红薯酒精发酵菌种的选育及液体发酵工艺研究

论文摘要

本研究采用含高浓度酒精培养基从自然界中分离到63株酵母,经四级筛选,最终获得一株适宜以红薯淀粉为原料,在高温条件下进行生料高浓度发酵的高产酒精酵母菌株,编号为Cor-01。该菌株在料水比为1：2.0,装液量30%（v/v）,30℃,100 rpm条件下发酵72 h,发酵醪酒精浓度为12%（v/v）。经鉴定Cor-01菌株属于酿酒酵母属（Saccharomyces）的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）。为筛选高耐性高产酒精酵母菌株,以Cor-01菌株为出发菌株,进行60Co-γ射线诱变育种。经四级筛选,最终获得一株高耐性高产酒精酵母菌株Cor-01-M2,遗传稳定性良好。该菌株在料水比为1：2.0,装液量30%（v/v）,30℃,100rpm条件下发酵60 h,发酵醪酒精浓度为13%（v/v）。本文系统地研究了Cor-01-M2菌株生料发酵红薯淀粉过程中的各种影响因素,如添加氮源、pH、发酵温度、无机离子（硫、磷、钾、锌、镁、钙、钠、铁、铜、锰、铝）、种子培养时间、接种量、摇床转速、惰性载体等。研究了Cor-01-M2以红薯淀粉为原料的生料发酵条件,并用Plackett-Burman设计和Box-Behenken响应面分析进行了优化,得到Cor-01-M2的最优化条件如下：装液量30%（v/v）,料水比为1：2.0,α-淀粉酶添加量为30 U/g,糖化酶添加量为240 U/g,接种量10%（v/v）,pH 5.2,摇床转速100 rpm,35℃保温发酵,发酵周期60 h。在所获得的最优发酵条件下,菌株Cor-01-M2的发酵醪酒精浓度达14.5%（v/v）、淀粉出酒率达47.75%,淀粉利用率达84.10%。比初始工艺条件下分别提高了11.54%,比出发菌株分别提高了20.83%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 序言
• 1.2 燃料乙醇发展的历史及意义
• 1.3 酒精工业发展的历史和现状
• 1.4 高浓度酒精发酵的历史和现状
• 1.5 酒精发酵酵母的选育
• 1.6 酒精发酵工艺
• 1.6.1 传统的发酵工艺
• 1.6.2 低温蒸煮条件下的"双酶法"发酵工艺
• 1.6.3 同步糖化发酵SSF工艺
• 1.6.4 生料淀粉发酵工艺
• 1.6.5 发酵和分离同时进行的生产工艺
• 1.7 红薯酒精发酵相关的研究
• 1.8 论文的选题依据和研究方法
• 第二章 高耐性高产酒精酵母的选育
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 酵母菌分离源
• 2.1.2 菌种
• 2.1.3 培养基及主要试剂的配制
• 2.1.4 其它试剂及材料
• 2.1.5 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 酵母分离样品的采集
• 2.2.2 酵母菌的增殖及分离
• 2.2.3 酵母菌的筛选
• 2.2.4 酵母菌的鉴定
• 60Co-γ射线诱变'>2.2.5⁶⁰Co-γ射线诱变
• 60Co-γ射线诱变正突变株基本生理特性研究'>2.2.6⁶⁰Co-γ射线诱变正突变株基本生理特性研究
• 2.2.7 酒精发酵实验
• 2.2.8 分析方法
• 2.2.9 菌种选育技术路线
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 酵母菌的分离
• 2.3.2 酵母菌的筛选
• 2.3.3 酵母菌的鉴定
• 60Co-γ射线诱变育种结果'>2.3.4⁶⁰Co-γ射线诱变育种结果
• 2.3.5 Cor-01-M2菌株基本生理性能测定
• 2.3.6 酒精发酵实验结果
• 2.3.7 突变菌株Cor-01-M2发酵性能稳定性实验
• 2.4 本章小结
• 第三章 红薯淀粉酒精液体发酵工艺条件的研究
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 菌种
• 3.1.2 培养基及主要试剂的配制
• 3.1.3 其它试剂及材料
• 3.1.4 主要仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 原料的准备
• 3.2.2 种子培养方法
• 3.2.3 酒精发酵方法
• 3.2.4 分析检测方法
• 3.2.5 数理统计方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 红薯淀粉颗粒酶解情况
• 3.3.2 α-淀粉酶添加量对酒精发酵的影响
• 3.3.3 糖化酶的添加量对酒精发酵的影响
• 3.3.4 原料粒度对酒精发酵的影响
• 3.3.5 料水比的确定
• 3.3.6 装液量的确定
• 3.3.7 最适初始pH的确定
• 3.3.8 氮源、硫源、磷源及金属离子浓度的最佳水平确定
• 3.3.9 种子培养时间的确定
• 3.3.10 种子接种量的确定
• 3.3.11 摇床转速实验
• 3.3.12 发酵温度实验
• 3.3.13 惰性载体对酒精发酵的影响
• 3.3.14 应用Plackett-Burman实验设计法筛选重要因素
• 3.3.15 应用响应面分析法确定重要因素的最佳水平
• 3.3.16 最佳条件的验证性实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 第五章 展望
• 致谢
• 主要参考文献
• 附录Ⅰ
• 附录Ⅱ