固定化细胞发酵糖蜜发酵酒精的研究

固定化细胞发酵糖蜜发酵酒精的研究

0糖蜜的复合利用在甘蔗生产甘蔗的糖厂中，有许多具有价值的辅助产品，尤其是以残糖蜜为重要的。年产1000t蔗糖可产糖蜜200~300t,充分利用这些副产物,将会带来不可估量的经济效益。传统的酒精生产工艺,即间歇发酵法,周期长,生产能力低,设备庞大,费用高,劳动强度大。而固定化细胞技术可克服这些缺点,在国内外已得到广泛重视,应用于中试生产。但目前,在我省工业上仍未得到应用。1材料和方法1.1细菌：啤酒发酵母2379、z1、2109、951、952由贵州轻工业办赵维纳先生提供废糖蜜:由贵州省贞丰糖厂提供。1.2培养基1.2.1固定化细胞培养培养基10%蔗糖,0.7%蛋白胨,0.2%酵母浸出液,0.15%KH2PO4,0.05%MgSO4,加柠檬酸调节pH至4.8。1.2.2so4-kh2po4的溶液稀释糖蜜(Be°15′)0.7%酵母浸出液,0.1%(NH4)2SO4,0.1%KH2PO4,0.045%MgSO4,加柠檬酸调节pH至4.8。1.3固定化母细胞的制备将酵母细胞活化后,用无菌水制备108个/mL细胞悬浮液(用血球计数器测数),用于固定化细胞制备。1.3.1摩尔包埋法无菌操作将细胞悬浮液与6%琼脂混匀后,倒入无菌培养皿,切成4mm小方块。1.3.2加固cacl2溶液无菌操作将细胞悬浮液与2%海藻酸钠混匀后,滴加到2%CaCl2溶液中,8℃静置,固化过夜。使用添加剂时,将1.2%Al2O3和0.1%麸皮分别与悬浮液、2%海藻酸钠混匀,再进行固化。1.3.3甘孜渣细胞悬浮液与过量无菌甘蔗渣拌匀后,放置,使其充分吸咐。2结果与讨论2.1艾氏发酵管的测定将啤酒酵母试验菌株分别复壮后,利用艾氏发酵管进行测定筛选。从表1中可看出,酵母菌9502产酒率最高,因此以下实验即以9502为实验菌株。2.2固定化细胞的产酒率利用各种方法制备的固化细胞与悬浮细胞以发酵培养基为基质,48h及72h后发酵液蒸馏后测得酒精度如下:结果表明,无论哪一种固定化方法产酒率都高于游离细胞,且发酵时间短,固定化细胞发酵48h的产酒率与游离细胞发酵72h后的产酒率相近或略高出。包埋法在发酵72h后,产酒率与发酵48h相近,估计是因产生的酒精和CO2积聚于凝胶颗粒中及静止发酵供氧不足所致。在将几种固定化细胞回收后,用于下一批次的发酵时,仍可得到较高酒率。2.3添加剂的选择海藻酸纳包埋固定化细胞,凝胶珠机械强度和稳定性较差,不利于固定化细胞的多次回收利用。加入添加剂,可增加其比重,减少发酵过程中凝胶珠上浮、崩溃,增强机械强度和稳定性,可采用的添加剂有黄豆粉、几丁质、脂肪酸、麦角醇等,现只采用廉价的麸皮和Al2O3进行。与对照相比,麸皮和Al2O3作为添加剂制备的固定化包埋细胞,在较短时间内使产酒率略有提高。且回收的凝胶珠连续发酵3个月后,只有少数凝胶珠上浮及破裂,可见包埋颗粒机械强度得到改善。尽管Al2O3添加剂产酒率高于麸皮,但麸皮为廉价副产物,因此建议选用麸皮作为添加剂。2.4种方法包埋法的筛选甘蔗渣吸附法反应条件温和,细胞活力损失少,操作简单,从表2、3看出,产酒率也较高,但由于受到发酵液pH、离子强度、温度等影响,造成吸附细胞泄漏数较大,高出包埋法10倍(见表5),限制了因定化细胞的回收利用。随着发酵批次增加,其吸附细胞减少。因此,相比较而言,选用包埋法较优于甘蔗渣吸附。海藻酸钠和琼脂二者都为食品添加剂,从产酒率和泄漏数综合来看,海藻酸钠更优于琼脂。固定化细胞技术是一项很有发展潜力