唐濤(邵陽學院,湖南 邵陽 422000)
耐高溫東方伊薩酵母乙醇發(fā)酵特性
唐濤(邵陽學院,湖南 邵陽 422000)
乙醇燃料作為一種清潔能源具有可再生特性,在現(xiàn)代社會發(fā)展過程中,逐漸受到越來越廣泛的關注。筆者就分離自煙葉腐解物的乙醇發(fā)酵菌株HN-1的發(fā)酵特性進行了分析試驗,由生理生化特性實驗和分析生活鑒定可得,該菌株確定為東方伊薩酵母,可使用果糖及葡萄糖進行乙醇生產(chǎn),但無法使用半乳糖以及木糖進行生產(chǎn),耐高溫性良好,具有較高的實際應用價值。
耐高溫;東方伊薩酵母;乙醇;發(fā)酵特性
社會的進步和發(fā)展離不開能源的支持,但日益嚴峻的環(huán)境保護問題,限制著傳統(tǒng)的能源的發(fā)展,人們亟需更多的可再生清潔能源替代傳統(tǒng)能源,促進社會、經(jīng)濟發(fā)展的同時,實現(xiàn)對生態(tài)的良好保護。纖維乙醇作為一種清潔能源,具有原料易獲得、可再生的特性,使用乙醇高溫發(fā)酵法制取,可有效減少發(fā)酵過程中的能耗和水耗。但由于傳統(tǒng)乙醇發(fā)酵菌株適宜溫度普遍低于36℃,限制了乙醇能源的發(fā)展。本文即對一種耐高溫乙醇發(fā)酵菌株相關發(fā)酵特性進行了探究,探究結果如下:
1.1 菌種
菌種選擇酵母菌株HN-1,分離自煙葉腐解物。
1.2 培養(yǎng)基
1.2.1 菌種活化培養(yǎng)基
該培養(yǎng)基由葡萄糖20.0g,酵母浸粉10.0g,和蛋白胨20.0g組成,將瓊脂粉20.0g加入固體培養(yǎng)基中,使用蒸餾水定容至1.0L,于115.0℃環(huán)境中滅菌15分鐘。
1.2.2 發(fā)酵培養(yǎng)基
本組實驗中,發(fā)酵培養(yǎng)基選擇葡萄糖乙醇發(fā)酵培養(yǎng)基,其中葡萄糖50.0~150.0g,蛋白胨5.0g,尿素0.2g,酵母粉3.0g,磷酸氫二胺0.1g,使用蒸餾水定容至1.0L,控制pH值為5.5,于115.0攝氏度環(huán)境中滅菌15分鐘。
纖維水解液發(fā)酵培養(yǎng)基,其中酵母粉、蛋白胨、尿素、磷酸氫二銨分別為3.0g/L、5.0g/L、0.2g/L、0.1g/L,玉米秸稈水解液1.0L,控制pH值為5.5,于115.0℃環(huán)境中滅菌15分鐘。
1.3 乙醇發(fā)酵
1.3.1 菌種活化
首先將HN-1接種到斜面培養(yǎng)基,在38℃環(huán)境下持續(xù)培養(yǎng)48小時,選取3環(huán)斜面活化菌種,轉移到裝有液體活化培養(yǎng)基(50mL)的三角瓶中,三角容量為250mL,在38℃、180r/min環(huán)境下,搖床培養(yǎng)10小時。
1.3.2 乙醇分批發(fā)酵
于三角瓶(300mL)中配置相應的葡萄糖乙醇發(fā)酵培養(yǎng)基,并做好滅菌工作,依照體積分數(shù)10.0%的接種量,接入已經(jīng)培養(yǎng)完成的酵母種子液,總裝液量確定為240.0mL。完成上述操作后,將三角瓶放置于試驗設計溫度環(huán)境下靜置發(fā)酵,操作人員需每12小時,進行一次菌體細胞干質(zhì)量、葡萄糖濃度以及乙醇濃度的測量。
1.4 試驗數(shù)據(jù)分析
本組實驗所得數(shù)據(jù),首先通過DPSv7.05軟件進行相應的顯著差異性分析,乙醇產(chǎn)率和實際/理論轉化率可使用如下公式進行計算:
乙醇產(chǎn)率=(乙醇濃度-初始乙醇濃度)/(初始葡萄糖濃度-殘留葡萄糖濃度)
實際/理論轉化率=乙醇產(chǎn)率/0.511*100%
2.1 菌種鑒定
經(jīng)過液體活化培養(yǎng)基培養(yǎng)后,觀察細胞為橢圓形。菌液經(jīng)稀釋后均勻涂于瓊脂板上,28攝氏度環(huán)境下培養(yǎng)48小時,觀察菌落顏色為乳白色,直徑約為4.0cm,中央存在突起,可以形成假菌絲。由碳源利用情況分析可得,該菌株可使用葡萄糖或果糖進行發(fā)酵,對于蔗糖和木糖等無明顯反應。
2.2 發(fā)酵特性分析
2.2.1 溫度影響
菌株在35℃、38℃、42℃以及45℃環(huán)境下進行靜置發(fā)酵,其實驗結果如下表所示。
表一 四種發(fā)酵溫度環(huán)境下的HN-1菌株發(fā)酵參數(shù)一覽表
綜合試驗現(xiàn)象分析,確定該菌株在高溫環(huán)境中,具有較快的乙醇生產(chǎn)速率,其中在38℃環(huán)境下,乙醇濃度達到最高值。
2.2.2 初始葡萄糖濃度對于HN-1乙醇發(fā)酵的實際影響
本組實驗中,設置有四個不同的葡萄糖濃度梯度,對于四組實驗而言,菌體均正常生長,隨著初始葡萄糖濃度的提升,發(fā)酵周期逐漸延長。實驗證明,在120g/L濃度下,葡萄糖的利用率及乙醇生產(chǎn)速率達到最高值。
綜上所述,HN-1作為一種東方伊薩酵母,具有較高的耐高溫性質(zhì)。在實際應用過程中,可較好地解決因菌株問題導致的發(fā)酵效率低等問題。試驗證明,該菌株在45℃以下具有良好的發(fā)酵性能,最適宜發(fā)酵濃度為120g/L。
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唐濤(1994-),男,漢族,云南曲靖。本科在讀,邵陽學院。研究方向:化學方向
陳浩(1989-),男,漢族,湖南邵陽,助教,碩士研究生,邵陽學院,食品工程