魯氏酵母是醬油釀造過程中重要的風(fēng)味微生物。醬油生產(chǎn)后期接入酵母菌進(jìn)行后熟發(fā)酵的技術(shù)已推廣應(yīng)用多年，但是直接添加酵母菌用于醬油釀造存在活性差、質(zhì)量不穩(wěn)定的缺點(diǎn)?；钚愿山湍妇哂谢钚愿?，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)出適合于醬油釀造的活性干酵母具有巨大市場應(yīng)用潛力。本文對魯氏酵母高密度發(fā)酵進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，將為活性干酵母的制備奠定基礎(chǔ)。
研究結(jié)果如下:
(1)采用響應(yīng)面方法(RSM)對魯氏酵母CCTCC M 2013310培養(yǎng)基進(jìn)行了優(yōu)化，Plackett-Burman(PB)設(shè)計(jì)對培養(yǎng)基中各因素影響的效應(yīng)進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果表明，葡萄糖、玉米漿和磷酸二氫鉀對生物量影響顯著。由中心組合及響應(yīng)面分析確定優(yōu)化培養(yǎng)基為葡萄糖12.03%，玉米漿2.24%，酵母粉1%，磷酸二氫鉀0.26%，甘油3%，VB1 0.001%。魯氏酵母經(jīng)過24 h生長達(dá)到穩(wěn)定期，最大OD600nm為59.125，對應(yīng)的細(xì)胞干重為28.28 g/L，優(yōu)化前的YEPD培養(yǎng)基最大細(xì)胞干重為5.12 g/L，經(jīng)培養(yǎng)基優(yōu)化后，細(xì)胞干重提高了4.5倍。
(2)在魯氏酵母搖瓶發(fā)酵工藝優(yōu)化中，研究了培養(yǎng)基的初始p H值，發(fā)酵溫度以及接種量對魯氏酵母搖瓶發(fā)酵的影響。結(jié)果表明在p H 5.0的初始發(fā)酵條件下以及隨后的分批發(fā)酵恒定p H 5.0條件下魯氏酵母的生長最佳，魯氏酵母最適發(fā)酵溫度為28℃，接種量以5%為宜。在10 L發(fā)酵罐中，高攪拌轉(zhuǎn)速明顯有利于魯氏酵母的生長，而高通氣量對魯氏酵母的生物量提升不大。在分批補(bǔ)料實(shí)驗(yàn)中采用500 r/min，通氣量1 vvm及恒定p H 5.0為宜。
(3)在10L發(fā)酵罐分批補(bǔ)料發(fā)酵過程中，通過開環(huán)的指數(shù)補(bǔ)料策略流加葡萄糖(主要營養(yǎng)限制物)實(shí)現(xiàn)了魯氏酵母的高密度發(fā)酵。在葡萄糖消耗完開始補(bǔ)料的四個(gè)比生長速率的補(bǔ)料發(fā)酵中，在μset=0.05 h-1的實(shí)驗(yàn)組得到了最大的生物量72.91g/L。在μset為0.05 h-1或低于0.05 h-1的實(shí)驗(yàn)組中，補(bǔ)料發(fā)酵階段乙醇的產(chǎn)量幾乎為零，這表明葡萄糖被酵母菌徹底氧化分解。當(dāng)μset上升到0.07 h-1時(shí)，大量的葡萄糖無氧代謝生成乙醇，并且菌體生長緩慢。在分批發(fā)酵生物量達(dá)到最大時(shí)開始補(bǔ)料的實(shí)驗(yàn)組，以μset=0.05 h-1進(jìn)行分批補(bǔ)料發(fā)酵，可以得到70.2 g/L的生物量。綜合所有的補(bǔ)料實(shí)驗(yàn)，以0.05 h-1的比生長速率在葡萄糖消耗完時(shí)開始的指數(shù)補(bǔ)料可以滿足魯氏酵母的高密度發(fā)酵。
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