发酵工艺优化范文

发酵工艺优化范文（精选12篇）

发酵工艺优化 第1篇

温度是影响产气量的重要因素之一, 沼气微生物只有在一定的温度条件下才能生长繁殖, 进行正常的代谢活动。合理的发酵温度可以使微生物代谢加快, 分解原料的速度也相应提高, 产气量和产气率都相应增高。研究温度对秸秆沼气发酵产气量的影响, 以确定合理的发酵温度, 优化其工艺参数。

1 实验

1.1 实验装置

实验装置为自行设计的厌氧发酵装置, 如图1。

1.2 实验材料

供试玉米秸秆取自吉林省农安县小合隆镇陈家店村。供试接种物为取自陈家店村发酵3 个月以上的沼气池的新排出的沼渣。秸秆预处理用NaOH为天津市津宏伟邦化工有限公司生产的片状固体氢氧化钠。白腐菌剂为自制秸秆专用微生物菌剂。

1.3 实验方法

取等量的揉碎的玉米秸秆 (揉碎长度1 ~ 3cm) 4 份, 在保证原料的成分及配比、预处理方式、发酵料液的干物质浓度、接种物加入量、PH值等发酵条件不变的情况下, 分别在4 种温度下进行厌氧发酵产气, 对日产气量进行测定, 通过比较分析, 确定合理的厌氧发酵温度。

1.4 实验步骤

1.4.1 备料

用揉搓机加工供试玉米秸秆若干, 揉碎长度1~3cm。

1.4.2 秸秆预处理

取4 份揉碎的玉米秸秆各80g, 分别先用调配质量百分比浓度为6% 的NaOH喷淋至潮湿, 无自由水流出, 恒温 (35±1) ℃堆沤24h, 然后再用相当于玉米秸秆干物质质量0.3% 的白腐菌剂混合均匀, 恒温 (35±1) ℃堆沤3d。

1.4.3 装料

将预处理后的4 份秸秆分别装入4 个发酵瓶中, 再分别加入沼渣调配好的接种物320g (接种物浓度为1.45%) , 然后向3 个发酵瓶中加水, 料液浓度调至8%, PH值调整为6.7 ~ 7.5, 厌氧发酵温度分别设置为25±1℃、30±1℃、35±1℃、40±1℃, 封瓶进入厌氧发酵。

1.5 产气量的测定

实验中日产气量采用排水法测量, 反应期内每天上午10:00 用量筒测量集水瓶中水的体积来统计产气量, 即得到日产气量。

1.6 实验数据

根据所得的实验数据绘制了不同发酵温度条件下日产气量情况表1。

1.7 数据分析与结论

根据表1 实验数据绘制了不同温度条件下日产气量随时间变化曲线 (图2) 。从图中可以看出, 从第一天到第35d, 4 个温度组的产气情况是大概相同的, 在发酵的初期, 4 个温度组都产生了大量的气体。在最高日产气量在35℃时达到, 其次是40℃、30℃、25℃。这就说明了, 在25℃到40℃的范围内, 产气量不随温度升高二增高, 而是在35℃左右达到最高的产气量。同时, 由图可见, 在第35d, 日产气量达到最低, 并且有继续下降的趋势。那么到第36d时, 容积产气率将会变得极低。因此, 本实验合理沼气发酵温度确定为35±1℃, 水力停留时间确定为35d。

2 TS含量对秸秆沼气发酵产气量的影响

在秸秆沼气厌氧发酵过程中, 物料干物质 (TS) 含量不仅影响厌氧微生物的生长、繁殖及其活性, 而且适当的干物质含量, 更能提高厌氧发酵的产气效率。本实验对物料不同干物质浓度下产气情况进行了测定以优化该工艺参数。研究TS含量对秸秆沼气发酵产气量的影响, 以确定合理的发酵原料干物质浓度。

2.1 实验装置

实验装置为实验组自行设计的厌氧发酵装置, 如图1。

2.2 实验材料

供试玉米秸秆 (含水率20%) 取自吉林省农安县小合隆镇陈家店村。供试接种物为取自陈家店村发酵3 个月以上的沼气池新排出的沼渣。秸秆预处理用NaOH为天津市津宏伟邦化工有限公司生产的片状固体氢氧化钠。白腐菌剂为自制秸秆专用微生物菌剂。

2.3 实验方法

取3 份不同质量揉碎的玉米秸秆 ( 揉碎长度1 ~ 3cm) , 在保证原料的成分及配比、预处理方式、接种物加入量、厌氧发酵温度、PH值等发酵条件不变的情况下, 分别在3 种干物质浓度下进行厌氧发酵产气, 对日产气量进行测定, 并测算出35 天的累积产气量, 通过比较分析, 确定合理的发酵原料干物质浓度。

2.4 实验步骤

2.4.1 备料

用揉搓机加工供试玉米秸秆若干, 揉碎长度1~3cm。

2.4.2 秸秆预处理

取3 份揉碎的玉米秸秆分别为60g、80g、100g, 再分别先用调配质量百分比浓度为6% 的NaOH喷淋至潮湿, 无自由水流出, 恒温 (35±1) ℃堆沤24h, 然后再用相当于玉米秸秆干物质质量0.3% 的白腐菌剂混合均匀, 恒温 (35±1) ℃堆沤3d。

2.4.3 装料

将预处理后的3 份秸秆分别装入3 个发酵瓶中, 再分别加入沼渣调配好的接种物320g (接种物浓度为1.45%) , 然后向3 个发酵瓶中加水至3 个发酵瓶中料液质量均为800g, 即料液温度分别调至6%, 8%, 10%, PH值调整为6.7~7.5, 厌氧发酵设置为35±1℃, 封瓶进入厌氧发酵。

2.5 产气量的测定

实验中日产气量采用排水法测量, 反应期内每天上午10:00 用量筒测量集水瓶中水的体积来统计产气量, 即得到日产气量, 通过测算得到25d的总产气量。

2.6 实验数据

根据所得的实验数据绘制了不同干物质浓度下产气情况表2。

2.7 数据分析与结论

从表2 中能得出如下结论:秸秆沼气湿法发酵在TS浓度为6%、8% 和10% 3 种情况时都能够产气。TS浓度为8% 时产气量最大, 其次是6%, TS浓度为10% 时产气量最低。这就说明TS浓度为8% 时产气的效果最好, TS浓度小于6% 或大于10% 时产气效果相对来说不好。TS浓度大于10% 时产气量最低, 是因为其中固体物质的含量比较高, 影响了厌氧菌的活性和繁殖活动, 而且高浓度不利于料液的混合, 影响了传质的效果, 继而影响到产气。TS浓度低于6% 时产气量较低, 是因为固体原料的含量比较少, 不能提供足够有机物以分解消化, 有机物的分解消化速度和产气速度达不到平衡, 从而影响了产气。因此, 从多方面考虑, 本实验发酵原料TS浓度取8%。

参考文献

[1]闫晶晶.我国生物质能开发利用的可持续发展评价与实证研究[D].中国地质大学.2010.

武香一号香菇液体发酵工艺优化 第2篇

武香一号香菇液体发酵工艺优化

目的:在原有培养基基础上,进一步优化碳源和氮源配方,确定最佳浓度、合适的碳氮比.方法:采用正交试验方法对发酵培养基进行优化.结果:武香一号香菇液体摇瓶发酵最佳培养基配方为马铃薯15%、麦芽糖1.5%、酵母浸粉0.7%、麸皮3%、KH2P04 0.3%、MgSO4・7H2O0.2%、琼脂0.2%;并研究了香菇液体菌种培养过程中菌丝球数量及形态、摇瓶总重、pH值、多糖含量等指标的`变化情况,绘制该菌发酵产糖的过程曲线,确定最佳发酵时间为11d.结论:菌丝生物量与摇瓶质量变化随发酵时间变化规律的一致性.摇瓶质量变化可以作为发酵终点判定的一个指标,简单易行,且不易染菌.

作 者：鹿桂花 周海燕 陈恒雷 王轶群 张军 吕杰 曾宪贤 LU Gui-hua ZHOU Hai-yan CHEN Heng-lei WANG Yi-qun ZHANG Jun LV Jie ZENG Xian-xian 作者单位：新疆大学离子束生物工程中心,新疆,乌鲁木齐,830008刊 名：生物技术 PKU英文刊名：BIOTECHNOLOGY年，卷(期)：18(2)分类号：Q815 Q935关键词：香菇 发酵工艺优化 pH值 香菇多糖(LNT)

春雷霉素生产发酵工艺优化的研究 第3篇

关键词：春雷霉素;工艺优化

春雷霉素是1963年从国外土壤中分离得到的一种放线菌所产生的氨基糖苷类农医两用抗菌素。它具有低残留、无公害等绿色特点，现在为国内外农药发展的主要方向。因为抗生素在发酵过程中受诸多因素影响，且各种发酵因素相互制约，只要发酵过程中某个因素成为限制因素， 就会对全局产生影响。故必须掌握发酵代谢规律、微生物与其周围环境的相互关系等手段来操控代谢达到提高产生预期产物的目的。面对春雷霉素单位低下的问题，在生产过程中，我们对稳定pH控制、补料代谢分析经行了大量实验，通过分析我们发现，目前影响单位提高主要有以下几个方面：首先是碳源的选择不合理，发酵过程中以玉米油为碳源的发酵代谢水平低，通过选择新的碳源来提高代谢水平;其次是菌种在稳定的pH范围下适宜生长，有利于提高发酵单位。再次，选择新碳源后，其他发酵条件相应进行了调整，以达到生产工艺的优化。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌种。春雷霉素小金色链霉菌由华北制药华胜公司提供。

1.1.2 培养基。一级种子培养基：高温黄豆饼粉、NaCl、 KH2PO4、酵母粉、饴糖、消沫剂、消后体积300L，消前调pH6.0以上，28℃培养。二级种子培养基：高温黄豆饼粉、NaCl、 KH2PO4、酵母粉、饴糖、消沫剂、，消后体积6m3，消前调pH6.0以上，28℃培养。发酵培养基：低温饼粉、NaCl、KH2PO4、玉米浆、饴糖 、消沫剂、计算体积42m3，消前调pH6.2-6.4。

1.1.3 培养基灭菌手段与灭菌温度。采用了一二级种子罐同步连消，发酵罐单独灭菌的方法。连消温度由123℃降至122℃，最大限度克服了培养基受破坏，保证了种子的质量和及时移种，缩短了初级生长期，相对延长了抗生素分泌期，对发酵水平提高起到了积极作用。

1.1.4 培养条件。一级种子培养：在700L种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度120-121℃保温30分钟，降温至28℃接种进行一级种子培养，搅拌转速270rpm/min，通气量30m3/h，取样测量菌丝量和pH，接种到二级种子罐内。二级种子培养：在11m3种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度121-122℃保温30分钟，降温至28℃接种进行二级种子培养，搅拌转速170rpm/min，取样测量菌丝量和pH接种到发酵罐内。发酵培养：在62m3种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度121-123℃保温30分钟，降温至28℃接种进行发酵培养，搅拌转速140rpm/min，根据代谢情况进行。

1.1.5 接种量、接种周期的最优选择。春雷霉素采用的是三级发酵，接种量和接种周期对于发酵罐前期生长能否达到最佳状态至关重要，为此我们分别将一级种子和二级种子的生长周期和种子量进行了分批对比，从而确定最优值。春雷种子罐周期为26h，通过显微镜观察，发现种子罐种龄延长2-3小时，菌丝会染色浅、细碎、中罐放罐前甚至会自溶。

为此我们将中小罐不同接种周期在单种的情况下对发酵罐起步单位和菌丝状态进行了对比：

表1  不同种龄的起步单位单种对照表

■

如表1所示，笔者从经济和质量方面考虑后确定了一级种子为26h，二级种子为24h的最佳种龄一级种子、二级种子的放罐菌丝形态，结果显示种子质量全部符合标准，达到丛网状态，适宜移种。

表2  不同接种量对发酵前期影响的对照表

■

由此表2可见一、二级种子罐为双种或者单种时对发酵前期影响不大。

1.2 代谢培养

1.2.1 以饴糖代替玉米油作为主要碳源。在生产中我们发现，在以玉米油作为主要碳源的代谢过程中，代谢变化不明显，而以饴糖为主要碳源，糖的代谢变化明显。发酵单位的增长情况与现有碳源代谢情况无必要关联，而与还原糖的代谢有重要关联。我们认为，以补糖代替补油是提高发酵单位的重要原因。

1.2.2 控制发酵过程中临界和最适pH值。在生产过程中，春雷霉素发酵的合适pH范围为6.3-6.8。通过通氨和补糖共同调节pH。在注意春雷霉素自身稳定性的同时有效的提高了发酵效价。以前pH在6.8左右就放罐，我们在试验中观察到，pH不超过6.7发酵是稳定的，且发酵过程中pH越稳定，发酵单位就越高，我们把pH为6.7设定为临界值，并且将pH细化在6.3-6.7范围内，将放罐各项指标进行有效控制，使发酵更加稳定。

1.2 结论

本研究结果表明：在春雷霉素發酵过程中，春雷种子罐最适周期一级种子为26h，二级种子为24h，用补料糖水代替补料油后不仅成本下降，而且发酵体积增大，发酵总亿也会相应的增加。在补充碳源的同时补加玉米油，pH控制在6.3-6.7范围内，同时设定临界pH值，将放罐各项指标进行精确控制，有效保证了发酵水平。

参考文献：

[1]邬行彦，熊宗贵，胡章助，等.抗生素生产工艺学[M].化学工业出版社，1994，34.

荔枝酒发酵工艺的初步优化研究 第4篇

1材料与仪器

荔枝:购于茂名市水果市场,新鲜,无霉变腐烂、无病虫害。

菌种:酿酒酵母,购于广东省微生物研究所。

仪器:PHS-3C型酸度计;LRH-150B生化培养箱;DK-S24型电热恒温水浴锅;HI83540控制酒精含量分析测定仪;博迅YXQ-LS-50A立式压力蒸汽灭菌锅等。

2实验方法

2.1工艺流程

鲜荔枝→分选清洗→去皮去核→果肉打浆榨汁→过滤$\stackrel{\text{酵}\text{母}\text{菌}}{\to }$酒精发酵→澄清→过滤→杀菌→灌装→荔枝酒

2.2荔枝酒发酵工艺研究

2.2.1 单因素实验

分别以发酵温度、发酵时间、pH值、接种量作为影响因子,以酒精度(酒精含量分析测定仪)(°)为考察指标,进行单因素酒精发酵试验,确定各影响因子对酒精发酵的影响。

2.2.2 正交实验

在上述单因素实验的基础上,以酒精度(°)为考察指标,结合发酵温度、发酵时间、pH值、接种量等影响因子进行4因素3水平[L9(34)]的正交实验。

3结果与分析

3.1单因素实验

3.1.1 发酵温度对荔枝酒发酵的影响

发酵温度对荔枝酒发酵影响见图1。

从温度与荔枝酒精量的关系曲线图可以看出,其高峰出现在22～25 ℃的位置。如果温度过高或过低都不利于菌种的生长繁殖,温度低,菌种的生长还没充分达到最高点,酒精量也不高;温度高,菌种由于对热敏感,生长受到抑制,因而也不能产生大量酒精。所以,25 ℃的生长繁殖温度基本符合大多数菌种所需的正常温度。

3.2.2 发酵时间对荔枝酒发酵的影响

发酵时间对荔枝酒发酵影响结果见图2。

从发酵时间与酒精产量的关系曲线图可以看得出发酵时间与酒精产品的关系,其高峰出现在发酵时间为7～8天之间,但如果发酵时间超过8天,一般说来酒精量会下降,其原因可能是菌种由于过分繁殖而产生自溶。

3.2.3 pH对荔枝酒发酵的影响

pH对荔枝酒发酵的影响结果,见图3。

从pH值与酒精量的关系曲线图可以看出,其高峰出现在pH 4.5的位置。图3表明,发酵起始pH在低于或高于pH为4.5时,其酒精量变化程度较大,对荔枝酒的发酵影响较大。因此发酵pH对荔枝酒发酵的酒精度有很大影响。

3.2.4 不同接种量对荔枝酒发酵的影响

不同接种量对荔枝酒发酵影响的实验结果见图4。

从接种量与酒精量的关系曲线图可以,其最大值出现在接种量为12%上,但事实上酒精度变化不大,表明接种量并没有在很大程度上影响到荔枝肉发酵效果。

3.3正交实验

以酒精度(°)为考察指标,以发酵温度(℃)、发酵时间(d)、起始pH和接种量(%)为影响因子进行了4因素3水平[L9(34)]的正交试验,其结果如表1。

由表1可以看出,以荔枝肉作为原材料发酵制酒所产出的酒精含量中,由R值的大小可知,各影响因素的顺序为起始pH(1.03)>接种量(0.70)>温度(0.43)>时间(0.17),可得出,起始pH为最重要的影响因素,其次为接种量,接着是温度和时间。由极差R可以得出,最佳组合是A2B2C2D2,即温度是25 ℃,时间是8天,起始pH是4.0,接种量是10%。这就是荔枝肉发酵制酒的最适发酵条件。

4结论

本研究通过对荔枝酒发酵的单因素测定和正交实验,起始pH为影响荔枝酒发酵最重要的影响因素,其次为接种量,再次为发酵温度,发酵时间影响最小;荔枝酒发酵的最适发酵条件:发酵时间为8天,发酵温度为25 ℃,起始pH为4.0,接种量为10%。由于荔枝酒本身不仅与酒精度有关,还与其他有效成分如酯类醇类等物质有关,因此如果进行对荔枝酒的进一步研究开发还需要对荔枝酒的的有效成分进行测定研究。

摘要：荔枝是热带亚热带水果,是广东省主产水果,其营养价值及医疗保健价值均较高;但荔枝存在难以贮藏,保鲜期极短的问题,严重阻碍了我省荔枝的种植面积和在国内外市场的发展。荔枝深加工技术是解决该问题的有效途径,荔枝酒正是荔枝深加工技术的最重要技术之一。本研究以荔枝果肉为原料,分别经过单因素及正交实验对荔枝酒发酵条件进行初步研究。研究结果表明,荔枝酒发酵条件为:发酵温度25℃、发酵时间8 d、起始pH 4.0、接种量18%。

关键词：荔枝酒,发酵条件,正交

参考文献

[1]乔小瑞,吴辉,吴国宏,等.荔枝酒发酵工艺研究[J].食品研究与开发,2009,30(12):92-95.

[2]钟秋平,黄盼盼,赵新河.葡萄冰酒干酵母R2发酵冰荔枝酒工艺条件的优化[J].中国酿造,2008(9):95-98.

[3]邓开野,黄小红,缪晓平.荔枝与荔枝酒香气物质研究进展[J].食品研究与开发,2011,32(2):167-170.

[4]杨春哲.果酒稳定性综述[J].中国酿造,2000(3):9-13.

菠萝果酒发酵的工艺 第5篇

菠萝果酒发酵的工艺

以菠萝全汁为原料,对菠萝果酒的.加工工艺及影响菠萝果酒品质的关键性工艺参数进行了研究.按照0.025%的比例向压榨后的果汁中添加果胶酶,并保温40 ℃作用2 h后,采用正交试验法优化发酵条件,结果显示:采用一次加糖法将糖质量浓度调至每100 mL 20 g,添加柠檬酸至pH 3.6、添加偏重亚硫酸钾至质量浓度110 mg/L、主发酵温度22 ℃,发酵7 d;后发酵温度16 ℃,发酵10 d;10 ℃陈酿2～3个月.采用明胶-丹宁复合澄清剂澄清处理,最后75 ℃,15 min杀菌后,得到果香浓郁、色泽金黄、澄清透明的优质菠萝果酒.

作 者：高兆建 GAO Zhao-jian 作者单位：徐州工程学院,食品工程系,江苏,徐州,221008刊 名：食品与生物技术学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY年，卷(期)：25(3)分类号：Q815关键词：菠萝酒 菠萝 发酵工艺

开菲尔酸乳发酵工艺研究 第6篇

关键词：开菲尔;发酵工艺

中图分类号： TS252                       文献标识码：  A                        DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.24.0015

开菲尔（Kefir）是以牛乳、羊乳或山羊乳为原料，添加开菲尔粒发酵而形成的乳饮料。开菲尔粒（Kefir Grains）是由多种乳酸菌与酵母菌等微生物共生形成的特殊粒状结构，多为白色或淡黄色而富有弹性的菌块。

本文以灭菌脱脂乳为原料，添加开菲尔粒进行发酵，通过改变发酵时间、发酵温度、发酵接种量，以期得到最佳发酵工艺参数，得到具有特殊酯脂风味的开菲尔酸乳饮品。

1 试验方法与材料

1.1 实验材料

开菲尔粒：长春科技学院食品生化实验室保藏。

脱脂乳：市售伊利纯牛乳。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程  脱脂乳→过滤→90℃～95℃杀菌30分钟→冷却至30℃～32℃→接种开菲尔粒→恒温发酵→后熟冻藏→成品

1.2.2 试验设计 活化开菲尔粒，使滤液pH值接近3.2，对影响发酵的主要因素即发酵接种量、发酵时间、发酵温度进行3因素3水平正交试验，通过感官评定和pH值测定，最终通过极差方差分析确定最佳发酵工艺参数。

1.2.3 试验指标的测定

1.2.3.1pH值的测定 采用pH计分别进行3次平行测定。

1.2.3.2 菌落总数的测定 按照国标法GB/T4789.2-2003《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》标准检测。

1.2.3.3 感官评定 酸乳的国家标准（GB2746-1999）在感官评定中，以组织状态（30分）、乳清析出（20分）、口感（30分）、风味（20分）为主要指标进行打分。

2 结果与分析

采用L9（34）正交表，以发酵液pH值为指标进行正交试验，各因素与水平设置及正交试验结果见表1。

由表1可知，以发酵液酸度为评定指标，发酵温度、发酵时间及发酵接种量的影响先后顺序为RA>RB>RC，即影响程度发酵温度大于发酵时间，接种量影响因素最小。

以酸乳成品总菌数为评定指标，则各因素影响次序为RB'>RA'>RC'，此时发酵时间是主要影响因素，而温度和接种量为次要因素。

以感官评定总分为指标，则各因素影响次序为RA">RB">RC"，即发酵温度对开菲尔酸乳的感官评定起主要作用，其次是发酵时间，最后是接种量。因此，发酵温度在开菲尔粒发酵过程中，温度起决定作用。选A3为最佳水平，即发酵温度为28℃。从适口性角度出发，选B2为最佳水平，即发酵时间为24小时。选C3为最佳水平，即接种量为10%。

综上所述，确定开菲尔酸乳最佳发酵工艺参数为A3B2C3，即发酵时间为24小时，接种量为10%，发酵温度为28℃。

3 结论

发酵温度是影响开菲尔酸奶品质的主要因素，发酵时间的影响次之，发酵接种量影响最小。

确定开菲尔酸奶最佳发酵工艺参数为：发酵时间为24小时，接种量为10% ，发酵温度为28℃。

参考文献

[1] 刘慧，李平兰，张永春等.开菲尔的生理功能、特性及其产品开发研究进展[J].食品科学，2005，26（4）：252-255.

[2] 刘慧，谭锋，董雨蒙等.功能性开菲尔酸奶最佳发酵条件的研究[J].食品工业，2003，（1）：26-27.

[3] GB/T4789.2-2003.食品卫生微生物学检验菌落总数测定[S].北京：中国标准出版社，2004.

[4] 魏国美.国内食品菌落总数测定方法研究[J].福建分析测试，2008，17（4）：32-35.

作者简介：陈海燕，硕士，长春科技学院，讲师，研究方向：生物化学与功能性食品。

摘要：本文以灭菌脱脂乳为原料，添加开菲尔粒进行发酵。针对影响发酵剂品质的三个主要因素，采用L9（34）正交试验，通过极差方差分析确定最佳发酵工艺参数。实验结果为：接种量为10 % ，发酵时间为24 小时，发酵温度为28℃。用此发酵剂制作成品酸奶，凝乳时间短，凝固结实，口感细腻，甜酸度适中，有浓郁的酯香风味。

关键词：开菲尔;发酵工艺

中图分类号： TS252                       文献标识码：  A                        DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.24.0015

开菲尔（Kefir）是以牛乳、羊乳或山羊乳为原料，添加开菲尔粒发酵而形成的乳饮料。开菲尔粒（Kefir Grains）是由多种乳酸菌与酵母菌等微生物共生形成的特殊粒状结构，多为白色或淡黄色而富有弹性的菌块。

本文以灭菌脱脂乳为原料，添加开菲尔粒进行发酵，通过改变发酵时间、发酵温度、发酵接种量，以期得到最佳发酵工艺参数，得到具有特殊酯脂风味的开菲尔酸乳饮品。

1 试验方法与材料

1.1 实验材料

开菲尔粒：长春科技学院食品生化实验室保藏。

脱脂乳：市售伊利纯牛乳。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程  脱脂乳→过滤→90℃～95℃杀菌30分钟→冷却至30℃～32℃→接种开菲尔粒→恒温发酵→后熟冻藏→成品

1.2.2 试验设计 活化开菲尔粒，使滤液pH值接近3.2，对影响发酵的主要因素即发酵接种量、发酵时间、发酵温度进行3因素3水平正交试验，通过感官评定和pH值测定，最终通过极差方差分析确定最佳发酵工艺参数。

1.2.3 试验指标的测定

1.2.3.1pH值的测定 采用pH计分别进行3次平行测定。

1.2.3.2 菌落总数的测定 按照国标法GB/T4789.2-2003《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》标准检测。

1.2.3.3 感官评定 酸乳的国家标准（GB2746-1999）在感官评定中，以组织状态（30分）、乳清析出（20分）、口感（30分）、风味（20分）为主要指标进行打分。

2 结果与分析

采用L9（34）正交表，以发酵液pH值为指标进行正交试验，各因素与水平设置及正交试验结果见表1。

由表1可知，以发酵液酸度为评定指标，发酵温度、发酵时间及发酵接种量的影响先后顺序为RA>RB>RC，即影响程度发酵温度大于发酵时间，接种量影响因素最小。

以酸乳成品总菌数为评定指标，则各因素影响次序为RB'>RA'>RC'，此时发酵时间是主要影响因素，而温度和接种量为次要因素。

以感官评定总分为指标，则各因素影响次序为RA">RB">RC"，即发酵温度对开菲尔酸乳的感官评定起主要作用，其次是发酵时间，最后是接种量。因此，发酵温度在开菲尔粒发酵过程中，温度起决定作用。选A3为最佳水平，即发酵温度为28℃。从适口性角度出发，选B2为最佳水平，即发酵时间为24小时。选C3为最佳水平，即接种量为10%。

综上所述，确定开菲尔酸乳最佳发酵工艺参数为A3B2C3，即发酵时间为24小时，接种量为10%，发酵温度为28℃。

3 结论

发酵温度是影响开菲尔酸奶品质的主要因素，发酵时间的影响次之，发酵接种量影响最小。

确定开菲尔酸奶最佳发酵工艺参数为：发酵时间为24小时，接种量为10% ，发酵温度为28℃。

参考文献

[1] 刘慧，李平兰，张永春等.开菲尔的生理功能、特性及其产品开发研究进展[J].食品科学，2005，26（4）：252-255.

[2] 刘慧，谭锋，董雨蒙等.功能性开菲尔酸奶最佳发酵条件的研究[J].食品工业，2003，（1）：26-27.

[3] GB/T4789.2-2003.食品卫生微生物学检验菌落总数测定[S].北京：中国标准出版社，2004.

[4] 魏国美.国内食品菌落总数测定方法研究[J].福建分析测试，2008，17（4）：32-35.

作者简介：陈海燕，硕士，长春科技学院，讲师，研究方向：生物化学与功能性食品。

摘要：本文以灭菌脱脂乳为原料，添加开菲尔粒进行发酵。针对影响发酵剂品质的三个主要因素，采用L9（34）正交试验，通过极差方差分析确定最佳发酵工艺参数。实验结果为：接种量为10 % ，发酵时间为24 小时，发酵温度为28℃。用此发酵剂制作成品酸奶，凝乳时间短，凝固结实，口感细腻，甜酸度适中，有浓郁的酯香风味。

关键词：开菲尔;发酵工艺

中图分类号： TS252                       文献标识码：  A                        DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.24.0015

开菲尔（Kefir）是以牛乳、羊乳或山羊乳为原料，添加开菲尔粒发酵而形成的乳饮料。开菲尔粒（Kefir Grains）是由多种乳酸菌与酵母菌等微生物共生形成的特殊粒状结构，多为白色或淡黄色而富有弹性的菌块。

本文以灭菌脱脂乳为原料，添加开菲尔粒进行发酵，通过改变发酵时间、发酵温度、发酵接种量，以期得到最佳发酵工艺参数，得到具有特殊酯脂风味的开菲尔酸乳饮品。

1 试验方法与材料

1.1 实验材料

开菲尔粒：长春科技学院食品生化实验室保藏。

脱脂乳：市售伊利纯牛乳。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程  脱脂乳→过滤→90℃～95℃杀菌30分钟→冷却至30℃～32℃→接种开菲尔粒→恒温发酵→后熟冻藏→成品

1.2.2 试验设计 活化开菲尔粒，使滤液pH值接近3.2，对影响发酵的主要因素即发酵接种量、发酵时间、发酵温度进行3因素3水平正交试验，通过感官评定和pH值测定，最终通过极差方差分析确定最佳发酵工艺参数。

1.2.3 试验指标的测定

1.2.3.1pH值的测定 采用pH计分别进行3次平行测定。

1.2.3.2 菌落总数的测定 按照国标法GB/T4789.2-2003《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》标准检测。

1.2.3.3 感官评定 酸乳的国家标准（GB2746-1999）在感官评定中，以组织状态（30分）、乳清析出（20分）、口感（30分）、风味（20分）为主要指标进行打分。

2 结果与分析

采用L9（34）正交表，以发酵液pH值为指标进行正交试验，各因素与水平设置及正交试验结果见表1。

由表1可知，以发酵液酸度为评定指标，发酵温度、发酵时间及发酵接种量的影响先后顺序为RA>RB>RC，即影响程度发酵温度大于发酵时间，接种量影响因素最小。

以酸乳成品总菌数为评定指标，则各因素影响次序为RB'>RA'>RC'，此时发酵时间是主要影响因素，而温度和接种量为次要因素。

以感官评定总分为指标，则各因素影响次序为RA">RB">RC"，即发酵温度对开菲尔酸乳的感官评定起主要作用，其次是发酵时间，最后是接种量。因此，发酵温度在开菲尔粒发酵过程中，温度起决定作用。选A3为最佳水平，即发酵温度为28℃。从适口性角度出发，选B2为最佳水平，即发酵时间为24小时。选C3为最佳水平，即接种量为10%。

综上所述，确定开菲尔酸乳最佳发酵工艺参数为A3B2C3，即发酵时间为24小时，接种量为10%，发酵温度为28℃。

3 结论

发酵温度是影响开菲尔酸奶品质的主要因素，发酵时间的影响次之，发酵接种量影响最小。

确定开菲尔酸奶最佳发酵工艺参数为：发酵时间为24小时，接种量为10% ，发酵温度为28℃。

参考文献

[1] 刘慧，李平兰，张永春等.开菲尔的生理功能、特性及其产品开发研究进展[J].食品科学，2005，26（4）：252-255.

[2] 刘慧，谭锋，董雨蒙等.功能性开菲尔酸奶最佳发酵条件的研究[J].食品工业，2003，（1）：26-27.

[3] GB/T4789.2-2003.食品卫生微生物学检验菌落总数测定[S].北京：中国标准出版社，2004.

[4] 魏国美.国内食品菌落总数测定方法研究[J].福建分析测试，2008，17（4）：32-35.

油茶产黄酮内生真菌的发酵工艺优化 第7篇

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 菌株。

以油茶产黄酮内生真菌菌株的诱变菌株Y-UH-2为试验菌株。

1.1.2 培养基。

采用PDA培养基[5], 培养基配制完毕后, 高压灭菌锅121℃, 20 min。

1.1.3 试剂。

芦丁标准样品购自荆州昌华试剂公司, 葡萄糖、琼脂、蛋白胨、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、蔗糖、氯化钠、硝酸铵、硝酸钠、氯化钾、硫酸亚铁、乙酸乙酯等均为分析纯, 购自武汉科普化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

SHZ-3循环水多用真空泵:上海沪西分析仪器厂有限公司;JJ-CJ-2FD型双人单面净化工作台:苏州金净净化设备科技有限公司;722s可见分光光度计:上海仪电分析仪器有限公司;DHWY-200B恒温培养振荡器:上海智城分析仪器制造有限公司;DH-600A电热恒温培养箱:北京科伟永兴仪器有限公司;100S-11高压灭菌锅:上海博讯实业有限公司医疗设备厂。

1.3 试验方法

1.3.1 发酵单因素优化试验。

参照冷桂华等[6,7,8]的研究文献选取培养温度、培养基起始p H值、转速和接种量这4种单因素水平, 如表1所示。

1.3.2 正交试验。

结合单因素优化结果, 选取4个单因素的各3个水平, 如表2所示, 用L9 (34) 进行正交试验设计。

1.3.3 黄酮含量的测定。

按照沈建福等[9]的方法, 测定一系列浓度不同的芦丁标准液的吸光值, 绘制芦丁标准曲线。再根据芦丁标准曲线计算出黄酮含量。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 培养温度对发酵结果的影响。

培养温度对发酵条件的影响如图1所示, 温度会影响菌株的生长繁殖速度, 从而影响其代谢物质的产量。当培养温度过低, 仅20℃时, 菌株生长缓慢, 发酵密度降低, 增加温度, 菌株生长速度提高, 但继续增加温度超过28℃时, 温度过高影响了菌株的代谢过程, 阻碍菌株中黄酮物质的积累, 因此产黄酮含量少。在其他条件同等条件下, 最适培养温度为28℃。

2.1.2 转速对发酵结果的影响。

转速对菌株发酵产黄酮的影响如图2所示。当转速为100 r/min时, 转速过低, 影响溶氧效果, 导致菌株生长缓慢, 适当提高转速, 菌丝生长状况得到提升, 转速过高超过150 r/min时, 导致菌体浓度下降, 黄酮产量随之下降。因此, 选择最适转速为150 r/min。

2.1.3 接种量对发酵结果的影响。

当接种量为3%时, 接种量少, 菌株生长缓慢, 黄酮产量偏低;增加接种量至5%时, 黄酮产量随之增加, 继续增加接种量, 黄酮产量并没有继续增加, 反而下降了, 可能是接种量过大, 营养不够, 抑制了菌株的生长, 使得黄酮产量也随之降低。因此, 应该接入合适的菌量, 使其快速生长。如图3所示, 在其他条件不变的情况下, 产黄酮内生真菌发酵最适接种量为5%。

2.1.4 培养基起始p H值对发酵结果的影响。

在微生物生长过程中, p H值影响微生物的生长繁殖。适合p H值既有利于菌体的生长繁殖, 又可以最大限度地获得高的产量。因为发酵过程中p H值是不断变化的, 所以起始p H值显得尤为重要。如图4所示, 当p H值为5~7时, 菌株发酵产黄酮产量逐渐上升, 可能此时利用菌株生长, 菌株发酵代谢产黄酮能力较强, 再增加p H值, 影响菌株的代谢过程, 导致黄酮产量下降, 因此选择最适起始p H值为7。

2.2 正交试验结果

在单因素试验结果上, 进行正交试验, 以黄酮含量为指标得到的结果如表3所示。极差显示RC>RB=RA>RD, 由此可见, 培养基起始p H值因素对发酵过程产生的黄酮含量有明显影响。表3显示发酵培养的最佳因素组合为A3B2C2D2。按照这个试验组合进行3组平行试验进行验证, 黄酮含量分别为3.20、3.19、3.16 mg/100 m L, 平均含量为3.18 mg/100 m L。均高于正交试验的任何一组, 比未优化前诱变菌株Y-UH-2 (2.24 mg/100 m L) 高出42% (表4) , 这表明油茶产黄酮内生真菌的最佳发酵条件是转速170 r/min, 接种量为5%, 培养基起始p H值为7, 培养温度为28℃。

3 结论

利用微生物发酵生产有价值的代谢产物时, 培养条件如p H值、发酵温度等可变因子较多, 因此在微生物培养时对培养条件的优化显得尤为重要。本试验结果表明产黄酮油茶内生真菌的发酵培养最佳条件是培养基起始p H值为7, 接种量为5%, 培养温度为28℃, 转速170 r/min, 比未优化前产量提高了42%, 高于张海龙等[10]在银杏中筛选出的产黄酮内生真菌的黄酮产量。在后续的研究中, 还需进一步提高菌株产黄酮类物质的能力, 为开启黄酮类物质获取的新途径提供试验依据。

摘要：在单因素试验的基础上, 采用正交试验法对油茶产黄酮内生真菌的发酵条件进行研究, 结果表明, 油茶产黄酮内生真菌YUH-2的最适发酵条件为:培养基起始p H值为7, 接种量为5%, 培养温度为28℃, 转速170 r/min, 其黄酮产量为3.18 mg/100 m L, 比未优化时高出42%。

关键词：黄酮产量,油茶,植物内生菌,单因素优化,正交优化

参考文献

[1]CHANG K K, JU K E, AHN H E.Diversity and seasonal variation of endophytic fungi isolated from three Conifers in Mt.Taehwa, Korea[J].Mycobiology, 2013, 41 (2) :82-85.

[2]朱玉坤, 尹衍才.微生物农药研究进展[J].生物灾害科学, 2012, 35 (4) :431-434.

[3]朱彬.油茶活性成分研究进展与展望[J].经济林研究, 2010, 28 (3) :140-145.

[4]梁帆, 郭华, 周玥.响应面法优化油茶籽仁黄酮提取工艺[J].食品安全质量检测学报, 2015, 6 (6) :2084-2090.

[5]沈萍, 陈向东.微生物学实验[M].4版.北京:高等教育出版社, 2007.

[6]冷桂华, 刘紫英.盘龙森内生真菌S-3产黄酮发酵条件的优化研究[J].食品工业, 2011 (5) :26-28.

[7]徐婉如.秦艽内生真菌的诱变育种及其发酵条件优化[D].西安:西北大学, 2008.

[8]高阳.产小檗碱内生真菌的诱变及发酵条件的优化[D].西安:西北大学, 2009.

[9]沈建福, 姜天甲.油茶壳中总黄酮的最佳提取工艺研究[J].中国粮油报, 2008, 23 (3) :104-105.

黑曲霉发酵产橙皮苷酶的工艺优化 第8篇

橙皮苷酶是由α-鼠李糖苷酶和β-葡萄糖苷酶组成的复合酶,该复合酶能够将橙皮苷水解成橙皮素单糖苷和橙皮素[10,11],与化学法相比,酶法具有反应条件温和,橙皮苷母环不易变性等优点,是对橙皮苷进行结构改造的最佳途径。但目前国内还没有橙皮苷酶的工业化生产,本文利用从腐烂的桔皮表面筛选出的一株产橙皮苷酶的菌株,对其产酶的发酵工艺条件进行了研究,旨在为工业化打下基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌种和试剂

黑曲霉(Aspergillus niger WP124)由微生物发酵安徽省工程研究中心提供。橙皮苷、橙皮素-7-葡萄糖苷和橙皮素购自南京泽郎生物工程有限公司,纯度≥98%;其它试剂购自国药集团上海化学试剂有限公司,均为分析纯。

1.1.2 培养基

固体斜面培养基:8°麦芽汁1 000m L,琼脂20g,p H 6.0;

液体发酵培养基:葡萄糖20g,酵母膏15.0g,水1 000m L,p H 6.0。

1.1.3 主要设备

BS-IEA振荡培养箱,江苏国华电器有限公司;TDL-40B台式离心机,上海安亭科学仪器厂;美国Agilent1100高效液相色谱仪。

1.2 方法

1.2.1 发酵方法

采用摇瓶发酵法,500m L三角瓶装50m L液体培养基,采用斜面孢子直接接种,于30℃,180r/min培养72h。所有试验均采用3个平行。

1.2.2 酶液的提取

上述的发酵液经8 000r/min离心15min,除去菌体,得到的上清液即为粗酶液。

1.2.3 检测方法

橙皮苷及其酶解产物的检测采用高效液相色谱法,色谱柱为Agilent SB-C18,流动相为甲醇:醋酸:水(35∶5∶60),检测波长283nm,柱温25℃,进样量5μL。

1.2.4 酶活的测定

方法:用0.02mol/L,p H5.0的醋酸-醋酸钠缓冲液将橙皮苷配成浓度为0.2%的底物溶液,取底物溶液5m L在40℃恒温水浴锅预热5min,然后加入粗酶液5m L,充分摇匀,40℃保温15min,立即用沸水灭活10min,HPLC法测得剩余底物量。

酶活力的定义:在40℃、p H 5.0的条件下,每分钟每毫升酶液分解橙皮苷的微克数定义为一个酶活力单位(U)。

2 结果与分析

2.1 培养基对产酶的影响

2.1.1 碳源对产酶的影响:

以液体发酵培养基为基础,分别加入20g/L的葡萄糖、蔗糖、山梨醇、可溶性淀粉以及麦芽糖,按照1.2.1的发酵方法进行培养,72h后测定其酶活,不同的碳源对于产酶的影响是不同的,结果见图1,在所试验的碳源中,以蔗糖的产酶活力最高,其它依次为麦芽糖、可溶性淀粉、葡萄糖和山梨醇,因此选择蔗糖为培养的最佳碳源。

2.1.2 氮源对产酶的影响:

以20g/L的蔗糖为碳源,分别加入15g/L的蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、黄豆粉、5g/L的硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、硝酸钠作为氮源,考察不同氮源对于产酶的影响。发酵结果见图2,由图可以看出培养基氮源显著影响菌株的产酶活性,最佳有机氮源是酵母膏,最佳无机氮源是硫酸铵。

2.1.3 无机盐对产酶的影响:

以20g/L的蔗糖为碳源,以15g/L酵母膏为氮源,在液体培养基中加入2.0g/L的KH2PO4、Mn SO4、Fe Cl3、Zn Cl2、Mg SO4、Ba Cl2、KCl和Ca Cl2,以不加无机盐的培养基为对照,按照1.2.1的发酵方法进行培养,72h后测定其酶活。测定结果显示,KH2PO4对产酶有一定的促进作用外,其它无机盐对产酶基本没有影响或者有较小的抑制作用。

A:对照;B:KH2PO4;C:Mn SO4;D:Fe Cl3;E:Zn Cl2;F:Mg SO4;G:Ba Cl2;H:KCl;I:Ca Cl2。

2.1.4 诱导物对产酶的影响:

糖苷酶一般是诱导酶,在有底物或者产物诱导时酶活较高,在本实验中分别添加了40g/L的桔皮粉、10g/L鼠李糖以10g/L的橙皮苷作为诱导物,考察其对酶活的影响。由图3可以看出,在有诱导物存在的情况下,其酶活有了很大的提高,以桔皮粉和橙皮苷为诱导物,其诱导效果最佳,考虑到成本的问题,选桔皮粉为最佳诱导物。

2.1.5 最佳培养基的筛选:

在筛选出影响产酶培养基的主要成分蔗糖、酵母膏、磷酸二氢钾和桔皮粉的基础上,选择L9(34)正交表,以橙皮苷酶活为评价指标,考察对产酶的影响。正交试验因素与水平见表1,正交试验结果与分析见表2,对产酶影响最大的是蔗糖,其次是桔皮粉。培养基的最佳组成是:蔗糖30g/L,酵母膏20g/L,磷酸二氢钾3g/L,桔皮粉50 g/L。

2.2 发酵条件对产酶的影响

2.2.1 起始p H对产酶的影响

微生物的生长、繁殖以及发酵产酶都会受到p H值的重要影响。一方面,p H值可以改变原生质膜的性质,使微生物对于营养物质吸收能力发生改变;另一方面,在不同的p H值条件下营养物质和中间代谢产物的解离状态不同,使底物进入细胞的能力受到影响,从而从整体上可以影响微生物的生长以及产酶。从图5可知,黑曲霉产橙皮苷酶在偏酸性的环境中,在p H 5.5橙皮苷酶活最高。

2.2.2 温度对产酶的影响

温度对产酶的影响有两个方面,一方面随着发酵温度的升高,细胞生长以及产酶速率加快,另一方面,如果超过了最适温度,则会引起细胞的早衰和酶的失活。图6显示了温度对产橙皮苷酶的影响,在一定温度范围内酶活是随着温度的升高而不断增加,在30℃时,酶活达到最大,随着温度的进一步升高,酶活逐渐减小,因此,产酶的最佳培养温度是30℃。

2.2.3 摇瓶转数对产酶的影响

180r/min时,橙皮苷酶相对酶活最高,转速过小,菌体形成不了菌丝球,在显微镜下观察成松散状态,随着转速的不断增加,破碎的菌丝球越来越多,酶逐渐失活。因此后续试验中,确定转速为180r/min。

2.3 发酵产酶过程分析

在上述最佳条件下,即在500m L三角瓶中加入50m L,其发酵过程曲线如图8所示,在起始阶段基本测不出酶活,这一阶段为菌体的生长期,在菌体生长到一定时期,才产生橙皮苷酶,经过72h后,菌体的酶活达到最大,这时,发酵液中黑曲霉形成直径约为2mm的菌丝球,发酵时间过长,菌丝球变散,菌丝溶解,培养基变浑浊,酶活降低。

3 讨论

发酵工艺优化 第9篇

1 材料与方法

1.1 实验材料

黑曲霉 (Aspergillus niger) 由陕西省科学院酶工程研究所提供。抑菌实验所用大肠杆菌 (Escherichia coli) 、金黄色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus) 、绿脓杆菌 (Pseudomonas aeruginosa) 及白色念珠菌 (Candida albicans) 由陕西省科学院微生物研究所提供。葛根素标准品由中国药品生物制品检定所制备。葛根产于重庆市合川县, 烘干至恒重, 粉碎 (60目) 后待用。

1.2 实验方法

1.2.1 葛根预处理及优化实验设计

在锥形瓶中将葛根粉与水按一定料液比混合并搅拌均匀, 加入对数生长期的黑曲霉种子液, 恒温发酵一定时间。

根据响应曲面法中的Box-Behnken Design (BBD) 中心组合设计原理[7], 选取接种量 (黑曲霉种子液占待预处理葛根粉液的百分比) 、发酵温度、发酵时间、料液比 (葛根粉质量与水的体积比) 4个优化因子, 每个因子设计3个水平, 并以 (-1、0、+1) 编码, 如表1所示。

1.2.2葛根素提取方法

采用热醇提法。其工艺流程为:葛根粉加入溶剂条件实验 (溶剂浓度、料液比、回流时间、回流温度) 测定浸提液中葛根素含量确定最适醇提条件。

葛根素的提取率按下式计算:

1.2.3 分析方法

葛根素含量测定采用紫外分光光度法[8];抑菌试验采用纸碟法[9];葛根素的纯化采用大孔树脂吸附法[10];葛根素的定性分析采用红外光谱法[11]及薄层色谱 (TLC) 法[12]。

2 结果和讨论

2.1 发酵预处理葛根的响应曲面优化

采用BBD设计, 进行27组实验, 利用SAS统计软件进行分析, 结果见表2。

对表2的实验数据进行回归拟合, 得到葛根素提取率 (Y) 对以上四个因素的二次多项回归方程:Y=-78.010 892+5.600 542A+1.535 227B+0.566 800C+1.482 520D-0.293 881A2-0.034 450BA-0.024 431B2-0.005 031CA-0.004 227CB-0.001 832C2-0.014 150DA-0.007 210DB-0.004 040DC-0.038 471D2

从回归方程的方差分析 (表3) 可知, 二次回归模型的p<0.000 1, 远远小于0.01, 表示该回归方程模型极显著, 不同处理间的差异高度显著, 说明这种处理方法是准确可靠的。决定系数R2为0.933 6, 说明响应值的变化有93.36%来源于所选变量, 该方程拟合情况合理可靠。

注:A:接种量/%, B:发酵温度/℃, C:发酵时间/h, D:料液比

由表4可知, 失拟项的F值为4.47, p值0.081 1>0.05, 说明该模型与实际拟合中非正常误差所占比例小, 回归方程拟合结果好。一次项、二次项和交互项的F值均大于0.01水平上的F值, 说明各个因素以及各因素之间的相互作用对葛根素提取率影响极显著。

由表5可知, 一次项的各因素中, 接种量 (A) 、发酵温度 (B) 、发酵时间 (C) 、料液比 (D) 都达到了极显著水平 (p<0.01) ;二次项中四个因素影响都是极显著的;而交互项中, 只有发酵时间与温度对葛根素提取率有极显著性影响, 而接种量与料液比、接种量与发酵时间、发酵温度与料液比没有显著性;程度从大到小的依次顺序为发酵时间、接种量、料液比、发酵温度。

注:A:接种量;B:发酵温度;C:发酵时间;D:料液比

根据回归方程做不同因子的响应面分析图, 从图中可形象地看出最佳参数及各参数之间的相互作用[13]。各因素的交互影响见图1~4。

图1的响应曲面图显示, 在料液比和发酵时间水平为0, 即在料液比为1∶10、发酵时间为96h时, 葛根素提取率随接种量和发酵温度的增加都呈现先上升后下降的趋势, 说明过高或过低的接种量和发酵温度都不适合葛根素的提取。等高线接近椭圆, 说明发酵温度和接种量对葛根素提取率的交互影响较显著。

由图2的响应曲面图可知, 当发酵温度和料液比水平为0, 即发酵时间为30℃、料液比为1∶10时, 发酵温度和接种量均不宜过高, 否则会导致葛根素提取率的下降;响应等高图为圆形, 说明接种量和发酵时间对葛根素提取率的交互影响不显著。

由图3可以看出, 较高的料液比有利于葛根素的提取, 但不宜过大;响应等高图为圆形, 说明接种量与料液比对葛根素提取率的交互影响不显著。

图4的发酵时间曲线在图中表现陡峭, 且时间较长时葛根素提取率高, 但时间过长提取率变化不大甚至略有下降, 说明合适的发酵时间对提高提取率至关重要;由响应等高图可知, 发酵温度与发酵时间对葛根素提取率的交互影响极显著。

利用SAS软件分析得到黑曲霉最优发酵条件为:接种量为10.15%, 发酵温度为28.77℃, 发酵时间为96.95h, 初始料液比为1∶9.61, 此时模型预测葛根素提取率为7.111% (见表6) 。

2.2 验证实验

为检验响应曲面法所得结果的可靠性, 采用上述优化发酵条件对葛根进行预处理, 考虑到实际操作的便利, 将预处理工艺参数修正为料液比1∶10, 接种量10%, 发酵温度29℃, 发酵时间97h, 5次平行得到葛根素提取率为7.029%±0.030%, 而预测值为7.11%, 其相对误差小于1.2%, 表明基于响应曲面法所得优化预处理工艺参数准确可靠, 具有实际应用价值。

2.3 葛根素的红外光谱分析

采用KBI压片法对葛根素进行红外表征, 由图5可知, 制备的葛根素与标准品的IR图谱走势及特征基团的吸收峰一致, 分析确定产物为葛根素。

2.4 葛根素的TLC分析

图6为提取的葛根素在纯化前后的薄层层析图谱, 与标准品对比可知, 二者的迁移距离一致, 说明制备品为葛根素。

2.5 葛根素的抑菌活性

采用滤纸片法检测葛根素提取液对四种常见病原菌的抑菌活性, 分别统计了10组抑菌圈直径, 平均值见表7。由图7可知, 葛根素的抑菌效果为:大肠杆菌>金黄色葡萄球菌>绿脓杆菌>白色念珠菌。

注:每张图片中左边为无菌水浸泡过的滤纸片, 右边为葛根素浸泡过的滤纸片

mm

3 结论

本研究以葛根为原料, 以葛根素提取率为指标, 通过响应曲面法对黑曲霉发酵预处理葛根的条件进行分析, 得到了优化组合条件:料液比1∶10、接种量10%、发酵温度29℃、发酵时间97h。按此优化条件预处理葛根材料后再进行醇提, 葛根素的提取率达到7.03%, 是直接热醇提法的3.48倍。

在本研究中, 在最适预处理条件下葛根经黑曲霉发酵酶解后, 葛根素的提取率实验值为7.03%, 而预测值为7.11%, 相对误差小于1.2%, 说明曲面回归模型与实验结果拟合程度好, 可用于实际预测。葛根素对多种微生物都具有抑菌效果, 本研究的抑菌试验表明, 葛根素对4中常见的致病菌大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌和白色念珠菌都有抑菌作用, 其抑菌活性为:大肠杆菌>金黄色葡萄球菌>绿脓杆菌>白色念珠菌。

摘要：以葛根为原料, 利用响应曲面法, 以二次回归方程预测模型为基础, 对黑曲霉发酵葛根的预处理条件进行了优化, 将生物预处理与醇提工艺相结合, 有效提高了葛根素的提取率。实验表明, 曲面回归方程与实验结果拟合性好, 优化预处理条件为:料液比1∶10, 接种量10%, 发酵温度29℃, 发酵时间97h, 醇提后葛根素提取率达到7.03%, 是未经预处理的3.48倍;用红外光谱分析和薄层层析法对提取的葛根素进行表征, 确定提取的产物为葛根素;对葛根素提取液的抑菌活性进行检测, 结果表明葛根素的抑菌效果为:大肠杆菌>金黄色葡萄球菌>绿脓杆菌>白色念珠菌。

发酵工艺优化 第10篇

1990年, Boeck等人首次从刺糖多孢菌NR-RL-18395的天然发酵产物中分离出了多杀菌素组份spinosyn A, B, C, D, E, F, H, J和多杀菌素A拟糖苷配基, 另外还发现了15种多杀菌素类化合物, 包括组份K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, Y。多杀菌素的母核是由一个5, 6, 5-顺-反-顺三环和一个十二元的内酯环粘合而成, 并通过糖苷键连接着两个不同的六元糖, 其中一个是氨基糖β-D-福乐糖胺 (D-forosamine) , 另一个是中性糖α-L-鼠李糖 (L-rhamnose) 。多杀菌素不同组份的区别主要在于两个糖基上的N-和O-甲基化的不同或母核上C-甲基化的不同。

本文介绍的多杀菌素是从放线菌刺糖多胞菌 (Saccharopolyspora spinosa) 发酵产生的, 是多杀菌素 (spinasad) 的换代产品, 即第二代多杀菌素。有效成分是多杀菌素-J和多杀菌素-L的混合物, 他们的杀菌生物活性无显著差异。分子式:SP-J为C40H63NO10, SP-L为C41H65NO10。

1材料与方法

1.1供试菌种

刺糖多孢菌

1.2培养基

种子培养基 (g/L) :葡萄糖20, 奶粉10, 酵母粉10, Mg SO4·7H2O 2, p H7.2。

发酵培养基 (g/L) :葡萄糖120, 蛋白胨10, 麸质粉10, 黄豆粉25, 乳酸5, (NH4) 2SO42, Mg SO4·7H2O 2, 柠檬酸三钠2, K2HPO42, 油酸甲酯10, p H 7.0。

1.3种子培养

取2ml冻存管孢子液接种至25ml种子培养基中, 于28℃±1℃、220rpm培养3天, 按8%移种量接种发酵摇瓶。

1.4发酵工艺优化

本文考查对本课题影响较大的五个工艺参数, 包括摇瓶种子状况, 发酵移种量, 发酵温度, 摇瓶机转速及摇瓶装液量, 以及发酵液初始p H。基础发酵配方为1.2中发酵培养基。种子的种龄设为24h, 48h, 65h, 68h, 71h, 74h, 89h, 92h, 95h, 98h;移种量8%, 10%, 12%, 15%;温度25℃, 28℃, 30℃;转速250rpm, 220rpm, 200rpm, 180rpm;考查装量 (摇瓶规格250ml) 时, 以220rpm转速为基准, 分别设置15ml, 20ml, 25ml, 30ml, 40ml;初始p H:6.0, 6.5, 7.0, 7.2, 7.5。

1.5发酵培养基的优化

主要考查碳源及无机盐的组成比例对发酵代谢过程的影响。设置摇瓶培养条件为28℃, 220rpm培养12天。

设置葡萄糖含量分别为18%, 15%, 12%;柠檬酸三钠为0%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%;Mg SO4?7H2O为0%, 0.1%, 0.15%, 0.2%, 0.25%, 0.3%, 分别考查它们的添加对发酵代谢过程的影响。

2结果与分析

2.1摇瓶种子的生长状况对发酵的影响

种子的种龄低于65h时, 菌体量较少, 延迟启动发酵, 增加染菌风险;种龄高于74h时, 菌丝染色浅, 并伴有中空现象, 由于p H升高, 活力下降, 使得发酵启动异常。故, 应该控制种子的种龄在65h-74h之间。

2.2发酵移种量、培养温度对摇瓶效价的影响

图1可知, 8%的移种量最佳;从图2中可以得出结论, 在28℃时, 菌丝活力最好, 效价最高;培养温度过低, 菌丝生长缓慢, 发酵产程延迟;培养温度过高, 菌丝活力较差, 发酵产素亦受影响。

2.3摇瓶机转速及摇瓶装量对摇瓶效价的影响

从表1, 2两组表格可以看出, 摇瓶的装量相对摇瓶机转速对发酵过程的影响要大。发酵过程需要一个合适的溶氧水平, 太高或者太低都会对代谢产生不利的影响。所以, 将摇瓶机的转速设为220rpm, 摇瓶装量为25ml/250ml。

2.4发酵液初始p H对摇瓶效价的影响

从图3中得出, p H7.0时SP-J的效价最高。

2.5葡萄糖的添加对代谢过程的影响

从表3可以看出, 随着葡萄糖浓度的增加, 效价反而越来越低。分析原因应该是葡萄糖的浓度较高, 使得发酵料液的p H太低, 进而菌丝活力下降, 影响产素;另一个原因是, 糖浓度高, 使得发酵启动延迟, 可以考虑增加移种量来规避这种情况。

2.6柠檬酸三钠对代谢过程的影响

从图4中明显看出, 柠檬酸三钠浓度为0.2%时, 两种产物的效价可以达到最高;图5中柠檬酸三钠浓度为0.2%时, 两种产物的效价可以达到最高。

3讨论

通过对多杀菌素的发酵工艺的研究, 改进发酵培养基的配方及工艺条件, 使原始菌株的生产能力有了较大的提高。我们的目标产物为孢内产物, 如何获得大量的菌丝体并能得到更多的产物, 值得我们进一步的研究。

摘要：以多杀菌素的产生菌刺糖多孢菌为试验菌株进行发酵培养基的研究, 探索不同浓度的碳源、无机盐对多杀菌素生物合成的影响。经过试验, 最终筛选到发酵培养基的最佳配方。结果表明, 250ml的三角瓶中装量25ml, 消前p H7.0, 转速220r/min, 温度28℃, 移种量为8%是最佳的发酵条件。

关键词：多杀菌素,发酵工艺,配方优化

参考文献

[1]蔡恒, 王燕, 万红贵等.刺糖多胞菌生产多杀菌素的研究进展[J].南京工业大学生物与制药工程学院.

[2]张晓琳, 曹阳, 宋渊, 郭伟群.多杀菌素的研究及其在储粮害虫防治中的应用[J].国家粮食局科学研究院中国农业大学国家农业生物技术重点实验室.

[3]胡旭晔, 张琴等.多杀菌素的发酵工艺研究[J].上海医药工业研究所.

[4]代鹏, 徐雪莲等.多杀菌素生产菌株发酵配方及条件的优化[J].武汉天惠生物工程有限公司.华中农业大学植物科技学院.中国热带农业科学院环境与植物保护研究所.

发酵工艺优化 第11篇

关键词：液体发酵；发酵条件；正交优化；蛋白酶活力

中图分类号：TQ920.1 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0273-03

大豆肽是一种比大豆蛋白质更为优质、新型的大豆蛋白酶改性产品，广泛应用于发酵、制药、食品、化妆品、饲料及植物营养剂等行业^[1-3]。大豆肽易消化吸收，能迅速供给机体能量，无蛋白变性，无豆腥味，液体黏性小和受热不凝固等，并具有降低血清胆固醇^[4]、降低血压、抗疲劳^[5]、抗氧化^[6]等许多生物功能，因此大豆肽成为研究热点。目前，大豆肽多采用酶解法和微生物发酵法生产^[7]，微生物发酵法把蛋白酶的发酵生产和大豆肽的酶解生产有机结合在一起，降低了大豆肽功能的生产成本，克服了酶水解法制备大豆肽产品的苦味大和口感差等缺点^[8]。目前，利用微生物发酵法生产大豆肽被认为是较先进有效方法，应用前景较好。本试验以蛋白酶活力为指标，通过单因素和正交试验对产蛋白酶芽孢杆菌 B-15 发酵处理豆粕的产酶培养基组成、发酵工艺条件进行了优化，以确定最佳的豆粕发酵产酶工艺，为大豆肽的大规模液态发酵生产奠定坚实基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试菌株 细菌菌株：解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）B-15，由河北农业大学生命科学学院制药工程实验室分离并保存。

1.1.2 培养基 NA培养基、NB培养基的配制详见文献[9]。种子培养基即NB培养基；基础发酵培养基：豆粕10%、Na2HPO4 0.84%、KH2PO4 0.032%、CaCl2 0.17%、混匀后调pH值6.0～6.5。

1.1.3 试剂

福林-酚试剂；0.55 mol/L 碳酸钠溶液、10% 三氯醋酸溶液、0.02 mol/L pH值7.5磷酸缓冲液、1%酪蛋白溶液、100 μg/mL标准酪氨酸溶液，所用试剂皆为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 菌种的培养与发酵

1.2.1.1 摇瓶种子曲线（生长曲线）及种子培养

将斜面培养的菌株接种于NB培养基中，250 mL三角瓶中的装瓶量为75 mL（250 mL，下同），在37 ℃下180 r/min振荡培养，在零时开始取样，以后每隔1 h或2 h取样1次，直至培养24 h为止，以未接菌的培养基作空白调零，用分光光度计在600 nm下测D，以发酵时间为x轴、以D为y轴作曲线，绘制生长曲线。将斜面培养的菌株接种于NB培养基中，装瓶量为 75 mL，180 r/min摇床培养，培养时间由生长曲线确定，得到种子液。

1.2.1.2 发酵培养

对培养基成分采用以下的培养条件进行优化：将种子液以2%的接种量接入75 mL/250 mL三角瓶发酵培养基中，于37 ℃、180 r/min下振荡培养48 h，将发酵液在5 000 r/min条件下离心10 min，弃去沉淀，收集上清液，进行蛋白酶活力测定。

1.2.2 单因素试验

1.2.2.1 不同碳源

分别以2%的蔗糖、葡萄糖、乳糖、甘露醇、可溶性淀粉、玉米淀粉、D-果糖等7种碳源进行B-15菌株产酶活力比较试验，配制7种碳源不同的发酵培养基，均加入10%氮源豆粕，0.84% Na2HPO4，0.032% KH2PO4，0.17% CaCl2，混匀后调pH值6.0～6.5，筛选出最适碳源。

1.2.2.2 不同氮源浓度

配制豆粕浓度分别为2%、5%、8%、11%、14%的培养基发酵培养，进行B-15菌株产酶活力比较试验，均加入2%最适碳源，0.84% Na2HPO4、0.032% KH2PO4、0.17% CaCl2，混匀后调pH值6.0～6.5，筛选出最适氮源浓度。

1.2.2.3 不同无机盐

以浓度为0.05%的CaCl2、MgSO4、FeSO4、MnCl2、KCl、NaCl、ZnCl2等7种供试无机盐进行B-15菌株产酶活力比较试验，配制7种无机盐不同的发酵培养基，均加入2%最适碳源，最适氮源浓度的豆粕，0.84% Na2HPO4、0.032% KH2PO4，混匀后调pH值6.0～6.5，筛选出最适2种无机盐。

1.2.3 正交试验

1.2.3.1 培养基组分

在培养基各组分初步筛选的基础上，研究培养基成分的不同配比对酶活力的影响。选用L16（44）设计方案设计4因素4水平正交试验（表1），根据上述试验确定的最适碳源、氮源、无机盐配制不同组成的培养基，测定发酵菌株产酶活力。综合正交試验结果，初步确定最佳组合，得出B-15菌株产酶的最佳培养基组成。

肽发酵培养基最佳组成，即葡萄糖为2%，豆粕浓度为12%，KCl为0.01%，MgSO4为0.05%。通过对其进行发酵工艺条件参数的正交优化试验得出发酵培养基的最佳工艺参数，即发酵时间为48 h，装瓶量为50 mL，种龄为14 h，pH值为6.5。在此条件下，B-15菌株发酵产蛋白酶活力为125.05 U/mL，与基础发酵培养基相比提高了11.9%，研究结果为进一步利用豆粕提供了理论依据。

参考文献：

[1]豆康宁，董 彬，王银满. 大豆蛋白活性肽的生物功能与应用前景[J]. 粮食加工，2007，32（2）：52-54.

[2]邓成萍，张 惠，魏秀英.大豆低聚肽的研究进展[J]. 食品科学，2004，25（增刊）：236-240.

[3]王 静，郝再彬. 大豆肽的特性和功能及研究进展[J]. 黑龙江农业科学，2004（5）：32-36.

[4]宋俊梅，曲静然，徐少萍. 大豆肽的研究进展（待续）[J]. 山东轻工业学院学报，2002，16（3）：1-3.

[5]郑哲君，李晓莉，王 朔. 抗疲劳功能食品的研究进展[J]. 食品科技，2006，31（2）：4-7.

[6]Chen H M，Muramoto K，Yamauchi F. Structural analysis of antioxidative peptides from soybean β-conglycinin[J]. Agric and Food Chem，1995，43（5）：574-578.

[7]方海红，胡好远，黄红英，等. 微生物碱性蛋白酶的研究进展[J]. 微生物学通报，2002，29（2）：57-59.

[8]邓 勇，吴煜欢. 微生物蛋白酶对大豆分离蛋白水解作用的研究[J]. 食品科学，1999，20（6）：42-45.

[9]东秀珠，蔡妙英. 常见细菌系统鉴定手册[M]. 北京：科学出版社，2001：351.

[10]Iemura Y，Yamada T，Takahashi T，et al. Properties of the peptides liberated from rice protein in sokujo-moto[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering，1999，88（3）：276-280.

发酵饲料制作的传统发酵工艺 第12篇

1 发酵饲料的生产工艺

1.1 菌种的制作与保存

1.1.1菌种的制作。(1)原料:把小麦进行粉碎,要求粉碎成通过40目孔筛的颗粒。(2)做坯:粉料与水1:1.2拌匀,鞣制成20×20×5 cm的饼状坯,要求坯平整,饱满。(3)加热熟制:饼坯均匀摊在锅内,高温蒸煮15 min。(4)堆积:把熟制冷却的饼坯叠放至黄蒿均匀铺垫的桌面上,8~10个饼坯叠放一处,饼坯之间留有5 cm空隙。(5)菌种培养:叠放好的饼坯周围用黄蒿铺盖,黄蒿厚度为10 cm,放置阴凉干燥处自然通风,直至饼坯干燥;或将饼坯放置于干燥无霉变的麦糠内进行自然风干,周边麦糠厚度不低于30 cm。(6)存放:风干后的饼坯即为制作成功的菌种,密闭干燥保存。

1.1.2菌种的品质判定。(1)视感:菌坯从外到内,全是灰白色即为成功,假若是灰黑色,说明菌种发酵失败。(2)手感:手感质硬粗糙,无潮湿感,粉碎的颗粒松散,干燥粗硬。如手感有黏感,证明饼坯中含有大量腐败菌,菌种培养失败。(3)嗅感:饼坯散发酵香,略有弱酸味,如发出酸腐味,腐臭、发霉味说明发酵失败,不能留作菌种使用。

1.1.3菌种的保存。应在常温下、通风阴凉干燥处防潮避光保存,不得与有毒药物同时存放。

1.1.4菌种制作的注意事项。(1)原料颗粒不宜过大过细,控制在40目以内即可。如颗粒过大松散,不易鞣制,过细饼坯质地较细不利于菌种生长。(2)加水量在40%~50%,手感挤压无水份渗出为最佳。(3)霉变腐坏的饼坯不能留作种用。(4)风干后的饼坯内外均要干燥,发现未风干的饼坯不能封存,应继续风干,直至水份散失完全。

2 饲料主粮的生产发酵

2.1 菌种的活化

2.1.1 酵头的制作。

(1)原料的混合:把培育成功的饼坯粉碎成20目左右的颗粒,与玉米粉1∶2比例进行均匀混合。(2)加水:取菌坯和玉米粉混合物20 kg与60 kg 40℃的温水均匀搅拌,倒入密闭容器中。(3)发酵:间隔20 h搅拌1次,并及时密封,夏季密闭发酵1 d即可;冬季应保持室内环境20℃进行发酵,间隔20 h搅拌1次,并及时密封,发酵10 d即可;春秋季节环境温度控制在20℃以上,间隔20 h搅拌1次,并及时密封,发酵6 d即可。(4)保存:发酵好的菌坯和玉米粉混合物即为活化的菌种,俗称酵头,密闭保存可存放6个月。

2.1.2 菌种活化的品质鉴定。

(1)视感:搅拌时产生大量气泡,并有黏稠感,玉米颗粒色泽清亮金黄。(2)嗅感:发酵初期有淡淡的酸甜香,发酵后期略有酒曲香。

2.1.3 菌种活化的注意事项。

(1)加水的比例可以适当提高,利于发酵之后酵头的保存。(2)发酵时间不宜过长,容易产生大量酸和酒精,同时饲料中的微生物代谢产物过多。(3)应严格控制发酵密闭环境,否则原料易发生霉变腐坏,酵头不宜长期保存。(4)每次培养酵头的时候可以根据季节和猪场疫情,适当加入黄芪、板兰根、生地、当归等中药进行疫病预防,降低动物疫病发生的风险,减少猪场药物的投放。

2.2 玉米的发酵工艺

2.2.1 玉米的发酵。

(1)酵头的稀释:取10 L酵头与25 L水(1:2.5)在桶内搅拌。(2)原料的混合:稀释酵头与25 kg玉米粉在塑料薄膜隔离的地面上均匀混合。(3)发酵:混合均匀后堆积,用塑料薄膜覆盖进行发酵,30℃发酵4h即可饲喂。

2.2.2 发酵玉米的品质鉴定。

(1)手感:发酵3 h后会产热,4 h后温度大概在50℃即可停止发酵。(2)嗅感:气味芳香,略有酒香。

2.2.3 玉米发酵的注意事项。

(1)酵头与玉米粉混合尽量均匀,有利于饲料的充分发酵。如混合不均匀,会影响玉米发酵质量,期间可以适当搅拌再次发酵。(2)夏季温度较高,发酵时间不宜过长,4 h即可,时间过长饲料起热过快,易产生大量酒精;冬季气温较低,在混合原料时,可以先用50℃左右温水与玉米粉混合,再与酵头混合发酵,适当延长发酵时间。(3)发酵时若产生腐败气味,证明发酵失败,该批原料不能作为饲料使用。(4)玉米发酵时应密闭发酵,如与空气大量接触会影响玉米发酵质量,会污染杂菌和有害细菌,造成物料发臭变质,不能使用。

3 小结

3.1 该工艺制曲程序简单,不用单独盖厂房,场地和设备要求十分简单,技术简便易学。

3.2 采用此工艺发酵全价饲料时,如夏天1 h,冬天5~24 h,春秋天发酵3 h;一定要压实压紧,因为全价料营养丰富,能量非常高,如果密封不严,或者饲料没有压实压紧,发酵则会产大量热量,在有氧气参与的情况下,微生物可以大量利用饲料中的碳水化合物能量,从而消耗全价料中大量的消化能。