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摘 要

为提高高活性酵母的发酵能力，了解酵母生长情况、代谢产物等特性，实验对酵母发酵培养基中的碳源、氮源及各种发酵环境对发酵能力的影响做出了研究，同时对碳源、氮源浓度配制比例进行了试验，考察了发酵条件中 pH、装液量、转速、接种量等对发酵过程的影响。实验确定了摇瓶培养最佳条件及发酵动力学参数控制工艺，接种量10%、装液量8%、初始pH 5.0、转速200 r/min时湿重最大。根据发酵结果设计发酵罐发酵实验，通过连续培养技术，获得了连续发酵过程的数据，在经过5个停留时间确定系统达到稳态后，测定参数并进行了动力学分析。

关键词：高活性酵母 发酵条件 工艺优化 动力学研究

Optimization of fermentation process and kinetics of high active yeast

Abstract

In order to improve the ability of highly active yeast fermentation, and to understand the characteristics of yeast growth, metabolites, this experiment has studied the effect of carbon and nitrogen in the yeast fermentation medium, and effects of fermentation capacity from various fermentation environment, at same time, concentration ratio of carbon and nitrogen were tested. It has investigated the influence of fermentation conditions of pH, medium volume, speed in the fermentation process. The shake flask culture conditions and optimum control of the process of fermentation kinetic parameters, 10% inoculum, 8%medium volume, initial pH5.0, the rotational speed 200r / min ,this has obtained the maximum wet weight during yeast fermentation. According to the results of the fermentation experiments, it designed fermentor by continuous culture technology, access to data continuous fermentation process, after a residence time of 5 to determine the system, it has reached a steady state, and measured parameters and dynamic analysis.

Key Words: Highly active yeast; Fermentation ability; Process optimization; Kinetics

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 酵母菌的简介 1

1.1.1酵母菌的生长史 1

1.2 酵母菌的生长条件 2

1.3 酵母的作用 4

1.4 酵母生产工艺 4

1.5 本论文的研究目的和主要内容 5

第二章 酵母发酵培养基及摇瓶发酵工艺条件的优化 6

2.1 实验原理 6

2.2 材料与方法 6

2.2.1 实验菌种 6

2.2.2 实验仪器及试剂 6

2.2.3 实验主要的培养基 7

2.2.4 实验方法与步骤 7

2.2.5 酵母细胞湿重检测 9

2.2.6 残糖测定 9

2.3 结果与讨论 10

2.3.1 高活性酵母培养条件的优化 10

2.3.2 正交实验结果 13

第三章 发酵罐发酵试验 14

3.1 实验菌种 14

3.2 实验仪器及试剂 14

3.3 实验培养基 15

3.4 实验操作 15

3.5 实验数据 16

第四章 动力学研究 17

4.1 酵母生长动力学模型 17

4.2 阶段模型 17

4.2.1分批培养阶段的动力学模型 17

4.2.2　流加培养阶段的动力学模型 18

4.3 结果与分析 18

第五章 结论与展望 20

5.1 主要结论 20

5.2 展望 20

参考文献 22

致谢 24

第一章 文献综述

1.1 酵母菌的简介

酵母菌是单细胞真菌。酵母菌可以用来生产与酿造，但是有的酵母菌却是致病菌，它也是一种模式生物，通常可以用在遗传工程方面以及细胞的周期研究过程。它与霉菌都属于真核生物，细胞结构和高等生物的细胞结构有很大程度上的相似，其组成包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡、线粒体以及各种贮藏物。酵母菌是第一个被我们用到生活中的微生物。它也可在缺氧环境中生存。根据产孢子能力可将酵母分成子囊菌、担子菌和不完全真菌。目前已知的酵母几乎都属于担子菌门或者不完全真菌门。在自然界中，酵母菌几乎无处不在，但是大部分存活在偏酸性、湿润、含糖的环境中，在酿酒中，它有着举足轻重的作用。

酵母菌不仅能够无性繁殖，还能够通过有性来生殖。无性繁殖方式：芽殖（最普通的繁殖方式），裂殖（较少），无性孢子。有性繁殖方式：子囊孢子。

1.1.1酵母菌的生长史：

1.单倍体型

以八孢裂殖酵母(Saccharomycodes octosporus)为代表，它的过程是:单倍体营养细胞通过裂殖繁殖；两个营养细胞先相互接触形成接合管，在发生质配后立即进行核配，两个细胞联合形成一个合子；双倍体的核马上会减速分裂，变成八个子囊孢子；④子囊会破裂，子囊孢子就会从子囊中散发出来，每个子囊孢子就会和营养细胞一样，借裂殖繁殖，重复过程。

这种类型的特点是生活史中，单倍体的营养阶段较长而双倍体的营养阶段较短。

2.双倍体型

以路氏类酵母（Saccharomycodes Ludwigii)为代表,它的过程是：单倍体的子囊孢子会在子囊内就成对结合，并发生质配和核配;结合之后双倍体的细胞

就会萌芽，穿破子囊壁;双倍体的营养细胞会利用芽殖来繁殖；④营养细胞的内核进行减速分裂，该细胞则会成为子囊，里面含有四个单倍体子囊孢子。

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