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苹果渣的生物利用及发酵工艺的研究

作　者: 谢静静
导　师: 韩玉谦
学　校: 中国海洋大学
专　业: 食品工程
关键词: 苹果渣果胶酶燃料酒精柠檬酸
分类号: TS209
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 72次
引　用: 1次
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内容摘要

随着世界范围内对工农业生产废弃物的不断开发利用,我国对农产品深加工的研究工作也逐渐开展起来,尤其是利用那些产量大、成本低的废弃物生产附加值高的产品的研究工作越来越受到人们的重视。我国又是苹果生产大国,苹果加工后的废弃物——苹果渣一直得不到有效利用。本论文针对这一问题研究了几种苹果渣的生物综合利用途径,并优化了工艺,希望为以后的工业生产提供参考依据。实验分四个部分:第一部分,确定了苹果渣预处理的最佳条件:蒸煮,之后进行果胶酶酶解,最后进行纤维素酶酶解。单因素实验或者正交试验确定蒸煮、果胶酶酶解、纤维素酶酶解的最佳条件,即常温常压蒸煮30分钟;果胶酶的最佳初始pH为3.6,作用温度为45摄氏度,最适的酶添加量为0.2%（体积比）,最佳酶解时间为2.5小时;此外,纤维素酶的最佳添加量为0.6%（质量比体积）。经过连续三种预处理的苹果渣中还原糖的得率为53.0%。以上实验所使用的果胶酶和纤维素酶价格便宜,使用量小,因此可以在工业生产中使用。第二部分,采用单因素实验和四因素三水平正交试验,确定了苹果渣糖化液发酵生产燃料乙醇的最佳条件:发酵培养基灭菌后,添加KH₂PO₄ 0.15%、MgSO₄·7H₂O 0.06%,发酵温度为34至36摄氏度,发酵周期为60小时,安琪酵母添加量为7%,发酵初始pH为4.5,最佳氮源为NaNO₃或尿素,NaNO₃添加量为0.3%,在无氧发酵之前先进行有氧发酵能显著提高乙醇产量,利用以上发酵工艺,最终乙醇产量为344.5毫升每千克干渣。由此可知,利用苹果渣生产燃料乙醇的发展前景是十分广阔的。第三部分,确定了苹果渣糖化液发酵生产柠檬酸的最佳条件:液体种子培养基比孢子悬液的产酸能力强,最佳的液体种子培养基接种量为1%（体积比）,黑曲霉的最佳发酵pH为5,最佳发酵温度为34摄氏度,甲醇能够促进柠檬酸的产生,其最佳添加量为2%（体积比）,在此条件下发酵4天,柠檬酸产量为18.66克每千克干渣。第四部分,发酵残渣的利用,经过乙醇发酵和柠檬酸发酵后的残渣含有大量的酵母菌和黑曲霉菌体,将发酵底物晒干粉碎,过40目筛,经检测,粗蛋白含量由11.2%提高到29.30%,粗脂肪含量由6.8%提高到10.33%,粗灰分由2.3%提高到5.4%,钙有0.06%提高到0.32%,粗纤维含量下降,由16.8%下降至2.6%。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
0 绪论  13-30
  0.1 课题背景  13
  0.2 苹果渣综合利用的意义  13-15
    0.2.1 生产燃料酒精的意义  13-14
    0.2.2 生产柠檬酸的意义  14-15
  0.3 苹果渣国内外研究现状  15-16
  0.4 苹果渣生产燃料酒精的研究现状  16-21
    0.4.1 燃料酒精的世界状况  16-17
    0.4.2 苹果渣生产燃料酒精的意义  17
    0.4.3 苹果渣预处理方法的研究  17-18
      0.4.3.1 酸水解  17
      0.4.3.2 碱水解  17
      0.4.3.3 纤维素酶水解  17-18
    0.4.4 苹果渣生产燃料酒精的生物传感器评价方法简介  18-21
      0.4.4.1 生物传感器研究起源  18
      0.4.4.2 SBA-40C 型系列生物传感器的作用原理  18-20
      0.4.4.3 现今生物传感器种类  20
      0.4.4.4 生物传感器的特点  20-21
  0.5 生物发酵法生产柠檬酸的研究现状  21-26
    0.5.1 柠檬酸的生产历史  21
    0.5.2 柠檬酸的生产方法  21-22
      0.5.2.1 水果提取法  21
      0.5.2.2 化学合成法  21-22
      0.5.2.3 生物发酵法  22
    0.5.3 柠檬酸菌种的研究进展  22-23
    0.5.4 柠檬酸生产原料的研究  23-25
      0.5.4.1 以玉米粉、薯干粉、木薯等粉淀粉质原料生产柠檬酸的研究进展  23-24
      0.5.4.2 以果渣为原料生产柠檬酸的研究进展  24-25
      0.5.4.3 利用工农业生产废弃物生产柠檬酸的研究进展  25
    0.5.5 柠檬酸发展前景  25-26
  0.6 本课题的立题背景、意义和创新点  26-27
    0.6.1 课题立体背景和意义  26
    0.6.2 课题创新点  26-27
  参考文献  27-30
1 不同预处理方法对苹果渣中还原糖含量的影响  30-39
  1.1 实验器材  30
    1.1.1 实验材料与试剂  30
    1.1.2 实验仪器  30
  1.2 实验方法  30-32
    1.2.1 温度及压力处理对苹果渣还原糖含量的影响  30-31
    1.2.2 果胶酶酶解对苹果渣还原糖含量的影响  31
    1.2.3 纤维素酶酶解对苹果渣还原糖含量的影响  31
    1.2.4 还原糖含量的测定  31-32
  1.3 结果与分析  32-36
    1.3.1 温度及压力处理对苹果渣还原糖含量的影响  32
    1.3.2 果胶酶作用时间对还原糖含量的影响  32-33
    1.3.3 果胶酶作用pH 对还原糖含量的影响  33
    1.3.4 果胶酶作用温度对还原糖含量的影响  33-34
    1.3.5 果胶酶添加量对还原糖含量的影响  34-35
    1.3.6 果胶酶酶解条件的正交优化  35
    1.3.7 纤维素酶酶解对还原糖含量的影响  35-36
  1.4 本章小结  36-38
  参考文献  38-39
2 燃料酒精发酵工艺的研究  39-49
  2.1 实验设备  39
    2.1.1 实验材料与试剂  39
    2.1.2 实验仪器  39
  2.2 实验方法  39-42
    2.2.1 苹果渣糖化液发酵工艺条件的研究  39-40
      2.2.1.1 发酵周期的确定  39-40
      2.2.1.2 发酵温度的确定  40
      2.2.1.3 发酵pH 的确定  40
      2.2.1.4 酵母接种量的确定  40
      2.2.1.5 最佳氮源的确定  40
    2.2.2 糖化液发酵工艺参数的正交优化  40-41
    2.2.3 酒精分析方法  41-42
  2.3 结果与分析  42-47
    2.3.1 酵母菌酒精发酵机理  42
    2.3.2 酵母的有氧和无氧预处理对产酒率的影响  42-43
    2.3.3 发酵周期的确定  43
    2.3.4 发酵温度的确定  43-44
    2.3.5 发酵pH 值的确定  44
    2.3.6 酵母接种量的确定  44-45
    2.3.7 最佳氮源的确定  45-46
    2.3.8 正交试验优化糖化液发酵工艺参数  46-47
  2.4 本章小结  47-48
  参考文献  48-49
3 柠檬酸发酵工艺的研究  49-57
  3.1 实验设备  49
    3.1.1 实验材料与试剂  49
    3.1.2 实验仪器  49
  3.2 实验方法  49-50
    3.2.1 斜面种子和液体种子的制备  49-50
    3.2.2 柠檬酸测定方法：醋酸酐-吡啶法  50
  3.3 结果与分析  50-55
    3.3.1 孢子悬浮液与液体种子培养基的产酸能力比较  50-51
    3.3.2 黑曲霉最适发酵pH 的确定  51
    3.3.3 黑曲霉最适发酵温度的确定  51-52
    3.3.4 黑曲霉最佳接种量的确定  52-53
    3.3.5 黑曲霉最适发酵周期的确定  53-54
    3.3.6 甲醇浓度对柠檬酸产量的影响  54
    3.3.7 柠檬酸发酵的验证实验  54-55
  3.4 本章小结  55-56
  参考文献  56-57
4 残渣的利用  57-61
  4.1 材料与试剂  58
    4.1.1 实验材料  58
    4.1.2 主要试剂  58
  4.2 实验方法  58
    4.2.1 粗蛋白的测定  58
    4.2.2 粗脂肪的测定  58
    4.2.3 粗灰分的测定  58
    4.2.4 粗纤维的检测  58
    4.2.5 钙的测定  58
  4.3 结果与分析  58-60
  参考文献  60-61
总结  61-62
致谢  62-63
个人简历  63-64
发表的学术论文与科研成果  64

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