耐高溫東方伊薩酵母乙醇發(fā)酵特性

唐濤（邵陽學(xué)院，湖南 邵陽 422000）

耐高溫東方伊薩酵母乙醇發(fā)酵特性

唐濤（邵陽學(xué)院，湖南 邵陽 422000）

乙醇燃料作為一種清潔能源具有可再生特性，在現(xiàn)代社會發(fā)展過程中，逐漸受到越來越廣泛的關(guān)注。筆者就分離自煙葉腐解物的乙醇發(fā)酵菌株HN-1的發(fā)酵特性進(jìn)行了分析試驗，由生理生化特性實(shí)驗和分析生活鑒定可得，該菌株確定為東方伊薩酵母，可使用果糖及葡萄糖進(jìn)行乙醇生產(chǎn)，但無法使用半乳糖以及木糖進(jìn)行生產(chǎn)，耐高溫性良好，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價值。

耐高溫；東方伊薩酵母；乙醇；發(fā)酵特性

社會的進(jìn)步和發(fā)展離不開能源的支持，但日益嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)問題，限制著傳統(tǒng)的能源的發(fā)展，人們亟需更多的可再生清潔能源替代傳統(tǒng)能源，促進(jìn)社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，實(shí)現(xiàn)對生態(tài)的良好保護(hù)。纖維乙醇作為一種清潔能源，具有原料易獲得、可再生的特性，使用乙醇高溫發(fā)酵法制取，可有效減少發(fā)酵過程中的能耗和水耗。但由于傳統(tǒng)乙醇發(fā)酵菌株適宜溫度普遍低于36℃，限制了乙醇能源的發(fā)展。本文即對一種耐高溫乙醇發(fā)酵菌株相關(guān)發(fā)酵特性進(jìn)行了探究，探究結(jié)果如下：

1 材料與方法

1.1 菌種

菌種選擇酵母菌株HN-1，分離自煙葉腐解物。

1.2 培養(yǎng)基

1.2.1 菌種活化培養(yǎng)基

該培養(yǎng)基由葡萄糖20.0g，酵母浸粉10.0g，和蛋白胨20.0g組成，將瓊脂粉20.0g加入固體培養(yǎng)基中，使用蒸餾水定容至1.0L，于115.0℃環(huán)境中滅菌15分鐘。

1.2.2 發(fā)酵培養(yǎng)基

本組實(shí)驗中，發(fā)酵培養(yǎng)基選擇葡萄糖乙醇發(fā)酵培養(yǎng)基，其中葡萄糖50.0~150.0g，蛋白胨5.0g，尿素0.2g，酵母粉3.0g，磷酸氫二胺0.1g，使用蒸餾水定容至1.0L，控制pH值為5.5，于115.0攝氏度環(huán)境中滅菌15分鐘。

纖維水解液發(fā)酵培養(yǎng)基，其中酵母粉、蛋白胨、尿素、磷酸氫二銨分別為3.0g/L、5.0g/L、0.2g/L、0.1g/L，玉米秸稈水解液1.0L，控制pH值為5.5，于115.0℃環(huán)境中滅菌15分鐘。

1.3 乙醇發(fā)酵

1.3.1 菌種活化

首先將HN-1接種到斜面培養(yǎng)基，在38℃環(huán)境下持續(xù)培養(yǎng)48小時，選取3環(huán)斜面活化菌種，轉(zhuǎn)移到裝有液體活化培養(yǎng)基（50mL）的三角瓶中，三角容量為250mL，在38℃、180r/min環(huán)境下，搖床培養(yǎng)10小時。

1.3.2 乙醇分批發(fā)酵

于三角瓶（300mL）中配置相應(yīng)的葡萄糖乙醇發(fā)酵培養(yǎng)基，并做好滅菌工作，依照體積分?jǐn)?shù)10.0%的接種量，接入已經(jīng)培養(yǎng)完成的酵母種子液，總裝液量確定為240.0mL。完成上述操作后，將三角瓶放置于試驗設(shè)計溫度環(huán)境下靜置發(fā)酵，操作人員需每12小時，進(jìn)行一次菌體細(xì)胞干質(zhì)量、葡萄糖濃度以及乙醇濃度的測量。

1.4 試驗數(shù)據(jù)分析

本組實(shí)驗所得數(shù)據(jù)，首先通過DPSv7.05軟件進(jìn)行相應(yīng)的顯著差異性分析，乙醇產(chǎn)率和實(shí)際/理論轉(zhuǎn)化率可使用如下公式進(jìn)行計算：

乙醇產(chǎn)率=（乙醇濃度-初始乙醇濃度）/（初始葡萄糖濃度-殘留葡萄糖濃度）

實(shí)際/理論轉(zhuǎn)化率=乙醇產(chǎn)率/0.511*100%

2 試驗結(jié)構(gòu)與分析

2.1 菌種鑒定

經(jīng)過液體活化培養(yǎng)基培養(yǎng)后，觀察細(xì)胞為橢圓形。菌液經(jīng)稀釋后均勻涂于瓊脂板上，28攝氏度環(huán)境下培養(yǎng)48小時，觀察菌落顏色為乳白色，直徑約為4.0cm，中央存在突起，可以形成假菌絲。由碳源利用情況分析可得，該菌株可使用葡萄糖或果糖進(jìn)行發(fā)酵，對于蔗糖和木糖等無明顯反應(yīng)。

2.2 發(fā)酵特性分析

2.2.1 溫度影響

菌株在35℃、38℃、42℃以及45℃環(huán)境下進(jìn)行靜置發(fā)酵，其實(shí)驗結(jié)果如下表所示。

表一 四種發(fā)酵溫度環(huán)境下的HN-1菌株發(fā)酵參數(shù)一覽表

綜合試驗現(xiàn)象分析，確定該菌株在高溫環(huán)境中，具有較快的乙醇生產(chǎn)速率，其中在38℃環(huán)境下，乙醇濃度達(dá)到最高值。

2.2.2 初始葡萄糖濃度對于HN-1乙醇發(fā)酵的實(shí)際影響

本組實(shí)驗中，設(shè)置有四個不同的葡萄糖濃度梯度，對于四組實(shí)驗而言，菌體均正常生長，隨著初始葡萄糖濃度的提升，發(fā)酵周期逐漸延長。實(shí)驗證明，在120g/L濃度下，葡萄糖的利用率及乙醇生產(chǎn)速率達(dá)到最高值。

3 結(jié)語

綜上所述，HN-1作為一種東方伊薩酵母，具有較高的耐高溫性質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，可較好地解決因菌株問題導(dǎo)致的發(fā)酵效率低等問題。試驗證明，該菌株在45℃以下具有良好的發(fā)酵性能，最適宜發(fā)酵濃度為120g/L。

[1]王風(fēng)芹,付晨青,謝瑤嬛,謝慧,任天寶,宋安東.煙堿對東方伊薩酵母HN-1乙醇發(fā)酵的影響[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2016(05).

[2]劉超帝,繆禮鴻,陳瑾,劉蒲臨.耐高溫酵母菌的篩選及其乙醇發(fā)酵特性[J].食品科學(xué),2016(19).

[3]王風(fēng)芹,劉亞瓊,張瑞,汪媛媛,謝慧,宋安東.木質(zhì)纖維素水解液副產(chǎn)物對東方伊薩酵母乙醇發(fā)酵的影響[J].生物工程學(xué)報, 2014(05).

[4]王風(fēng)芹,汪媛媛,陶西,張瑞,謝慧,宋安東.耐高溫東方伊薩酵母乙醇發(fā)酵特性[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2014(03).

唐濤（1994-），男，漢族，云南曲靖。本科在讀，邵陽學(xué)院。研究方向：化學(xué)方向

陳浩（1989-），男，漢族，湖南邵陽，助教，碩士研究生，邵陽學(xué)院，食品工程