苹果渣的生物利用及发酵工艺的研究

摘要

随着世界范围内对工农业生产废弃物的不断开发利用,我国对农产品深加工的研究工作也逐渐开展起来,尤其是利用那些产量大、成本低的废弃物生产附加值高的产品的研究工作越来越受到人们的重视。我国又是苹果生产大国,苹果加工后的废弃物——苹果渣一直得不到有效利用。本论文针对这一问题研究了几种苹果渣的生物综合利用途径,并优化了工艺,希望为以后的工业生产提供参考依据。
　　 实验分四个部分:
　　 第一部分,确定了苹果渣预处理的最佳条件:蒸煮,之后进行果胶酶酶解,最后进行纤维素酶酶解。单因素实验或者正交试验确定蒸煮、果胶酶酶解、纤维索酶酶解的最佳条件,即常温常压蒸煮30分钟;果胶酶的最佳初始pH为3.6,作用温度为45摄氏度,最适的酶添加量为0.2％(体积比),最佳酶解时间为2.5小时:此外,纤维素酶的最佳添加量为0.6％(质量比体积)。经过连续三种预处理的苹果渣中还原糖的得率为53.0％。以上实验所使用的果胶酶和纤维素酶价格便宜,使用量小,因此可以在工业生产中使用。
　　 第二部分,采用单因素实验和四因素三水平正交试验,确定了苹果渣糖化液发酵生产燃料乙醇的最佳条件:发酵培养基灭菌后,添加KH2PO40.15％、MgSO4·7H2O0,06％,发酵温度为34至36摄氏度,发酵周期为60小时,安琪酵母添加量为7％,发酵初始pH为4.5,最佳氮源为NaNO3或尿素,NaNO3添加量为0.3％,在无氧发酵之前先进行有氧发酵能显著提高乙醇产量,利用以上发酵工艺,最终乙醇产量为344.5毫升每千克干渣。由此可知,利用苹果渣生产燃料乙醇的发展前景是十分广阔的。
　　 第三部分,确定了苹果渣糖化液发酵生产柠檬酸的最佳条件:液体种子培养基比孢子悬液的产酸能力强,最佳的液体种子培养基接种量为1％(体积比),黑曲霉的最佳发酵pH为5,最佳发酵温度为34摄氏度,甲醇能够促进柠檬酸的产生,其最佳添加量为2％(体积比),在此条件下发酵4天,柠檬酸产量为18.66克每千克干渣。
　　 第四部分,发酵残渣的利用,经过乙醇发酵和柠檬酸发酵后的残渣含有大量的酵母菌和黑曲霉菌体,将发酵底物晒干粉碎,过40目筛,经检测,粗蛋白含量由11.2％提高到29.30％,粗脂肪含量由6.8％提高到10.33％,粗灰分由2.3％提高到5.4％,钙有0.06％提高到0.32％,粗纤维含量下降,由16.8％下降至2.6％。