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酒糟是酿酒业的副产品。我国年产白酒酒糟量大而集中,如果不及时加以处理,就会腐败变质,不仅浪费了宝贵的资源,还会严重污染周围的环境。因此酒糟的综合利用对我国的资源开发和环境保护具有十分重要的意义。本课题主要针对酒糟成分的特点,利用酒糟进行糖化发酵制取市场需求很大的乳酸,一方面探讨酒糟资源化利用的方法,另一方面为乳酸的生产寻找廉价的原料。
首先利用P-B试验设计筛选对酒糟糖化过程影响显著的因素。明确了纤维素酶是促进酒糟糖化的最重要的因素。然后通过正交试验对工业纤维素酶制剂水解糖化酒糟的工艺进行了优化,确定了其适宜条件为:温度50℃、pH3.6、发酵时间72h、酶制剂加入量20U/g(酒糟)、固液比1:6。
为了提高酒糟产乳酸的产量,进行了分步糖化发酵与同步糖化发酵对比试验。结果表明:与分步糖化发酵相比,50℃下同步糖化发酵的乳酸产量提高约10.1%,并且发酵结束时的可溶性固形物(DS)增加8.3%,由于同步糖化发酵可以减少反馈抑制,因此具有较大的优势。另一方面,在50℃、43℃、35℃的同步糖化发酵过程中,最大乳酸浓度分别为:24.0g/L、18.0gh/L、8.0gh/L。即50℃下的乳酸产量分别比43℃和35℃下高33.3%和200.0%,且还原糖含量高出30.4%和283.1%。这是由于50℃为适宜的纤维素酶水解温度,因此温度越接近50℃,糖化效果越好,可为乳酸的生成提供更多的底物。
通过微生物代谢过程可能生成的副产物测定,得知50℃下同步糖化发酵液中乙醇浓度最大仅为0.028g/L,而乙酸的含量也极少。因此判定本实验乳酸发酵的微生物代谢途径,既不是异型发酵也不是双歧发酵,而是同型发酵。通过单因素试验优化工业酒糟50℃同步糖化发酵产乳酸的结果表明:在间隔24h调节pH至6.0,干酪乳杆菌的接种量2.1%(w/w(酒糟))的条件下,每克新鲜酒糟可通过发酵大约产98mg的乳酸。这种高温不灭菌的乳酸发酵方式不但可以节省能源,而且可以缩短发酵时间,降低原料成本,具有进一步研究的潜力。
最后尝试利用康氏木霉对工业酒糟进行固态发酵产纤维素酶。其适宜的固态发酵条件为在28℃发酵时间5d、固液比1:1.5、接种量8%、pH3.5。自制纤维素酶曲比较方便和经济,对于今后的工业应用具有实际意义。