温度/℃
图2温度对醋酸产量的影响
由图2可知,30 ℃下培养产酸最高,达91.3 g/L。由此表明30 ℃为醋酸菌SM12-87的最适培养温度。
乙醇含量/%(v/v)
图3 乙醇含量对醋酸产量的影响
由图3可知,在10%的乙醇含量下,醋酸产量最高。说明醋酸菌SM12-87虽然具有很强的耐乙醇能力,但高于10%(v/v)的乙醇含量会抑制该菌生长和产酸,乙醇转化率也会显著降低;当乙醇含量低于10%时,生长速率、产酸速率和酒精转化率都较高,但总酸度相对较低。
2.3优化培养条件的验证
优化前后的培养条件下醋酸和乙酸乙酯产量见表4。由表4可见,正交试验确定的培养条件是可行的。
表4 培养条件优化前后的醋酸和乙酸乙酯产量
2.4醋酸菌SM12-87的分批发酵试验
2.4.1醋酸液态深层发酵将高产突变醋酸菌株SM12-87扩大培养至对数期后期,以10 %的接种量接入发酵罐中,乙醇含量10 %(v/v),调节生长阶段温度为30 ℃~33 ℃,产酸阶段温度为30 ℃,通气量前期和后期为1∶0.1(v/v)/min、中期为1∶0.12(v/v)/min。连续2次测定酸度未上升或下降,发酵结束。
2.4.2分批发酵实验与发酵动力学参数
图4发酵过程主要参数变化曲线
发酵过程主要参数变化见图4。从菌体生长曲线可知,菌体在0~5 h为延滞期,5~15 h为对数期,15~58 h为稳定期,58~67 h进入衰亡期。在对数期,醋酸的增加随菌体的增加而增加;在稳定期,醋酸菌菌体数量不再增加,但醋酸产量继续增加;进入衰亡期产酸逐渐停止。由此可见该菌株合成醋酸是部分生长关联型。此次分批发酵,总酸度达92.8 g/L,乙醇转酸率为90.08%,至发酵结束,平均产酸速率为1.389 g·L-1·h-1。
3讨论
验证实验的结果可以看出,通过正交试验确定的优化培养条件是合理可靠的,满足了该菌株的生理学要求。巴氏醋杆菌是一种耐酒精能力强、醋酸产量高的醋酸菌株,它在10%(v/v)酒精度下生长旺盛,静置培养5 d,总酸度可达91.67g/L。在乙醇含量为10%(v/v)的发酵培养基中液态分批发酵67 h,得到总酸度为92.8 g/L的液态醋。由于产酸速率加快,发酵时间缩短,乙醇挥发减少,酒精转化率达到90.08%,同时也减少了电耗,减轻了劳动量,降低了成本,显示了液态发酵在制醋上的优势。
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