魔芋粕發(fā)酵生產(chǎn)酒精工藝研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和工業(yè)現(xiàn)代化進程的不斷提速，對能源的需求量也不斷增大，如何保障能源供給成為影響我國經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵。生物燃料乙醇的出現(xiàn)及發(fā)展成為解決能源問題的新出路。近些年來，以糧食和糖料作物為原料發(fā)酵生產(chǎn)的生物燃料被用作工業(yè)燃油，對緩解全球氣候變暖和促進能源安全發(fā)揮了特別重要的作用。隨著生物燃料的開發(fā)和快速發(fā)展，酒精發(fā)酵消耗了大量的糧食，并造成了對糧食作物需求的大幅增長，影響到了國民的糧食安全。所以尋找相對低廉的原材料用于發(fā)酵生產(chǎn)

2、生物燃料成為廣大科研工作者追求目標。
　　 魔芋粕是魔芋精粉加工生產(chǎn)中的副產(chǎn)品，含有大量的淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，如能用于生物酒精發(fā)酵生產(chǎn)，不僅能解決魔芋粕處置難和污染問題，還可以提高魔芋產(chǎn)業(yè)的綜合開發(fā)利用，有助于緩解國家能源需求壓力，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加其經(jīng)濟和社會效益。
　　 本研究通過誘變選育高產(chǎn)的酵母菌株，以魔芋粕為主要發(fā)酵基質(zhì)進行固體發(fā)酵培養(yǎng)，通過單因素和正交試驗優(yōu)化，擬摸索出魔芋粕發(fā)酵生產(chǎn)酒

3、精工藝所需的最佳條件，既為魔芋粕的發(fā)酵生產(chǎn)生物燃料酒精工藝提供理論和實踐依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)酒精高產(chǎn)菌株的篩選、鑒定及特性研究
　　 酵母菌種是酒精工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)的基石，酵母菌質(zhì)量的的好壞不僅會影響到發(fā)酵效果還會影響到酒精的產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究運用現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)原理，從各種腐敗水果、葡萄園里土壤等不同基質(zhì)中篩選分離得到144株酵母菌，設(shè)計初篩、復(fù)篩和耐酒精試驗得到一株適宜以魔芋粕為原料可進行濃醪酒精發(fā)酵

4、的高產(chǎn)酵母菌株，編號為TJ-18。并研究了TJ-18生長曲線及耐酸堿、耐酒精等影響，試驗結(jié)果表明:TJ-18的酒精產(chǎn)率達5.9％(v/v);殘還原糖約為1.00％，糖利用率較高，且發(fā)酵力突出，72h CO2失重為10.4g。對其形態(tài)及特征做了常規(guī)鑒定實驗，根據(jù)生理生化試驗結(jié)果，對照《TheYeasts:ataxonomicstudy》（第三版）對酵母的描述，TJ-18為酵母屬的釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)

5、。TJ-18菌株在各個溫度下都有不同程度的生長。從4h到10h進入對數(shù)生長期，12個小時達到穩(wěn)定期;TJ-18菌株耐酒精研究:在20％、16％和12％的酒精濃度下，TJ-18的死亡率分別是:50％、43％和16％。在8％和4％的酒精濃度下，兩者的死亡率分別為2.2％和1.0％。說明TJ-18能耐較高濃度的酒精;TJ-18菌株耐酸堿研究:TJ-18菌能在pH值為3～9的范圍內(nèi)產(chǎn)氣，在pH值為4.5～6.0的范圍內(nèi)產(chǎn)氣量都很大，說明了TJ-

6、18菌可用于實際生產(chǎn)應(yīng)用。
　　 (2) UV及DES復(fù)合誘變選育優(yōu)質(zhì)釀酒酵母研究
　　 利用各種誘變手段選育高產(chǎn)酒精生產(chǎn)酵母菌一直是國內(nèi)外研究的重點。本研究通過紫外線(UV)、化學誘變劑硫酸二乙酯(DES)對初篩菌株TJ-18進行復(fù)合誘變，以期待獲得產(chǎn)酒精能力顯著提高且遺傳性狀穩(wěn)定的突變株，為酒精發(fā)酵生產(chǎn)提供具有應(yīng)用價值的菌株。試驗結(jié)果表明:經(jīng)過UV誘變篩選出多株優(yōu)勢菌，其中突變菌株UV-8酒精發(fā)酵能力相對最高，達5.

7、26(％，v/v)，比原始菌株(TJ-18)提高28.29％。再以UV-8菌株為出發(fā)菌株，經(jīng)DES誘變后發(fā)酵能力進一步提高。菌株DE-4發(fā)酵酒精度最高，達6.12(％，v/v)，比出發(fā)菌株（UV-8）提高16.35％，比原始菌株(TJ-18)提高了近49.27％。傳代試驗說明其遺傳穩(wěn)定性較好。
　　 (3)魔芋粕生產(chǎn)燃料酒精發(fā)酵條件研究
　　 適宜的外部環(huán)境條件是微生物發(fā)揮降解作用的必要條件。通過發(fā)酵工藝優(yōu)化，能研究出適