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白酒酒糟发酵生产丁二酸

作　者: 周小兵
导　师: 郑璞
学　校: 江南大学
专　业: 发酵工程
关键词: 酒糟去稻壳酒糟酶水解发酵丁二酸
分类号: TS261.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

丁二酸是一种重要的平台化合物，在医药、农药、染料、食品、食品添加剂、防腐剂、聚合物等领域应用广泛。酿酒工业有近亿吨的白酒酒糟副产物，极易腐烂变质造成环境污染。酒糟中含有纤维素、淀粉等，可以资源化利用。研究利用白酒酒糟发酵生产丁二酸，对于丁二酸生产的原料拓展和酒糟的资源化利用具有积极意义。本文对酒糟及去稻壳酒糟的成分、水解方法和利用酒糟及去稻壳酒糟发酵生产丁二酸进行了研究。具体结果如下：分析酒糟的组成成分，酒糟中含有粗蛋白17.15%，粗纤维37.91%（其中木质素10.68%，纤维素19.34%，半纤维素7.89%），粗脂肪6.02%，无氮浸出物39.76%，灰分9.16%，淀粉12.35%。分别利用纤维素酶水和纤维二糖酶水解8h、α-淀粉酶水解1h和糖化酶水解4h，酒糟纤维素和淀粉水解率分别达到44.04%和92.26%；既水解纤维素又水解淀粉，先水解组分产生的糖会对后水解组分的水解起抑制作用。以酒糟为原料利用琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes F3-21发酵生产丁二酸，采用分步糖化发酵，酒糟最适浓度为400g/L（固液比1:2.2，W/V，g/mL），可水解得到还原糖58.3g/L，丁二酸产量为28.8g/L，采用同步糖化发酵酒糟最适浓度为240g/L（固液比1：2.7，W/V，g/mL），丁二酸产量为32.0g/L。相比之下丁二酸浓度提高了37.3%，丁二酸对酒糟产率从72mg/g酒糟增加到133mg/g酒糟，酵母膏对酒糟发酵生产丁二酸无影响，无需外源添加氮源。放大到3L发酵罐，丁二酸产量为32g/L。去稻壳酒糟中含有粗蛋白24%，粗纤维5.5%，粗脂肪7.5%，无氮浸出物55%，灰分8%，淀粉33%。利用α-淀粉酶和糖化酶水解去稻壳酒糟，α-淀粉酶和糖化酶的最佳用量分别为90U/g、73U/g去稻壳酒糟，其中淀粉水解率为86%。以去稻壳酒糟为原料利用A. succinogenes F3-21发酵生产丁二酸，去稻壳酒糟最佳用量为180g/L（固液比1：4.4，W/V，g/mL），丁二酸产量为37.3g/L，产率为205mg/g去稻壳酒糟。酵母膏对去稻壳酒糟发酵丁二酸产量影响不大，生物素对丁二酸产量影响较大，200μg/L生物素可得到最大丁二酸产量37.2g/L，硫胺素对丁二酸产量没有影响。在3L发酵罐上比较了Mg(OH)2和NaOH组合、饱和Na2CO3、饱和NaHCO3、MgCO3作为pH调节剂对丁二酸产量的影响，Na2CO3可代替MgCO3作为pH调节剂。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章前言  7-16
  1.1 酒糟概况  7-10
    1.1.1 我国酿酒工业与酒糟产量  7
    1.1.2 酒糟的组成及营养价值  7-9
    1.1.3 白酒酒糟及其资源化的研究现状与进展  9-10
  1.2 丁二酸概况  10-12
    1.2.1 丁二酸的理化性质  10-11
    1.2.2 丁二酸的生产方法  11-12
    1.2.3 丁二酸的用途和市场  12
  1.3 国内外利用废弃物发酵生产丁二酸研究进展  12-13
  1.4 同步糖化发酵  13-14
  1.5 课题的研究意义和研究内容  14-16
    1.5.1 研究意义  14
    1.5.2 论文主要研究内容  14-16
第二章材料与方法  16-24
  2.1 材料  16-18
    2.1.1 主要试剂  16-17
    2.1.2 仪器设备  17
    2.1.3 菌种  17
    2.1.4 培养基  17-18
    2.1.5 酶  18
  2.2 方法  18-24
    2.2.1 酒糟原料处理  18
    2.2.2 成分分析方法  18-21
    2.2.3 酒糟原料水解方法  21
    2.2.4 利用酒糟原料厌氧摇瓶发酵方法  21-23
    2.2.5 搅拌罐分批发酵方法  23-24
第三章结果与讨论  24-35
  3.1 白酒酒糟发酵生产丁二酸  24-29
    3.1.1 白酒酒糟成分分析  24
    3.1.2 白酒酒糟的酶法水解  24-27
    3.1.3 不同浓度酒糟对酒糟分步糖化发酵产丁二酸的影响  27
    3.1.4 不同浓度酒糟对酒糟同步糖化发酵生产丁二酸的影响  27-28
    3.1.5 酵母膏对酒糟发酵产丁二酸的影响  28
    3.1.6 3 L 发酵罐中酒糟分步糖化发酵生产丁二酸  28-29
  3.2 去稻壳酒糟发酵生产丁二酸  29-35
    3.2.1 去稻壳酒糟成分分析  29
    3.2.2 去稻壳酒糟淀粉酶用量的确定  29-30
    3.2.3 不同去稻壳酒糟浓度对丁二酸产量的影响  30-31
    3.2.4 酵母膏浓度对丁二酸产量的影响  31
    3.2.5 生物素、硫胺素对丁二酸发酵的影响  31-32
    3.2.6 不同 pH 调节剂对去稻壳酒糟发酵产丁二酸的影响比较  32-33
    3.2.7 酒糟、去稻壳酒糟发酵生产丁二酸的比较  33-35
结论与展望  35-36
  主要结论  35
  展望  35-36
致谢  36-37
参考文献  37-41
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  41

白酒酒糟发酵生产丁二酸

内容摘要

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