酒糟浸出液发酵产细菌纤维素工艺优化.pdf

第31卷第8期
业.工程学报
VOL31 No8
3022015年4月
I'ransactions of thc Chincse Socicty of Agricultural Fnginccring
Apr.2015
酒糟浸出液发酵产细菌纤维素工艺优化
霞,董炎炎,于海燕
(上海应用技术学院香料香精技术与工程学院,上海201418)
摘要:为了使酿酒废弁物酒糟得以重复利用,降低环境污染,该研究将酒糟作为发原料,对木醋杆菌( Acetobacter
linim M2)发酵产细菌纤维素进行工艺条件的优化。按照酒糟:蒸馏水=1:4g/g料液比过滤得到洲糟浸出液,并
分析汭糟浸出液成分,以细菌纤维素产量为响应值,从葡笥糖、蛋白胨、酵母粉、柠檬酸、Na_HPO12H1O、KH2PO13H2O、
MgSO7H2O和接种量这8个影响细菌纤维素产量的因素中筛选出显著水半为95%以上的三因素,通过响应面设计对这3
因素进行响应面优化,得出产细菌纤维素数学模型的R为0.9734,并对数学模型进行了理论分析。研究表明:影响细
菌纤维素产量的三因素的影响主次顺序依次为葡萄糖、接种量、柠檬酸,产细菌维素的一阶回归模型(P=0.0001)高
度显著,决定系数R2-0.9392,在此基础上得到的最优的培莽基配方为:每1L酒糟浸出液加入葡萄糖23g,蚩白胨
25g,脖母粉25g,佇檬胶4.5g,Na2HPC)412H2AO)2g,KH2PO)4:3H2()1g,MgSOィ:7H2()0.2g,接种量8%,发隊温度30°C,
培养周期7d,得到细菌纤维素的预测产量为14.42g/l.。通过验证分析在此条件下细菌纤维素产量为14.44g1.与预测位
(1442g1)吻合度较高,相对误差为0.14%,比优化前(60g1)提高了140.6%6,研究结果为实现酒糟的综合利用提供参考
关键词:细菌;纤维素;优化;酒糟;表
doi:10.3969jiss.1002-6819.2015.08.044
中图分类号:Q815
文献标志码:A
文章编号:10026819(2015)0830206
马霞,董炎炎,于海燕.酒糟浸出液发酵产细菌纤维素工艺优化[].农业工程学报,2015,31(8):302-307
Ma Xia, Iony Yanyan, Yu Haiyan. Optima ion of bactcrial cellulose fermentation tecnology with distillers rains!
I ransactions of the Chinese Society of gricultural Engineering(I ransactions of the CS ) 2015, 31(8): 302-307(in Chinese
with English abstract)
0引言
糟年产量高达2700多万t,精废糟液排放量高达6500
多万t4。酒糟中富含各种蛋自质、氨基酸、维生素、
细菌纤维素( bacteral cellulose,BC)是一种新型的多糖和脂肪等「1S1?,漕糟可用于培养食用菌、生产沼
生物高分子材料,出萄糖醋杆菌或者木醋杆菌发酵而气り、经干燥后还当作饲料8。化学预处理可提高榑
来。它是出B-1,4-糖健相连的二糖重复单位组成,呈现生物质酶解糖化效果?,利用光合菌发桲啤酒糟制作鱼
出一:维的立体网状结构,纤维素丝带为厚10nm、宽饲料2?,均通过酶解预处理利用酒糟,不仅增加了成本
50mn。尽管细岗纤维素的结构与植物纤维素相同,但是而∏酶解转化效率不高,影响对酒糟的综合利用。国内
细菌纤维素有很多优良特性2,如高纯度、高结晶度、高外在利用酒糟方面主要是对酒糟进行下燥或酶解预处
聚合度、高拉仲强度和较强的生物相容性。这些特性使得理
这种处理方法增加了成本,而且酒糟干燥后势
细菌纤维素在食品、造纸、复合膜、纺织、生物医用材料、必造成易挥发性有机酸的流失。本文采用一种在较大程
生物吸附材料和音响膜方面有广泛的用途9。但是由于高度上保留酒糟的营养的方式,不对酒糟进行下燥,直接
成本和低产量制约细菌纤维素在很多方面的应用。
利用刚出厂的湿态酒糟,进行发酵生产细菌纤维素,并
中国是农业生产大国,农产品加工废弃物常常得不对发酵条件进行优化。通过 Dackel- Burman试验设计
釗循坏再利用而到处丢弃,不仅污染了环境也造成了能筛选影响产量的主要因素,再通过Box- Behnken设计
源浪费。最近,研究者们发现充分利用各种废弁物不仅进行进一步优化,得到最优的培养基配方并对细菌纤维
可以节约成本而里在一定程度上减少了环境污染,如蒸素进行红外分析。研究结果为实现酒糟的资源化利用提
留リ废水り、枫树糖浆山、椰子水?等。中国是酒大供参考。
国,酒糟是酿酒)生产的副产品,量大且集中,中国酒
材料与方法
收稿日期:2015-01-15修订日期::2015-04-10
基金项日:上.海市科委地方院校能力建设项日(105405011000:上海市联盟
1.1菌种与原料
计划(LM201443)
木醋杆菌( Acetobacter xylinum MI2)合成纤维素
作者简介:马霞,女,山东消泽人,博士,教授,主要研究方向为生物材的能力较强,活菌数为1.95×10 CTU/MI,具有大规模生
料的合成和应用。上海上海应用技术学院香料香精技术与工程学院,产的能24,因而本研究选其作为菌种,保藏于上海应
201418.Email:maxia0126(a126.com
用技术学院生物化工试验室;酒糟,上海金山酒厂提供
※通信作者:丁海燕,女,山东烟台人,博士,副教授,主要研究方向为食
品分析。上海上海应用技术学院香料香精技术与工程学院,201418
主要成分及其质量浓度分别为:还原糖1990mg,总蛋
Fmail:hyyu(@sil.edu.cn
白质3400mg/L,柠檬酸2060mg/L,琥垍酸5638mg/L。