蛹虫草固体发酵大豆基质的成分及抗氧化活性变化研究

以大豆为培养基质,对蛹虫草固体发酵过程中的pH值、淀粉酶、蛋白酶、总糖、还原糖、总酚、ABTS自由基清除率和FRAP进行测定,分析各种物质含量及抗氧化活性变化。结果表明,发酵过程中pH值、淀粉酶和蛋白酶先增加后减少,还原糖含量随着发酵时间延长不断下降,可溶性总糖先减少后增加。总酚含量、ABTS自由基清除率和FRAP值随着发酵时间延长先减少后增加,22d达最大值。发酵成品有望开发成为食品基料及抗氧化食品。     

Logistic模型在不同还原糖初始浓度乙醇发酵中的应用

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)利用可发酵性糖生成乙醇的过程与效率受多种环境因素的影响。研究乙醇形成的动力学有利于理性认识乙醇形成机理,为放大与优化工艺条件提供理论指导。对Logistic模型方程重新参数化,将酵母生长动力学方程类比乙醇生成动力学,拟合性很好,对不同初始浓度还原糖的乙醇同步糖化发酵过程进行Logistic模型方程模拟,给出了乙醇浓度的显式函数模型,用310g/L玉米粉物料浓度的同步糖化发酵工艺,首次揭示在酿酒酵母工业菌株能够承受的一定的糖化醪还原糖浓度范围内,尽可能提高还原糖浓度至上限,可以缩短发酵周期,提高可发酵性糖转化为乙醇的转化率。这对于优化乙醇工业生产工艺条件、提高生产效率具有较重要的实践指导意义与应用价值。     

乙醇预处理麦秆的酶解性能研究

采用H2SO4催化和自催化乙醇法对麦秆进行预处理,比较预处理后麦秆的主要化学组成、纤维素酶解性能和半同步糖化发酵生产乙醇特性,并进行物料衡算。结果表明:H2SO4催化和自催化乙醇预处理过程中纤维素固体回收率大于90%。添加非离子表面活性剂吐温20和吐温80没有显著提高H2SO4催化乙醇预处理后纤维素的酶解葡萄糖得率及半同步糖化发酵过程中乙醇的产量,而对自催化乙醇处理后麦秆的酶解和半同步糖化发酵过程有一定程度的促进作用,相应的酶解葡聚糖转化率由72.7%提高到85.0%,而半同步糖化发酵过程中乙醇质量浓度提高了11.4%。物料衡算结果表明:酸催化和自催化乙醇预处理后葡聚糖回收率分别为91.0%和95.4%;半同步糖化发酵生产乙醇的得率分别为10.4和11.6 g(按100 g原料计)。     

乙醇预处理麦秆的酶解性能研究简

采用H2 SO4催化和自催化乙醇法对麦秆进行预处理,比较预处理后麦秆的主要化学组成、纤维素酶解性能和半同步糖化发酵生产乙醇特性,并进行物料衡算。结果表明：H2 SO4催化和自催化乙醇预处理过程中纤维素固体回收率大于90％。添加非离子表面活性剂吐温20和吐温80没有显著提高H2 SO4催化乙醇预处理后纤维素的酶解葡萄糖得率及半同步糖化发酵过程中乙醇的产量,而对自催化乙醇处理后麦秆的酶解和半同步糖化发酵过程有一定程度的促进作用,相应的酶解葡聚糖转化率由72.7％提高到85.0％,而半同步糖化发酵过程中乙醇质量浓度提高了11.4％。物料衡算结果表明：酸催化和自催化乙醇预处理后葡聚糖回收率分别为91.0％和95.4％;半同步糖化发酵生产乙醇的得率分别为10.4和11.6 g（按100 g原料计）。     

不同预处理条件对海水养殖废弃物发酵产氢的影响

【目的】利用海水养殖场有机废弃物厌氧发酵产氢,可在减少有机污染物的同时获取氢气。【方法】以海水养殖场有机废弃物为底物,比较嗜热酶(S-TE)、酸、碱、灭菌、微波不同预处理方法对厌氧发酵产氢效果的影响,并对发酵过程中底物性质变化[SCOD、可溶性蛋白质、可溶性糖、pH、VFAs(挥发性脂肪酸)和乙醇]进行探讨。【结果】灭菌预处理产氢效果最好,产氢率为22.0 mL/g VSS,酸处理的效果最差,产氢率为7.6 mL/g VSS。可溶性糖大量消耗之后,氢气不再产生。接种S-TE预处理污泥的底物能更多地释放营养物质,并在整个发酵过程中保持较为稳定的pH值。发酵过程中产生的VFAs主要成分是乙酸,在发酵后期出现乙醇。【结论】灭菌预处理是海水养殖场有机废弃物厌氧发酵产氢的最佳预处理方法,可溶性糖为这一过程主要的营养来源。     

先进固体发酵技术(ASSF)生产甜高粱乙醇

介绍了利用高产能源作物甜高粱生产燃料乙醇的先进固态发酵(ASSF)技术,从甜高粱茎秆保存、菌种、反应器,到固体发酵过程的数学模拟和工程放大进行了系统研究。筛选出高效产乙醇的菌种CGMCC1949,固体发酵时间低于30 h,乙醇收率高于92%;优选出贮存甜高粱茎秆的有效方法,通过抑菌处理,厌氧贮存200 d糖分损失小于5%;对固态发酵过程进行了数学模拟,设计并优化了固体发酵设备,成功进行了工程放大试验,并且基于ASPEN软件对该技术进行了技术经济评价,结果表明ASSF法生产甜高粱乙醇在技术、工程和经济上均具有充分的可行性和明显优势。     

木质纤维素稀酸水解糖液乙醇发酵研究进展

以木质纤维素为原料生产燃料乙醇,首先要对原料进行预处理得到可发酵糖,在稀酸水解木质纤维素得到的糖液中,除含有葡萄糖、木糖等六碳糖和五碳糖外,根据水解温度、酸浓度和时间的不同,还含有不同浓度的发酵抑制剂。因此,在研究木质纤维素稀酸水解糖液的乙醇发酵中,对代谢木糖成乙醇的菌种的研究、对耐/代谢发酵抑制剂微生物的研究、对稀酸水解糖液的脱毒方法的研究以及对稀酸水解糖液不同发酵方式的乙醇发酵研究等非常重要。重点介绍了以上几个方面近几年研究的进展。     

葡萄叶片中营养物质和叶绿素含量与其对绿盲蝽抗性的关系

【目的】研究葡萄品种的抗性对于绿盲蝽Apolygus lucorum综合防控策略的制定具有重要意义。本研究检测了不同葡萄品种对绿盲蝽的抗性水平,分析了叶片中可溶性蛋白、可溶性糖和叶绿素含量与其对绿盲蝽抗性的关系,以明确不同葡萄品种对绿盲蝽的抗性机理。【方法】以9个葡萄品种(巨峰、玫瑰香、红地球、红宝石、藤稔、赤霞珠、蛇龙珠、霞多丽和品丽珠)为材料,通过连续3年的田间抗性鉴定确定这些葡萄品种对绿盲蝽的抗性水平;分别采用考马斯亮蓝法、蒽酮比色法和乙醇提取法测定不同葡萄品种叶片中可溶性蛋白、可溶性糖和叶绿素的含量,并通过线性回归法分析这些物质含量与葡萄对绿盲蝽抗性的关系。【结果】不同葡萄品种对绿盲蝽的抗性水平不同,按抗性指数从小到大依次为红地球、玫瑰香、巨峰、赤霞珠、品丽珠、红宝石、蛇龙珠、藤稔和霞多丽;不同葡萄品种叶片中可溶性蛋白、可溶性糖和叶绿素含量存在差异;可溶性蛋白和叶绿素含量与抗性指数之间没有显著相关性,而可溶性糖含量与抗性指数之间存在显著负相关(P0.05)。【结论】不同葡萄品种对绿盲蝽的抗性存在显著差异,藤稔和霞多丽对绿盲蝽具有较高抗性,而红地球、玫瑰香和巨峰则较为敏感,该差异可能与葡萄叶片中可溶性糖的含量有关。     

基于近红外光谱实时监测乙醇发酵过程多组分参数

生物量、葡萄糖浓度和乙醇浓度是乙醇发酵过程的重要参数,传统的方法通常对发酵液取样作离线测量,不仅需要采用多种仪器进行测试分析,而且耗时耗力,成为实时过程调控和优化的障碍。文中针对这些重要过程参数提出了一个基于近红外光谱技术的原位实时检测方法。通过采用浸入式近红外光谱仪对发酵溶液进行原位测量,基于多输出最小二乘支持向量机回归(MLS-SVR)方法建立了利用近红外光谱同时分析葡萄糖浓度、生物量和乙醇浓度的多输出预测模型。实验结果表明,该方法能实时准确地检测乙醇发酵过程中的葡萄糖浓度、生物量和乙醇浓度,而且相对于现有的偏最小二乘法(PLS)分别对各组分建模和预测,能明显提高测量准确性和可靠性。     

葡萄酒酿酒酵母果糖利用影响因素的研究进展

葡萄酒酒精发酵后期,酿酒酵母果糖利用能力与酒精发酵中止和发酵不彻底密切相关,而且残余果糖还可能带来微生物污染和酒体失衡的危险。从酿酒酵母己糖跨膜转运、己糖胞内磷酸化及发酵条件(葡萄糖浓度、乙醇和温度)对果糖利用影响等方面的研究进展进行了综述,对筛选和构建高果糖利用优良葡萄酒酿酒酵母研究,以及生产中合理控制酒精发酵过程具有重要指导意义。     

固态发酵过程中的混合研究

以甜高粱茎秆粉碎料为模式物,研究其在固态发酵生产乙醇的过程中黏性湿颗粒体系在转鼓式反应器中的混合问题。初步测定了甜高粱茎秆粉碎料的物料特性;在无扬料板时,通过实验验证了截面上颗粒轨道模型公式的准确性;在有扬料板时,研究了其数量及板长对混合的影响,并结合DEM模拟研究了扬料板较长时,对物料在回转筒截面混合特性的影响。以上研究对于改善连续固态发酵生产乙醇技术及反应器的设计与优化具有重要的现实意义。     

传统发酵豆酱发酵过程中养分动态及细菌多样性

以山东传统发酵豆酱作为研究对象, 测定了发酵不同阶段的总酸、可溶性糖、有机碳、粗蛋白、氨基酸态氮、主要挥发性产物等指标, 对样品中细菌进行PCR-DGGE分析, 探讨了传统发酵豆酱中养分动态及细菌多样性。结果表明发酵过程中总酸含量先上升后下降而后又上升, 最后成品酱中为6.26%; 有机碳和可溶性糖含量都逐渐减少; 粗蛋白相对含量先略有平稳上升后下降; 氨基酸态氮含量一直在增加, 成品酱中为101.2 g/kg; 乳酸和甘油含量随发酵进程而增加, 成品酱中分别为5.65 g/kg和14.72 g/kg。DGGE分析表明发酵15 d时细菌种类最多, 随后一部分逐渐消失, 种类趋于稳定, 最后成品酱中出现有几种明显的优势种, 主要包括：未培养细菌(Uncultured bacterium)、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)的近缘种。     

野葛地上部分用于生产燃料乙醇相关的各项成分检测与分析

通过测定野葛地上部分不同生长年限不同部位的纤维素、木质素、半纤维素、可溶性总糖含量.为合理开发葛属植物资源,如生产燃料乙醇等提供依据.分别采用酸解法利用FIWE 3/6纤维素测定仪测量野葛地上部分不同部位的纤维素、木质素含量,盐酸水解法测定半纤维素含量,蒽酮比色法测定可溶性总糖含量.采用稻草和象草为对照.结果显示,野葛两年以上生藤茎中纤维素、木质素、可溶性总糖含量最高,分别为27.89%、23.43%和31.63%.两年以上生整株中半纤维素含量最高,为10.71%.相对于稻草和象草,野葛地上部分的可溶性糖含量很高.因此可利用两年以上生藤茎或整个地上部分为原料生产燃料乙醇,对全面开发利用野葛资源有积极的意义.     

传统发酵豆酱发酵过程中养分动态及细菌多样性

以山东传统发酵豆酱作为研究对象,测定了发酵不同阶段的总酸、可溶性糖、有机碳、粗蛋白、氨基酸态氮、主要挥发性产物等指标,对样品中细菌进行PCR-DGGE分析,探讨了传统发酵豆酱中养分动态及细菌多样性.结果表明发酵过程中总酸含量先上升后下降而后又上升,最后成品酱中为6.26%;有机碳和可溶性糖含量都逐渐减少;粗蛋白相对含量先略有平稳上升后下降;氨基酸态氮含量一直在增加,成品酱中为101.2g/kg;乳酸和甘油含量随发酵进程而增加,成品酱中分别为5.65g/kg和14.72g/kg.DGGE分析表明发酵15d时细菌种类最多,随后一部分逐渐消失,种类趋于稳定,最后成品酱中出现有几种明显的优势种,主要包括:未培养细菌(Uncultured bacterium)、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)的近缘种.     

甲醇营养型酵母高密度培养过程中甲醇和乙醇的GC快速检测

采用气相色谱法（GC）快速检测甲醇营养型酵母发酵液中的甲醇、乙醇含量,具有样品处理简便,测定时间较短,结果重视性好的特点。在1－10mg/mL范围内具有很好的线性关系。在毕赤酵母高密度表达发酵过程中应用此法对甲醇和乙醇进行实时监空,细胞终密度超过300g/L（干重）。本方法为甲醇营养型酵母工程菌的发酵中试工艺研究提供了重要 的发酵生化参数。     

CO2气载乙醇固态发酵分离耦合过程的初步研究

固态乙醇发酵中高浓度产物乙醇和发酵温度升高对酵母的抑制作用严重地制约了发酵的性能。本研究以固态基质材料发酵乙醇,利用发酵过程中由酵母产生的CO2作为循环载气,将载气在冷凝器中冷却分离乙醇与气体,降温后的CO2重新加压返回固态基质反应器中,及时有效的除去产物乙醇,并能使固态基质反应器的温度有一定程度的降低,解除了两者的抑制,提高了发酵效率,从而为解决大规模固体厌氧发酵温度的控制问题提供了工艺路线。     

代谢工程改造运动发酵单胞菌用于提高乙醇产量

目的:采用可以在运动发酵单胞菌中表达的操纵子构建重组运动发酵单胞菌,用于提高该细菌对高温高糖的耐受性和提高乙醇产量.方法:用外来的YfdZ、MetB和Hsp构建的多顺反子质粒,转化运动发酵单胞菌而使其获得新的代谢途径.在玉米水解液中,验证了该多顺反子质粒对运动发酵单胞菌产生乙醇的影响.结果:与对照菌相比,在37℃和糖浓度为28%的培养条件下,该基因工程菌的乙醇产量提高到183.2%.在37℃,糖浓度为28%并添加氮源的条件下,该基因工程菌的乙醇产量提高到148.0%.结论:YfdZ、MetB及Hsp三种基因的共同作用能显著提高运动发酵单胞菌的乙醇产量和发酵温度.     

酱香型白酒发酵中酵母群落结构及其对风味组分的影响

【目的】研究酱香型白酒发酵过程中酵母群落结构,及其对酱香型白酒生产的影响。【方法】通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)和实时荧光定量PCR(RT-q PCR)技术分别对产量、酒质较高的第五轮次和较低的第七轮次发酵过程中的酵母群落结构进行解析,同时利用顶空固相微萃取气质联用(HS-SPME-GC-MS)以及高效液相色谱(HPLC)技术分析酒醅中的代谢组分,初步分析了酵母群落对酱香型白酒产量及品质的影响。【结果】用DGGE方法从酒醅中的检测到Issatchenkia orientalis、Torulaspora delbrueckii、Pichia galeiformis、Schizosaccharomyces pombe、Galactomyces geotrichum、Trichosporon asahii、Zygosaccharomyces bailii、Saccharomyces cerevisiae和Pichia fabianii等9种含量丰富的酵母,其中G.geotrichum和S.cerevisiae是第五轮的优势酵母,而第七轮的优势酵母增加了I.orientalis和Z.bailii两种酵母,且Sc.pombe未检测到。第七轮发酵过程中5种酵母在发酵后期衰亡明显,第五轮酵母群落结构相对更稳定;发酵前期第五轮酵母总量是第七轮的2–5倍,而发酵结束时第五轮乙醇含量达到第七轮次的2.45倍。酒醅中挥发性风味组分种类丰富,第五轮中酯类等白酒中重要的风味物质含量明显高于第七轮,有机酸和杂醇油含量低于第七轮。【结论】酱香型白酒酿造过程中酵母菌群多样性较丰富,酵母菌群结构变化对白酒产量及品质影响明显,这为酱香型白酒酿造机制研究奠定了基础。     

一株葡萄糖和木糖共发酵高效产乙醇重组运动发酵单胞菌的性能评价

木糖是木质纤维素原料水解液中的第二大组分,木糖和葡萄糖的充分利用是有经济性地生产纤维素乙醇的关键。通过基因克隆手段构建了一株可以高效利用木糖产乙醇的重组运动发酵单胞菌Zymomonas mobilis TSH01,并进行了利用单糖溶液、混合糖溶液及玉米秸秆水解液发酵产乙醇效率的研究。结果表明,利用单一葡萄糖或单一木糖溶液发酵时,当糖浓度为8%、发酵72 h后,糖利用率分别为100%和98.9%,乙醇代谢收率分别为87.8%和78.3%;利用8%葡萄糖和8%木糖的混合溶液发酵时,72 h后,葡萄糖和木糖的利用率分别为98.5%和97.4%,乙醇代谢收率为94.9%。利用含3.2%葡萄糖和3.5%木糖的玉米秸秆水解液发酵72 h后,葡萄糖和木糖的利用率分别为100%和92.3%,乙醇代谢收率为91.5%。此外,磷酸二氢钾对发酵过程中木糖利用率以及乙醇收率的提高有明显促进作用。     

玉米种子中4种可溶性糖含量UPLC-ELSD测定方法的优化及其应用

对比了HPLC-RID法和UPLC-ELSD法对果糖、葡萄糖、蔗糖和麦芽糖4种可溶性糖的检测。结果表明:UPLC-ELSD法的分离效果、重复性、灵敏度等比HPLC-RID法好,确定了UPLC-ELSD法测定4种糖含量的技术参数,即流动相为0.2%(w/v)三乙胺溶于75%(v/v)乙腈,流速为0.2 m L/min,柱温为35℃,上样量为2μL,在6 min内可以灵敏、快速地检测出果糖等4种可溶性糖。利用UPLC-ELSD法测定玉米种子吸胀过程中蔗糖、麦芽糖、葡萄糖和果糖4种可溶性糖的含量,结果表明:胚乳在吸胀之前,仅检出蔗糖、葡萄糖和果糖,其中蔗糖含量最高,随着种子吸胀,蔗糖含量先下降后上升,而葡萄糖和果糖逐渐增加,吸胀48 h时检出麦芽糖。胚在吸胀之前,4种可溶性糖均可以检测到,且含量均显著高于胚乳,在吸胀过程中4种糖的变化规律与胚乳相似。因此,在玉米种子吸胀过程中,可能先动员蔗糖分解成葡萄糖和果糖,再动员贮藏物质合成蔗糖、麦芽糖、葡萄糖和果糖,为种子萌发生长提供能量和中间物质。