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食醋酿造高产菌株的选育及固定化细胞连续发酵

章琦  
【摘要】:食醋是家庭生活中常用的调味品,不仅营养成分丰富,还有独特的药理作用,其诸多功能越来越为人们所认识,它已不仅仅是简单的调味品。因此,现在人们对食醋的需求量不断的上升,对其质量也提出了更高的要求。优良的微生物菌种是发酵工业的基础和关键,要使发酵工业产品的种类,产量和质量有较大的改善,首先必须选育性能优良的生产菌株。本文以食醋酿造中的关键菌株黑曲霉、酿酒酵母、醋酸杆菌为研究材料,采用紫外线照射诱变和离子注入诱变技术分别进行改良育种,筛选出高产菌株,并对高产菌株进行固定化发酵,以研究其发酵性能的稳定。提出固定化细胞连续发酵系统,采用固定化技术固定化多菌种,构建串联发酵罐系统,研究连续发酵生产食醋的工艺,为食醋工艺改革提供新的技术支持。其主要研究结果如下。 以黑曲霉菌株2244为出发菌株,分别进行紫外线照射诱变和离子注入诱变,筛选高糖化酶活力菌株。确定了紫外照射的最佳时间为10min,此时孢子存活率为23%,和离子注入的最佳注入剂量为70×2.6×10~(13)N~+/cm~2时,存活率为29%。存活率在20%~30%之间,正突变率最大。将经过紫外线照射和离子注入的孢子悬液分别进行初筛、复筛后筛得到四株高产菌株,糖化酶活力分别为174U/mL、188U/mL、222U/mL和232U/mL,较出发菌株分别提高了28%、39%、49%和55%。离子注入诱变效果较紫外线照射诱变好。以海藻酸钠为载体,采用包埋法固定化高产菌株,试验表明,发酵性能稳定。 以酿酒酵母1001为出发菌株,分别进行紫外线照射诱变和离子注入诱变,筛选高产乙醇菌株。确定了紫外照射的最佳时间为120s,此时存活率为27%,和离子注入的最佳注入剂量为500×2.6×10~(13)N~+/cm~2时,存活率为27%。经过初筛、复筛后得到到四株高产菌株,乙醇产量分别为3.20%、3.15%、3.50%和3.53%,较出发菌株分别提高了13%、11.7%、23.67%和24.73%。离子注入诱变效果较紫外线照射诱变好。以海藻酸钠为载体,采用包埋法固定化高产菌株,试验表明,发酵性能稳定。 以醋酸杆菌7015为出发菌株,分别进行紫外线照射诱变和离子注入诱变,筛选高产醋酸菌株。确定了紫外照射的最佳时间为30s,此时存活率为26%,和离子注入的最佳注入剂量为4×2.6×10~(13)N~+/cm~2时,存活率为21%。经过初筛、复筛后得到五株高产菌株,产酸量分别为26.7g/L、28.7g/L、27.7g/L、27.8g/L和29g/L,较出发菌株分别提高了24%、33%、29%、22%和27%。离子注入诱变效果较紫外线照射诱变好。以海藻酸钠为载体,采用包埋法固定化高产菌株,试验表明,发酵性能稳定。 以海藻酸钠为载体,采用包埋法分别固定化诱变所得高产菌株ASI9、YI18和ACI14。选择发酵罐做为生物反应器,依次连接糖化罐、酒精发酵罐和醋酸发酵罐,发酵温度为30℃,稀释率为0.025h~(-1),测定各个发酵罐的产物浓度和各项指标。测得最高糖化酶酶活72U/mL,酒精产量1.6g/L,最终产酸量2.4g/L。可见固定化细胞连续发酵反应器构建成功,能够用于食醋的生产研究。


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