固态发酵工艺是很古老的技术，从远古时代人们就已利用固态发酵制造食品、干酪和堆肥。随着世界能源危机的出现和环保意识的增强，固态发酵工艺以其高产、简易、低投资、低能耗、高回收、无泡沫、需控参数少、无或少环境污染等突出优点再次引起人们的兴趣。固态发酵现已在众多的领域得到应用，如在治理环境方面，在生物饲料生产领域等。利用固态发酵进行各种酶类的生产已经成为常用的技术手段。生产的酶类如下：① 纤维素酶：纤维素酶系一般包括三种水解酶，即内切葡聚糖酶(Cx ）、外切葡聚糖酶（C1 ）、β一葡萄糖苷酶（βG ）。C1酶可作用于不溶性纤维素表面，使结晶纤维素链开裂，长链纤维素分子末端部分游离，从而使纤维素链易于水化；Cx 酶是进一步作用于经C1酶活化的纤维素，可分解β一1 , 4 一键，生成纤维二糖，纤维三糖；那酶是作用于纤维二糖，纤维三糖，最终使之分解为葡萄糖，纤维素就是在这三种酶的共同作用下被水解的。因此，纤维素酶在食品、饲料、农副产品加工、石油开采和资源再利用等方面具有广泛的用途和应用前景；② 木质素酶：木质素酶作用是一种非专一性的以自由基为基础的链反应过程。木质素酶不仅对木质素，而且对许多种类的有机物尤其是人工合成的有机污染物都有很强的降解能力，而且具有高效、低耗、高适用性等特点；③ 半纤维素酶：半纤维素酶是分解半纤维素的一类酶的总称，主要作用是降解畜禽消化道内的非淀粉多糖，降低肠道内容物的豁性，促进营养物质的消化吸收，减少畜禽下痢，木聚糖酶是其中的一种。木聚糖酶是一种复合酶，包括β-1 , 4 一木聚糖酶和β－木糖苷酶。前者主要以主链内部作用于木糖苷键，将大分子木聚糖降解成寡聚木糖、木二糖及少量木糖，后者作用于木寡糖或木二糖末端，释放出木糖；④ 其他酶类：果胶酶是分解果胶质的多种酶的总称。广泛应用于果汁，果酒的澄清等；聚半乳糖醛酸酶是果胶酶的重要组分，它专一性的分解果胶质中两个非酷化半乳糖醛酸间的糖昔键。a 一转移葡萄糖昔酶可以从低聚糖类底物的非还原性末端切开a 一1 , 4 一糖苷键，释放出葡萄糖或将游离出的葡萄糖残基以a 一1 , 6 一糖苷键转移到另一个糖类底物上，从而得到低聚异麦芽糖、糖脂或糖肤等。
1 产纤维素酶的菌种及其发酵条件研究
1．1 木霉及其固态发酵条件研究
木霉菌属于半知菌亚门，丝抱纲，丝饱目，勃抱菌类，是一类普遍的真菌。采用固态发酵培养，液料比在整个发酵过程中是对产酶影响最大的因素，温度在发酵初期影响最大，初始pH 值和接种量的影响不显著。从众多研究中得出，培养温度、初始pH 值、液料比和接种量分别是30 ℃ 、4 、7 和5 ％是比较合适的。
1 . 1 . 1 绿色木霉（Trichoderma viride ）及其发酵条件绿色木霉是木霉中具有重要经济意义的一种，在自然界分布广，所产生的纤维素酶具极高降解力。影响纤维素酶产量和酶活的因素很多，除菌种本身的个体差异外，培养基及其培养条件是影响发酵产酶的主要因素。戴四发等在研究绿色木霉产纤维素酶特性时发现，培养基中碳源及其一些物质对纤维素酶复合系中各组分的分泌呈现不同的规律：分别以纤维素粉或麦鼓为惟一碳源时，Cx 酶最早呈现最高酶活，而按比例混合作为碳源时则各酶组分较一致的呈现最高酶活形式。姜绪林等在通过麦角固醇测定绿色木霉固态发酵产的纤维素酶的生物量的同时，对培养基进行了初步优化，获得了最佳培养基组分：碳源为蔗糖，无机氮为硫酸钱时，水料比2 . 2 : 1 , pH 5 . 5 ，用该培养基得到的经甲基纤维素酶活（CMC 酶活）和滤纸酶活分别比优化前提高了21 . 0 ％和44 . 1 % ；陈书峰等以稻草和数皮的混合物为主料，研究发现稻草经4 % , 40 ℃ 的氢氧化钠溶液浸泡24h 后以30 ％质量比添加到鼓皮中发酵，滤纸酶活和CMC 酶活比未经处理组提高了27 . 5 ％和25 . 6 % ，最终优化发酵条件为：培养温度30 ℃ ，接种量20 % ，培养基初始含水量45 % - 60 % ，此时滤纸酶活和CMC 酶活可达5 ．15IU · g-1，（干物质）和38 . 46 IU · g -1，（干物质）。徐春厚对绿色木霉固态发酵产纤维素酶优化条件研究表明，培养基中稻草粉和熬皮比例1 . 5 : 1 ，料水比1 : l . 5 ，氮源为2 . 2 ％一2 . 5 ％的硫酸铵，起始pH 6 . 0 一6 . 5 , 250 mL 三角瓶中装培养基15 – 20g，培养60h ，室温下发酵可获得最高酶活。
1 , 1 . 2 康氏木霉（Trichoderma koningii）及其发酵产酶条件研究
石长波等对脱脂豆粕和氨化大豆秸秆固态发酵进行产酶研究得出，影响康氏木霉固态发酵的主要因素为温度、pH 值、培养基液料比及其培养时间，比较适宜的具体条件是30 ℃ ，pH 4 . 5 一5 ，液料比2 . 5 : 1 ，发酵4d ，纤维素酶活为7 . 98U · g-1。姜秋会等以鼓皮和玉米芯为主要原料研究了碳源和表面活性剂对康氏木霉产纤维素酶活的影响，结果表明，碳源以数皮：玉米芯为3 : 2 时最佳，表面活性剂以奇强洗洁精对提高纤维素酶活力作用最显著，用量0 . 5 ％时酶活力比对照提高了12 . 4 ％。
1 . 1 . 3 里氏木霉（Triohoderma reesei）及其发酵产酶条件研究
里氏木霉是一种高产纤维素酶的丝状真菌，它对人无毒性，在产酶条件下也不产生真菌毒素和抗生素。里氏木霉因其纤维素酶产量较高，易于培养和控制，产纤维素酶稳定性好，产生的胞外纤维素酶易于分离纯化，培养及代谢产物安全无毒等特点，常作为生产纤维素酶的菌种。范志华等在关于里氏木霉产纤维素酶的发酵方式的研究中发现，固体发酵培养方式分为静置培养和翻拌培养，把固体发酵培养基按10 ％装瓶量装入250 mL 锥形瓶中，5 ％接种量，28 - 30 ℃ 进行静置和翻拌两种方式分别培养，发现固态发酵翻拌培养时酶活较高。丁重阳等利用里氏木霉固态发酵麦糟：玉米芯为4 : l 生产纤维素酶，在浅盘固态发酵基础上对固态发酵规模适当放大（20 倍），在曲箱中进行培养，取得了较好效果，在发酵前期（24h ）品温控制在28 一33 ℃ 之间，中期（24 一60h ) 40 ℃ 以下，发酵后期35 ℃ 以下，干曲最高酶活可达430U · g -1，，同时证实采取液体种子，大接种量可有效防止发酵前期杂菌污染。研究证实影响酶活力的关键因素是培养基水分及接种时间，另外纤维素的量与结构也是一个重要因素。
1.2 曲霉发酵产纤维素酶条件研究复合纤维素酶产生菌除木霉外，还有曲霉菌。
1 . 2 . 1 黑曲霉（Aspergillus niger）及其发酵产酶条件研究
黑曲霉不产生毒素，现已被许多国家批准作为食品用酶制剂生产菌，国外已实现黑曲霉制剂商品的工业化生产。利用黑曲霉生产复合纤维素酶要求培养基含不同原料来诱导酶产生，以提供必需的氮碳源等营养条件。靖德兵等应用双温度培养法（前30h 恒温30 ℃ ，后续72h 恒温23 ℃ ）进行黑曲霉固态发酵生产纤维素酶，自然补给氧气，培养基pH 6 . 5 并保持环境湿度60 ％条件下证实：葡萄糖对滤纸酶活有促进作用；葡萄糖、数皮、硫酸按、水分适宜作为培养基基本组分，表面活性剂吐温一80 对纤维素酶活力促进效果不明显。
1 . 2 . 2 米曲霉（Aspergillus oryzae）及其发酵产酶条件研究
米曲霉同黑曲霉一样可产生纤维素酶，尤其是产生户葡萄糖昔酶。在生产中，人们利用米曲霉发酵生产的户葡萄糖昔酶可将糖昔型异黄酮酶解为异黄酮苷元，旨在开发抗氧化剂。以豆渣为基质，加人10 ％乳酸调节酸度，进行米曲霉固态发酵。在研究各因子的作用时发现，发酵时间对发酵豆渣提取物的抗氧化性影响最显著，培养温度次之，乳酸添加量影响最小，最终得出发酵条件为：发酵时间4d ，温度30 ℃ 。
2 产木聚糖酶的菌种及其发酵条件研究
木聚糖是半纤维素的主要成分，广泛应用于植物界，许多谷物饲料中存在的木聚糖是阻碍营养物质消化的抗营养因子，使饲料消化利用率大大降低。为此，能高效降解木聚糖的木聚糖酶的研究开发和应用受到了各国重视。固态发酵生产木聚糖酶工艺可操作性强，易于中小企业推广应用。
2 . 1 黑曲霉生产木聚糖酶发酵条件研究
黑曲霉是生产木聚糖酶使用最多的菌种。禹慧明等探索了黑曲霉生产木聚糖酶的固体发酵条件，经优化获得了高酶活的发酵产物，并研究了发酵产物的主要酶系组成，实验证实尿素、磷酸二氢钾及含水量是影响酶活的主要因素。筛选一株木聚糖酶活力较高的黑曲霉菌株，研究其适宜的培养条件为：起始pH 4 . 8 , 28 ℃ 下抱子悬液接种量10 % , 玉米秸粉：鼓皮为6 : 4 ，培养72h ，木聚糖酶活可达2 650IU · g -1。同时发现，pH 值及发酵时间对木聚糖酶活影响较大。对黑曲霉固态发酵饲用复合酶活的分析表明黑曲霉可产生含有木聚糖酶、葡聚糖酶等多种酶的复合酶系，该酶系适用于添加在牛羊等反当动物饲料内。通过对黑曲霉在曲盘中进行固态发酵木聚糖酶中试条件进行研究，结果表明最适产酶培养基中数皮与玉米芯比例为6 : 4 ，添加硫酸钱可促进黑曲霉菌丝体生长，而对酶活没有显著影响，最适起始pH 4 . 0 ，培养厚度4 cm , 28 ℃ 培养60 - 84h 。对筛选的高产木聚糖酶的黑曲霉菌株AN27 一2 一1进行单因子和正交实验，结果表明：在培养基组分为啤酒糟：玉米芯：麸皮＝6 : 2 : 2 ，硫酸铵2 % ，吐温一80 为0 . 1 % ，加水比l : 2 ，接种量3 . 5 % ，培养温度30 ℃ ，培养2 一3d ，酶活可达3 10.54U.g-1 。
2 . 2 其他霉菌产木聚糖酶研究
熊涛等以稻草和鼓皮为主要基质，对里氏木霉产木聚糖酶固态发酵条件的研究表明，固态发酵培养基中添加数皮不利于产木聚糖酶，最适氮源为硫酸钱，料水比1 : 3 . 5 ，并分析了无机盐对产酶的影响：MgSo4 · 7H2O＞Mnso4 · H2O＞ZnSo4 · H2O＞Fes04 · 7H2O 。宇佐美曲霉产木聚糖酶的最佳培养基组成和培养条件为：鼓皮3 . 49 ，玉米芯4 . 69 ，硝酸钱1 % ，磷酸二氢钾0 . 3 % ，氯化钙0 . 1 % ，硫酸镁0 . 1 % ，吐温一80 为0 . 4 % ，液料比1 . 2 : 1 ，自然pH 值，28 ℃ 培养72h ，其间翻曲2 一3 次，干曲酶活可达7 442lU · g-1。筛选的一株高产木聚糖酶及纤维素酶的青霉菌（Peni 。illium 。mersonii ）的最佳培养条件为：起始pH 4.6 ，发酵温度29 ℃ ，每克固体培养基接种量lmL 孢子悬液（孢子2 . 5x107.mL-1) , 玉米芯：麸皮为7 : 3 ，尿素为氮源，发酵3 天，木聚糖酶酶活可达4 236 U . g -1。
3 其他酶的生产
3 . 1 聚半乳糖醛酸酶的生产
聚半乳糖醛酸酶是果胶酶的重要组分，现研究也相对较多，主要应用菌为黑曲霉。利用黑曲霉固态发酵生产聚半乳糖醛酸酶，培养条件为：温度28 ℃ ，起始pH 6 . 0 ，接种量1 . 0 mL ，培养72h , 最高酶活达2 695U · g -1，（鲜曲），添加果胶粉或含果胶丰富的果皮粉可明显促进酶的生产，葡萄糖对酶的合成无抑制作用。
3 . 2 β一甘露聚糖酶的生产
β-甘露聚糖酶是一类能水解含有β-1 , 4 一D - 甘露聚糖苷键甘露聚糖的水解内切酶，属于半纤维素酶。该酶已在各个行业得到应用。李江华等以黑曲霉为生产菌种发酵生产酸性β一甘露聚糖酶，较适宜的培养基组成和培养条件为：鼓皮10g ，魔芋粉0 . 4g ，豆饼粉1 . 5g ，硫酸按0 . 2g ，起始湿度55 % ，自然pH 值，35 ℃ 发酵％h ，干曲酶活达95oU · g -1。
3 . 3 蛋白酶的生产
固态发酵技术不仅可生产菌体蛋白饲料，同时在蛋白酶生产中也颇具优越性。杜连祥等利用里氏木霉生产的一种丝氨酸类蛋白酶（t 一PA ) ，具有高效、特异的溶栓作用，通过实验获得的固态发酵优化培养基为：麸皮（30 目筛）10g ，葡萄糖0 ．15g , 胰蛋白膝0 ．15g ，可溶性纤维素0 . 3g ，加营养液10 mL ；适宜的培养条件是：250 mL 三角瓶中装发酵优化培养基50g , 10 ％接种量，31 ℃ 培养84h , 可达到产酶高峰。米曲霉发酵生产蛋白酶同样是一个典型的发酵过程。米曲霉在发酵产酶阶段，发酵12h 后米曲霉开始分泌蛋白酶，当到27h 时分泌的酶量达最大，同时证实米曲霉菌丝生长过程中伴随蛋白酶的分泌，可根据蛋白酶的产生判断菌丝体生长状况，湿度与温度对酶的影响趋势相同。
4 结语
固态发酵已逐渐成为生产酶的主要技术手段之一，然而在人们进行实验研究的过程中，笔者认为尚存在以下几个问题：① 各种发酵产酶研究技术缺乏系统性、深人性，都局限在实验室阶段，很少能体现出规模化生产的应用价值；② 各类研究报道比较松散，同时由于各个实验设计差异显著，缺乏可比性；③ 各类研究实验以测酶活居多，以产酶量作为指标研究不多；④ 在菌种应用方面，很少有统一菌株的系列报道，各个研究都比较孤立，多数为研究者自选的菌株，而对该菌株的生理生化特性报道极少，缺乏菌株方面的参考数据。
