CN115612583A - 一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵方法，包括步骤：S1.制备纳米材料；S2.制备发酵培养基；S3.菌株接种；S4.纳米材料的添加；并将发酵温度保持在28～30℃，发酵时间为28～30天。结果表明，在固态发酵条件下添加MnO2纳米粒子，酯类物质和乙醇产量较未添加纳米粒子的对照组提高了10.0％和28.3％，其中乙酸乙酯，丁酸乙酯和乳酸乙酯的产量明显提高；在固态发酵条件下添加CoFe2O4纳米粒子，酯类物质和乙醇产量较未添加纳米粒子的对照组提高了17.9％和7.3％，其中乙酸乙酯和丁酸乙酯的产量明显提高。

Description

一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵工艺
技术领域
本发明涉及一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵工艺，属于发酵工程技术领域。
背景技术
酿酒酵母广泛应用于发酵饲料生产、食品生产及燃料酒精生产等领域。酿酒酵母发酵代谢产物包括醇、酸、酯等，它们是食品及饲料及中重要的风味物质。然而受酵母菌发酵过程中抑制性代谢产物、营养物质竞争等因素的干扰，酵母菌细胞膜损伤，细胞内酶活力降低，生长被抑制进而影响其发酵效率。
目前，强化酿酒酵母产酯产乙醇性能的策略主要是基因工程。随着酿酒酵母的基因组逐步被探索，功能基因被注释，代谢网络正在构建，使得在细胞生理学研究的同时，能够在基因组尺度上分析微生物的特征。通过在基因水平上对酿酒酵母的特性进行修饰，可确定参与特定化合物合成的关键基因，并增加特定化合物的产量。然而酿酒酵母发酵过程复杂并涉及多个生理过程，每个过程受多个基因影响，导致基因工程技术操作繁琐，需耗费大量时间。除此之外，还可通过工艺优化来强化酿酒产酯产乙醇性能，主要通过优化发酵过程中的各项参数，使酵母菌处于最佳生长代谢环境中，从而实现酯类物质和乙醇产量的提升。但酵母菌发酵过程代谢路径具有复杂性，故该法提升产量的效率不高。因此，有必要设计一种新的强化酿酒酵母产脂产乙醇的工艺。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处，本发明提出一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵工艺，使得发酵产物中脂类物质和乙醇产量均得到了明显的提高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵工艺，其包括如下步骤：
S1、制备纳米材料：将0.2685g硝酸锰和0.3845g十二烷基苯磺酸钠溶于30mL去离子水中，当溶液变为透明时，在溶液中加入0.2M的高锰酸钾，连续搅拌30min变成浑浊溶液，将浑浊溶液转入高压釜，并在180℃下加热4h～6h，自然冷却到室温后过滤收集沉淀物，用去离子水和无水乙醇洗涤后干燥获得MnO2纳米粒子；
配置10mL且浓度为0.2M的Fe(NO3)2·9H2O溶液和10mL且浓度为1M的Co(NO3)2·6H2O混合，缓慢加入3M的NaOH溶液至PH达到12，向溶液中加入3滴油酸后，在90℃下搅拌2h，过滤，沉淀物用双蒸水洗涤，磁棒分离混合物并干燥后获得CoFe2O4纳米粒子；
S2、制备发酵培养基：由300g熟高粱、60g糠壳、60mL且温度为85℃的打量水混合成发酵培养基；
S3、菌株接种：S2步骤中的发酵培养基中加入60g大曲，得混合物A；
S4、在混合物A中加入MnO2纳米粒子或CoFe2O4纳米粒子，发酵。
优选的，所述MnO2纳米粒子或CoFe2O4纳米粒子的添加总量为100mg。
优选的，S4步骤中发酵温度为28℃～30℃，发酵时间为28～30天。
优选的，S1步骤的沉淀物洗涤后烘干温度为60℃。
优选的，S1步骤的磁棒分离混合物烘干温度为50℃。
优选的，S2步骤中高粱蒸熟方法：高粱中加入粮食体积60％的润粮水，润粮2h后蒸煮2h～3h。
与现有技术相比，本发明具有如下技术优点：
通过质谱仪分别检测了不同发酵条件下发酵产物中酯类物质和乙醇含量。总体而言，添加纳米材料后，酿酒酵母固态发酵产物中酯类物质和乙醇峰值强度高于对照组。在固态发酵条件下添加MnO2纳米粒子，酯类物质和乙醇产量较未添加纳米粒子的对照组提高了10.0％和28.3％，其中乙酸乙酯，丁酸乙酯和乳酸乙酯的产量明显提高；在固态发酵条件下添加CoFe2O4纳米粒子，酯类物质和乙醇产量较未添加纳米粒子的对照组提高了17.9％和7.3％，其中乙酸乙酯和丁酸乙酯的产量明显提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步详细说明本发明。
本案申请中使用的大曲来自泸州老窖股份有限公司。
以下是两种纳米粒子对酿酒酵母产脂产乙醇的试验影响数据：
1.MnO2纳米粒子对酿酒酵母产酯类物质的影响
添加MnO2纳米粒子条件下测定酿酒酵母固态发酵产物中酯类物质的含量，MnO2纳米粒子添加量为100mg，发酵温度为28～30℃，发酵时间为28～30天，大曲接种量为60g。结果显示，在添加MnO2纳米粒子时酯类物质的产量为56.5％，与未添加纳米粒子的对照组相比酯类物质的产量提高了10.0％，其中乙酸乙酯、丁酸乙酯和乳酸乙酯的产量明显提高。
2.MnO2纳米粒子对酿酒酵母产乙醇的影响
添加MnO2纳米粒子条件下测定酿酒酵母固态发酵产物中醇类物质的含量，MnO2纳米粒子添加量为100mg，发酵温度为28～30℃，发酵时间为28～30天，大曲接种量为60g。结果显示，在添加MnO2纳米粒子时醇类物质的产量为36.0％，其中乙醇产量为35.05％,与未添加纳米粒子的对照组相比乙醇产量提高了28.3％。
3.CoFe2O4纳米粒子对酿酒酵母产酯类物质的影响
添加CoFe2O4纳米粒子条件下测定酿酒酵母固态发酵产物中酯类物质的含量，CoFe2O4纳米粒子添加量为100mg，发酵温度为28～30℃，发酵时间为28～30天，大曲接种量为60g。结果显示，在添加CoFe2O4纳米粒子时酯类物质的产量为60.8％，与未添加纳米粒子的对照组相比酯类物质的产量提高了17.9％，其中乙酸乙酯和丁酸乙酯的产量明显提高。
4.CoFe2O4纳米粒子对酿酒酵母产乙醇的影响
添加CoFe2O4纳米粒子条件下测定酿酒酵母固态发酵产物中醇类物质的含量，MnO2纳米粒子添加量为100mg，发酵温度为28～30℃，发酵时间为28～30天，大曲接种量为60g。结果显示，在添加CoFe2O4纳米粒子时醇类物质的产量为30.6％，其中乙醇产量为29.3％,与未添加纳米粒子的对照组相比乙醇产量提高了7.3％。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、制备纳米材料：将0.2685g硝酸锰和0.3845g十二烷基苯磺酸钠溶于30mL去离子水中，当溶液变为透明时，在溶液中加入0.2M的高锰酸钾，连续搅拌30min变成浑浊溶液，将浑浊溶液转入高压釜，并在180℃下加热4h～6h，自然冷却到室温后过滤收集沉淀物，用去离子水和无水乙醇洗涤后干燥获得MnO2纳米粒子；
配置10mL且浓度为0.2M的Fe(NO3)2·9H2O溶液和10mL且浓度为1M的Co(NO3)2·6H2O混合，缓慢加入3M的NaOH溶液至PH达到12，向溶液中加入3滴油酸后，在90℃下搅拌2h，过滤，沉淀物用双蒸水洗涤，磁棒分离混合物并干燥后获得CoFe2O4纳米粒子；
S2、制备发酵培养基：由300g熟高粱、60g糠壳、60mL且温度为85℃的打量水混合成发酵培养基；
S3、菌株接种：S2步骤中的发酵培养基中加入60g大曲，得混合物A；
S4、在混合物A中加入MnO2纳米粒子或CoFe2O4纳米粒子，发酵。
2.根据权利要求1所述一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵工艺，其特征在于：所述MnO2纳米粒子或CoFe2O4纳米粒子的添加总量为100mg。
3.根据权利要求1所述一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵工艺，其特征在于：S4步骤中发酵温度为28℃～30℃，发酵时间为28～30天。
4.根据权利要求1所述一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵工艺，其特征在于：S1步骤的沉淀物洗涤后烘干温度为60℃。
5.根据权利要求1所述一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵工艺，其特征在于：S1步骤的磁棒分离混合物烘干温度为50℃。
6.根据权利要求1所述一种纳米粒子强化酿酒酵母产脂产乙醇的发酵工艺，其特征在于：S2步骤中高粱蒸熟方法：高粱中加入粮食体积60％的润粮水，润粮2h后蒸煮2h～3h。
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