苹果渣乳酸发酵综合利用及其发酵动力学研究

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2、—＾―—■——■ｈｈｈｂ申请工学硕士学位论文论文题目：苹果渣乳酸发酵综合利用及其发酵动力学研究学科门类：工学一级学科：轻工技术与工程培养单位：食品与生物工程学院硕士生：闫晓哲导师：杨辉教授2018年5月ComprehensiveutilizationofapplepomacethroughlacticacidfermentationandstudiesonthefermentationkineticsAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofSciencea

3、ndTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMaster(orDoctor)ofEngineeringScienceByXiaozheYanSupervisor:Prof.HuiYangMay2018苹果渣乳酸发酵综合利用及其发酵动力学研究摘要苹果渣综合利用是影响苹果产业发展的瓶颈，其高值化利用是解决这一难题的重要途径。本文以苹果渣为原料，水为溶剂浸提其中的营养物质，以得到的浸提液进行乳酸发酵制备乳酸溶液和菌粉，对

4、乳酸菌发酵条件进行了优化；在此基础上，对最适乳酸发酵菌剂配方进行了研究；并对菌剂生产中的冻干保护剂进行了探索；为了便于苹果渣综合利用技术的产业化，构建了果渣浸提液乳酸菌发酵动力学方程，确立了工艺放大相关参数；而对于浸提所得残渣则通过绿色木霉发酵制备生物菌剂，为果渣生物菌肥生产奠定基础。其研究结果如下：（1）乳酸发酵条件优化：本实验以菌体浓度为指标，通过单因素实验确立了接种量、发酵液初始pH、碳源、氮源，并利用正交实验优化了发酵工艺参数。结果表明：以优百伦发酵剂为乳酸发酵菌种，其适宜发酵条件为：初

5、始pH6.5、接种量0.4g/100mL、蔗糖添加量3g/100mL、玉米浆添加量0.5mL/100mL，在此条件下，所得乳酸醪液活菌含量大于9.43×810CFU/mL，发酵液总酸大于7.74g/L，产酸量6.81g/L。（2）乳酸发酵剂配方及其发酵条件：研究考察了混合乳酸菌成分及比例对果渣浸提液发酵液中菌体量、产酸及耗糖量等指标变化的影响，确立理想的乳酸发酵剂组成。研究结果表明：嗜酸乳杆菌（L9）、鼠李糖乳杆菌（L20）、植物乳杆菌（L60）、双歧杆菌（BB28）、嗜热链球菌（L70），按2

6、:1:2:3:4比例配比，接种量4mL/100mL，初始pH6.5时发酵36h，发酵9液中活菌数达1.24×10CFU/mL，总酸量达到14.45g/L，耗糖量29.37g/L。（3）乳酸菌粉冻干保护剂研制：以复合乳酸菌发酵菌泥为原料，以冻干菌粉的存活率（R1）为主要评价指标，通过单因素试验、响应面试验，优化冻干保护剂配方。实验发现，当保护剂为低聚木糖、菊糖、碳酸氢钠且添加量分别为14.5%、6.28%、0.92%时，乳酸菌冻干粉菌存活率为（82.87±4.28）%，与空白组相比存活率提高了68

7、.27%。（4）乳酸菌发酵动力学研究：依据乳酸菌生长及发酵特点，采用Logistic-equation模拟菌体生长规律，采用Luedeking-piret方程模拟乳酸生I成和总糖消耗规律，构建了嗜酸乳杆菌(L9)、鼠李糖乳杆菌(L20)、植物乳杆菌(L60)、双歧杆菌(BB28)、嗜热链球菌(L70)的生长代谢动力学模型，其中实验数据和模型有较高的拟合度，构建的模型在一定程度上能够很好的解释实际情况下菌体生长、产酸、底物消耗的过程。（5）苹果渣生物菌剂制备：以苹果渣水提后的残渣为原料，绿色木霉为

8、发酵菌株，采用固态发酵制备苹果渣生物菌剂，以发酵培养基中孢子数（R3）为指标，通过单因素和响应面实验优化发酵条件。结果表明：当水料比为2.75，尿素、可溶性淀粉添加量分别为1.08%、1.83%时，产孢子数9可以达到7.08×10个/g，该生物菌剂可用于果渣生物菌肥的生产。关键词：苹果渣，果渣浸提液，乳酸菌，代谢动力学，绿色木霉IIComprehensiveutilizationofapplepomacethroughlacticacidfermentationandstudiesonthefe