共固定糖化酶与酵母浓醪发酵木薯酒精

论文摘要

随着石油资源的日益减少及国际原油价格的攀升,以植物淀粉为原料发酵生产燃料酒精的产业规模正在快速扩大。在传统发酵法生产酒精的过程中,需要消耗大量的蒸汽。不断改进生产工艺,减少蒸汽的消耗,对于降低燃料酒精生产的能耗,提高经济效益和社会效益至关重要。在浓醪体系下,以耐磷酸盐分解的海藻酸铝凝胶为载体,进行了共固定糖化酶与酵母同步糖化发酵木薯淀粉制取酒精的工艺研究。在确定了酵母干细胞活化培养基和固定化酵母增殖培养基配方的基础上,通过单因素试验确定了液化的最优条件:液化温度95℃、液化时间1.5 h、α-淀粉酶的添加量15 U/g,以及同步糖化发酵过程中的最优工艺条件:固液比1:2.0、pH值4.0-4.5、硫酸铵添加量0.5 g/L、硫酸镁用量0.10 g/L、磷酸二氢钾用量0.20 g/L、糖化酶加入量250 U/g、湿酵母添加量2.5 g、凝胶填充率50 %、发酵温度37℃。再通过正交试验对同步糖化发酵过程中的影响因素进行了优化,并采用效应分析确定了最佳发酵条件:凝胶填充率50 %、糖化酶300 U/g、湿酵母2.5 g、发酵温度37℃。在此条件下发酵浓醪液酒精含量达到13.4 %,淀粉利用率达到90.2 %。最后对固定化酶的重复使用稳定性、储存稳定性以及酶促反应的米氏常数进行了研究。结果表明酶被固定化后,固定化酶与底物的亲和力降低,Km值增加;固定化酶重复使用10次后,残余活力仍保持最初活力的83.47%,具有优良的操作稳定性;固定化酶储存活力半衰期为205.7天,具有较高的贮存稳定性。上述结果证明固定化酶较游离酶的性质都有所提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 木薯酒精发酵的现状
• 1.2.1 木薯简介
• 1.2.2 木薯淀粉的性质
• 1.2.3 木薯酒精发酵生产过程
• 1.2.4 木薯酒精发酵工艺现状
• 1.3 课题的提出及意义
• 1.3.1 课题的提出
• 1.3.2 浓醪发酵的意义
• 1.3.3 固定化技术的意义
• 1.4 研究的目的
• 2 试验材料与仪器
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验仪器
• 3 发酵酒精原理与检测方法
• 3.1 简要工艺流程
• 3.2 基本原理
• 3.2.1 培养基的配制原理
• 3.2.2 共固定化原理
• 3.2.3 酒精发酵原理
• 3.2.4 发酵工艺过程灭菌原理与方法
• 3.3 分析检测
• 3.3.1 酒精含量测定原理
• 3.3.2 淀粉含量的测定（Lane-Eynon 法）
• 3.3.3 发酵成熟醪中残还原糖的测定原理
• 3.3.4 酵母细胞数量的测定原理
• 4 共固定同步糖化发酵
• 4.1 培养基的配制
• 4.2 干酵母的活化增殖培养
• 4.2.1 培养步骤
• 4.2.2 细胞数量的测定
• 4.3 共固定化
• 4.3.1 共固定化载体的选用
• 4.3.2 共固定化步骤
• 4.4 木薯淀粉液化
• 4.4.1 液化步骤
• 4.4.2 酒精含量的测定
• 4.5 同步糖化发酵酒精
• 4.5.1 发酵步骤
• 4.5.2 残还原糖的测定步骤
• 5 结果与讨论
• 5.1 液化条件
• 5.1.1 液化温度
• 5.1.2 α-淀粉酶的用量
• 5.1.3 液化时间
• 5.2 同步糖化发酵条件
• 5.2.1 浓醪固液比的选定
• 5.2.2 pH 值对发酵的影响
• 5.2.3 无机盐添加量对发酵的影响
• 5.2.4 糖化酶加入量
• 5.2.5 凝胶中湿酵母菌的加入量
• 5.2.6 凝胶填充率的确定
• 5.2.7 发酵温度的确定
• 5.3 共固定化正交试验
• 6 共固定化酶的性质
• 6.1 米氏常数KM
• 6.2 重复使用稳定性
• 6.3 储存稳定性
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录