La fermentación en estado sólido (SSF por sus siglas en inglés), por definición, es un proceso de fermentación realizado en un sustrato sólido y húmedo en ausencia de agua que fluye libremente. El sustrato debe contener suficiente agua unida para soportar el crecimiento microbiano, que generalmente está en el rango de 50% a 70% de humedad por volumen. La utilización de SSF para la producción de alimentos fermentados y enzimas data de miles de años. En el año 2000 a. C., los egipcios utilizaban el proceso SSF en la fabricación de pan y para producir queso cultivando Penicillium rouquefortii. Igualmente, el koji, es un proceso SSF que se originó alrededor del año 3000 a. C., y estos antiguos principios koji todavía se aplican en la actualidad, mejorados con modernos equipos automatizados utilizados en la producción comercial de ciertos alimentos y bebidas como por ejemplo miso, tempeh, salsa de soja y sake.

Desde su primer uso en la producción de alimentos fermentados, la tecnología SSF se ha adaptado para abordar una amplia gama de necesidades comerciales. Por ejemplo, la producción de ácido cítrico utilizando un organismo fúngico se remonta a más de 100 años. En los últimos 20 años, las aplicaciones de SSF se han ampliado para abarcar una amplia gama de bioprocesos, como la biorremediación, donde las enzimas se utilizan para degradar contaminantes orgánicos peligrosos. Otras aplicaciones de SSF también incluyen: producción de compuestos fenólicos bioactivos a partir de fuentes naturales agroindustriales, enriquecimiento nutricional de cultivos y residuos de cultivos (por ejemplo, pulpa de café), y el blanqueo biológico de la pulpa de paja de trigo o pulpa biológica. Asimismo, el uso de SSF para la producción de metabolitos secundarios, como antibióticos, alcaloides y pigmentos, se ha convertido en una práctica común.

Sin embargo, la aplicación moderna más reconocida y posiblemente la más importante de la tecnología SSF es la producción de enzimas. En los últimos 20 años se ha investigado ampliamente sobre el potencial de la tecnología SSF para la producción comercial de enzimas. Los sistemas de fermentación en estado sólido se pueden adaptar para abordar necesidades específicas basadas en la selección de sustratos y microbios. Por ejemplo, Aspergillus niger produce un cóctel de enzimas que contienen fitasa, xilanasa, celulasa, proteasa y β-glucanasa. Estas enzimas, tanto para aplicaciones individuales o en un complejo de enzimas, tienen un amplio espectro de aplicaciones industriales.

Las primeras evaluaciones caracterizaron el proceso SSF como un proceso simplista, no tecnológicamente avanzado en comparación con el proceso de fermentación sumergida (SmF), pero más tarde se demostró que esa evaluación era errónea y se basaba en una mala comprensión de los requisitos del proceso de SSF (Pandey et al., 2008 ) Estudios rigurosos más recientes (Ali y Zulhali, 2011; Figueroa-Montero et al., 2011; Thomas et al., 2013; Yoon et al., 2014) han demostrado que con un diseño adecuado, las ventajas técnicas y económicas de SSF superan las de SmF. Subramaniyam y Vimala (2012) revisaron numerosos estudios que compararon el uso de cepas microbianas y la productividad de estas dos plataformas de fermentación para la producción de compuestos bioactivos. Entre las muchas ventajas económicas de SSF sobre SmF se encuentran: menor inversión de capital, menores requerimientos de energía, menor impacto ambiental basado en el consumo de agua y la generación de residuos, y menores costos para el procesamiento posterior (Holker y Lenz, 2005).

Para evaluar la aplicación de SSF para la producción comercial de enzimas, deben sopesarse muchos factores. La selección del diseño del biorreactor y las condiciones requeridas para un crecimiento microbiano óptimo son fundamentales para una producción exitosa. Una amplia gama de microbios, ya sean fúngicos o bacterianos, ahora permite que esta tecnología se considere como una alternativa a SmF. Se necesitan estudios adicionales para continuar identificando oportunidades para residuos agroindustriales como sustratos y para hacer coincidir los microbios apropiados con las condiciones de cultivo. La fermentación en bandejas se ha convertido en el líder probado en aplicaciones SSF a gran escala y se ha realizado mucho trabajo en el control de parámetros clave para optimizar el crecimiento a escala comercial. La innovación en ingeniería para permitir procesos SSF a gran escala ofrece una gran oportunidad de crecimiento en la industria comercial de enzimas.