هل سمعت من قبل عن التخمير في الحالة الصلبة (SSF)؟
على الرغم من أن الاسم يبدو تقنيًا للغاية، إلا أنه تقنية قديمة عادت إلى الظهور كحل مبتكر ومستدام لتحديات نظامنا الغذائي العالمي.
ما هو صندوق SSF؟
في الأساس، يعتبر ترميز الرذاذ الفطري السطحي SSF عملية تخمير تنمو فيها الكائنات الحية الدقيقة على ركيزة صلبة في غياب أو شبه غياب الماء الحر. تخيل العفن الذي ينمو في السماد العضوي أو على طبقة من الأوراق؛ يحاول رذاذ SSF محاكاة هذه البيئات الطبيعية لتحقيق أقصى استفادة من عملية الأيض الميكروبية. والشيء المدهش هو أن الركيزة الصلبة نفسها لا تعمل فقط كحامل، ولكنها توفر أيضًا جميع العناصر الغذائية اللازمة، وغالبًا ما تكون بدون إضافات كيميائية.
فانتاجين
يوفر نظام التخمير السائل المغمور العديد من المزايا التي تجعله بديلاً جذاباً وأكثر استدامة للتخمير السائل التقليدي (المغمور). وفيما يلي بعض أهم هذه المزايا:
- استهلاك أقل للمياه والطاقة: يستخدم الحد الأدنى من المياه ويقلل من استهلاك الطاقة للتعقيم والتبريد ومعالجة مياه الصرف الصحي.
- استخدام النفايات الزراعية الصناعية: يمكن تحويل المنتجات الثانوية من الصناعات الزراعية والغذائية مثل قشور الفاكهة والنخالة وتفل قصب السكر ومخلفات البن إلى منتجات عالية الجودة، مما يساهم في الاقتصاد الدائري والحد من التلوث البيئي.
- إنتاجية أعلى وثبات المنتج: من خلال وضع الكائنات الحية الدقيقة بالقرب من الركيزة، يتم تحقيق تركيزات أعلى وإنتاجية أعلى للمنتجات، والتي تكون أكثر استقرارًا بفضل البيئة الواقية للركيزة الصلبة.
- عمليات أبسط وأكثر اقتصادا: عادةً ما تكون أنظمة رذاذ الماء الثقيل أقل تكلفة في التصميم والصيانة، وتتطلب بنية تحتية أقل، وغالبًا ما تكون أبسط وأقل تكلفة في المعالجة النهائية لاستخلاص المنتج وتنقيته.
منتجات وتطبيقات عالية الجودة:
أثبتت SSF تنوعها في تصنيع مجموعة واسعة من المنتجات المهمة لمختلف القطاعات:
1. المخصب الحيوي: يزيد من أداء التخمير لبعض الفطريات المحفزة حيوياً مثل Trichoderma harzianum وMetarhizium anisopliae. يعزز التخمير في الحالة الصلبة من سماكة جدار الخلية ويزيد من سمك جدار الخلية ويزيد من طبقة البيريسبورات والطبقة الداخلية. ويرتبط هذا التغيير بمحتوى أعلى من الجلوكان بيتا والكيتين وبروتينات الجدار، مما يزيد من مقاومة وثبات الفطريات أو الجراثيم للظروف الأكثر تطلبًا للعملية ويحسن من قدرتها على التكيف مع الظروف البيئية والركائز الزراعية المختلفة. كما تعمل هذه التقنية أيضًا على تحسين قابلية بقاء وإنتاج المستقلبات النشطة بيولوجيًا من هذه العوامل البيولوجية.
2. الإنزيمات الصناعية: هذه هي الطريقة المفضلة لإنتاج الإنزيمات مثل الأميليز والزيلاز والليباز والسليولاز والبكتين والفركتوزيل ترانسفيراز واللاكتاز. إن الغياب شبه الكامل للماء يجعل الإنزيمات المنتجة أكثر استقرارًا. ولهذه الإنزيمات تطبيقات مهمة في مجالات الأغذية والأعلاف الحيوانية والطاقة الحيوية والمستحضرات الصيدلانية ومعالجة النفايات.
3. الأغذية الوظيفية وإثراء البروتين: تعمل على تحسين القيمة الغذائية للأغذية بشكل كبير. ومن الأمثلة على ذلك تخمير الفاصوليا مع بلوروتوس أوستريتوس. ويزيد هذا التخمير من محتوى البروتين ويثري الأحماض الأمينية الأساسية (مثل الفالين والليوسين والإيزولوسين والتيروزين) ويقلل من العوامل المضادة للتغذية مثل حمض الفيتيك إلى مستويات لا يمكن اكتشافها تقريبًا.
4. نظائر اللحوم النباتية (PBMAs): يعتبر الروبوتات ذات الأساس النباتي طريقة فعالة لإنتاج نظائر اللحوم النباتية. من خلال تخمير بروتينات الصويا مع الكائنات الحية الدقيقة مثل رودوتورولا موكيلاجينيوسا وموناسكوس بوربوريوس ولاكتيبلانتيباسيليوس بلانتاروم، يمكن محاكاة لون وقوام وطعم اللحم، وتقليل العوامل الضارة بالمغذيات وتعزيز خصائص الربط المتبادل للبروتين.
5. المضادات الحيوية: تتيح إنتاج مضادات حيوية فعالة من حيث التكلفة وعالية الإنتاجية مثل الأوكسيتتراسيكلين والسيفاميسين C.
6. الأحماض العضوية والوقود الحيوي: يتيح إنتاج الأحماض العضوية مثل حمض الستريك وحمض اللاكتيك وكذلك الوقود الحيوي مثل الإيثانول الحيوي والديزل الحيوي والغاز الحيوي من النفايات الزراعية الصناعية.
دور الهندسة الحيوية والمستقبل:
على الرغم من التحديات التي واجهت المفاعلات الحيوية في الماضي مثل قابلية التوسع واستعادة المنتجات، إلا أن التقدم في التكنولوجيا الحيوية يفتح أبوابًا جديدة. فالتصميمات المبتكرة للمفاعلات الحيوية والهندسة الوراثية والأيضية للكائنات الحية الدقيقة واستخدام تقنيات النمذجة المتقدمة تجعل من الممكن تحسين النمو الميكروبي وإنتاج المستقلبات والتغلب على مشاكل مثل انتقال الحرارة والكتلة.
الأتمتة المستمرة ودمج تقنيات “أوميكس” والذكاء الاصطناعي يجب أن يمكّن التخمير في الحالة الصلبة من تحقيق الكفاءة والتأثير الواسع النطاق لعمليات التخمير الأخرى.
قامت مجموعة TECHMI بتطوير جهاز تخمير أفقي للمواد الصلبة، وهو TECHMI FES.
يمكن الاطلاع على مزيد من المعلومات على techmigroup.com
📩 راسلنا إذا كنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات حول أجهزة التخمير ذات الحالة الصلبة. clientes@techmigroup.com