第9卷第3期2011年5月生 物 加 工 过 程
Ch i nese Journa l o f B ioprocess Eng i neer i ng V o. l 9N o . 3M ay 2011
do:i 10. 3969/.j issn . 1672-3678. 2011. 03. 004
耐高温酵母菌的筛选及特性
徐大鹏, 李云杰, 张 栩, 谭天伟
(北京化工大学生命科学与技术学院北京市生物加工过程重点实验室, 北京100029)
摘 要:筛选得到1株在41 可以良好生长的耐高温酵母菌, 并对其特性及发酵性能进行研究。结果表明:该菌的最适生长p H 为5 0, 转速180r /min , 最高生长温度45 。在41 和初糖质量浓度为93 0g /L的条件下发酵24h 后, 乙醇质量浓度达到44 0g /L,乙醇得率为93 0%。关键词:耐高温酵母; 筛选; 生理特性; 乙醇; 发酵
中图分类号:Q 93 331 文献标志码:A 文章编号:1672-3678(2011) 03-0017-05
Screening of ther motolerant yeast and its characteristics
XU D apeng , L I Yunjie , Z HANG Xu , TAN T ianw ei
(Be iji ng K ey L aboratory of B i oprocess , Coll ege o f L ife Sc i ence and T echno logy ,
Beiji ng U niversity of Che m ical T echno logy , Be iji ng 100029, Chi na)
Abst ract :One t h er m oto lerant yeast strai n endured at41 w as iso lated and character ized on fer m entation properties . The results de monstrated that the opti m um g r ow th p H w as 5. 0, rotati n g speed w as 180r/mi n and m ax i m um g r ow th te m perature w as 45 . The ethano l fer m entation at 41 and 93 0g /Lof g l u cose
w as co m pleted after 24h to ach i e ve the producti o n o f 44 0g /Lof et h ano , l correspond i n g to an overa ll conversi o n yie l d o f 93 0%.
K ey w ords :ther m oto lerant yeas; t screen ; physiolog ical characteristics ; ethano; l fer m entation 乙醇是国民经济重要的原料, 它广泛应用于食品工业、化学工业、医药卫生等领域, 可用作酒基、浸提剂、溶剂等
[1]
耗, 提高乙醇生产率, 但会引起发酵温度和乙醇浓度升高, 导致酵母生长抑制和发酵不彻底
[4]
。在没
。传统的酿酒酵母乙醇发酵的最适温度
有冷却系统时, 乙醇发酵由于微生物生长代谢放热, 可使系统环境升高11 , 当发酵温度上升到40 以上时, 会导致乙醇减产
[5]
在28~33 , 一般不会超过36 , 在气温较高地区和季节则无法保证正常生产, 应用耐高温酵母生产乙醇可节约能源、提高出酒率、缩短发酵周期、提高设备的利用率并维持夏季正常生产
[2]
。宋瑶等
[4]
研究发
现耐高温性较好的酵母菌往往并非产乙醇能力较强的酿酒酵母。耐高温高产乙醇酵母菌的选育和发酵工艺的改进是实现浓醪发酵工业的关键, 因此研究和应用耐高温高产乙醇酵母菌已受到广泛重视, 成为当前国内外乙醇行业研究的热点
[6]
。
同步糖化发酵纤维素生产乙醇的主要问题之一是糖化(45~50 ) 和发酵(25~35 ) 的最适温度不同
[3]
, 并且浓醪乙醇发酵有利于降低水耗和能。
收稿日期:2010-11-19
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20876011, 20876012); 国家转基因重大专项资助项目(2008ZX08012-001); 国家重点基础研究发展计
划(973计划) 资助项目(2007CB714304,
2007CB707804); 国家高技术研究发展计划(863计划) 资助项目(2009AA05Z436,
2009AA10Z404); 北京市自然科学基金资助项目(2071002)
:( , , :; (, m l @l ct .
18生 物 加 工 过 程 第9卷
耐受性(耐高糖、耐乙醇、耐高温等特性) 好的菌株是生产乙醇的关键。笔者通过初筛、复筛实验得到1株耐高温的酵母和1株高产乙醇酵母, 并对耐高温酵母的生理特性及发酵性能进行研究。
6 0的种子培养基, 41 培养24h , 测其生物量。1 3 5 转速
按接种量为10%接入到种子培养基, 在转速分别为0、60、100、140、180和220r /min 条件下, 41 培养24h, 测其生物量。
1 4 分析方法
生物量的测定:采用比浊法, 将发酵液混匀后稀释一定倍数, 测定其在660n m 的吸光度(OD 660) 。
残糖和乙醇的测定:利用SBA 40C 生物传感仪(山东省科学院生物研究所) 测定1 5 乙醇得率的计算
乙醇得率= (理论乙醇) =
(实际乙醇)
100%
(1)
[7-8]
1 材料与方法
1 1 菌种和培养基
本实验所用酵母菌为北京市生物加工过程重点实验室保藏的18株菌。
初筛培养基由下层培养基和上层培养基构成。下层培养基(g /L):葡萄糖10 1、KH 2PO 41 0、牛肉膏蛋白胨2 0、酵母粉1 5、无水M gSO 40 4、柠檬酸0 27、琼脂20 0; 上层培养基(g /L):2, 3, 5 氯化三苯基四氮唑(TTC) 0 3、葡萄糖30 0、琼脂20 0。
复筛培养基(g /L):葡萄糖260 0、KH 2PO 41 0、牛肉膏蛋白胨10 0、M gSO 4 7H 2O 4 1。
种子培养基(g /L):葡萄糖20 0、酵母粉10 0、牛肉膏蛋白胨20 0。
发酵培养基(g /L):葡萄糖100 0、KH 2PO 41 0、牛肉膏蛋白胨10 0、M gSO 4 7H 2O 4 1。1 2 筛选方法1 2 1 酵母菌初筛
将在一定的培养基上培养的酵母菌落上覆盖一层TTC 显色剂, TTC 显现不同的颜色, 产乙醇能力强的酵母会显现深红色, 次之显粉红色, 微红色的或者不显色的为野生酵母1 2 2 酵母菌复筛
摇瓶复筛, 测定各个生化参数。1 3 酵母菌的生理特性1 3 1 温度
将菌株按体积分数10%接种量接入到种子培养基, 在37、39、41、43和45 培养24h , 测其生物量。1 3 2 耐糖性
制备初始葡萄糖质量分数分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%和40%的培养基, 41 培养24h , 测其生物量。1 3 3 耐乙醇性
制备初始乙醇体积分数分别为0、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%和16%的种子培养基, 41 培养24h , 测其生物量。1 3 4 耐酸性
445[6]
。
(初始糖) - (残糖)
92
180
(2)
式中:92和180分别代表2mo l 乙醇和1m o l 葡萄糖的相对分子质量, 乙醇和糖质量浓度单位都是g /L。
2 结果与讨论
2 1 耐高温菌的初筛
18株酵母用灭菌的牙签分别接种于初筛培养基中, 分别于37、39、41、43和45 下培养24h , 长出菌落后, 倒入配好的TTC 溶液, 覆盖菌落, 37 再继续培养2h , 结果如图1所示。
从图1可以看出:第18株菌(从右至左、从上至下数起) 的菌落最大, 乳白色, 圆形, 中心凸起, 表面光滑, 不透明, 在高温条件下生长稳定。2 2 耐高温菌的复筛
摇瓶复筛的实验, 将18株酵母按10%的接种量接种于复筛培养基中, 在37 条件下培养, 结果如图2所示。
从图2可以看出:发酵36h 后, 在37 培养条件下, 第15株菌乙醇质量浓度最高, 达到102 0g /L, 残糖质量浓度为38 0g /L, OD 660为11 84; 第18株菌乙醇质量浓度较低, 为94 0g /L, 残糖质量浓度为54 0g /L, OD 660最高, 为11 98, 乙醇得率为89 3%。2 3 耐高温菌的生理特性2 3 1 温度对酵母菌的影响
在低温范围内, 温度越高, 酶反应越快, 酵母生长代谢加快, 乙醇提前生成。当温度升高到一定程度后, 继续升温则酶失活的也越快, 表现出酵母易[9]
。
第3期徐大鹏等:耐高温酵母菌的筛选及特性19
图1 不同温度下的菌落形态
Fig . 1 M orphologies of differen t colon ies at differen t te mp eratures
图3 不同温度下酵母菌的生长曲线F ig . 3 G ro w th curves at d ifferen t temperatures
提高, OD 660也逐渐减小。
2 3 2 初始糖浓度对酵母菌的影响
C 源的浓度对发酵也会产生影响, 若培养基中营养物质过于丰富, 会导致酵母异常增殖, 对酵母发酵乙醇会产生不良影响; 反之, 供给量过小, 则酵母生长和乙醇合成都会停止母菌的影响如图4所示。
图2 不同酵母发酵乙醇
Fig . 2 E thanol fer m entati on by d ifferent yeasts
[9]
。初始糖浓度对酵
从图4可以看出:在初始低糖浓度范围内, 初始糖浓度越高, OD 660值越大, 但是, 当初始糖质量分数在20%以上时, 就出现抑制作用, 是因为高糖浓度下, 渗透压大, 对酵母造成伤害。2 3 3 初始乙醇浓度对酵母菌的影响
, 温度对酵母菌的影响如图3所示。
从图3可以看出:在考察上述温度时, 该菌的最, OD 66020 74
20生 物 加 工 过 程 第9卷
图4 初始糖质量分数对酵母菌生长的影响F i g . 4 E ffects of i n iti al s u gar con cen trati ons on
cell gro w th
图6 初始p H 对酵母菌生长的影响F ig . 6 E ffects of initi a l pH on cell gro w th
例与水混合, 所以很快就渗透到周围介质中。这样
酵母细胞周围的乙醇浓度并不比发酵醪中的高, 发酵继续进行下去, 直至发酵液中糖分耗尽或乙醇浓度超过酵母的耐受程度
[9]
。初始乙醇体积分数对
酵母菌的影响如图5
所示。
图7 转速对酵母菌生长的影响
F i g . 7 E ffec ts of rotating s p eed s on ce ll grow th
从图7可以看出:该菌在静止状态下培养时, OD 660为8 54, 随着转速的提高, OD 660也提高, 当转速为180r /min 时, 生长最好, OD 660为21 14, 当转速
图5 初始乙醇体积分数对酵母菌生长的影响Fig . 5 E ffects of i n itial ethanol concen tration s on
cell grow th
为220r/mi n 时, OD 660下降。2 4 5L 发酵罐实验
在优化的特性条件基础上, 进行5L 发酵罐实验, 结果如图8所示。
从图5可以看出:初始乙醇体积分数越高, OD 660值越小, 当初始乙醇体积分数在6%以上时, 对酵母有抑制作用, 这是因为在高温与高乙醇浓度下, 酵母细胞膜通透性改变, 毒害了酵母。2 3 4 初始pH 对酵母菌的影响
p H 过高或过低能抑制酵母体内酶的活性, 使酵母生长代谢受阻, 会影响酵母细胞膜所带电荷状态, 从而改变细胞膜的通透性
[9]
。初始pH 对酵母
图8 高温菌株乙醇发酵
F i g . 8 E thano l p rodu cti on by ther m ostab le yeast
菌的影响如图6所示。
从图6可以看出:该菌在p H 为4 5~5 5时, OD 660变化不大, 该菌的最适p H 为5 0, OD 660为22 60。2 3 5 转速对酵母菌的影响
酵母菌在发酵液溶氧浓度过高时, 以好氧生长为主, 而当溶氧不足时则以乙醇发酵为主[9]
从图8可以看出:在41 和初糖质量浓度93 0g /L条件下发酵24h 后, 乙醇质量浓度达到44 0g /L,残糖质量浓度为0 5g /L, 乙醇得率 。
。转速
第3期徐大鹏等:耐高温酵母菌的筛选及特性21
3 结论
经初筛、复筛得到1株耐高温酵母菌, 其最高生长温度为45 , 高浓度的糖和高浓度的乙醇会抑制该菌的生长, 在37 和初糖质量浓度为260 0g /L条件下, 发酵36h 后, 乙醇质量浓度达到94 0g /L, 残糖质量浓度为54 0g /L, 乙醇得率为89 3%。在41 和初糖质量浓度为93 0g /L条件下, 发酵24h 后, 乙醇质量浓度为44 0g /L, 残糖质量浓度为0 5g /L, 乙醇得率为93 0%。参考文献:
[1] 欧阳平凯, 曹竹安, 马宏建, 等. 发酵工程关键技术及其应用
[M].北京:化学工业出版社, 2005:91 101.
[2] 柯涛, 朱昌雄, 余华顺, 等. 酿酒酵母菌耐热性快速鉴别的方
法研究[J].生物技术, 2006, 16(4):33 35.
[3] E dgardo A , Caroli n a P , M anu elR, et a. l Selection of ther m otol er
an t yeast strai ns S acc haro myces cere v isiae f or bioet h anol produc ti on [J ].E nzy m e and M icrob ial Technol ogy , 2008, 43(2):120 123.
[4] 宋瑶, 缪礼鸿, 高素琴, 等. 耐高温酒精酵母菌株的筛选及发
酵能力比较[J].中国酿造, 2009(5):38 42.
[5] K iran S N, S ri dharM , Su resh K, et a. l Isolati on of ther motolerant ,
os m ot olerant , floccu l ating Sa cc haro myces cerevisi a e f or et hano lpro du cti on [J].B i ores ource Technol ogy , 2000, 72(1):43 46.
[6] 王敏, 朱会霞, 孙金旭, 等. 高温酵母的分离及其特性研究
[J].中国酿造, 2006(11):38 41.
[7] 苗金鑫, 薛飞燕, 张栩, 等. 粘红酵母和钝顶螺旋藻混合培养
生产微生物油脂培养基优化[J].生物加工过程, 2007, 5(3):27 31.
[8] 班靖洋, 张栩, 谭天伟. 以甜高粱渣为原料发酵生产乙醇[J].
北京化工大学学报:自然科学版, 2007, 34(6):637 639. [9] 程殿林. 微生物工程技术原理[M].北京:化学工业出版社,
2007:114 124.
国内简讯
广西甘蔗糖蜜酒精发酵技术获突破, 发酵效率提高3%
糖蜜是制糖业的副产物, 广西每年有300万t 的标准糖蜜, 可生产70多万t 酒精。由于我国糖蜜酒精发酵水平较低, 醪液酒精体积分数只有9%~10%, 造成糖蜜酒精生产能耗高、排污量大、生产成本高。以广西科学院黄日波院长为学术带头人的研究团队, 针对糖蜜酒精发酵技术落后的状况, 利用国家非粮生物质能源工程技术研究中心的平台, 构建得到的菌株用于年产5万t 的甘蔗糖蜜酒精生产线生产, 发酵成熟醪液的酒精体积分数可由10%提高到13. 5%, 发酵效率由原来的90%提高到93%, 每吨酒精消耗标准糖蜜由4 3t 减少到4. 1, t 燃煤消耗由0. 6t 减少到0. 4, t 每吨酒精排放废液由11. 6t 减少到7. 5t 。
(胡晓丽)
第9卷第3期2011年5月生 物 加 工 过 程
Ch i nese Journa l o f B ioprocess Eng i neer i ng V o. l 9N o . 3M ay 2011
do:i 10. 3969/.j issn . 1672-3678. 2011. 03. 004
耐高温酵母菌的筛选及特性
徐大鹏, 李云杰, 张 栩, 谭天伟
(北京化工大学生命科学与技术学院北京市生物加工过程重点实验室, 北京100029)
摘 要:筛选得到1株在41 可以良好生长的耐高温酵母菌, 并对其特性及发酵性能进行研究。结果表明:该菌的最适生长p H 为5 0, 转速180r /min , 最高生长温度45 。在41 和初糖质量浓度为93 0g /L的条件下发酵24h 后, 乙醇质量浓度达到44 0g /L,乙醇得率为93 0%。关键词:耐高温酵母; 筛选; 生理特性; 乙醇; 发酵
中图分类号:Q 93 331 文献标志码:A 文章编号:1672-3678(2011) 03-0017-05
Screening of ther motolerant yeast and its characteristics
XU D apeng , L I Yunjie , Z HANG Xu , TAN T ianw ei
(Be iji ng K ey L aboratory of B i oprocess , Coll ege o f L ife Sc i ence and T echno logy ,
Beiji ng U niversity of Che m ical T echno logy , Be iji ng 100029, Chi na)
Abst ract :One t h er m oto lerant yeast strai n endured at41 w as iso lated and character ized on fer m entation properties . The results de monstrated that the opti m um g r ow th p H w as 5. 0, rotati n g speed w as 180r/mi n and m ax i m um g r ow th te m perature w as 45 . The ethano l fer m entation at 41 and 93 0g /Lof g l u cose
w as co m pleted after 24h to ach i e ve the producti o n o f 44 0g /Lof et h ano , l correspond i n g to an overa ll conversi o n yie l d o f 93 0%.
K ey w ords :ther m oto lerant yeas; t screen ; physiolog ical characteristics ; ethano; l fer m entation 乙醇是国民经济重要的原料, 它广泛应用于食品工业、化学工业、医药卫生等领域, 可用作酒基、浸提剂、溶剂等
[1]
耗, 提高乙醇生产率, 但会引起发酵温度和乙醇浓度升高, 导致酵母生长抑制和发酵不彻底
[4]
。在没
。传统的酿酒酵母乙醇发酵的最适温度
有冷却系统时, 乙醇发酵由于微生物生长代谢放热, 可使系统环境升高11 , 当发酵温度上升到40 以上时, 会导致乙醇减产
[5]
在28~33 , 一般不会超过36 , 在气温较高地区和季节则无法保证正常生产, 应用耐高温酵母生产乙醇可节约能源、提高出酒率、缩短发酵周期、提高设备的利用率并维持夏季正常生产
[2]
。宋瑶等
[4]
研究发
现耐高温性较好的酵母菌往往并非产乙醇能力较强的酿酒酵母。耐高温高产乙醇酵母菌的选育和发酵工艺的改进是实现浓醪发酵工业的关键, 因此研究和应用耐高温高产乙醇酵母菌已受到广泛重视, 成为当前国内外乙醇行业研究的热点
[6]
。
同步糖化发酵纤维素生产乙醇的主要问题之一是糖化(45~50 ) 和发酵(25~35 ) 的最适温度不同
[3]
, 并且浓醪乙醇发酵有利于降低水耗和能。
收稿日期:2010-11-19
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20876011, 20876012); 国家转基因重大专项资助项目(2008ZX08012-001); 国家重点基础研究发展计
划(973计划) 资助项目(2007CB714304,
2007CB707804); 国家高技术研究发展计划(863计划) 资助项目(2009AA05Z436,
2009AA10Z404); 北京市自然科学基金资助项目(2071002)
:( , , :; (, m l @l ct .
18生 物 加 工 过 程 第9卷
耐受性(耐高糖、耐乙醇、耐高温等特性) 好的菌株是生产乙醇的关键。笔者通过初筛、复筛实验得到1株耐高温的酵母和1株高产乙醇酵母, 并对耐高温酵母的生理特性及发酵性能进行研究。
6 0的种子培养基, 41 培养24h , 测其生物量。1 3 5 转速
按接种量为10%接入到种子培养基, 在转速分别为0、60、100、140、180和220r /min 条件下, 41 培养24h, 测其生物量。
1 4 分析方法
生物量的测定:采用比浊法, 将发酵液混匀后稀释一定倍数, 测定其在660n m 的吸光度(OD 660) 。
残糖和乙醇的测定:利用SBA 40C 生物传感仪(山东省科学院生物研究所) 测定1 5 乙醇得率的计算
乙醇得率= (理论乙醇) =
(实际乙醇)
100%
(1)
[7-8]
1 材料与方法
1 1 菌种和培养基
本实验所用酵母菌为北京市生物加工过程重点实验室保藏的18株菌。
初筛培养基由下层培养基和上层培养基构成。下层培养基(g /L):葡萄糖10 1、KH 2PO 41 0、牛肉膏蛋白胨2 0、酵母粉1 5、无水M gSO 40 4、柠檬酸0 27、琼脂20 0; 上层培养基(g /L):2, 3, 5 氯化三苯基四氮唑(TTC) 0 3、葡萄糖30 0、琼脂20 0。
复筛培养基(g /L):葡萄糖260 0、KH 2PO 41 0、牛肉膏蛋白胨10 0、M gSO 4 7H 2O 4 1。
种子培养基(g /L):葡萄糖20 0、酵母粉10 0、牛肉膏蛋白胨20 0。
发酵培养基(g /L):葡萄糖100 0、KH 2PO 41 0、牛肉膏蛋白胨10 0、M gSO 4 7H 2O 4 1。1 2 筛选方法1 2 1 酵母菌初筛
将在一定的培养基上培养的酵母菌落上覆盖一层TTC 显色剂, TTC 显现不同的颜色, 产乙醇能力强的酵母会显现深红色, 次之显粉红色, 微红色的或者不显色的为野生酵母1 2 2 酵母菌复筛
摇瓶复筛, 测定各个生化参数。1 3 酵母菌的生理特性1 3 1 温度
将菌株按体积分数10%接种量接入到种子培养基, 在37、39、41、43和45 培养24h , 测其生物量。1 3 2 耐糖性
制备初始葡萄糖质量分数分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%和40%的培养基, 41 培养24h , 测其生物量。1 3 3 耐乙醇性
制备初始乙醇体积分数分别为0、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%和16%的种子培养基, 41 培养24h , 测其生物量。1 3 4 耐酸性
445[6]
。
(初始糖) - (残糖)
92
180
(2)
式中:92和180分别代表2mo l 乙醇和1m o l 葡萄糖的相对分子质量, 乙醇和糖质量浓度单位都是g /L。
2 结果与讨论
2 1 耐高温菌的初筛
18株酵母用灭菌的牙签分别接种于初筛培养基中, 分别于37、39、41、43和45 下培养24h , 长出菌落后, 倒入配好的TTC 溶液, 覆盖菌落, 37 再继续培养2h , 结果如图1所示。
从图1可以看出:第18株菌(从右至左、从上至下数起) 的菌落最大, 乳白色, 圆形, 中心凸起, 表面光滑, 不透明, 在高温条件下生长稳定。2 2 耐高温菌的复筛
摇瓶复筛的实验, 将18株酵母按10%的接种量接种于复筛培养基中, 在37 条件下培养, 结果如图2所示。
从图2可以看出:发酵36h 后, 在37 培养条件下, 第15株菌乙醇质量浓度最高, 达到102 0g /L, 残糖质量浓度为38 0g /L, OD 660为11 84; 第18株菌乙醇质量浓度较低, 为94 0g /L, 残糖质量浓度为54 0g /L, OD 660最高, 为11 98, 乙醇得率为89 3%。2 3 耐高温菌的生理特性2 3 1 温度对酵母菌的影响
在低温范围内, 温度越高, 酶反应越快, 酵母生长代谢加快, 乙醇提前生成。当温度升高到一定程度后, 继续升温则酶失活的也越快, 表现出酵母易[9]
。
第3期徐大鹏等:耐高温酵母菌的筛选及特性19
图1 不同温度下的菌落形态
Fig . 1 M orphologies of differen t colon ies at differen t te mp eratures
图3 不同温度下酵母菌的生长曲线F ig . 3 G ro w th curves at d ifferen t temperatures
提高, OD 660也逐渐减小。
2 3 2 初始糖浓度对酵母菌的影响
C 源的浓度对发酵也会产生影响, 若培养基中营养物质过于丰富, 会导致酵母异常增殖, 对酵母发酵乙醇会产生不良影响; 反之, 供给量过小, 则酵母生长和乙醇合成都会停止母菌的影响如图4所示。
图2 不同酵母发酵乙醇
Fig . 2 E thanol fer m entati on by d ifferent yeasts
[9]
。初始糖浓度对酵
从图4可以看出:在初始低糖浓度范围内, 初始糖浓度越高, OD 660值越大, 但是, 当初始糖质量分数在20%以上时, 就出现抑制作用, 是因为高糖浓度下, 渗透压大, 对酵母造成伤害。2 3 3 初始乙醇浓度对酵母菌的影响
, 温度对酵母菌的影响如图3所示。
从图3可以看出:在考察上述温度时, 该菌的最, OD 66020 74
20生 物 加 工 过 程 第9卷
图4 初始糖质量分数对酵母菌生长的影响F i g . 4 E ffects of i n iti al s u gar con cen trati ons on
cell gro w th
图6 初始p H 对酵母菌生长的影响F ig . 6 E ffects of initi a l pH on cell gro w th
例与水混合, 所以很快就渗透到周围介质中。这样
酵母细胞周围的乙醇浓度并不比发酵醪中的高, 发酵继续进行下去, 直至发酵液中糖分耗尽或乙醇浓度超过酵母的耐受程度
[9]
。初始乙醇体积分数对
酵母菌的影响如图5
所示。
图7 转速对酵母菌生长的影响
F i g . 7 E ffec ts of rotating s p eed s on ce ll grow th
从图7可以看出:该菌在静止状态下培养时, OD 660为8 54, 随着转速的提高, OD 660也提高, 当转速为180r /min 时, 生长最好, OD 660为21 14, 当转速
图5 初始乙醇体积分数对酵母菌生长的影响Fig . 5 E ffects of i n itial ethanol concen tration s on
cell grow th
为220r/mi n 时, OD 660下降。2 4 5L 发酵罐实验
在优化的特性条件基础上, 进行5L 发酵罐实验, 结果如图8所示。
从图5可以看出:初始乙醇体积分数越高, OD 660值越小, 当初始乙醇体积分数在6%以上时, 对酵母有抑制作用, 这是因为在高温与高乙醇浓度下, 酵母细胞膜通透性改变, 毒害了酵母。2 3 4 初始pH 对酵母菌的影响
p H 过高或过低能抑制酵母体内酶的活性, 使酵母生长代谢受阻, 会影响酵母细胞膜所带电荷状态, 从而改变细胞膜的通透性
[9]
。初始pH 对酵母
图8 高温菌株乙醇发酵
F i g . 8 E thano l p rodu cti on by ther m ostab le yeast
菌的影响如图6所示。
从图6可以看出:该菌在p H 为4 5~5 5时, OD 660变化不大, 该菌的最适p H 为5 0, OD 660为22 60。2 3 5 转速对酵母菌的影响
酵母菌在发酵液溶氧浓度过高时, 以好氧生长为主, 而当溶氧不足时则以乙醇发酵为主[9]
从图8可以看出:在41 和初糖质量浓度93 0g /L条件下发酵24h 后, 乙醇质量浓度达到44 0g /L,残糖质量浓度为0 5g /L, 乙醇得率 。
。转速
第3期徐大鹏等:耐高温酵母菌的筛选及特性21
3 结论
经初筛、复筛得到1株耐高温酵母菌, 其最高生长温度为45 , 高浓度的糖和高浓度的乙醇会抑制该菌的生长, 在37 和初糖质量浓度为260 0g /L条件下, 发酵36h 后, 乙醇质量浓度达到94 0g /L, 残糖质量浓度为54 0g /L, 乙醇得率为89 3%。在41 和初糖质量浓度为93 0g /L条件下, 发酵24h 后, 乙醇质量浓度为44 0g /L, 残糖质量浓度为0 5g /L, 乙醇得率为93 0%。参考文献:
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国内简讯
广西甘蔗糖蜜酒精发酵技术获突破, 发酵效率提高3%
糖蜜是制糖业的副产物, 广西每年有300万t 的标准糖蜜, 可生产70多万t 酒精。由于我国糖蜜酒精发酵水平较低, 醪液酒精体积分数只有9%~10%, 造成糖蜜酒精生产能耗高、排污量大、生产成本高。以广西科学院黄日波院长为学术带头人的研究团队, 针对糖蜜酒精发酵技术落后的状况, 利用国家非粮生物质能源工程技术研究中心的平台, 构建得到的菌株用于年产5万t 的甘蔗糖蜜酒精生产线生产, 发酵成熟醪液的酒精体积分数可由10%提高到13. 5%, 发酵效率由原来的90%提高到93%, 每吨酒精消耗标准糖蜜由4 3t 减少到4. 1, t 燃煤消耗由0. 6t 减少到0. 4, t 每吨酒精排放废液由11. 6t 减少到7. 5t 。
(胡晓丽)