고체상 발효 (Solid-State Fermentation)

한 줄 정의: 자유수가 거의 없는 고체 기질 위에서 미생물을 배양하여 대사산물을 생산하는 발효 방식입니다.

쉽게 풀면

곰팡이가 젖은 빵이나 밥 위에서 자라는 모습을 떠올리면 이해하기 쉽습니다. 물에 완전히 잠긴 액체 배양과 달리, 고체상 발효는 곡물이나 밀기울 같은 고체 기질에 수분을 적당히 머금게 한 뒤 그 표면과 틈새에서 미생물을 키우는 방식입니다. 전통적인 발효 식품 제조에서 오래전부터 사용되어 온 방식이며, 최근에는 효소나 유기산 생산에도 활용됩니다.

왜 중요한가

액침 발효보다 폐수 발생이 적고 농산 부산물을 기질로 활용할 수 있어 자원 재활용과 비용 절감 측면에서 관심을 받으며, 특정 곰팡이 유래 효소 생산 등에서 실용적으로 다뤄지는 발효 방식입니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"Solid-state fermentation using wheat bran as substrate resulted in higher enzyme yield compared to submerged fermentation."

밀기울을 기질로 사용한 고체상 발효가 액침 발효보다 높은 효소 수율을 보였다는 내용입니다.

"Moisture content of the solid substrate was identified as a critical parameter affecting fungal growth during solid-state fermentation."

고체상 발효 중 곰팡이 생장에 영향을 미치는 핵심 변수로 고체 기질의 수분 함량이 확인되었다는 설명입니다.

조금 더 깊게 보면

고체상 발효는 기질 내부의 수분 함량, 통기성, 온도 분포가 미생물 생장과 대사산물 생산에 큰 영향을 미치며, 액침 발효보다 열과 물질 전달이 불균일하게 일어나기 쉬워 대량 생산으로의 규모 확장이 상대적으로 까다로운 편입니다. 주로 사상균(곰팡이)을 이용한 효소나 유기산 생산 연구에서 다뤄집니다.

주의할 점

고체상 발효는 균일한 온도와 수분 관리가 어려워 대규모 산업 공정으로 확장할 때 액침 발효보다 공정 제어의 난이도가 높다는 점에 유의해야 합니다.