神香草精油提取廢渣發(fā)酵乙醇的工藝

吳曉菊

（新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物技術(shù)分院，新疆烏魯木齊 830021）

神香草精油提取廢渣發(fā)酵乙醇的工藝

吳曉菊

（新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物技術(shù)分院，新疆烏魯木齊 830021）

以亞臨界萃取神香草精油的廢渣為原料，添加酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。通過單因素試驗和正交試驗可知，神香草廢渣發(fā)酵乙醇的最佳工藝條件為接種量10%，發(fā)酵溫度32℃，發(fā)酵時間60 h，在此條件下乙醇得率為0.27乙醇g/神香草廢渣g。

神香草廢渣；發(fā)酵工藝；乙醇

神香草是產(chǎn)于新疆的一種芳香和藥用植物，亞臨界萃取技術(shù)提取的神香草精油具有高效、無毒、無污染、無殘留等優(yōu)點(diǎn)［1］。精油提取后的神香草廢渣含有豐富的纖維素、半纖維素及一定量的多糖成分，以此為原料，利用酒精發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)乙醇，不僅可以充分利用神香草精油提取后的廢渣，進(jìn)一步拓展神香草深加工途徑，又可以為新能源開發(fā)提供一定的理論依據(jù)。可以有效增加產(chǎn)品的附加值，實(shí)現(xiàn)特色資源的優(yōu)勢轉(zhuǎn)化，促進(jìn)特色資源可持續(xù)發(fā)展，還將帶動新疆經(jīng)濟(jì)快速增長，幫助地方實(shí)現(xiàn)特色資源規(guī)模化生產(chǎn)，為新疆經(jīng)濟(jì)建設(shè)做貢獻(xiàn)。

1 材料與方法

神香草廢渣，校內(nèi)亞臨界萃取精油后的廢渣；安琪活性干酵母，安琪酵母股份有限公司提供。

DNP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海精宏實(shí)驗設(shè)備有限公司產(chǎn)品；FA2104N型電子天平，上海濟(jì)成分析儀器有限公司產(chǎn)品；HVE-50型立式壓力蒸汽滅菌器，上海天呈科技有限公司產(chǎn)品。

亞臨界萃取神香草精油→廢渣→晾曬→滅菌→添加活性干酵母發(fā)酵→分離→純化。

1.4.1 亞臨界萃取神香草精油

將神香草全株在40℃下烘干處理72 h，粉碎過40目篩。稱取1 kg神香草粉加入萃取釜中，抽真空使系統(tǒng)壓力降為-0.6 MPa。將萃取劑1，1，1，2-四氟乙烷由溶劑罐導(dǎo)入萃取釜，添加量是神香草粉的1.5倍。經(jīng)攪拌、加熱，使神香草中的油脂充分溶解。在萃取壓力0.4 MPa，45℃條件下萃取60 min后，用加壓泵將萃取液導(dǎo)入分離罐，通過加熱使1，1，1，2-四氟乙烷不斷氣化，用系統(tǒng)壓縮機(jī)將溶劑蒸汽通過冷凝器回收到溶劑罐繼續(xù)使用，萃取的油脂經(jīng)離心過濾，即得神香草精油［1］。

1.4.2 廢渣晾曬

收集亞臨界萃取神香草精油后的廢渣，攤開晾曬48 h，備用。

1.4.3 滅菌

稱取50 g神香草廢渣，置于1 000 mL玻璃瓶中，在115℃條件下滅菌25 min，冷卻后添加5 g/L的蛋白胨［2］。

1.4.4 酵母活化

用酵母10倍質(zhì)量，于35℃條件下水活化活性干酵母30 min。

1.4.5 發(fā)酵

在神香草廢渣中添加15倍（750 g）蒸餾水，添加10%的酵母，攪拌均勻，在32℃條件下密封發(fā)酵60 h。

1.4.6 分離純化

酒精發(fā)酵結(jié)束后分離純化，計算乙醇得率。

2 結(jié)果與分析

2.1.1 不同接種量對乙醇得率的影響

稱取50 g神香草廢渣，添加750 g蒸餾水，接種量分別選擇8%，9%，10%，11%，12%，32℃發(fā)酵60 h，計算乙醇得率。

不同接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間對乙醇得率的影響見表1。

表1 不同接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間對乙醇得率的影響

由表1可知，接種量為10%時發(fā)酵效果最好，乙醇得率最高。接種量過大時，酵母菌在生長繁殖過程中會消耗較多的能量，導(dǎo)致總發(fā)酵能力下降，乙醇得率較低；而當(dāng)接種量過小時，酵母菌發(fā)酵能力較弱，乙醇得率較低。

2.1.2 不同發(fā)酵溫度對乙醇得率的影響

稱取50 g神香草廢渣，添加750 g蒸餾水，接種量10%，分別在30，32，34，36，38℃條件下發(fā)酵60 h，計算乙醇得率。

由表1可知，在32℃條件下發(fā)酵60 h，乙醇得率最高。當(dāng)發(fā)酵溫度較高時，酵母菌代謝旺盛，消耗的能量較多，乙醇得率較低；當(dāng)發(fā)酵溫度較低時，酒精發(fā)酵轉(zhuǎn)化的乙醇量較低。

2.1.3 不同發(fā)酵時間對乙醇得率的影響

稱取50 g神香草廢渣，添加750 g蒸餾水，接種量10%，在32℃條件下分別發(fā)酵50，55，60，65，70 h，計算乙醇得率。

由表1可知，發(fā)酵60 h乙醇得率最高。當(dāng)發(fā)酵時間過長時，酵母菌在生長繁殖過程中會消耗較多能量，導(dǎo)致乙醇得率下降；當(dāng)發(fā)酵時間過短時，酵母菌將糖轉(zhuǎn)化為乙醇的量下降，乙醇得率仍較低。

從以上單因素試驗結(jié)果可知，接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間都會影響乙醇得率。選擇以上3個因素，各因素選取3個水平，設(shè)計因素水平，采用L9（34）進(jìn)行正交試驗。

正交試驗因素與水平設(shè)計見表2，正交試驗結(jié)果分析見表3。

表2 正交試驗因素與水平設(shè)計

表3 正交試驗結(jié)果分析

由表3可知，神香草精油提取廢渣發(fā)酵乙醇的最佳工藝參數(shù)為A1B2C2，即接種量10%，發(fā)酵溫度32℃，發(fā)酵時間60 h；3個因素對乙醇得率的影響次序為A＞C＞B，即接種量＞發(fā)酵時間＞發(fā)酵溫度。在最佳工藝條件下，乙醇得率為0.27乙醇g/神香草廢渣g。

3 結(jié)論

以亞臨界萃取神香草精油的廢渣為原料，添加酵母菌可以發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。通過單因素試驗和正交試驗可知，神香草廢渣發(fā)酵乙醇的最佳工藝條件為接種量10%，發(fā)酵溫度32℃，發(fā)酵時間60 h，在此條件下乙醇得率為0.27乙醇g/神香草廢渣g。

［1］ 吳曉菊，楊清香，徐效圣，等.亞臨界萃取神香草精油的工藝研究 ［J］.食品工業(yè)，2015（4）：99-101.

［2］ 趙律，李志光，李輝勇，等.木質(zhì)纖維素預(yù)處理技術(shù)研究進(jìn)展 ［J］.化學(xué)與生物工程，2007（5）：11-16.◇

Use waste oil as raw material of subcritical extraction hyssop，add yeast fermentation to produce ethanol.Through single factor experiments and orthogonal experiments，hyssop waste ethanol fermentation，the optimum technological conditions 10%inoculation quantity，fermentation temperature 32℃，fermentation time 60 h.Under these conditions，the ethanol rate is 0.27 g ethanol/hyssopus officinalis residue g.

hyssop residue；fermentation process；ethanol

1671-9646（2016）09a-0034-02

TQ658

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.09.011

2016-07-13

新疆維吾爾自治區(qū)高校科研計劃重點(diǎn)項目（XJEDU2014I066）。

吳曉菊（1973— ），女，碩士，副教授，研究方向為食品與生物技術(shù)。