范文一：不同接种量对玉米秸秆发酵的影响

不同接种量对玉米秸秆发酵的影响

陈智远 姚建刚

杭州能源环境工程有限公司

摘　要：本试验以玉米秸秆作为原料，改变接种比例，在温度38℃条件下采用批量发酵工艺进行高浓　　　　度厌氧发酵，研究不同接种量条件下的产气效果。试验表明：接种物与玉米秸秆TS的比例为　　　　1.10，VS的比例为0.79时，厌氧发酵产沼气的效果最佳，TS产气率为412ml/g, VS产气率为　　　　470ml/g。

关键词：玉米秸；干发酵；接种量；产气率

　　我国是一个农业大国，农作物播种面积居世界第一位，每年秸秆产量大约有7亿t[1]，居世界前列，但大量秸秆的随地堆弃和任意焚烧，造成了大气污染、土壤污染、火灾事故、堵塞交通等大量社会、经济和生态问题[２-３]

；而利用秸秆进行发酵产沼气，不仅从源头上减少随地堆弃和任意焚烧带来的一系列问题，而且可以产生大量的有机生态肥--沼渣。沼渣中含有丰富的有机物和多种营养元素，是良好的土壤改良剂。

　　干发酵是指以固体有机废弃物为原料(总固体含量在20%～50%),利用厌氧菌将其分解为CH4、CO2、H2S等气体的发酵工艺。与传统的湿发酵相比,主要优点是自身耗能低、节省成本、处理费用低、提高容积产气量，污染物排放少等[４]。而优质足量的接种物是沼气干发酵顺利启动的重要保证，孙国朝[５]等指出，加大接种量，是防止前期偏酸、缩短干发酵启动时间的关键措施。本文针对厌氧污泥与玉米秸的不同配比厌氧发酵的产气效果进行了研究。　　1.　材料与方法

　　1.1 材料与试验装置

　　玉米秸取自杭州郊区某农场，经切碎后（2～3cm左右）待用。厌氧污泥则取自杭州市种猪试验场的沼气站。原料的TS与VS见表1。厌氧装置采用自制的1.5L发酵装置，厌氧消化瓶产生气体使排水集气瓶中的水压入集水计量瓶中，记录集水计量瓶中的排水体积即产沼气体积，试验装置见图1。

表1　原料的TS与VS　

项 目TS（%）VS（%）

玉米秸84.4273.96

污 泥11.647.32

厌氧消化瓶

排水集气瓶

集水计量瓶

图1 反应装置示意图

　　1.2 试验发酵物料的配制

表2 发酵物配制

组别A组B组C组空白组

玉米秸/g100100100-厌氧污泥/g

60080010001000

接种物TS底物TS0.831.101.38-接种物VS底物VS0.590.790.99-

　　1.3 分析项目及方法

　　TS和VS采用常规方法[6]。pH值采用精密试纸法。每天定时测定发酵产气量，即测定集水瓶中水的体积量为日产气量。利用沼气分析仪及根据沼气燃烧的火焰颜色参照CH4含量标准卡联合检测CH4浓度[7]。

　　2. 结果与讨论

　　2.1 发酵前后的相关测定及分析

　　发酵前后的TS、VS及pH值变化结果见表3。发酵前后C组的TS、VS含量下降最多（分别为26.53%,30.99%）,B组次之（分别为24.69%,28.53%），A最小（分别为18.05%,25.19%）。发酵后的pH值较发酵前都有略微提高，各试验组的pH值都在微生物适应的范围内波动，厌氧发酵正常，没有出现酸抑制现象。

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表3 发酵前后TS、VS及pH值变化

组别A组B组C组

发酵前

TS（%）21.6018.2616.83

VS（%）15.1711.7410.97

pH7.37.37.3

TS（%）17.7013.7512.36

发酵后VS（%）11.358.397.57

pH8.38.68.6

　　2.2 产气量的统计及分析

　　试验持续90天，各组的甲烷含量逐渐升高，都在启动发酵的第1天迅速产气，并且A、B和C组从第2天所产的沼气能够连续燃烧，火焰呈晴蓝或云水蓝色，参照比色卡，甲烷含量较高（55%～70%），而空白组第1天就能连续点燃。

　　图2是玉米秸秆厌氧发酵日产气量及累计产气量的变化曲线。从中可以看出，A、B和C组都为两波峰（一大一小），都处于发酵前15天；第一个产气高峰都在发酵的第4-6天，其中C组启动最快；第二个产气高峰都在发酵第10-15天，并小于第一个产期高峰，也是C组最快达到第二个高峰。而从表3产气情况可知， A、B、C和空白组发酵15天的累计产气量占各组总产气量的43.37%、60.94%、61.49%、59.58%,则前15天为快速产气阶段；A、B、C和空白组发酵30天的累计产气量占各组总产气量的64.53%、78.06%、76.52%、72.56%,则前30天为主要产气阶段；A、B、C和空白组发酵60

天的累计产气量占各组总产气量的88.32%、92.61%、92.01%、92.27%。因此在38℃恒温环境中，物料经过60天的发酵，秸秆中能厌氧发酵产沼气的大部分物质得到分解消化。这表明增大厌氧污泥和玉米秸的混合比例缩短厌氧发酵时间、加快产气高峰的出现。

　　A组的总产气量和净产气量最少（分别为35860ml和30476ml），TS、VS产气率也是最小的（分别为362ml/g和412ml/g），但甲烷含量最高，可达到72.77%；B组的净产气量和TS、VS产气率次之（分别为34782ml、412ml/g、470ml/g），甲烷含量为67.38%；C组的净产气量和TS、VS产气率最大（分别为35124ml、416 ml/g、475 ml/g），但甲烷含量为64.27%；这表明增大厌氧污泥和玉米秸的混合比例可以提高产气量和产气率，但甲烷含量有所降低。综合考虑，厌氧污泥和玉米秸质量

比8：1（TS比1.10、VS比0.69）时，厌氧发酵产沼气的效果最佳。

图2 沼气产量变化

新能源产业

表3 产气情况

组别A组B组C组空白

15天累计（ml）1555325571271175347

30天累计（ml）2314132757337466512

60天累计（ml）3167138860405748281

总产气量（ml）3586041962440998975

净总产气量（ml）304763478235124-平均甲烷含量(%）72.7767．3864．2761．85

TS产气率（ml/g）362412416-VS产气率（ml/g）412470475-

　　3. 结论

　　经试验测定，在温度38℃、未经预处理批次进料高浓度发酵的条件下，加大接种量能够缩短厌氧发酵时间、加快产气高峰的出现、提高产气率，但接种量达到一定程度时，原料产气率会到达一定极限。以厌氧污泥

为接种物，玉米秸为底物，两者TS比1.10、VS比0.69（发酵TS浓度为18.26%）时，厌氧发酵产沼气的效果最佳，玉米秸的TS产气率为412ml/g，VS产气率为470ml/g，沼气中甲烷平均含量为67.38%。

参考文献

[1] 张无敌，刘士清.我国农村有机废弃物资源及沼气潜力[J].自然资源，1997，（1）：67-81.

[2] 边炳鑫，赵由才．农业固体废弃物的处理综合利用[M] ．北京：化学工业出版社．2005：250—305. [3] 董佑福，侯方安.重新认识秸秆发展秸秆循环经济[J] .当代农机，2007（9）:14-15

[4] 武少菁，刘圣勇，等.秸秆干发酵产沼气技术的概述和展望[J].中国沼气，2008，26（4）：20-23.

[5] 孙国朝，邵廷杰，连莉文，等. 干发酵工艺条件的研究[J]. 太阳能学报，1985，6（3）：221-235.[6] 袁振宏，吴创之，马隆龙.生物质能原理与技术[M].北京：北京化学工业出版社.2005；71-75.[7] 江蕴华，余晓华.利用火焰颜色判断沼气中甲烷含量[J] .中国沼气，1983（3）：28

作者简介：

陈智远，本科，主要从事沼气工程设计、调试及厌氧发酵工艺研究工作，杭州能源环境工程有限公司 Email：chenzhiyuan2004@163.com

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范文二：接种量对泔脚发酵产氢量的影响

接种量对泔脚发酵产氢的影响（一）

蒲贵兵，尹洪军，孙可伟，王胜军

（1.重庆市市政设计研究院 2.昆明理工大学固体废弃物资源化国家工程研究中心） 摘要：接种量对泔脚的发酵产氢会产生很大的影响。以经热（80℃，15min）预处理的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物，以 850W、4min的微波+pH9.0预处理的泔脚为发酵底物，考察了40％、50％、60％、70％、80％、90％的接种量对泔脚中温（36℃）批式发酵产氢的影响。结果表明：过低的接种量（40％、50％、60％）下，泔脚的发酵产氢能力较差；而较高的接种量（70％、80％、90％）尤其是80％、90％的高接种量对泔脚的发酵产氢更为有利。然而，接种量越大，反应器的利用效率越低。因此，80％的接种量为泔脚发酵产氢的最佳接种量，其产氢延迟时间λ、最大比产氢率、产氢率、生物气中氢气的最高体积含量分别为：

4.22h、22.77mL/gVS·h、194.04 mL/gVS、44.2％。

关键词：厌氧消化污泥，泔脚，批式发酵产氢，接种量，产氢率，氢气

中图分类号：X705 文献标识码：A 1121

碳水化合物是发酵生物制氢的较优底物[1,2]。利用各种富含碳水化合物的有机废物进行产氢研究，逐渐成为当今生物制氢领域的一个研究热点及主要发展方向。我国泔脚中碳水化合物含量达到70%以上，顺应泔脚的酸化特性，强化并促进泔脚的酸发酵过程的氢气生产，进行氢气的清洁能源回收，具有较好的基质条件和发展优势[3]。

接种量是指移入的接种物液体体积（或质量）和接种后发酵液体积（或质量）的百分比[4]。在泔脚的间歇发酵产氢中，每批料都要进行接种，在工艺上要确定最佳接种量。接种量与菌种特性、菌种质量和厌氧工艺条件有关，将直接影响发酵微生物的种类和数量，是厌氧发酵产氢的关键生物因子。本文以经过热处理的厌氧消化污泥为接种物，对泔脚的批式发酵产氢进行研究，旨在探讨850W、4min的微波+pH9.0的预处理下，不同接种量对泔脚发酵产氢的影响，以确定其较佳接种量而达到促进泔脚发酵产氢的目的。 1实验材料与方法

1.1实验材料

实验原料泔脚（主要组分为：W（米饭，50％～70％）、W（蔬菜，15％～30％）、W（肉类、油脂及其它杂质，5％～15％））来自昆明理工大学莲花校区学生三食堂。经过人工

分选出其中不利于发酵的辣椒、骨头、鱼翅、塑料袋、饮料瓶

盖、蛋壳、筷子等及浮除法除油后，主要组分变为：W（米饭，

65％～75％）、W（蔬菜，20％～25％）、W（肉类，5～10％），

其基本性质见表1。接种物为昆明理工大学固体废弃物资源化

国家工程研究中心城市生活垃圾厌氧消化实验室培养成熟的

生活垃圾厌氧消化污泥（表1）。

表1 泔脚及厌氧消化污泥的基本性质

注：TS——总固体含量；VS——挥发性固体含量

1.2实验装置

实验所用微波炉为家用微波炉（海尔MP-2485EG型）。

泔脚发酵产氢实验采用有效容积为2000mL的平底烧瓶作为反应器。恒温水浴加热，温度控制仪（TFD型，上海仪川仪表厂）控制温度（温度波动范围为±1℃），如图1。采用排水法收集气体，集气筒外表有刻度线，其有效容积为3200mL。气体收集装置的水为5%稀硫酸酸化的饱和NaCl溶液（pH3.5左右），其主要功能为截留生物气中大部分水蒸气、降低CO2的溶解度、保持厌氧反应器的稳定压力及水封作用。实验中根据集气筒浮出液面的刻度读数，乘以集气筒的横截面积，就可以得到发酵产生的生物气的体积。

图1 泔脚发酵产氢实验装置

1.3实验方案

将接种物经热（80℃，15min）预处理后，与经过微波（850W，4min）+pH9.0（用4mol/LKOH及2mol/LHCl进行所泔脚的采样制样方法参照标准CJ/T3039-95《城市生活垃圾采样与物理分析方法》及HJ/T20-1998《工业固体废弃物采样制样技术规范》进行。

TS、VS的测定采用烘干法；C/N比中C以VS估算(C=0.47VS)，N以凯氏定氮法测定[4]。

pH值采用PHB-5型笔式数字pH计测定，每次使用前利用标准溶液进行校正。

生物气（Biogas）成分的测定采用QF-1904型气体分析仪（上海申立玻璃仪器有限公司）和气相色谱仪（TCD检测器，不锈钢色谱柱，载气N2，流速为90mL·min，生物气产量少时采用气相色谱法测定）测定。

总挥发性脂肪酸（VFA）采用蒸馏滴定法[4]（以乙酸计）测定；VFA组分如乙酸、丙酸、丁酸等采用气相色谱仪（FID检测器，不锈钢色谱柱，载气N2，流速为40mL·min）测定。

1.5数据处理

1.5.1累积产气量和产气速率的计算

实验采用排水集气法收集气体，故实验中累积产气体积的计算采用式⑴所示的方法：

VB,i?VB,i-1??VG,i-VG,i-1? ⑴

式中：

VB，i、VB，i-1——第i次和(i-1)次测气时累积产气的体积mL；

VG，i、VG，i-1——第i次和第(i-1)次测气时的排水的体积mL。

而产气速率的计算采用式⑵所示的方法：

V-V产气速率＝B，iB，i-1 ⑵ ti-ti-1

式中：ti、ti-1——第i次和(i-1)次测气时的时间，h。

1.5.2累积产氢体积的计算

累积产氢体积的计算参见文献[5]。

1.5.3产氢发酵数学模型及数据处理方法

对实验结果用改进的Gompertz模型[6,7,8]进行非线性拟合，并对产气数据进行式⑶～⑸的计算。用

CurveExpert1.3软件，进行非线性回归，求得改进的Gompertz模型的动力学参数。

最大比产氢速率（mL/gVS?h）=

式中：Rm ——最大产氢速率，mL/h。 Rm ⑶ 起始泔脚VS量

比产氢速率（mL/gVS?h）=

式中：H ——累计产氢量，mL。 H ⑷ 起始泔脚VS量?时间t

产氢率（mL/gVS）＝

式中：P——最大产氢量，mL。 P ⑸ 起始泔脚VS量

2结果与讨论

2.1不同接种量对泔脚发酵产气的影响

图2、图3分别为不同接种量下泔脚发酵产氢的累积产气量、产气速率的变化曲线。

图2 不同接种量下的累积产气曲线

图3 不同接种量下的产气速率

由图2及图3可知：在本实验条件下，随着接种量的增加，泔脚发酵过程的累积产气量及产气速率也随之增大。在40％、50％、60％的接种量下，泔脚发酵产氢的累积产气量及产气速率均较低，且产气很快趋于停止（12h以内），故40％、50％、60％的接种量表现出较差的产气能力。因此，在本文下面的讨论中，不在考虑40％、50％、60％的接种量下的发酵产氢。

从图2还可以看出，累积产气量与接种量之间表现出较为显著的正相关性（相关系数R2＝0.9309）。然而，接种量越大，就意味着单位体积反应器所能发酵的底物越少，反应器的利用率就越低。因此，为实现泔脚的迅速减量化，高接种量对泔脚的发酵产氢并非总是有利，故确定最佳接种量时应该综合多方面因素加以考虑。

2.2不同接种量对泔脚发酵产氢的影响

不同接种量对泔脚发酵产氢的影响见图4～图6。图4、图5、图6分别为不同接种量下泔脚发酵产氢的生物气中氢气的体积含量、累积产氢量、比产氢率变化曲线。

图4 不同接种量下的产氢生物气中氢气的体积含量

图5 不同接种量下的累积产氢量

范文三：接种量对红薯酒糟沼气发酵的影响

( 湖南农业大学 食品科技学院,湖南 长沙 410128; 2. 湖南农业大学园艺园林学院,湖南 长沙 410128; 1.

3. 作物种质创新与资源利用国家重点实验室培育基地,湖南 长沙 410128)

摘 要:研究不同接种量对红薯酒糟中温厌氧发酵的影响，探求红薯酒糟厌氧发酵的最佳接种量在 45? 时，比较 4 种不同接种量 对。4 + 红薯酒糟中温厌氧发酵过程中产气率、pH 值、氨基态氮( NH-N) 、挥发性脂肪酸 VFA)( 浓度、甲烷百分含量及 TS、CODcr 的去 除效果的

影响结果表明 随着接种量的增加:，微生物的积累周期减短，有利于产气高峰提前，缩短产气周期; 同时能提高发酵系统 酸碱的缓冲能。

力其中，50 接种量的总产气率甲烷平均百分含量及 TS 和 COD 去除率最高，分别为 124. 14 66 37 35 77 。%、%、.%、.%、47. 90% ; pH 值都在正常发酵范围内。

关 键 词:厌氧发酵 接种量; 沼气; 化学需氧量;

中图分类号:TQ920, 9 文献标识码:A 文章编号:0254 , 5071(2011)05 , 0037 , 04

Influence of inoculum on anaerobic fermentation of sweet potato lees

1 2，3 1，3 1* 1，3 1 1 1LI Meiqun，XIONG Xingyao，TAN Xinghe，DENG Jiehong，ZHOU Hongli，PENG Dan，TANG Yanhong，ZHANG Yanyan

( 1. Coege of FoodS cence and Technoogy，Hunan Agrcutura Unversty，Changsha 410128，Chna; llililliii

2. Coege of Hortcuture and Landscape，Hunan Agrcutura Unversty，Changsha 410128，Chna; llililliii

3. State Key Laboratonry cub aton Base for Germpasm nnovaton and Utzaton of Crop， Changsha 410128，Chna) IilIiiliiiAbstract: Effectso f inoculum on mid-temperature anaerobic fermentation of sweet potatolee s were studied. Gas production rate，pH value，amino 4 + nitrogen ( NH-N) ，volatile fatty acid ( VFA) content，percentage of methane and reduction of TS and COD affectedb y four different inoculum at 45? were studied. The results showed that，with increase of inoculums，the accumulation of microorganisms shortened，peak of gas production brought forward and gas production period shortened，and moreover，the pH buffer capacity of fermentation systemwa s improved. The highest gas production rate，average percentageo f methane contentan d the reduction effectso f TS and COD were 124. 14% ，66. 37% ，35. 77% ，47. 90% ， respectively when inoculum by 50% . pH values were within the range of normal fermentation.

Key words: anaerobic fermentation; inoculum; methane; chemical oxygen demand ( COD)

接种物中除了含有大量的沼气发酵微生物外，还含有然而，对利用生物质能源生产乙醇之后的薯类酒糟进微生物生长必不可少的生长因子，如维生素、某些氨基酸 行厌氧发酵的研究还较少，本试验以红薯酒糟为原料，研究 等。因此，接种物的种类和数量对厌氧消化中产甲烷阶段 。在 45? 条件下，采用猪粪沼气池发 接种量对发酵的影响,1,的运行效果和稳定性非常重要 酵后的沼泥作为接种物; 在底物总量一定的前提下，研究不 。

目前，在研究固体废弃物厌氧消化时，国内外研究者大 同接种量对红薯酒糟中温厌氧消化过程的影响，以期对红 ,2-6,多采用经过驯化的厌氧污泥作为接种物。在研究餐厨 薯酒糟厌氧消化工艺的完善提供参考。 ,7,等易腐垃圾接种量的问题上，董诗旭等发现接种物占总 1 材料与方法

1. 1 材料与接种物 消化物 20 的时候产气效果最佳，累积产气量显著高于其 %,8, 他处理马磊等发现 480g 餐厨垃圾接种 120g 接种物 。试验所用的发酵原料为模拟酒精厂生产工艺制取的 ( TS 比为 9. 47) 时产气效果最佳，整个过程累积产气量为 红薯酒糟活性污泥取自湖南长沙县跳马乡新竹村以猪 。

9359mL，显著高于其他处理粪为发酵原料的沼气池，水分含量为 87. 1932。在接种量的研究上，潘云霞 % ，固形物 ,9,等研究了接种物浓度对厌氧发酵产气特性的影响，发现 含量为 12. 2606% ，pH 值为 8. 23，电势为 ,8 4mV。各微 7 适宜的接种物浓度有利于细菌和微生物的生长，使产气加 生物菌群的数量为好氧产酸菌 1. 9 ×1 0个 / mL，厌氧产酸 ,10,127 快，并且接种物的浓度与物料浓度相互制约。赵洪等在 菌 1. 1 ×1 0个 / mL，好氧氨化菌 1. 4 ×1 0个 / mL，厌氧氨 109 化菌 3. 0 × 10个 / mL，厌氧纤维素分解菌 1. 5 × 10个/ mL， 研究接种物数量对沼气产气量的影响时，以鲜猪粪为原料， 7 产甲烷菌 2. 0 × 10个/ mL 。采用批量沼气发酵方法，研究了 7 个接种量对厌氧发酵产

气量产气特性的影响 发现接种量;为 35 :4 9 时，沼气 、%% 1. 2 试验方法

发酵启动快。 设接种量指接( 种物的数量占发酵原料总体积的百分

收稿日期:2011 , 01 , 18

2011 No. 5 38 China Brewing ??Serial No. 230 Research Report

、第二峰值产气量、总产气量，产气率见附表。峰值产气量比)为 20 30 40 和 50 4 个处理，每个处理重复 3%、%、%%

次采用批量发酵，用 1000mL 容量瓶作发酵器，每瓶加入 。

附表 不同接种量对红薯酒糟厌氧发酵产气的影响 新鲜酒糟，再按设计处理加入新鲜猪粪，搅拌混合后，连接 Attached table, Effects of inoculum on gas production of sweet potato 好装置，放入 45? 水浴锅中进行厌氧消化。本试验发酵周 lees by anaerobic fermentation 期为 40d。发酵过程中采用排水集气法测定日平均产气量，

在取样口用 25mL 移液管取得料液样品测定发酵液中理化 / 产气率 第一峰值产 第二峰值产 接种量 / % 总产气量 / mL , 1 气量 / mL气量 / mL ,mL( gTS) ,??指标的变化连续发酵 40d，统计日平均产气量总平均产 。、

气量 。20 645 140 2718 41. 6698 1. 3 测定项目及方法 30 1097 185 3471 60. 8161 总固体浓度( TS ) 和含水率: 烘干法; 挥发性脂肪酸 40 1576 302 4886 99. 8767 ,5,( F) 浓度: 酸性乙二醇比色法( 采用料液经 4000r / mn 离 VAi50 1652 352 5061 124. 1447 心 10min 后测定) ; 氨态氮: 滴定法( 采用料液经 5000r / min 离

心 10mn 后测定) ; pH 值: 通过精密 pH 计( PS3C) 测定; iH- 结合产气峰和产气率，结果 附表(表明) ，20 接种量微%

生物数量较少，不能很好的启动发酵 ;30% 接种量的微生物 COD值: 重铬酸钾-硫酸法测定。TS 产气率: 即单位原料干 Cr 数量较多，能快速启动发酵; 40% 、50% 接种量的微生物数 物质产气量，主要反映原料的产气潜力。计算公式: 量庞大，能利用丰富的机制快速产气，同时利用丰富的有机 产气率 = ( 总累计产气量 ,空白组总累计产气量 / T)S × W?质使自身数量增加，保持产气量的持续，有利于产气 。100% ,11,2. 2 不同接种量对红薯酒糟厌氧发酵 pH 值的影响 式中 W: 为原料质量，g; TS 为原料总固体百分含量，%。

甲烷的测定 甲烷含量的分析方法为气:相色谱法，采用 导津

GC2010 气相色谱进行检测，固定相 GDX-401，色谱柱 为不

锈钢填充柱( 3mm ×1 m) ，高纯氢气为载气，流速为

25mL / min，柱温为 50? ，进样口温度 100? ，检测器为 TCD， ,12,检测器温度 50?进样针选用 10uL 的气密性进样针， 。

检测时用气密性进样针通过胶管取发酵气体进样 。

2 结果与分析

2. 1 不同接种量对红薯酒糟厌氧发酵产气量的影响

图 2 不同接种量红薯酒糟厌氧发酵过程中 pH 值的变化曲线

Figure , rt of pH value of t tt lees in fr2Vaiaionsweepoaoanaerobic em

entation with different inoculum

在温度 45? ，pH 值为 7. 0，发酵时间 40d，接种量分别

为 20% 、30% 、40% 、50% 的条件下进行试验，得到厌氧发酵

过程中 pH 值的变化，结果见图 2。从图 2 可以看出，红薯

酒糟厌氧消化过程中，各处理 pH 值变化的趋势基本一致，

均在试验开始的第 3d7d 下降至整个过程的最低值，然后 、

逐渐上升。其中，30% 、40% 、50% 接种量的红薯酒糟在第

图 1 不同接种量红薯酒糟厌氧发酵产气量的变化曲线 14d 均为 pH 6. 2 左右，之后一直维持在 pH 6. 3 :6 . 8; 20% Figure 1, Variation of gas production of sweet potato lees in anaerobic 接种量的在 14d 为 pH 5. 88，之后维持在 pH 6. 2 左右。因 fermentation with different inoculum 此 30 40 50 的接种量能满足红薯酒糟发酵微生物所 %、%、%

需要的 pH 值，使发酵达到很好的效果。 在温度 45? ，pH 值为 7. 0，发酵时间 40d，接种量分别2. 3 不同接种量对红薯酒糟厌氧发酵氨基酸态氮的影响 为 20 30 40 50 的条件下进行试验，采用排饱和食 %、%、%、%

在温度为 45? ，pH 值为 7. 0，发酵时间为 40d，接种量 盐水集气法每日定时测量产气量，计算产气量的日平均值，

分别为 20 30 40 50 的条件下进行试验，得到厌氧 %、%、%、%得到日产气量，结果见图 1，红薯酒糟接种量为 20% : 50%

发酵过程中氨基酸态氮的含量变化，结果见图 3。红薯酒糟 时都能正常启动。接种量大，启动快、产气量大，说明沼气

厌氧消化过程中，40% 、50% 的氨基酸态氮值变化的趋势基 发酵微生物基数大，微生物生长必不可少的生长因子能满 ,13,本一致，均在试验开始的第 5d 下降至整个过程的最低值， 足微生物生长发育的需要，有利于产气。

20 30 40 50 接种量条件下，红薯酒糟的第一%、%、%、%

2011 年 第 5 期 中 国 酿 造 39?? 研究报告 总第 230 期

然后缓慢上升。20% 、30% 的氨基酸态氮值变化的趋势基% ; 50% 接种量的 TS 去除率最高，为 35. 77% 。增为 19. 39

本一致，均在试验开始的第 5d 下降至整个过程的最低值， 加接种量可以促进 TS 的降解，减少红薯酒糟固形物含量， 然后 逐 渐 上 升;在 第 10d 开 始 下 降，随 后 基 本 维 持 在 从而克服消化底物固含率过高引起的消化底物流动性和混

合性差的缺点，同时能减少搅拌能耗。 500mg / L左右，在厌氧发酵过程中 40% 、50% 的氨基酸态氮

值一直比较高，在发酵液中能起到的缓冲作用也比较大。

图 5 不同接种量对红薯酒糟厌氧发酵 TS 的去除效果 + -N 的变化曲线图 3 不同接种量红薯酒糟厌氧发酵过程中 NH 4 Figure 5, TS reduction of sweet potato lees in anaerobic + Figure 3, Variation of NH -N content of sweet potato lees in an fermentation with different inoculum 4

aerobic fermentation with different inoculum

2. 6 不同接种量对红薯酒糟厌氧发酵 COD 去除率的影响 2. 4 不同接种量对红薯酒糟厌氧发酵 VFA 的影响

图 6 不同接种量对红薯酒糟厌氧发酵 COD 的去除效果 图 4 不同接种量红薯酒糟厌氧发酵 VFA 的变化曲线 Figure 6, COD reduction of sweet potato lees in anae Figure 4, Variation of VFA of sweet potato lees in anaerobic robic fermentation with different inoculum fermentation with different inoculum

从图 6 可以看出，红薯酒糟厌氧消化过程中，发酵的接

? ，pH 值为 7. 0，发酵时间 40d，接种量分别在温度 45种量不同，发酵后废水中 COD 的降低率也不一样。20% 、 为 20 30 40 50 的条件下进行试验，得到厌氧发酵 %、%、%、%30 40 50 接种量的 COD 的降低率分别为 21. 81 %、%、%%、过程中 VFA 的含量变化，结果见图 4。红薯酒糟厌氧消化 32. 58 36. 13 47. 90 ; 可见随着接种量的增加，COD 的 %、%、%

过程中，不同接种量 VFA 值的变化趋势基本一致，都不断 去除率也增加。废水中 COD 的去除率越高，越能接近环境 上升。在厌氧发酵过程中随着接种量的增大，VFA 的值也 排放标准，所需要二次处理的费用越低。添加接种物可以 ,14-15,比较高，这样能更多的提供产甲烷的前提碳源。在 15d 提高系统微生物数量，发酵容易启动，缓冲能力大，不易出 和 30d 时数值略有下降，这是氨基酸态氮等碱性物质对发 现酸化，有利于有机物质的降解，有利于保护环境。 酵的缓冲效果在厌氧发酵过程中，40 50 接种量时的 。%、%2. 7 不同接种量对红薯酒糟厌氧发酵甲烷百分量的影响 VFA 值一直比较高，在发酵液中能更多的提供产甲烷机制 从图 7 可以看出，接种量为 20% 、30% 、40% 、50% 的甲 前提物质，但是 50 的接种量占用的空间大，能有效利用的 %烷百分量( 甲烷占总沼气体积的百分比) 总体变化趋势基 物质少 ;在同等条件下，40 的接种量也能达到发酵的良好 %本相同 都先增大:，然后有所降低前 10d 随着接种量的增 大甲。

效果，且占用的空间小，能更多的利用发酵原料 。烷百 分 量 也 较 大，之 后 甲烷含量差异较 小20 。%、2. 5 不同接种量对红薯酒糟厌氧发酵 TS 去除率的影响 30 40 50 接种量在整个过程中的甲烷平均百分量 %、%、%

从图 5 可以看出，随着接种量的增大，红薯酒糟的 TS ( 总 甲 烷 百 分 量 与 天 数 的 比) 分 别 为 58. 63 61. 61 %、%、

60. 84 66. 37 可见接种量对甲烷百分量在整个过程 %、%。

去除率逐渐提高。20% 接种量的红薯酒糟 TS 去除率最低，

2011 No. 5 40 China Brewing ??Serial No. 230 Research Report

中的影响不是很大从图 1 可以知道，在整个过程中前 20d 50 接种量的氨基酸态氮和。环境中的 pH 值也不同，40%、%产气较大，之后产气较小，30d 之后基本不产气，甲烷百分 VFA 数值一直都比较大，这能为产甲烷菌提供更多的甲烷 量是决定产气质量的主要因素，在主产气高峰时含量高则 前提物质，有利于产气的快速进行，同时也能更好的调节发 发酵的条件比较好，因此，30% 、40% 、50% 的接种量在整个 酵液，增强系统的酸碱缓冲能力，使系统维持在酸化水解和 过程中的甲烷平均含量较高，是红薯酒糟中温发酵的较好 产甲烷的相对平衡状态。 接种量。 参考文献:

,1,徐文龙，卢英方，RUDOLF WALDER, 城市生活垃圾管理与处理技术

,M,, 北京 中国建筑工业出版社:，2006,

,2,马 磊，王德汉，谢锡龙，等, 接种量对餐厨垃圾高温厌氧消化的影响

,J,, 农业工程学报，2008，24( 12) : 179-182,

,3,CALLAGHAN F J，S D A J，TNT ，et a, Contnuous WAEHAYAIHYKli

co-digestion of cattle slurry with fruit and vegetable wastes and chicken

manure,J,, Biomass Bioenerg，2002，27( 1) : 7 l-77,

,4,韩祥兵，争英豪，刘景华，等, 酒糟废液厌氧-好氧综合治理应用初报“”

,J,, 酿酒科技，1998，1( 85) ，71-73,

,5, SOSNOWSKI P，WIECZOREK A，LEDAKOWICZ S, Anaerobic co-di-

gestion of sewage sludge and organic fraction of municipal solid wastes

图 7 不同接种量红薯酒糟厌氧发酵过程中甲烷的变化曲线 ,J,, Adv Environ Res，2003，7( 3) : 609-616,

7, Variation of CHof sweet potato lees in anaerobic fermenta Figure ,6,LOPES W S，LEITE V D，PRASAD S, Influence of inoculum on perform- 4

ance of anaerobic reactorsf or treating municipal solid waste,J,, Biore- tion with different inoculum

source Technol，2004，94( 3) : 26 1-266, 3 结论与讨论 ,7,董诗旭，施翔星，周金顺，等, 接种量对易腐垃圾发酵产氢和产甲烷的

( 1) 4 种接种量都能启动红薯酒糟发酵，但是接种量对 影响研究,J,, 可再生能源，2009，27( 1) : 65-68, 沼气发酵的启动产气量有明显影响接种量越大，发酵启 、。,8,马 磊，王德汉，谢锡龙，等, 接种量对餐厨垃圾高温厌氧消化的影响 动的快，产气率也大所以，适当提高发酵接种量，有利 。,J,, 农业工程学报，2008，24( 12) : 178182, -

于产气 。,9,潘云霞，李文哲, 接种物浓度对厌氧发酵产气特性影响的研究, J ,,

农机化研究，2004( 1) : 187-192, ( 2) 红薯酒糟的 TS、COD 去除率也较高。其中 50% 接

,10,赵 洪，邓功成，高礼安，等, 接种物数量对沼气产气量的影响,J,, 安 种量的红薯酒糟 TS、COD 去除率最高，分别为 35. 77% 、

徽农业科学，2009，37( 13) : 6278-6280, 47. 90 接种量越大，微生物也较多，能更多的利用有机 %。

,11,刘荣厚，王远远，孙 辰，等, 蔬菜废弃物厌氧发酵制取沼气的试验研 物质; 但是接种量太大，底物原料也会相应的减少，并不能

究,J,, 农业工程学报，2008，24( 4) : 209-213, 实现产气量和降解的相应提高，因为一定的营养条件下，微

,12,杨 光, 低温对沼气菌群产气能力的影响以及产甲烷菌的分离,D,, 生物达到一定数量时，营养的相对缺乏导致生存竞争，从而

西北农林科技大学硕士论文，2008, 降低了微生物的活性。所以适当的接种量能提高对底物的

,13,余建峰, 不同接种物对牛粪高温厌氧发酵过程的影响,M,, 郑州 :郑 利用效率，降低 TS 和 CODcr 。州大学出版社，2006, ( 3) 30% 、40% 、50% 接种量的甲烷平均百分含量分别 ,14,邵 蓉，余晓红，刘珊珊, 利用啤酒麦糟进行 L-乳酸生产的研究,J,, 为 61. 61% 、60. 84% 、66. 37% ，产气高峰期出现的时间基本 食品科学，2008，29( 8) : 467-472, 一致，但是接种量大的产气量大，所以 50% 接种量的主要燃 ,15,蒲贵兵，王胜军，孙可伟, 接种量对泔脚发酵产氢余物甲烷化的强化 烧气体-甲烷的含量最多，同时能提供更多的热量。 研究,J,, 中山大学学报，2009，48( 1) : 88-97, ( 4) 沼气发酵的正常 pH 值为 6. 0 :9 . 0，红薯酒糟的

pH 值在正常发酵范围内。在发酵过程中，接种量不同时，

范文四：[doc] 酵母接种量对发酵性能和啤酒质量的影响

酵母接种量对发酵性能和啤酒质量的影响

E呈五雷薪型巴EE杀菌监糖偾

村?骨t32{:嚣,…’

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响

[摘要]本文通过中试研究阐明了发酵接种速率(接种量)对发酵性能和最终啤酒质量的影响

四个发酵器接种的酵母细胞浓度从】28至74.9百万细胞/n山一相当于普通高琅发酵接种量的

l/2至4倍观察了高接种量发酵液的堪值..对四个发酵器而言.净酵母增殖量不变..在低接种量

的发酵啤酒中发现了高水平浓度的酯,高级醇和酒花复合物.

奉实验集中研究以葡萄耱作为可发酵糖,接种量对啤酒成分和风昧的影响.

『试验J

生产麦汁倒入四个发酵器中,冷却至9.3,

96,麦汁用无菌压缩空气充氧至饱和每个发酵

器接种酵母至下列浓度开始培养:】2.8×lo*,30.3

×l,538xl和74.9x1活细胞,cnL..全部发

酵器发酵过程中温度控制在I1?.每天两次取样计

酵母数,对存活率作化学分析酵母数和存活率可

分别应用血球计数器和美蓝染色方法测得

结果与讨论J

?发酵性能

不同接种量的发酵速度依次显示(图1),每

增加100万/n1Il的细胞大约产生2.0小时的还原力

(图2)表示了发酵液中酵母的生长曲线正如所预

料的那样,高接种量发酵液中酵母数峰值出现早:

(图3)说明了接种量与峰值之问的线性芙系有趣

的是,净酵母增殖量相应地保持不变(见图4)这

种现象可能是由于在高接种量时成为对酵母生

长的限制因素

每个接种量的酵母相对牛比如(图5)所示.相

对生长的范围在大约6倍到2倍之问,分别对墟于

低到高的接种量.斟为从低接种量收得的酵母细胞

中”新”生细胞占很大比例而”衰老”细胞中自溶的

很少低接种量发酵器中e降下的酵母活细胞最高

(89.5%和9o.2%),而对应的高接种量则是86.0%

和85.9%

收稿口期:20?,o6一I

图2四种不同接种?发酵的酵母生长曲线

?啤酒化学

I)苦味物质和氮的利用

高接种量总会导致低的【Hu水平(见表1).I_AA

浓度也是类似的趋势这种差别可能是在高接种量

情况下造成的IBu损失,或因为更多泡沫或是因为

彻底的发酵=高搂种量所导致的高FAN含量意味

着接触更多的酵母则会有更低的FAN利用率(见表

I).

?

66?

乏囱薪型巴氏杀菌监潮仪顾刃膛

1311o0—~84466o0113366;.,130.o6143664263o9076.’

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l40

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l2O

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90

8O

70

loo

90

80

70

6O

50

40

3O

20

lO

图3观察到不同接种量的最大酵母数图4纯酵母增加数

表1不同接种?的成熟下面发酵啤酒中的

IBU和FAN值(FAN单位:mL)

相对接种量IBUFAN

0.5x24.684

1.0x21.684

2.0x20.791

3.0xl8.7lO1

2)挥发性有机物

越低浓度接种量的发酵酯的含量越高(见表

2).例如下面发酵的熟啤酒含有38%的酯酸异戊

酯,27%的2.甲基.1.丁酯,30%的己酸乙酯和20%

的醋酸苯乙酯.对最低接种量而言,乙醛浓度随接

种速率的上升而下降,熟啤酒中乙醛的含量在15.0

至11.0mg/L之间.

表2不同接种量的成熟下面发酵啤酒中

挥发性有机物和杂醇一览表(单位:mg/LJ

相对接种量

0.5x1.0x2.0x3.0x

醋酸异戊酯3.953.163.O12.45

2一甲基一1一丁酯O.3O.27O.37O.22

己酸乙酯0.49O.390.410.34

醋酸苯乙酯1O.9O.8O.8

乙醛1514.214.411

3一甲基一1一丁醇67.458.859.753.7

2一甲基一l一丙醇16.617.419.720

3)乙醇和杂醇

高接种量的发酵,乙醇产率很高,下面熟啤酒中

的ADF从99.1%增加到100.3%,相应的酒精/RE

比率增长2.15%,2.28%.高接种浓度的残余可发

(上接第64页)

3.2利用酵母的生理特性实验(糖发酵实验等)来

鉴定异类酵母.

3.3利用抗热性试验检出异类酵母.

因啤酒酵母在52oC,10min即可杀死,而异类酵

母耐热性强,一般都杀不死.注意:作死灭试验时,

10rain后应立即将其冷却至室温后作培养,否则降

温慢会提高杀菌值.

3.4利用孢子的形成速度检出异类酵母

因下面酵母在不利的环境中3天以后才开始生

:

4.

4

鹫4.

盎4.

133O5475

接种量(百万细胞)

图5相对增长数

(最大酵母数/酵母添加量)

酵性糖降低0.16%,0.o5%(w/w).在高接种量啤

酒中,3.甲基.1.丁醇增长9%,2.甲基.1.丙醇增长

20%.

?感官分析

在低接种量的啤酒中发现了高的总香味强度

(见图6)和酒花香味强度(见图7).两种低接种量

的啤酒也有很强的果香味.

l33O5475

酵母接种量(百万/mL)

图6成品啤酒中四种不同

接种量所体现的香昧强度

l33O5475

酵母数(百万/mI)

图7成品酒中四种不同

接种量的酒花香昧强度

【l

酵母接种量对啤酒发酵的影响主要表现在缩短

发酵时间,获得高的细胞峰值数,然而净酵母增殖量

在实验范围内保持不变.高接种量所收的酵母存活

率较低.高接种量会导致产生低含量的IBU与高的

残留FAN含量和高的乙醇含量.一些杂醇含量也

会随接种量的增加而提高.感官分析揭示了低接种

量的啤酒具有较好的香味.明显的,接种量的一致

性是保证产品一致性的重要前提.

译自:TechnicalQuarterlyvo133.numbed,1996.pa?,32

长孢子,上面酵母一般2天,异类酵母2天.可利用

无营养培养基(如醋酸钠琼脂培养基或石膏培养基)

来作实验.

操作:在无营养培养以前,先将酵母活化(因只

有年轻细胞才易长出孢子),再用无菌水lOmL洗涤

(3次),离心分离,除去外部营养后,接种至无营养

培养基上.

译自:德国WemerBack教授(FarbadasundHandbuchderGetraenke—

biologie)

范文五：接种量和C_N对黑曲霉发酵产生柠檬酸的影响_陈雪梅

第44卷（总第147期）

四川食品与发酵

SichuanFoodandFermentation第44卷（第6期）Vol.44，No.6

接种量和C/N对黑曲霉发酵产生柠檬酸的影响

陈雪梅1，宋志建1，李建成1，蔡再华2

（1.黄石理工学院化学与材料工程学院，湖北黄石435003；2.黄石兴华生化有限公司，湖北黄石435002）摘

要：黑曲霉发酵柠檬酸的过程中，溶氧相对充足条件下，接种量及C/N是发酵最重关键的因素之一，然而它们又

互相制约。本文同时探讨接种量和C/N对黑曲霉发酵柠檬酸产酸率的影响，利用Matlab对数据进行响应面分析，优化得出此时其发酵最佳接种量为58000～68000个菌球每毫升，最佳C/N为22.36～24.43：1。关键词：柠檬酸；黑曲霉；C/N；接种量；响应面中国图书分类号：TS921

文献标识码：A

文章编号：1671-6892（2008）06-0029-0003

EffectsofInoculationAmountsandCarbon-NitrogenRatioon

CitricAcidFermentationbyAspergillusNiger

CHENXue-mei1,SONGZhi-jian1,LIJian-cheng1,CAIzai-hua2

(1DepartmentofChemicalandMaterialsEngineering,HuangshiInstituteofTechnology,HuangshiHubei435003

2HuangshiXingHuaLlimitedSensoryCapabilities,HuangshiHubei435002)

Abstract:Bothinoculationamountsandthecarbon-nitrogenratioareplayinganimportantroleincitricacidfermentationbyAspergillusNiger.However,undertheadequatedissolvedoxygenconditions,theyarealsoconstrainedwitheachother.Inthisstudy,inoculationamountsandthecarbon-nitrogenratiowerediscussedusingcornmolassesasbasalcitricacidfermentationmedia.Furthermore,thedatawereanalyzedbyresponsesurfacemethodologyusingMatlab.Theresultsshowedthatbestfermentationinoculationamountswas58×103～68×103pelletspermilliliter,whilecarbon-nitrogenratiowas22.36～24.43∶1.

Keywords:citricacid;AspergillusNiger;carbon-nitrogenratio;inoculationamounts;responsesurfacemethodology

柠檬酸，又称枸橼酸，是三羧酸循环的重要组成部分，可从植物原料中提取，也可由糖进行发酵制得，是香料和饮料的酸化剂，在食品和医学上用作多价螯合剂，同时是化学中间体，用于制造药物，也可用于金属清洁剂、媒染剂等。

黑曲霉发酵柠檬酸已经有近百年的生产历史了，虽然柠檬酸发酵技术有很大提高，但是大多数只是停留在经验式生产上，在生产上不便控制，常出现产率不稳定的问题。溶氧充足时，接种量和C/N是发酵的关键的因素，直接影响发酵周期、转化率和产酸率，然而它们又互相制约。一般来说，接种量小溶氧充足，但多会导致营养过剩，菌体菌丝球大，产酸速率低，周期长。相反接种量过大会引起溶氧不足，无

氧代谢活跃，不利于酸积累，不仅会导致发酵成本的增加，也会过多的移入代谢废物，影响正常发酵的进行[1]；同样，C/N高会引起菌体生长不良，代谢缓慢，过小同样导致菌丝球生长大、疏散，菌丝向外伸展，产酸不高。本实验在恒定充足溶氧条件下，探讨接种量和C/N两因素交叉作用对黑曲霉发酵柠檬酸产酸率的影响，得到相关基础数据，利用Matlab软件对数据进行响应面分析，得到最终的实验结果，改变传统经验式发酵，对生产有直接的指导意义。

11.1

实验部分主要仪器

XSM生物显微镜；THZ-D型台式恒温振荡箱；SW-CJ-2FD型双人单面净化工作台；BS223S型电

收稿日期：2008-10-27

作者简介：陈雪梅（1969-），女，副教授，主要从事化工的教学与科研工作。

30

四川食品与发酵

2008年第6期

子天平；LDZX-30KAS型立式压力蒸汽灭菌器；以下，按表3的接种量接入菌种，摇床转速300转/

KDN-04B定氮仪。1.2

菌种（麸曲孢子）

黑曲霉麸曲孢子菌种由黄石兴华生化有限公司提供。

min，温度37℃，培养70h后记录菌球形态并滴定产

酸情况。

1.6分析方法

碳的测定：重铬酸钾容量法———稀释热法，测定

1.3糖液

自来水与玉米粉（过100目筛，黄石兴华生化有

方法测定[3]；

氮的测定：化学试剂氮测定通用方法———凯式定氮法[4]；

产酸测定：0.1429mol/LNaOH溶液中和滴定（酚酞指示剂）；

糖的测定：直接滴定法———菲林热滴定法[5]，在测定总糖时先将样品用硫酸水解，再中和到中性，直接滴定法进行滴定。

限公司提供）按质量比4:1的比例混合，90℃保温并不断搅拌，并加入高温淀粉酶，恒温20min～30min，用碘指示剂检验不变蓝，即糖化完全，得到20%玉米粉糖化液。将20%玉米粉糖化液经两层纱布过滤得糖化清液。

1.4种子培养

300ml摇瓶加入50ml的20%玉米粉糖化液，纱

布封口，灭菌，待温度下降至40℃以下，接入黑曲霉孢子，在摇床转速300r/min，恒定温度35.5℃，培养

22.1

结果与分析碳、氮测定与配比

采用重铬酸钾容量法测定样品中C的含量。该

24h左右。取培养液稀释在显微镜下计数，计算出黑

曲霉菌丝球浓度，一般达60万～100万个菌球每毫升。合格的菌丝球应是致密形的，菌球直径不应超过

方法主要测定的是样品中有机碳的含量，但结果对本实验不会造成影响，因为黑曲霉只能利用有机碳。氮含量用目前应用最为广泛的凯式定氮法测定样品中N的含量。测定结果如表2。

表2

不同样品C和N含量的测定结果表

玉米水解清液

含C量%

玉米水解全液

0.1mm，菌丝短且粗，分支少，瘤状，部分膨胀[2]。

在相同的培养条件下，对比观察菌种生长形态。改变后的菌种培养基为玉米水解全液与过滤后的清液按不同比例配比而成，具体配比如表1。

表1

序号

不同培养基的配比

7.2710.134

6.7291.257

150∶1

220∶1

35∶1

含N量%

C/N

依据表2可以计算出玉米水解全液与玉米水解过滤后的清液比例时的C/N分别如下表3：

表3

糖液比例

不同比例糖液C/N结果

注：培养基的体积均为30ml，接种量为1环。在设定的培养条件下，培养22h后镜检图分别对应如下图1、图2、图3。

1:11:31:41:51:6清液

C/N10.06：117.20：119.97：122.36：124.43：154.26：1

2.2

图1（×100）

图2

（×100）

图3

（×100）Z

实验结果

按照上述发酵培养的方法分别配制不同比例糖

液，对菌种计数后接入不同数量菌种，进行70h发酵，发酵结束后用纱布将菌体过滤，取发酵过滤清液

从这组镜检图可以看出，在含氮量少的玉米清液培养基中，黑曲霉菌球长得很大，且形状不规则，生长不正常。而在图2中，菌丝生长细长，菌球相对松散。在图3中，菌球体比图2中明显紧密且颜色深，菌丝也较粗短，符合正常生产的黑曲霉菌种形态。

1ml以0.1429mol/L的NaOH溶液滴定（平行滴定三

次），记录平均消耗NaOH的体积，每消耗1ml

0.1429mol/LNaOH时溶液为1%酸度，也即为发酵

液产酸率（%），

接种量和C/N对黑曲霉发酵柠檬酸产酸率的影响如表4。

经测定发酵液总糖浓度均为15.4%左右，发酵产酸率越高，转化率也越高。

1.5发酵培养

将20%玉米粉糖化液与过滤后的玉米糖化清液

按表二比例混合（V/V）。在500ml摇瓶中加入50ml混合后的培养基，纱布封口，灭菌，待温度将至40℃

第44卷（总第147期）表4产酸

陈雪梅等：接种量和C/N对黑曲霉发酵产生柠檬酸的影响31

接种量和C/N对黑曲霉发酵柠檬酸产酸率的影响比

率10.06∶117.20∶119.97∶122.36∶124.43∶154.26∶1

从上图4曲面中可以看出Z（产酸率）随X（接种量）和Y（清液/全液）的增减趋势，直观表达了接种量和C/N综合影响下产酸情况；从图5平面中可以直接读出一定范围内任意接种量和C/N下产酸量的理论数值，并且可以看出颜色最深区域（产酸最高）所对应的接种量和C/N。

接量

500个/ml2500个/ml5000个/ml25000个/ml50000个/ml75000个/ml

1.252.094.464.374.564.45

3.536.158.2011.0511.5510.85

2.554.575.9010.0814.2810.26

3.887.4710.0012.9515.5913.65

1.455.979.1212.5514.2512.40

1.251.752.352.556.424.35

33.1

结论

按照上述实验条件，对实验数据用Matlab进行

响应面分析后我们可以直观的看到碳\氮比、接种量与产酸率的关系，优化得出在溶氧相对充足情况下，其发酵最佳接种量为58000个/ml～68000个/ml，最佳C/N为22.36～24.43∶1。

从表4可以看出在相同C/N情况下，随接种量增大，产量先增后减少；类似情况，在相同接种量时，随C/N增大，产酸量也基本先增后减少。在接种量为

3.2本实验经交叉实验和统计分析优化得到最终

50000个/ml左右，C/N在19.97∶1~24.43∶1都可以取

得良好的效果。

结果，实验可操作性好，并且对实验数据拟合后大大降低实验误差，使达到数据更加精确可信。

2.3实验数据响应面分析

为得到更加精确直观的数据，将上述得到的实

3.3本实验培养基完全利用工业原料，对工业生产

有直接的指导意义。参考文献：

验数据用Matlab进行响应面分析，进一步优化实验结果，得到的拟合曲面和响应平面如图4、图5。

6

Z（产酸率%）201816141210864

2654Y（清液V/全

液V3）

121086

15

4L）

10个/m

0005×5产酸率%最种

18

清液全液

5.554.543.532.521.51

7

8

9

10

11

131415接种量×5000个/ml12

1816141210864产酸率%

[1][2][3][4][5]

陈坚,堵国成,李寅等.发酵工程实验技术[M].化学工业出版社,2003：70-71

朱亨政.柠檬酸发酵[J].食品与发酵工业，1994No6，72化学试剂氮测定通用方法GB696-88[S].1977年修订于彬,郭彦青,杨乐苏.化学氧化法测定土壤有机质的研究进展[J].广东林业科技，2007(23):100-102

食品中还原糖的测定GB/T5009.7-2003[S].2004-01-01实施

1614

2

1

X（接

图4响应曲面

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图5响应平面

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韩开发出紫玉米抗癌成分提高10倍

据韩国媒体报道，所含抗癌成分是现在玉米10倍的紫色玉米在韩国开发成功。江原大学教授李海翊23日表示：“成功开发出了被广泛认知为抗癌物质的天然食用色素花青素的含量是现有玉米10倍以上的品种。”

花青素是黑莓等草莓类中含量很高的色素，它通过抗氧化作用可以减缓癌细胞的成长。李海翊教授表示：“这次开发的玉米在包裹着玉米粒的叶子部分，每100克就含有17克左

右的花青素，从整体上呈现紫色。色素含量是原来开发的玉米的10倍以上。”

上月，英国一个研究所开发出了花青素含量很高的紫色西红柿。李海翊教授表示：“当时开发的西红柿是以人为的方式将其他植物的基因植入的基因改造作物，但这次开发的玉米是以传统培育方法取得的成果，因此在这一点上两者还是有区别的。”

———摘自食品伙伴网

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