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酵母的应用十分广泛,酵母菌体可以制成活性干酵母用于食品加工,同时将酵母中的一些酶类物质及核酸也可用于制药领域,此外饲料行业所使用的饲用酵母及外源蛋白同样属于酵母产品。近年来,酵母类基因工程也开始被广泛使用在科研及生产领域。在食品工业中,确保酵母质量的同时有效提高单位时间的酵母产量是目前急需解决的一个问题,当制备活性干酵母时,如何提高酵母乳在下游干燥工艺中的耐受性也是整个造粒环节的核心。本论文建立了测定酵母胞内海藻糖的定量测定方法,通过对面包酵母中海藻糖的提取工艺的优化,对比摇瓶培养后十株面包酵母中的海藻糖含量筛选出了高含海藻糖的面包酵母菌株,并优化了该菌株的摇瓶发酵工艺条件;进一步以该株面包酵母为实验菌种,在5L机械搅拌发酵罐中对比不同碳源流加方式对于面包酵母生长情况的影响,将实验结果在50L自吸式发酵罐中进行放大,之后在现有工艺的基础上改进营养源流加方式,确定以称重补料作为面包酵母高密度培养的流加策略;最后对这一方法的稳定性及不同酒精度水平下的面包酵母生长情况进行实验对比。主要工作内容及结果如下: 1、建立了通过酶-DNS法测定酵母胞内的海藻糖含量的定量分析方法,利用单因素和正交实验结合的方式优化微波-浸提法提取酵母胞内海藻糖的工艺参数。实验结果显示微波-浸提法提取酵母胞内海藻糖的最佳工艺:微波功率百分比33%(总功率700W),微波时间40 s,三氯乙酸浓度0.7 mol/L,三氯乙酸体积40 mL,浸提温度40℃,浸提时间140 min。在该工艺条件下得到的海藻糖含量278.32 mg/g,相对于优化前提高了14.4%。为筛选高含海藻糖面包酵母菌株做了前期的准备。 2、从已有的面包酵母菌种中通过平板培养筛选出单菌落,培养得到10株面包酵母菌株,将其进行摇瓶培养24 h,通过微波-浸提法分别提取酵母胞内海藻糖并测定其浓度,对比各菌株的胞内海藻糖含量,确定7号菌种为最佳实验菌株,并将其进行斜面保藏,为下一步实验做准备。采用单因素实验和响应面实验相结合的方法考察已筛选出的7号面包酵母菌株在摇瓶基础上的最佳培养工艺参数,实验表明:培养温度30℃、摇床转速200 r/min、装液量8.4%、pH4.7、接种量7.4%的工艺条件下在摇瓶中培养24h得到的面包酵母干重最大,可达到16.88 g/L,相对于优化之前酵母干重提高了55.72%。 3、在5L机械搅拌罐的基础上将溶氧反馈流加、间歇流加和恒速流加三种碳源流加方式进行对比,以高产海藻糖面包酵母菌株作为实验菌种,确定了溶氧反馈流加为最优碳源流加策略,发酵后面包酵母最大湿重为143.95 g/L。将该工艺在50 L自吸式发酵罐中进行验证,实验结果显示发酵完成时最大酵母湿重为198.34 g/L,发酵过程中的残糖和酒精度均维持在1.5%之内,面包酵母的菌体量得到进一步的提高。 4、将溶氧反馈流加工艺进行改进,提出以糖蜜、尿素、磷酸二氢铵为流加营养源的称重补料流加策略。实验发现在50 L自吸式发酵罐中发酵结束时酵母最大湿重为264.82g/L,发酵液中的菌体数量为4.56×109 CFU/mL,发酵力可达到675 mL/h。对这一工艺进行稳定性实验,通过多批次的实验发现,发酵结束时的最大酵母湿重均稳定维持在250g/L,重复性良好;通过控制面包酵母高密度培养过程中的不同酒精度水平分别为4%、3%、2%、1.5%、1.0%、0.7%,对比酵母生长曲线,实验结果显示培养过程中保持酒精度在0.7~1.0%之内,可保证最大菌体湿重在250g/L以上,同时发酵力可达到650 mL/h以上。通过一系列的流加策略优化,面包酵母相比于最初的发酵工艺最大菌体湿重提高了33.52%。