí)的提高,人們?cè)絹?lái)越崇尚綠色食品,源于天然植物或通過(guò)(微)生物轉(zhuǎn)化的天然食品添加劑倍受青睞,目前利用某些細(xì)菌和真菌發(fā)酵有機(jī)廢渣來(lái)生產(chǎn)某些甜味劑、乳化劑、保鮮劑、防腐劑和抗氧化劑等日益得到各國(guó)學(xué)者的重視。比如黃原膠(xanthan gum)是一種可溶性的胞外雜多糖,在食品、醫(yī)藥及化妝品中廣泛應(yīng)用,由于其無(wú)毒無(wú)害并具有良好的流變性,在食品中廣泛用做乳化劑、穩(wěn)定劑或增稠劑,Demain[27]報(bào)道全球每年約生產(chǎn)黃原膠30000t,創(chuàng)利 40800 萬(wàn)美元。Stredansky 等[28]發(fā)現(xiàn)利用細(xì)菌Xanthomonas campestris發(fā)酵燕麥麩、蘋果渣、葡萄渣、柑橘渣生產(chǎn)黃原膠的產(chǎn)量高于傳統(tǒng)的葡萄糖或果糖液體發(fā)酵產(chǎn)量,并通過(guò)NMR譜等技術(shù)分析其純度,產(chǎn)品可用于商品銷售。近年來(lái)各種各樣天然來(lái)源的果香味添加劑也廣受歡迎,越來(lái)越多地應(yīng)用于食品中,Christen 等[29]考察菌株 Ceratocystis fimbriata發(fā)酵木薯渣、蘋果渣、豆渣、咖啡殼和莧菜渣生產(chǎn)具有水果芳香味的揮發(fā)性化合物,發(fā)現(xiàn)蘋果渣、木薯渣和豆渣發(fā)酵產(chǎn)物中芳香性化合物含量較高,其中咖啡殼發(fā)酵可產(chǎn)生具有菠蘿香氣的芳香物質(zhì),莧菜渣發(fā)酵效果不明顯。Medeiros等[30]報(bào)道了利用菌株Kluyveromyces marxianus發(fā)酵大豆渣、木薯渣和棕櫚皮生產(chǎn)單萜醇、異戊基乙酸酯、2,5-二甲基吡嗪和四甲基吡嗪來(lái)增加食品的果香味。目前用于有機(jī)廢渣固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)芳香物質(zhì)的常用微生物有真菌Neurospora sp.、 Aspergillus sp.、 Zygosaccharomyce rouxii、Rhizopus oryzae、Kluyveromyces marxianus 和Ceratocystis fimbriata以及細(xì)菌B.natto、B.subtilis等。
農(nóng)業(yè)有機(jī)廢渣固態(tài)發(fā)酵通過(guò)可控制方式得到目標(biāo)產(chǎn)物,近年來(lái)這種技術(shù)在醫(yī)藥、化工,尤其在食品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,通過(guò)有機(jī)廢渣固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)出了大量微生物酶、有機(jī)酸等高附加值天然產(chǎn)物,其中有些代謝產(chǎn)物的性能和產(chǎn)量高于傳統(tǒng)的液體發(fā)酵產(chǎn)物。隨著人們對(duì)廢渣固態(tài)發(fā)酵機(jī)理的不斷深入研究,農(nóng)業(yè)廢渣將被高效率轉(zhuǎn)化為對(duì)人類有益的物質(zhì),既有利于自然生態(tài)系統(tǒng)再循環(huán)、減少資源浪費(fèi),又解決了環(huán)境污染問(wèn)題,將帶來(lái)巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[1]Rodriguez CS.Exploitation of biological wastes for the production ofvalue-added products undersolid-statefermentation conditions[J].Biotechnol J,2008,3(7):859-870.[2]Rodriguez CS,Angeles SS.Application of solid - state fermentation to food industry [J].J Food Engineering,2006,76(3):291-302.
[3]Papinutti VL,Diorio LA,F(xiàn)orchiassin F.Production of laccase and manganese peroxidase by Fomes sclerodermeus grown on wheat bran [J].J Ind Microb Biotechnol,2003,30(3):157-160.
[4]Graminha EBN,Goncalves AZL,Pirota RDP,et al.Enzyme production by solid-state fermentation:Application to animal nutrition[J].Feed Sci Technol,2008,144(1):1-22.
[5]Bhanu P,Padmaja GVS,Siva KV.Statistical optimization of process variables for the large-scale production of Metarhizium anisopliae conidiospores in solid-state fermentation [J].Bioresour Technol,2008,99(6):1530-1537.
[6]Pandy A.Recent process developments in solid - state fermentations[J].Process Biochemistry,1992,27(2):109-117.
[7]Pandy A.Solid-state fermentation[J].Biochem Eng J,2003,13(1):81-84.
[8]Ooijkaas LP,Weber FJ,Buitelaar R,et al.Defined media and inert supports:theirpotentialassolid-state fermentation production systems [J].Trends Biotechnol,2000,18(8):356-360.
[9]Suryanarayan S.Current industrial practice in solid state fermentation for secondary metabolite production:the Biocon India experience[J].Biochemical Engineering Journal,2003,13(2):189-195.
[10]Raimbault M.General and microbiological aspects of solid substrate fermentation[J].Electron J Biotechnol,1998,1(3):174-188.
[11]Francis F,Sabu A,Nampoothiri KM,et al.Use of response surface methodology for optimizing process parameters for the production of α-amylase by Aspergillus oryzae [J].Biochemical Engineering Journal,2003,15(2):107-115.
[12]Krishna C,Chandrasekaran M.Banana wastes as substrate for α-amylase production by Bacillus subtilis(CBTK106)under solid-state fermentation [J].Applied and Microbiology Biotechnology,1996,46(2):106-111.
[13]Ramachandran S,Patel AK,Nampoothiri KM,et al.Coconut oil cake-a potential raw material for the production of α-amylase[J].Bioresource Technology,2004,93(2):167-174.
[14]Sodhi HK,Sharma K,Gupta JK,et al.Production of a thermostable α-amylase from Bacillus sp.PS-7 by solid-state fermentation and its synergistic use in the hydrolysis of malt starch for alcohol production [J].Process Biochemistry,2005,40(2):525-534.
[15]Sangeetha PT,Ramesh MN,Prapulla SG.Production of fructosyl transferase by Aspergillus oryzae CFR 202 in solid-state fermentation using agricultural by-products[J].Applied Microbiology and Biotechnology,2004,65(5):530-537.
[16]Chen X,Wang JH,Li DS.Optimization of solid- state medium for the production of inulinase by Kluyveromyces S120 using response surface methodology[J].Biochemical Engineering Journal,2007,34(2):179-184.
[17]Sheng J,Chi Z,Yan K,et al.Use of response surface methodology for optimizing process parameters for high inulinase production by the marine yeast Cryptococcus aureus G7a in solid-state fermentation and hydrolysis of inulin[J].Bioprocess Biosyst Eng,2009,32(3):333-339.
[18]Bender JP,Mazutti MA,Di Luccio M,et al.Extraction of inulinase obtained by solid state fermentation of sugarcane bagasse by Kluyveromyces marxianus NRRL Y -7571[J].Applied Biochemistry and Biotechnology,2008,149(3):195-203.
[19]Rao PV,Jayaraman K,Lakshmanan CM.Production of lipase by Candida rugosa in solid-state fermentation.I:determination of significant process variables[J].Process Biochemistry,1993,28(6):385-389.
[20]Benjamin S,Pandey A.Optimization of liquid media for lipase production by Candida rugosa[J].Bioresource Technology,1996,55(2):167-170.
[21]Benjamin S,Pandey A.Lipase production by Candida rugosa on copra waste extract[J].Indian Journal of Microbiology,1996,36(4):201-204.
[22]Bai ZH,Zhang HX,Qi HY,et al.Pectinase production by Aspergillus niger using wastewater in solid state fermentation for eliciting plant disease resistance[J].Bioresource Technology,2004,95(1):49-52.
[23]NaveenaBJ,AtltafMd,Bhadrayya K,etal.Direct fermentation ofstarch toL(+)lacticacid in SSF by Lactobacillus amylophilus GV6 using wheat bran as support and substrate:medium optimization using RSM [J].Process Biochemistry,2005,40,(2):681-690.
[24]Rojan P,John K,Madhavan NA,et al.Solid- state fermentation for L-lactic acid production from agro wastes using Lactobacillus delbrueckii[J].Process Biochemistry,2006,41(4):120-126.
[25]Prado FC,Vandenberghe LPS,Lisboa C,et al.Relation between citric acid production and respiration rate of Aspergillus niger in solid-state fermentation[J].Engineering in Life Science,2004,4(2):179-186.
[26]Gutierrez- Rozas M,Cordova J,Auria R,Revah S,F(xiàn)avela TE.Citric acid and polyols production by Aspergillus niger at high glucose concentration in solid state fermentation on inert support[J].Biotechnology Letters,1995,17(2):219-224.
[27]Demain AL.Small bugs,big business:the economic power of the microbe [J].Biotechnology Advances,2000,18(6):499-514.
[28]Stredansky M,Conti E.Xanthan production by solid state fermentation[J].Process Biochemistry,1999,34(6):581-587.
[29]Angeles N,Corzo G,F(xiàn)arres A,et al.Microbial lipase production on a polymeric resin[J].Biotechnology Techniques,1998,9(11):597-600.
[30]Medeiros A,Pandey A,Christen P,et al.Aroma compounds produced by Kluyveromyces marxianus in solid-state fermentation on packed bed column bioreactor[J].World Journal Microbiology Biotechnology,2001,17(8):767-771.
Application of solid-state fermentation of agricultural wastes in food industry
REN Hong,CAO Xue-li,XU Chun-ming,WANG Qiao-e
(Laboratory of Plant Resource Research and Development,Beijing Technology and Business University,Beijing100048,China)
X712
A
1002-0306(2010)08-0396-04
2009-10-22
任虹(1967-),女,博士后,副研究員,研究方向:天然活性產(chǎn)物化學(xué)。
國(guó)家自然科學(xué)基金(30572279&30973631);國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)(2007AA092400)。