马铃薯渣发酵酒精菌种筛选及产酒性能的研究(1)

2010No．1Serial No．214China Brewing参考文献：[1]岳元媛，张文学，刘霞，等.浓香型白酒窖泥中兼性厌氧细菌的分离鉴定[J].微生物学通报，2007,34(2):251-255.[2]郭笃发，姜爱霞.微生物在土壤中的迁移及其影响机制[J].土壤通报，1998，29(4):188-190.[3]沈萍，范秀容，李广武，等.微生物学实验[M].北京：高等教育出版社，1999.[4]吴衍庸，刘光烨，窖泥甲烷细菌与浓香型曲酒[J].酿酒，1988,2:29-32.马铃薯在我国大面积种植。

北方马铃薯的加工主要是提取淀粉以制作粉丝、粉条等，产生大量的薯渣。

马铃薯淀粉加工带来的废渣处理问题越来越受到重视[1]，其再生利用主要有微生物发酵饲料[2-4]、提取膳食纤维[5]、提取果胶等。

20世纪70年代能源危机以来，人们开始寻求新的可再生燃料代替石油，马铃薯渣中含有大量的淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等糖类物质，因此，可以通过微生物发酵生产燃料酒精，这样既可为解决能源危机作贡献，又可为马铃薯渣的开发利用提供一条新途径[6-7]。

本试验以马铃薯渣为原料，采用平板分离初筛、摇瓶复筛的方法，从选取的水果、蔬菜等样品中筛选出适合发酵酒精的菌种，并对筛选出菌种的产酒性能进行了研究。

1材料与方法1.1马铃薯渣和酶制剂马铃薯渣：选取生产淀粉后经干燥的马铃薯废渣；纤维素酶（10000U/g ）、糖化酶（100000U/g ）、淀粉酶（2000U/g ）为天津利华酶制剂技术有限公司生产，均为粗酶。

1.2筛选菌种样品从一些含糖高的水果、蔬菜（如苹果、梨、桃子、西瓜、李子、葡萄、西红柿等）的果皮中进行菌种分离；也从自然发酵的马铃薯渣、含淀粉类食品及酒厂酒糟中筛选菌种。

1.3培养基配制1.3.15°B é麦芽汁液体培养基10L 水加热至52℃时加入1.1kg 麦芽，保温20min ，再升温至62℃保温30min ，继续升温至72℃保温20min ，最后升温至78℃时过滤即得，补充滤液至10L 。

1.3.25°B é麦芽汁固体培养基在液体培养基中加入琼脂即可。

1.3.3孟加拉红培养基蛋白胨5.0g/L ，葡萄糖10.0g/L ，KH 2PO 41.0g/L ，MgSO 4·7H 2O 0.5g/L ，1/3000孟加拉红溶液100mL/L ，蒸馏水1.0L ，琼脂20.0g/L ，灭菌后按20.0mg/L 加入160×104U 青霉素即可倒平板使用。

1.4主要仪器手提式高压蒸汽消毒器：上海医用核子仪器厂；JT-1型超净工作台：常州第二航海仪器厂；电热恒温培养箱：上海市跃进医疗器械一厂；RE-52型旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器厂；酒精计：河北省武强红星玻璃仪器厂。

马铃薯渣发酵酒精菌种筛选及产酒性能的研究苏槟楠1，徐宏英1*，王慕华1，程海青2，萧晋川3（1.山西省生物研究所，山西太原030006；2.山西杏花村汾酒集团，山西汾阳032205；3.山西省农业科学院，山西太原030031）摘要：采用平板分离初筛、摇瓶复筛的方法，从选取的水果、蔬菜等样品中筛选出1株可利用马铃薯渣发酵酒精的菌株Z 40并对其酒精发酵能力进行研究。

经试验得知，该菌最适生长温度为30℃，最适pH 值为4.0。

正交试验结果表明该菌最优培养条件为：马铃薯渣用量30%，然后加入0.3%纤维素酶、0.3%糖化酶、0.2%淀粉酶，在55℃糖化24h ，再接菌发酵72h ，酒精得率可达333.3mL/kg 。

关键词：马铃薯渣；发酵；酒精中图分类号：TS261．1文献标识码：A文章编号：0254-5071（2010）01-0050-03Isolation and characterization of alcoholic fermentation bacterium for potato residueSU Binnan 1,XU Hongying 1*,WANG Muhua 1,CHENG Haiqing 2,XIAO Jinchuan 3(1.Biology Research Institute of Shanxi,Taiyuan 030006,China;2.Shanxi Xinghuacun Fenjun Group,Fenyang032205,China;3.Shanxi Academmy of Agricultual Sciences,Taiyuan 030031,China)Abstract:An alcoholic fermentation bacterial strain (named Z 40)can be used for potato residue fermentation was isolated from fruits and vegetable samples after plate preliminary screening and shaking flask secondary screening.And properties of alcohol fermentation of Z 40were studied.The results revealed that the optimum growing conditions of Z40were temperature 30℃and pH 4.0.The optimum conditions obtained by orthogonal test were as follows:saccharized potato residue 30%,cellulase 0.3%,glucoamylase 0.3%,amylase 0.2%at 55℃for 24h,followed with fermentation with Z 40for 72h.Under the conditions,yield of the alcohol could reach 333.3ml/kg.Key words:potato residue;fermention;alcohol收稿日期：2009-09-24基金项目：山西省自然科学基金项目（2008011071）作者简介：苏槟楠（1969-），女，山西襄汾人，副研究员，研究方向为食品微生物；徐宏英*，研究员，通讯作者。

℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃Research Report50··中国酿造2010年第1期总第214期1.5方法1.5.1菌种筛选流程采集样品→麦芽汁液体培养基培养→孟加拉红固体培养基涂平板→挑菌落→保存斜面→摇床培养→发酵→蒸馏→测酒精度→筛选出优良菌种↑马铃薯渣→浸泡→蒸煮→糖化1.5.2菌种初筛从选取的样品不同部位上采样，接入麦芽汁液体培养基，于30℃~32℃培养24h，无菌操作取0.1mL于孟加拉红平皿中涂平板，30℃~32℃培养24h~48h，从中挑取粉红色圆形菌落接入斜面培养基保存，分别编号为Z1、Z2、Z3……。

1.5.3菌种复筛将斜面菌种接入麦芽汁液体摇瓶培养基，180r/min、30℃~32℃培养24h，再接入已蒸煮糖化好的马铃薯渣中进行半固态发酵培养，30℃~32℃培养72h，取出蒸馏测定酒精度。

1.5.4酒精测定按GB/T15038-2005中的酒精计法测定酒精度。

1.5.5酒精得率的计算方法100mL发酵液按蒸馏后所得酒精度与其所含马铃薯渣干重（kg）之比，即为马铃薯渣的酒精得率（mL/kg）。

1.5.6还原糖测定采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定[8]。

2结果与分析2.1菌种初筛及复筛结果取20%马铃薯渣溶于水中浸泡成浆泥状，定量装入三角瓶中，常压蒸煮30min，分别加入纤维素酶、糖化酶、淀粉酶各0.1%进行糖化。

将筛选出的菌株分别接入已糖化好的马铃薯渣中，30℃~32℃发酵72h，然后蒸馏测酒精度，计算酒精得率。

列出酒精得率高的10菌株见表1。

从表1可以看出，不同菌株的酒精得率有很大的差异，其中Z40菌发酵后的酒精得率最高，达247.5mL/kg，故选择Z40菌作为马铃薯渣发酵酒精的优良菌株。

2.2培养条件的优化2.2.1温度对Z40菌酒精得率的影响在20℃~50℃时，考察了温度对Z40菌酒精得率的影响。

结果（图1）可以看出，随着温度的上升，Z40菌酒精得率逐渐提高，30℃时达到高峰；然后随着温度的继续上升而呈现下降趋势，当温度达50℃时，酒精得率为零。

由此说明，温度对Z40菌的生长发育有显著的影响，在温度升高到一定范围后，菌的活力迅速下降，原因可能是引起菌体酶活失效，从而导致酒精得率降低。

因此，Z40菌生长最适温度范围应为25℃~35℃，30℃时最佳。

2.2.2pH值对Z40菌酒精得率的影响马铃薯渣经糖化处理后分别用HCl和NaOH调节pH 值，范围为pH2.5~5.5，在培养温度为30℃的条件下观察pH值对Z40菌酒精得率的影响（图2）可以看出，在pH2.5~4.0时随着酒精得率pH值的增大而增加，pH4.0时达到最大值，263.0mL/kg；然后随着pH值的上升酒精得率逐渐下降，到pH5.5时降为109.6mL/kg。

Z40菌在pH3.0~5.5时都能发酵产酒精，pH4.0时酒精得率最高，另外由于马铃薯渣经糖化处理后自然pH值为4.0左右，所以选取pH4.0为该菌最适生长pH 值，就可以不用调节pH值，既省时又节约成本。

2.3底物浓度和酶的添加量的优化试验为确定底物浓度即马铃薯渣用量的多少和糖化过程中酶的添加量对Z40菌酒精得率的影响，采用L9（34）正交表1筛选出的菌株及酒精得率Table1.Isolated strains and yield of alcohol菌号发酵液pH值蒸馏时间/min酒精得率/（mL·kg-1）Z40 3.510247.5Z16 3.810226.2Z38 4.010213.7Z39 4.010187.3Z42 4.010163.5Z41 4.010110.4Z32 4.01098.6Z15 4.01085.9Z14 4.01078.9Z33 4.01078.9图1温度对酒精得率的影响Figure1.Effect of emperature on yield of alcohol图2pH值对酒精得率的影响Figure2.Effect of pH on yield alcohol研究报告51··2010No．1Serial No．214China Brewing表2底物浓度和酶添加量的正交试验水平与因素Table 2.Levels and factors of orthogonal test水平A 马铃薯渣/%B 纤维素酶/%C 糖化酶/%D 淀粉酶/%1100.10.10.12200.20.20.23300.30.30.3表，以酒精得率为指标选取最优组合，试验设计及结果分析见表2、表3，方差分析见表4。