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同步糖化与发酵大豆异黄酮废水生产酒精中米曲霉的选育

作　者: 王浩月
导　师: 钱和
学　校: 江南大学
专　业: 食品科学
关键词: 大豆异黄酮废水 α-半乳糖苷酶棉子糖酒精同步糖化与发酵
分类号: TS262.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

我国每年约产生60万吨大豆异黄酮废水,处理这些废水成为企业无法忽视的经济负担。根据企业的要求,本论文旨在研究利用大豆异黄酮废水生产酒精,以实现大豆资源的综合利用,减少生产废水对环境的污染。大豆异黄酮废水中含有大量的棉子糖和水苏糖等低聚糖,酵母不能完全利用,所以发酵后的酒精得率很低,残糖浓度很高。本论文筛选出一株产α-半乳糖苷酶酶活较高,能有效降解棉子糖和水苏糖的菌株,与酿酒酵母进行混合发酵,提高酒精得率,并将最终的残糖降到最低。本论文通过UV和NTG诱变,筛选出一株高产α-半乳糖苷酶的米曲霉L-09,菌株的酶活由12.50U/mL提高到36.50U/mL,提高了近2倍。本论文对米曲霉产酶培养基和培养条件进行了研究。最佳培养基组成(g/L):异黄酮废水80,豆饼粉48,麸皮48,在此条件下α-半乳糖苷酶酶活达到52.57U/mL。最佳产酶培养条件:接种量0.6×106个/mL,装液量250mL三角瓶装液50mL,培养温度在30℃,培养基初始pH5.0,摇床转速为140r/min。本论文对α-半乳糖苷酶的粗酶学性质进行了初步研究。结果表明,米曲霉α-半乳糖苷酶的最适酶反应温度为50℃,酶反应最适pH5.0,最适底物浓度为12%。α-半乳糖苷酶存在显著的产物抑制现象,所以在发酵培养基中要控制α-半乳糖、葡萄糖和果糖的浓度,使得α-半乳糖和果糖的浓度不超过3%,葡萄糖浓度不超过1%。为了消除酶水解后的产物抑制现象,本论文采用同步糖化与发酵工艺生产酒精。最佳发酵工艺条件:大豆异黄酮废水稀释度50%,转速为50r/min,消泡剂添加量0.2‰,通氧不利于酒精发酵,流加补料优于分批补料。发酵60h,酒精浓度达到15.2% (V/V),转化率达到了理论转化率的96.3%。发酵罐验证试验证明:发酵60h后,酒精浓度达到15% (V/V),残糖3.2%(W/W),与摇瓶发酵试验的结果基本相符,并且棉子糖含量已由最初的12.0%降至0.24%,而水苏糖含量也由最初的5.0%降至0.06%,利用率分别达到98.0%和98.8%。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-16
  1.1 研究背景与意义  9-13
    1.1.1 大豆异黄酮废水简介  9-10
    1.1.2 大豆异黄酮废水的处理方法  10-11
    1.1.3 研究依据及意义  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-14
    1.2.1 发酵大豆异黄酮废水为酒精的研究现状  13
    1.2.2 α-半乳糖苷酶研究现状  13-14
    1.2.3 同步糖化与发酵工艺的研究现状  14
  1.3 主要研究内容  14-15
  1.4 主要解决问题  15-16
第二章产α-半乳糖苷酶曲霉高产菌株的选育  16-23
  2.1 引言  16
  2.2 材料与方法  16-18
    2.2.1 主要仪器  16
    2.2.2 菌种及材料  16
    2.2.3 主要材料与试剂  16-17
    2.2.4 培养基及试剂  17-18
  2.3 实验方法  18-20
    2.3.1 诱变方法  18
    2.3.2 菌种选育的方法  18-19
    2.3.3 酶活的测定方法  19-20
  2.4 实验结果与讨论  20-22
    2.4.1 α-半乳糖苷酶高产菌株的选育  20-21
    2.4.2 米曲霉L-08 的UV 诱变  21
    2.4.3 米曲霉L-082 的NTG 诱变  21-22
    2.4.4 米曲霉L-09 的诱变谱系  22
    2.4.5 米曲霉L-09 的传代稳定性研究  22
  2.5 本章小节  22-23
第三章米曲霉α-半乳糖苷酶产酶条件优化及其粗酶学性质的初步研究  23-37
  3.1 引言  23
  3.2 材料与方法  23-25
    3.2.1 主要仪器  23
    3.2.2 主要原料和试剂  23-24
    3.2.3 培养基及试剂  24
    3.2.4 菌种  24
    3.2.5 检测方法  24-25
  3.3 实验方法  25-26
    3.3.1 米曲霉产酶培养基的优化  25
    3.3.2 米曲霉产酶培养条件的优化  25-26
    3.3.3 α-半乳糖苷酶粗酶学性质的研究  26
  3.4 结果与讨论  26-35
    3.4.1 产酶培养基的响应面优化  26-31
    3.4.2 产酶培养条件的优化  31-34
    3.4.3 α-半乳糖苷酶粗酶学性质的初步研究  34-35
  3.5 本章小节  35-37
第四章米曲霉与酿酒酵母同步糖化与发酵酒精工艺条件的研究  37-45
  4.1 引言  37
  4.2 材料与方法  37-38
    4.2.1 菌种  37
    4.2.2 培养基  37
    4.2.3 主要仪器  37-38
    4.2.4 主要原料和试剂  38
  4.3 实验方法  38-39
    4.3.1 同步糖化与发酵酒精工艺条件的优化  38-39
    4.3.2 发酵罐验证实验  39
    4.3.3 检测方法  39
  4.4 结果与讨论  39-44
    4.4.1 大豆异黄酮废水不同稀释度对酒精发酵的影响  39-40
    4.4.2 静止与摇瓶状态发酵对酒精的影响  40
    4.4.3 摇床转速对酒精发酵的影响  40-41
    4.4.4 消泡剂对酒精发酵的影响  41-42
    4.4.5 通氧对酒精发酵的影响  42-43
    4.4.6 不同补料方式对酒精发酵的影响  43
    4.4.7 发酵罐验证试验  43-44
  4.5 本章小结  44-45
结论与展望  45-46
致谢  46-47
参考文献  47-50
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  50

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