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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

2020-12-03阅读(838)

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

论文摘要

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%。

论文目录

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

    • 相关论文文献

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