固定化细胞酿造食醋关键技术的初步研究

论文摘要

食醋是家庭生活中常见的酿造调味品，不仅营养成分丰富，还有独特的药理作用。其诸多功能越来越为人们所认识，它已不仅仅是简单的调味品。因此，现在人们对食醋的需求量不断的上升，对其质量也提出了更高的要求。目前，食醋的生产仍主要采用传统的分批发酵方法，很多食品调味厂也因生产技术落后、产品质量低下而停止生产；故提高食醋的产量与质量，提高企业生产效率不容忽视。应用微生物固定化技术进行食醋生产是改变现状的一条有效途径。本文基于微生物固定化技术的特点，对各技术环节即细胞固定化条件、固定化细胞发酵及贮藏稳定性、响应面法优化糖化、酒精发酵、醋酸发酵工艺参数等方面进行了研究，同时对固定化细胞反应进行设计，为生产应用提供依据，其主要研究结果如下。(1)以海藻酸钠为载体，采用包埋法固定化酿酒酵母，研究细胞固定化条件。确定了固定化的最优条件为海藻酸钠浓度为3%，氯化钙浓度为1%。在此条件下，能够获得机械强度较好（13.31g/mm~2）、包埋量较大（1.05×108个/颗）的固定化颗粒。(2)利用固定化最优条件分别制作固定化黑曲霉细胞、固定化酿酒酵母细胞、固定化醋酸杆菌细胞；固定化黑曲霉颗粒在连续使用5批次（15d）过程中，酶活相对比较稳定，在贮藏3个月后仍能保持较好的发酵性能；固定化酿酒酵母在连续使用8批次（24d）过程中，酒精含量相对稳定；在贮藏40d前，发酵性能较稳定，40d后其活性开始下降；固定化醋酸杆菌在连续进行5轮（20d）发酵过程中，产酸量无明显波动，贮藏后发酵性能有所下降，产酸速率下降，但最终产酸量均能达到贮藏前的水平，只是发酵时间延长。(3)分别利用各固定化细胞进行发酵，在单因素实验基础上，分别以糖化酶活力、酒精含量、产酸量为响应指标，应用响应面法的Box—Behnken试验设计优化糖化、酒精发酵、醋酸发酵工艺参数，建立多元二次回归方程。获得糖化工艺的最优条件为：培养温度34.1℃，起始pH值6.02，装液量72.6mL；酒精发酵的最优条件为：起始pH值4.25，接种量9.21%(w/v)，发酵温度29.02℃；固定化醋酸杆菌发酵的最佳条件为：接种量7.88%(w/v)，底物浓度4.63%，发酵温度32℃。对各模型进行试验验证可知，得到的发酵条件参数可靠，具有实用价值。(4)设计了一个由3个工作体积均为3.5L的玻璃发酵罐组成的细胞生物反应器，可用于进行放大试验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 文献综述
• 1 引言
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和方法
• 1.3.1 固定化条件的优化
• 1.3.2 固定化颗粒发酵过程中的稳定性
• 1.3.3 固定化颗粒的贮藏稳定性
• 1.3.4 食醋酿造的工艺条件
• 1.3.5 食醋酿造反应器设计
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌种
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 主要试剂
• 2.1.4 主要仪器与设备
• 2.2
• 2.2.1 微生物细胞固定化方法
• 2.2.2 食醋的酿造方法
• 2.2.3 试验指标测定方法
• 2.2.4 实验设计
• 2.2.5 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 细胞固定化条件的优化
• 3.2 固定化颗粒使用过程中的稳定性
• 3.2.1 固定化黑曲霉糖化过程中的稳定性
• 3.2.2 固定化酿酒酵母发酵过程中的稳定性
• 3.2.3 固定化醋酸杆菌发酵过程中的稳定性
• 3.3 固定化颗粒贮藏过程中的稳定性
• 3.3.1 固定化黑曲霉贮藏稳定性
• 3.3.2 固定化酿酒酵母贮藏稳定性
• 3.3.3 固定化醋酸杆菌贮藏稳定性
• 3.4 固定化细胞酿造食醋的工艺条件
• 3.4.1 糖化工艺条件
• 3.4.2 酒精发酵条件
• 3.4.3 醋酸发酵条件
• 3.5 食醋酿造反应器设计
• 3.5.1 反应器装置系统设计图
• 3.5.2 反应器装置系统构造及参数
• 3.5.3 生物反应器的具体操作
• 4 讨论
• 4.1 固定化条件的优化
• 4.2 食醋发酵条件的优化
• 4.3 固定化细胞反应器
• 5 结论
• 5.1 固定化条件的优化
• 5.2 固定化颗粒使用过程中的稳定性
• 5.3 固定化颗粒贮藏稳定性
• 5.4 固定化颗粒发酵条件的优化
• 5.4.1 糖化条件的优化
• 5.4.2 酒精发酵条件的优化
• 5.4.3 醋酸发酵条件的优化
• 5.5 食醋酿造反应器设计
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 在读期间发表的学术论文