响应面法优化酿酒酵母培养基的研究

[目的]采用响应面法研究优化酿酒酵母培养基的条件.[方法]在试验设计中,以KH2PO4、MgSO4和尿素为自变量,通过响应面回归分析和显著性检验,建立了乙醇产量的二次回归模型,再通过对乙醇产量的响应曲面分析,研究了3种无机离子对酿酒酵母发酵乙醇优化生产的最佳工艺条件.[结果]由响应面分析结果可知,回归模型存在稳定点(-2.427 8、6.505 631、1.753 767),稳定点的特征值表明稳定点为最大值点, 即KH2PO4 为0.286 1 g/L、MgSO4 为0.975 281 55 g/L和尿素为5.876 883 5 g/L时,乙醇产量为123.999 7 g/L.采用上述优化的工艺条件进行的固定化酵母发酵试验表明,3次重复测得的乙醇产量的平均值为122.607 4 g/L,说明实际试验值与模型预测值基本一致. [结论]在酵母发酵生产过程中,向其培养基中添加KH2PO4 0.286 1 g/L、MgSO4 0.975 281 55 g/L和尿素5.876 883 5 g/L时,能使乙醇产量达到最佳值.
通过发酵实验比较分离得到的5株酵母菌株产尿素与高级醇的能力,筛选出低产尿素和高级醇的菌株AW001和J-16-2,并利用实时定量聚合酶链式反应技术验证,5株酵母菌的尿素产量与精氨酸吸收有关的CAR2基因拷贝数呈正相关.通过生理生化以及rDNA ITS序列的分析,鉴定其均为酿酒酵母.结合实验室模拟黄酒发酵实验的理化指标检测结果表明,菌株AW001、J-16-2发酵所得样品中总糖、总酸等含量均满足国标中黄酒发酵指标.因此,该2株菌为特性优良的酿酒酵母,有进一步开发利用的价值.
花98-11是我院和上海市农科院生物技术中心合作,在"九五"育成大麦新品种花30基础上,利用遗传育种的优异材料和生物技术结合选育而成的高产、优质啤酒大麦新品系,在穗粒结构和群体结构方面比花30有所提高,如单位面积(公顷下同)有效穗比花30增150万以上,平均单产增11.8%～12.5%,千粒重提高1～2g,株高矮5cm左右,矮杆抗倒、抗逆性强,穗、粒、重稳定协调.为保证该品系高产、优质性状,在栽培上要注意攻穗、增肥、除草、治虫等环节.做到密群麦、平项麦、见麦不见沟、田间无杂草.
采用响应曲面法对粗壮脉纹孢菌降解啤酒糟粗纤维的培养基进行优化.通过Plackett-Burman设计法及响应面分析法,评价不同比例CaCl_2、KH_2PO_4、豆渣、(NH_4)_2SO_4、MgSO_4、尿素等6个因素对粗壮脉纹孢菌降解啤酒糟粗纤维的影响.研究表明,豆渣、(NH_4)_2SO_4、KH_2PO_4、CaCl_2、MgSO_4是粗壮脉纹孢菌降解啤酒糟粗纤维过程中的主要影响因素.得到优化培养基:豆渣为26.08%、(NH_4)_2SO_4为3.71%、KH_2PO_4为1.53%,CaCl_2为0.24%、MgSO_4为0.08%,在此条件下重复发酵3次,结果与理论预测值相近.
通过第一期实验对酸马奶中分离得到的37株酵母菌进行了属的鉴定.本实验进行了种的鉴定,依据<酵母菌的特征与鉴定手册>和<微生物分类学>将其归入8个属11个种:2株酵母属,为酿酒酵母;8株假丝酵母属,其中2株为芬尼克假丝酵母,6株为酒类假丝酵母;4株克勒克酵母属,为林德纳克勒克酵母;10株酒香酵母属,其中1株为异酒香酵母,1株为克劳森酒香酵母,8株为班图酒香酵母;1株有孢圆酵母属,为戴尔有孢圆酵母;4株为德克酵母属,为布鲁塞尔酵母;7株为克鲁维酵母属,为马克斯克鲁维酵母;1株为毕赤氏酵母属,为汉博尔毕赤氏酵母.
以赤霞珠葡萄为原料,分别接种不同嗜杀特性的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌株NXU17-26(中性)、UCD522(敏感菌株)和UCD2610(嗜杀菌株),并以自然发酵为对照,研究各菌株对赤霞珠葡萄酒的发酵特征及发酵中酵母菌多样性的影响.结果 表明,接种发酵在启酵和发酵速度上显著快于自然发酵.WLN培养基将分离到的480株酵母菌鉴定为7种类型,26S rDNA D1/D2序列分析进一步将其鉴定为4属5种:葡萄汁有孢汉逊酵母(Hanseniaspora uvarum)、克鲁维毕赤酵母(Pichia kluyveri)、伯顿丝孢毕赤酵母(Hyphopichia burtonii、S.cerevisiae、库德毕赤酵母(Pichia kudriavzevii).这4属5种的酵母均存在于自然发酵中,而接种发酵中仅有H.uvarum和S.cerevisiae两种酵母,接种发酵中酵母菌多样性较低.Interdelta指纹图谱分析表明,所接种的酿酒酵母菌株是相应发酵中的优势菌株:接种中性酵母NXU17-26的发酵中,NXU 17-26的基因型占比为63.46％;接种敏感菌株UCD522中,UCD522的基因型占比为44.68％,野生酿酒酵母NXU18-15表现出较强的竞争力,基因型占比为34.04％;接种嗜杀酵母UCD2610的发酵中,UCD2610的基因型占比为62.74％.非加权算术平均数法聚类分析表明,分离自同一发酵中的不同酿酒酵母菌株间的遗传差异性较小;分离自不同发酵中的酿酒酵母菌株间遗传差异性较大.