酿酒酵母发酵中乳酸菌染菌的智能化防控

摘要

化石资源的迅速开采和耗竭，以及其过度的使用不仅造成环境污染，并对我们的日常生活造成严重的影响。近年来，在我国已经有越来越多的城市空气质量不达标，形成这种现象的源头就是由于大量传统能源的使用，汽油柴油等能源依然是我国机动车的主要动力供给。发电、供暖则主要依靠燃煤，因而由此排放的CO、碳氢化合物、铅等大量有害物质直排入大气中，进而造成雾霾天气，并对人们的身体健康产生不良影响。因此，人们迫切需要开发可持续发展的新型清洁能源。将乙醇汽油混合，可提高汽油的辛烷值和氧含量，从而使汽油燃烧更充分，进而降低汽车尾气中的CO、碳氢化合物等含量。我国以及其他许多国家也都在推广乙醇汽油的应用。工业生产乙醇的方法主要有发酵法和合成法。酿酒酵母是酒精发酵的主要菌种。发酵法生产乙醇的过程中因仪器渗漏、种子带菌等原因经常导致发酵罐染菌，这成为工业上利用发酵法大规模生产乙醇的一个难题。工业发酵中细菌污染造成的损失巨大，所以人们必须认真对待染菌问题。针对染菌问题，人们已经摸索出一系列方法，如抑制染菌，药物抑菌（即加入抗生素法）、以酸制酸法以及加入乳酸法等。第一种方法都会存在药物的残留以及药物的抗性问题，第二种方法致使发酵液不能循环利用，造成浪费。 利用噬菌体抑制发酵过程中的杂菌污染。对发酵过程中的酵母菌数量、植物乳杆菌数量、pH值、残糖量以及发酵终期的乙醇含量进行测定，进而利用PASW STATISTICS软件进行相关性分析，建立回归模型，从而得知发酵过程与染菌最相关的环境因素。基于并提出构想，利用包裹材料对噬菌体颗粒进行包裹制备，并形成对最相关环境因素进行响应释放。首先制备壳聚糖微球，利用扫描电子显微镜(SEM)对其形态大小进行测定。对微球进行液氮研磨，利用透射电子显微镜(TEM)对微球内部结构进行观察，以证明所制备微球是否具有核壳结构，是否具备包裹物质的基础条件。对噬菌体进行微球包裹，并对包裹噬菌体的微球在不同pH情况下的溶胀以及超微结构进行测定，从而验证壳聚糖微球成功包裹噬菌体颗粒，并且包裹后的微球可响应pH的变化。将包裹噬菌体颗粒的微球加入到模拟染菌的发酵体系中，并与模拟染菌的发酵体系发酵终期的乙醇含量进行比较，得出加入包裹噬菌体颗粒的微球的乙醇含量高于模拟染菌体系的乙醇含量（P＜0.01），表明在染菌发酵体系在加入包裹噬菌体颗粒的微球后，可有效控制发酵体系的染菌。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 工业化生产乙醇的方法

1．2 发酵法产乙醇

1．2．1 乙醇发酵的原料

1．2．2 乙醇发酵的主要菌种

1．3 发酵法中的染菌问题及其危害

1．4 酒精发酵过程中染菌的防治

1．5 生物防控处理染菌问题的机理

1．5．1 噬菌体的简介

1．5．2 噬菌体的实际应用

1．6 壳聚糖的性质和应用

1．6．1 壳聚糖的结构与性质

1．6．2 壳聚糖的应用

1．7 壳聚糖微球制备方法

1．7．1 喷雾干燥法

1．7．2 NaOH沉淀法

1．7．3 凝聚法

1．7．4 离子交联法

1．7．5 乳化交联法

1．8 壳聚糖微球的作用

1．8．1 药物缓释和控释作用

1．8．2 活性物质的高效利用

1．9 本课题的主要内容和研究意义

第二章 噬菌体的筛选和特性研究

2．1 引言

2．2 实验材料及仪器

2．2．1 菌种

2．2．2 原料样品处理

2．2．3 实验仪器

2．3 噬菌体的筛选、纯化和保藏

2．3．1 噬菌体的筛选

2．3．2 LBP噬菌体的纯化和保藏

2．3．3 噬菌体形态的观测

2．3．4 噬菌体的热稳定性测定

2．4 小结

第三章 发酵染菌的模拟

3．1 引言

3．2 实验材料及仪器

3．2．1 菌种

3．2．2 实验仪器

3．3 发酵染菌模拟

3．3．1 2％低糖葡萄糖条件下的摇瓶试验模拟染菌

3．3．2 20％高糖培养基条件下摇瓶与发酵罐两个级别模拟染菌发酵

3．3．3 结果分析与讨论

3．4 相关性分析

3．4．1 摇瓶培养

3．4．2 小型发酵罐培养

3．5 小结

第四章 壳聚糖微球的制备

4．1 引言

4．2 菌种

4．3 实验试剂及仪器

4．4 微球的制备方法

4．5 微球的红外图谱的表征与解析

4．6 不同因素对微球的影响

4．6．1 交联剂对微球的影响

4．6．2 交联时间对微球的影响

4．6．3 转速对微球的影响

4．6．4 温度对微球的影响

4．6．5 不同的干燥方式为微球形态的影响

4．7 微球的验证

4．7．1 微球内部结构的验证

4．7．2 微球包裹的验证

4．8 微球的优化

4．8．1 利用快速膜乳化技术对微球进行优化

4．8．2 机械搅拌下微球的优化

4．9 发酵终期乙醇含量的测定

4．9．1 测定乙醇标准曲线

4．9．2 发酵终期乙醇含量的测定

4．10 小结

第五章 实验总结及建议

5．1 实验主要结论

5．2 建议

参考文献

附录

致谢

攻读硕士期间的研究成果

作者和导师介绍