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

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％。

目录

文摘

英文文摘

声明

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