发酵菊芋生产酒精菌种的筛选与发酵条件优化

摘要

以菊芋的主要成分菊粉为原料发酵生产酒精，是我国燃料乙醇产业的一个新的研究方向。本文从菊芋生长的土壤、腐烂的菊芋及实验室保存的菌种出发，筛选到产菊粉酶较高的菌株。通过正交实验确定了克鲁维酵母(K.marxianus)最佳产酶培养基的配方为：菊粉40g·L-1尿素1g·L-1，蛋白胨4g·L-1，酵母粉4g·L-1；环境因素的影响程度为转速＞pH＞温度，确定摇瓶最佳培养条件为温度30℃，120h；转速150rpm,培养基初始pH5.0，在优化条件下最高酶活力可达58U·ml-1，是初发条件的5.2倍。研究了克鲁维酵母菊粉酶的酶学性质：最适pH值为5.0，在pH4.6～5.2稳定性较好；最适温度为55℃，60℃以下稳定性很好，高于60℃时稳定性明显下降；K+、Fe2+、Mg2+、Ca2+对产菊粉酶无显著影响，Mn2+抑制酶的形成；I/S=1/1.7,为外切型菊粉酶。菊粉酶在4℃贮存较稳定，第5天时残余酶活力为71.24﹪，到第7天时，残余活力为30.15﹪；在30℃贮存第5天时，残余酶活力为28.54﹪，第7天残余活力仅为16.33﹪。补料实验中，使用的克鲁维酵母在复合培养基中发酵生产菊粉酶性能较好，最高酶活力达到70U·ml-1。 通过对比五种工业菌株发酵菊粉生产乙醇的能力，选择了克鲁维酵母(K.marxianus)作为同时糖化发酵的菌株。并以此菌株为研究对象，考察了初始pH、温度、通气量等多种因素对其发酵性能的影响，在得到的优化操作条件下考察了该菌株发酵不同浓度菊粉生成乙醇的能力，并且对不同浓度、不同颗粒细度菊芋粉进行了发酵实验。实验结果表明：该菌株的适宜发酵条件为温度30℃、初始pH4.6；通气可以使菌体生长加快，发酵时间缩短，但厌氧条件更有利于发酵生成乙醇；在菊粉初始浓度为235g·L-1条件下，发酵终点乙醇浓度为92.2g·L-1(11.5﹪，v/v)，糖醇得率系数为0.44；粉碎粒度实验中，过筛40目以下菊芋粉发酵效果基本相同；在发酵菊芋粉的实验中，底物200g·L-1时转化率最高为86.5﹪。

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文摘

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引 言

1文献综述

2材料与方法

3.K.marxianus生产菊粉酶的研究

4.K.marxianus同步糖化发酵菊粉的研究

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢