桑葚果酒分批发酵动力学研究

以桑葚汁为原料,探讨果酒发酵过程中菌体生长、产物生成和底物消耗变化规律,利用Logistic模型方程拟合菌体生长、产物生成、基质消耗曲线,建立发酵动力学模型。结果表明,当发酵液初始含糖量为200g/L时,接种5%活化酵母,28℃发酵100h后,残糖含量降为3.86g/L,酵母数量增长为2.83×108 CFU/mL,乙醇含量达到9.01%,菌体生长、产物生成、基质消耗的动力学模型拟合度良好,模型R2分别为0.974,0.988,0.991,模型能较好地反映和预测桑葚果酒发酵变化的过程。     

乙醇对法夫酵母发酵合成虾青素的影响

利用摇瓶培养法夫酵母JMU-MVP14菌株,通过乙醇传感器检测乙醇含量,研究乙醇对法夫酵母细胞生长及虾青素合成的影响。结果表明,在10 g/L和20 g/L葡萄糖初始培养基中分别添加1～2 g/L乙醇时,均可提高虾青素的产量;而添加高浓度乙醇,则会抑制细胞生长和虾青素的合成。以10 g/L葡萄糖为初始培养基,控制发酵中恒定乙醇浓度为2 g/L,虾青素质量浓度可达到50.1 mg/L,比只添加2 g/L乙醇提高了20.3%,且虾青素细胞产率达到13.1 mg/g,葡萄糖的利用率能达到77.2%以上,说明恒定乙醇控制策略更有利于法夫酵母虾青素的合成。在10 g/L初始葡萄糖浓度,恒定乙醇浓度2 g/L,并每24 h补加5 g/L葡萄糖的优化条件下,虾青素产量最大值达到55.3 mg/L,虾青素细胞产率为19.7 mg/g,比对照组(14.1 mg/g)提高了39.7%。     

通气量对酿酒酵母GGSF16高浓度乙醇发酵的影响

在5 L发酵罐中,研究了以260 g/L葡萄糖为底物,不同通气量对酿酒酵母GGSF16高浓度乙醇发酵的影响。结果表明,与厌氧条件相比,通入适当的空气是高浓度乙醇发酵过程中重要的控制参数,能够缩短发酵时间,增加酵母细胞量,提高酵母细胞的存活率和乙醇耐受性。然而,乙醇产率与单位质量的酵母细胞消耗葡萄糖和生成乙醇的能力降低。最适通气量为80 m L/min,酵母细胞干重为14.16 g/L,发酵强度为3.93 g/(L·h),比厌氧分别提高104%和70.1%,终点乙醇浓度为117.9 g/L,乙醇产率为0.452 g/g(发酵效率87.8%)。     

酿酒酵母的发酵优化与动力学研究

研究了酿酒酵母在游离生长条件下细胞生长、乙醇生成和葡萄糖消耗动力学.通过耐高温酿酒活性干酵母在35℃的复合培养基中不通风生长的三水平正交实验,用Gauss-Newton非线性最小二乘法拟合了发酵动力学参数.当发酵液中的葡萄糖浓度远大于饱和生长系数Ks时,酵母细胞的生长代谢规律受葡萄糖的影响很小.乙醇总是减缓酿酒酵母的生长代谢速率,当乙醇浓度达到完全抑制值KP时细胞就停止生长.酵母细胞的自由生长存在极限浓度Kx,而在细胞浓度为Kx/2处获得最大细胞增长率.当发酵液中乙醇浓度低于KP[1-β/(αμmax)]时,在细胞浓度为Kx[1-β/(αμmax)]/2处获得最大乙醇发产率.而高于此乙醇浓度时,乙醇产率随细胞浓度单调增加.在发酵动力学方程的基础上,可根据发酵目标对发酵条件进行优化.     

高浓度甘蔗汁酒精发酵过程的研究

研究高浓度甘蔗汁酒精发酵过程中糖的消耗,酒精生成以及酵母细胞生长的变化.采用液相色谱法测定各种糖的含量、气相色谱法测定酒精的生成量.试验结果表明,发酵12h时葡萄糖消耗速率最大(9.46(g/L)/h),14h时果糖、蔗糖、总糖消耗速率最大,分别为12.61(g/L)/h,12.30 (g/L)/h,20.59 (g/L)/h;发酵16h时酒精生成速率(7.89(g/L)/h)最大,细胞死亡率(22.9％)开始大于出芽率(12.6％),随后细胞活力逐渐下降.试验最终发酵酒精度12.8％vol,残糖22.50g/L,糖利用率90.9％,发酵效率79.69％.     

亚硫酸氢钠对酵母GJ2008高质量浓度蔗糖乙醇发酵的影响

探索不同质量浓度亚硫酸氢钠对酵母GJ2008高质量浓度蔗糖乙醇发酵的影响,旨在为甘蔗糖蜜高质量浓度乙醇发酵提供研究基础。用YPS培养基替代甘蔗糖蜜,调节亚硫酸氢钠质量浓度为0.00、0.16、0.49、1.14、1.63 g/L,以初始酵母数为5.15×107个/mL进行乙醇发酵,采用曲线下面积等方法对发酵过程进行分析。结果表明：亚硫酸氢钠抑制了酵母的活性,使总糖消耗速率变慢和乙醇产率降低;亚硫酸氢钠质量浓度越高,影响越大。当亚硫酸氢钠质量浓度为1.63 g/L时,与对照组相比最大总糖消耗速率降低了53.49%,发酵周期延长了37.50%,乙醇产率下降了33.86%。与果糖代谢相比葡萄糖代谢更易受到亚硫酸氢钠的抑制,且抑制程度随亚硫酸氢钠质量浓度的增大而增强。     

糖浓度对酒精酵母GJ2008果糖与葡萄糖利用差异性的影响

在不同糖浓度条件下,以YPDF培养基模拟甘蔗汁进行酒精发酵,测定过程中各参数的变化,并对果糖与葡萄糖消耗过程进行曲线拟合,以拟合方程计算出果糖与葡萄糖代谢一半和代谢完全所需时间.结果表明,糖浓度为90gL～270g/L,酵母GJ2008始终会偏用葡萄糖,果糖利用一直受到葡萄糖的竞争性抑制.糖浓度为90g/L时,细胞生长受糖浓度抑制程度最小,但乙醇产率较低;糖浓度为230g/L,发酵液中葡萄糖含量较低时,果糖受葡萄糖的竞争性抑制得到了解除,果糖的利用急剧加快;糖浓度为250g/L和270g/L,发酵液中葡萄糖含量较低时,果糖受葡萄糖的竞争性抑制得到了解除,但果糖的利用并没有加快,表现为后期酵母数维持值较低.糖浓度对果糖代谢的影响要大于对葡萄糖代谢的影响,较低糖浓度有利于后期果糖与葡萄糖利用差异性的缩小.     

绿原酸对酿酒酵母发酵特性的影响

以模拟苹果汁为发酵体系,添加质量浓度为0（对照组）、0.01、0.1、1.0 g/L的绿原酸,通过考察发酵过程中酿酒酵母CICC31084的生物量、葡萄糖消耗、CO2释放、发酵液乙醇生成以及发酵液关键香气物质变化,研究发酵过程中绿原酸对酿酒酵母发酵特性的影响。结果表明：高质量浓度绿原酸能够促进酵母细胞生长,加快CO2释放和糖代谢速率,延缓发酵前期乙醇生成速率,高质量浓度（1.0 g/L）绿原酸对酿酒酵母发酵特性的影响更加显著,能够缩短整个发酵周期2～3 d。绿原酸作用下,发酵末期香气物质苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸异戊酯含量增加,正己酸乙酯、癸酸乙酯含量降低,而辛酸乙酯含量差异不大。     

高浓度蔗糖乙醇分批发酵动力学研究

以蔗糖为底物,按实验室酒精发酵工艺条件,接种酿酒酵母GJ2008于5 L发酵罐中发酵,每隔3 h取样分析酵母细胞数、乙醇浓度、总糖消耗情况,基于Logistic方程和Luedeking-Piret-like方程,利用Origin 9.5软件对发酵过程中酵母生长、乙醇生成、总糖消耗曲线进行动力学模拟,各自模型R~2分别为0.9929,0.9940,0.9975,绝大部分试验值和拟合值相对误差低于10%,表明模型能较好地反映和预测高浓度蔗糖乙醇分批发酵动态变化过程。     

模拟葡萄汁中可同化氮和还原糖对酵母发酵特性的影响

为研究葡萄汁中可同化氮和还原糖对酵母发酵特性的影响,设计150、240、330、420、500?mg/L可同化氮质量浓度和170、200、230?g/L还原糖质量浓度,共计15?个处理,测定了模拟葡萄汁酒精发酵过程中酵母生长、还原糖消耗和可同化氮消耗的变化。结果表明,模拟汁中可同化氮质量浓度过低（150?mg/L）则不能充分满足酵母生长的需要,同时限制了酵母的还原糖消耗速率,通过提高初始还原糖质量浓度至200?g/L可促进酒精发酵进行;酵母在初始可同化氮质量浓度高于240?mg/L的模拟汁中可以正常生长,此时初始还原糖、可同化氮质量浓度对酵母生长量均无显著影响,还原糖含量最直接影响酿酒酵母菌株的发酵特性,决定发酵时间长短,表现为在初始还原糖质量浓度较低（170?g/L）的模拟汁中,酵母生长速率随着模拟汁初始可同化氮质量浓度的升高而加快,在初始还原糖质量浓度较高（200～230?g/L）的模拟汁中,酵母生长速率不受初始可同化氮质量浓度的影响;当模拟汁初始可同化氮质量浓度高于330?mg/L时,酵母对可同化氮的消耗开始出现剩余,剩余量随着模拟汁初始可同化氮质量浓度的升高而增加,此时可同化氮质量浓度能够充分满足酵母可同化氮代谢的需要,且酵母对可同化氮消耗量随着初始还原糖质量浓度的增加而略有减少。     

丙酮丁醇梭菌发酵条件优化研究

以P2培养基为基础组分,分别通过改变初始葡萄糖浓度、初始酵母膏浓度以及初始pH值,研究这3个单因素对丁醇发酵的影响,确定了培养基的较佳条件:初始葡萄糖浓度60g/L、初始酵母膏浓度3g/L、初始pH值6.8.此外,采取接种量5％、发酵温度37℃、发酵时间72h,可使总溶剂浓度(丁醇、丙酮、乙醇)达到13.52g/L,其中丁醇、丙酮、乙醇浓度分别为8.83g/L、3.90g/L和0.79g/L,丁醇比例为65.31％.糖丁醇转化率为21.1％(平均值),糖总溶剂转化率为31.3％(平均值).     

Candida shehatae 的纯化及其利用木糖和葡萄糖发酵的特性研究

通过对休哈塔假丝酵母TZ1 分离纯化以获取高产乙醇菌株,并对木糖、葡萄糖以及不同比例的混合糖发酵产乙醇进行实验研究。结果显示,筛选出的TZ8-13 对木糖和葡萄糖都有良好的发酵性能,糖浓度为60g/L 时的乙醇产量分别达到了21.6g/L 和24.2g/L,糖利用率分别为97.81%(72h)和99.13%(36h),较初始菌株TZ1 发酵木糖乙醇产量提高了55.38%、木糖利用率提高了19.54%;混合糖发酵存在糖的二次利用关系,TZ8-13 首先利用葡萄糖。木糖和葡萄糖比为1:1 时乙醇产量为22.8g/L。     

氮源对酿酒酵母GJ2008不同糖浓度甘蔗汁酒精分批发酵的影响

研究了不同糖浓度下氮源对酿酒酵母GJ2008甘蔗汁酒精发酵的影响,旨在为高浓度甘蔗汁酒精发酵提供研究基础。将2 g/L尿素加入150 g/L、200 g/L、250 g/L、300 g/L和350 g/L总糖质量浓度甘蔗汁培养基中,以对应糖浓度未添加氮源组为对照组,通过分析细胞生长、糖代谢和乙醇生成来探究氮源如何影响甘蔗汁酒精发酵。结果表明：与未添加氮源相比,氮源加快了发酵速度,发酵周期最高缩短为18 h,糖消耗速率和乙醇生成速率最大分别提高了55%和96%;使酒精发酵更彻底,总糖含量最高减少了40.42 g/L;增加了目的产物,乙醇含量最高提升了28.4%。说明氮源有效地促进了甘蔗汁酒精发酵,加强了酵母的无氧呼吸途径。     

小型发酵罐条件下树干毕赤酵母木糖发酵条件优化

以树干毕赤酵母m4为发酵木糖菌株,研究了5L发酵罐中不同培养条件对酵母发酵木糖生成乙醇和酵母生长规律的影响。结果表明,5L发酵罐中最佳发酵条件为:初始木糖浓度108g/L,温度28℃,通气量30L/h,转速300r/min,接种量12.5%,最适pH值为4.8,此时木糖转化率、乙醇得率最高,分别为98.5%,0.47g/g,乙醇产量有较大提高,50.0g/L。     

温度对酒精酵母GJ2008果糖与葡萄糖利用的影响

研究温度对酒精酵母GJ2008果糖与葡萄糖混合发酵过程的影响,旨在为甘蔗汁酒精发酵提供参考和依据。在20~36℃温度条件下,以YPDF基础培养基模拟甘蔗汁进行酒精发酵,测定发酵过程中各参数的变化,并对果糖与葡萄糖消耗过程进行曲线拟合,从拟合方程计算出果糖与葡萄糖代谢一半和代谢完全所需的时间。结果表明,温度为20~36℃时,酵母GJ2008会始终优先利用葡萄糖,果糖的利用一直受到葡萄糖的竞争性抑制,发酵液中葡萄糖含量较低时,果糖受葡萄糖的竞争性抑制得到了解除,果糖的利用速率急剧加快。总糖含量为230 g/L左右,GJ2008果糖与葡萄糖混合发酵后期果糖代谢缓慢的主要原因是由于葡萄糖的竞争性抑制作用,而非乙醇的抑制作用。温度对果糖代谢的影响小于对葡萄糖代谢的影响,较低温度对果糖后期代谢缓慢现象有所缓解。最适发酵温度为28℃,发酵时间为28 h,乙醇产率为3.89 g/L·h。     

细胞固定化与硅橡胶膜渗透汽化分离耦合连续发酵制造乙醇

将硅橡胶膜(PDMS)渗透汽化分离与酵母细胞固定床耦合构成连续发酵系统,进行了乙醇发酵实验.发酵操作连续进行了378.5h,发酵液内的乙醇质量浓度最高达到了70g/L,启动PDMS膜分离后,降低并维持在50g/L左右;实验得到固定化颗粒和发酵液内的最高细胞浓度分别为1.76×1010个/g和9.8×108个/mL;乙醇体积产率3.67g/L·h,为游离连续发酵的2.1倍,葡萄糖消耗速率11.05g/L·h,为游离连续发酵的2.5倍;膜总通量400～690g/Cm2·h,乙醇通量为80～190g/m2·h,分离因子2.5～7.2,下游产品的平均质量浓度191.57g/L.     

葡萄糖对光滑球拟酵母发酵生产丙酮酸的影响

在30L发酵罐中研究了初始葡萄糖质量浓度和补料方式对光滑球拟酵母WSH-IP303发酵生产丙酮酸的影响．实验确定116.4g/L左右是较为适宜的初始葡萄糖质量浓度,发酵58h时丙酮酸质量浓度和产率分别为58.0g/L和0.516g/g．采用初始葡萄糖质量浓度为53.4g/L,发酵24h分批补料至葡萄糖总质量浓度为115g/L的培养方式,发酵64h时丙酮酸质量浓度和产率分别为60.2g/L和0.559g/g;采用初始葡萄糖质量浓度为62.6g/L,发酵24h开始连续补料至葡萄糖总质量浓度为115g/L的培养方式,发酵72h时丙酮酸质量浓度和产率分别为63.3g/L和0.586g/g,与葡萄糖总质量浓度相似(115g/L)的分批发酵相比,丙酮酸产量分别提高了3.8%和9.1%．实验结果表明适宜的初始葡萄糖质量浓度能促进光滑球拟酵母发酵生产丙酮酸;尽管葡萄糖补料培养可适度提高丙酮酸的产量及产率,但生产强度却有所下降．     

有机酸含量对葡萄酒发酵的影响

为了考察有机酸含量对葡萄酒发酵的影响,在初始有机酸含量分别为4 g/L、7 g/L和10 g/L的模拟葡萄汁中接种酵母,于25 ℃发酵,比较不同初始有机酸含量对葡萄酒发酵过程中酵母生长、降糖、有机酸及挥发性化合物含量的影响。结果表明,初始有机酸含量7 g/L时酵母生长和耗糖最慢,乙醇和乙醛产生量最低;随初始有机酸含量升高,pH值、酒石酸、苹果酸、乳酸、乙酸、总酸、乙酸乙酯和总酯含量呈下降趋势;琥珀酸、正丙醇、异丁醇、异戊醇及总高级醇含量呈上升趋势;但对β-苯乙醇、正丁醇及丁酸乙酯含量影响较小。初始有机酸含量10 g/L的葡萄酒发酵过程酵母生长快、降糖最快,产酸含量适中,同时香气较好。因此,葡萄酒发酵的适宜初始有机酸含量为10 g/L。     

巨大芽孢杆菌发酵降解亚硝酸盐动力学研究

研究了在不同初始亚硝酸钠和葡萄糖浓度条件下,巨大芽孢杆菌B.megaterium MPF-906细胞生长和降解亚硝酸盐的发酵动力学.结果发现,初始亚硝酸盐浓度对细胞生长有重要影响,初始亚硝酸盐浓度为2mmol/L的环境最利于细胞增殖,此时亚硝酸盐的消耗速率也最大,发酵液中亚硝酸盐消耗曲线和细胞生长曲线表现出互为对应的关系;低浓度诱导物亚硝酸钠的环境也更有利于细胞生产亚硝酸还原酶(NiR).初始葡萄糖浓度对细胞生长也有重要影响,初始葡萄糖浓度为2.0％的环境最利于细胞增殖,此时细胞生成速率最大,初始较高的葡萄糖浓度时,亚硝酸盐的降解速率减小,但亚硝酸盐降解率仍可在14h内达到100％;初始葡萄糖浓度为2.0％时,糖耗速率最快;较高浓度葡萄糖的环境也有利于细胞生产NiR.     

高浓度发酵中酵母菌性能调控及优化

高浓度发酵能有效提高乙醇发酵的经济效益,但反应过程中高浓度基质和产物对酵母菌性能抑制作用是限制最终乙醇产率的关键因素。文中通过分析比较了不同基质及产物浓度下的发酵中基质浓度、菌体浓度、乙醇产量的变化规律,确定酵母菌对抑制物的耐受浓度。并对比内源和外源乙醇对于发酵初始12 h酵母菌平均比增长速率和平均乙醇发酵速率的影响,揭示内外源乙醇抑制作用的差异。结果表明,在实验浓度范围内,该酵母菌株发酵基质最大投加浓度为160 g/L,所产乙醇最大浓度为55 g/L;产物乙醇是发酵过程中的首要抑制因素,菌体对发酵初始时所添加乙醇的耐受浓度为70 g/L,内源乙醇对酵母菌的抑制作用大于外源乙醇。