点击显示 收起
日前从浙江三禾生物工程有限公司获悉，该公司近期在采用其与中科院过程工程研究所成功研制的模块化固态发酵反应器后，其功能性红曲的生产效率和产品质量显著提高。据悉，这一新设备在国内首次投用，它为功能性红曲及相关产品进入国际医药市场，将发挥积极作用。
红曲是一个具有药用和食用双重价值的典型物质。在浩瀚的中国历史书籍中，大量记录了红曲在中药、酿酒、发酵食品、食用色素等方面的应用。研究表明，红曲中含有大量降血压、降胆固醇的生物活性物质。在胆固醇合成途径中，羟甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶是控制胆固醇合成速度的关键酶。因此抑制这个酶的活性，能有效地减少或阻断体内胆固醇的合成，从而达到防治高血脂病的目的。1979年，日本学者进藤等从红色红曲霉M.ruber的发酵液中分离出一个“强有力”的HMG-CoA还原酶抑制剂，称为莫那克林K（MonacolinK）。1985年，进藤等又从红色红曲霉中分离出与莫那克林K结构相似的其他活性成分，分别命名为：“莫那克林.X.J”、“dihydromevinolin”和“Dihy鄄dromonac01inLo”。研究表明，向动物血液中注入少量的莫那克林K，可以降低胆固醇水平，特别是可优先降低低密度脂蛋白胆固醇水平，其对重症高脂血症患者极为有效。
上述研究结果为功能性红曲的开发提供了科学依据。近年来，运用生物工程技术分离出的菌种通过固态发酵生产功能性红曲的应用越来越多。有关资料显示，目前我国红曲生产企业有十多家，大部分采取传统固态发酵法。
负责该研究项目的中科院过程工程研究所生化工程国家重点实验室的李浩然教授说，固态发酵技术是使微生物在潮湿固体基质上生长的技术。与液态发酵相比，固态发酵产量高、成本低。但是，由于现有的很多固态发酵设备设计水平低，致使固态发酵技术的生产应用受到限制。
据李教授介绍，固态发酵设备分为静态和动态两大类。在静态体系中，整个发酵过程中固态基质保持不动，典型静态体系包括箱、盘、碟、固定床、烘箱等；动态体系则在发酵过程中有物料混合过程存在，典型混合方式为转鼓式。但是，无论是现有的动态体系还是静态体系，发酵过程中的有效热交换都是一个有待解决的问题。多数固态发酵体系用通气法进行热交换，这种方式易使固体基质的水分蒸发，导致物料干燥。而在发酵过程中采用物料混合以避免过热的方法会导致细胞破坏。这些问题在功能性红曲等产品的大规模工业生产中显得尤为突出。
现有的大规模固态发酵设备所存在的另一个问题是操作繁琐、劳动强度大。理想的固态发酵设备应该能够在发酵过程中对生长环境精确控制，以便整个发酵过程可以在特定条件下进行。然而现有的固态发酵系统仍需繁琐的多步操作。由于在开放式环境中进行操作，不能实现生长条件精确控制，使产品产量、质量下降。因此有必要设计一种集成的反应器，将固态发酵的所有操作集中在单一设备中，以密闭可控的形式在反应器中完成发酵过程，实现反应器中化学物质和营养物质无污染、均匀添加。
浙江三禾生物工程有限公司是专业生产功能性红曲的厂家，年产红曲150吨。该公司生产负责人表示，由于企业原有的固态发酵技术比较简单，生产方式落后，存在发酵过程难以控制、易染菌、发酵周期长、产品收率低、活性成分含量低等问题。
针对这些技术问题，浙江三禾生物工程有限公司与中科院过程工程研究所生化工程国家重点实验室联手，他们充分利用现代科学技术的方法和手段，并借鉴国际通行的医药标准规范，开展功能性红曲产品的大规模固态发酵技术的研究开发。
在大量的小试和中试工作基础上，研发人员最终成功研制出模块化固态发酵反应器。该设备的容积可调，实现了结构模块化、标准化，操作自动化，反应器内的环境可被精确、均匀控制。
李教授说，该设备优势体现在：发酵过程易控制，发酵过程中化学营养物质的添加及代谢产物的提取方便；反应器密闭操作，可最大限度地防止染菌，同时使环境免受反应器内生长的微生物的污染。并且由于该设备集微生物发酵的所有操作于一身，包括灭菌、接种、培养、产物分离以及分离后处理等，因此可获得高产量、高质量，符合国际标准的功能性红曲产品。
三禾公司的生产负责人表示，在引进模块化固态发酵反应器后，该公司的生产难题得到了较好的解决：生产效率大幅度提高，发酵周期缩短了一半，产品收率提高了近30％，产品中活性成分的含量也有很大提高，且产品质量稳定，染菌几率几乎为零，使企业效益显著增加。
李浩然教授认为，这种模块化固态发酵反应器将改变发酵工业的现状，它还可使原本液态发酵的产品尤其是高附加值产品实现大规模现代化生产。