（打印版）酒精发酵工艺综合实验-2014.doc

酒精发酵工艺综合实验 实验目的： 1. 了解酒精发酵工艺流程； 2. 掌握糖化醪液的制备方法； 3. 掌握反滴定法测残糖及酒精含量的测定； 实验原理： 玉米粉经双酶法处理制备成糖化醪液，在厌氧的培养条件下，利用自絮凝酵母菌发酵生成乙醇。葡萄糖发酵成乙醇的总反应式为：C6H12O6  → 2C2H5OH  + 2CO2 + 能量。通过对发酵醪液中残余糖的测定，判断酒精发酵的程度，并用酒精计测定酒精度。  实验器材： 1. 仪器：高压灭菌锅、发酵罐、恒温培养箱、糖化锅、电炉、天平、滴定管、烘箱等； 2. 材料：玉米粉、YPD培养基、费林试剂、0.1%标准葡萄糖溶液、α-淀粉酶、糖化酶等； 3. 菌种：酿酒酵母2604，自絮凝酵母； 实验内容： 1. 灭菌： ①配置YPD培养基100 ml*4 (配方：葡萄糖3%，酵母粉0.4%，蛋白陈0.3%)； ②黄、蓝枪头各一盒及漏斗； ③发酵罐及罐内糖化醪液； 2. 糖化醪液的制备： ①将玉米粉和水按 1:5 的配比加入锅中，电炉加热并不断搅拌，调节pH≈5.5-6.0； ②加入糖化酶，升温至90-95 ℃，不断搅拌，并保持温度恒定，液化1.5 h； ③待液体降温至60℃，调节pH≈4.5，加入糖化酶，搅拌均匀，封口放入烘箱，60℃，糖化10-12 h； ④过滤得到糖化醪液，作为发酵底物，取2 L(若不足加水补足)装到发酵罐内，灭菌备用； 3. 接种： ①超净工作台开紫外线灭菌照射15~30 min； ②灼烧接种环，冷却后从斜面挂取一小环菌，分别接种到四瓶100 ml的YPD培养基中，放入培养箱中30℃，培养24 h； 4. 上罐： ①将灭菌后的发酵罐，连接到发酵调控装置上。接好冷凝器和装置循环水管路，插好温度电 阿极，设定控制温度为30 ℃，开搅拌，冷却发酵液； ②连接通气装置，关闭搅拌后校正pH电极。校正完全后设定搅拌速率，打开搅拌； ③在超净工作台内将四瓶YPD培养基沉淀后，弃去多余液体合并成200 ml。通过漏斗迅速加 入到发酵罐中，立即记录当前pH值； ④同时取2管发酵液(离心管应已称重记录)，离心收集上清液用于反滴定法测定残糖，而管内 的菌体洗两遍后放入烘箱烘干，24 h后称量测得生物量； ⑤发酵过程中应每间隔30 min记录一次pH值 ，并自行设置时间间隔取发酵液来测定罐内残还糖含量及生物量； 5. 下罐 ①当残糖含量接近10 g/L时，终止发酵。取100 ml发酵液加入100 ml水后，蒸馏出100 ml液体，用酒精计测酒精度； ②清洗实验仪器，发酵罐灭菌后放回原处； 实验要求： 1、运用生化过程工程策略设计实验方案： 1） 改变初始底物浓度； 2） 改变发酵方式，如批式、补料、连续等； 3） 改变通气，如微氧、好氧、阶段控氧等； 4） 改变发酵pH值； 5） 改变接种量； 2、实时监测过程参数，并进行记录和取样，分析相关参数，如底物浓度、产物浓度、生物量浓度、pH、溶氧等，对所得到的各种实验数据制作图表，并对数据进行分析和讨论； 3、各组从工业生产的角度计算经济成本，并分析、比较和讨论，确定最佳实验方案； 4、按照研究论文格式写一份研究报告，内容包括：中英文摘要、前言、实验材料和方法、实验结果与讨论、结论。重点是讨论部分，除了与文献结果进行之外，同时与其他组结果进行比较和分析，得出结论。 思考题： 1. 阐述说明酵母菌在厌氧条件下发酵己糖形成乙醇的生化过程； 2. 简述选用自絮凝酵母作为生产菌种的优势； 3. 简述介绍可能会影响乙醇产率的几个因素（请至少写出3个）；