大豆乳清廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、大豆乳清廢水中的有機(jī)成分主要為乳清蛋白和低聚糖，COD達(dá)20000mg/L左右，屬于高濃度有機(jī)廢水。該廢水的處理現(xiàn)狀多為采用生物處理工藝降解其中有機(jī)污染物，以及應(yīng)用膜分離技術(shù)回收其中生理活性物質(zhì)，而關(guān)于利用該廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白（SCP）的研究還很鮮見(jiàn)。本文在相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，初步探討了大豆乳清廢水用于生產(chǎn)SCP的適用性與可行性，認(rèn)為利用大豆乳清廢水生產(chǎn)SCP作為一項(xiàng)新興的廢水處理與資源化技術(shù)值得推廣。本文以實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用為目的

2、，進(jìn)行了菌種篩選、菌種復(fù)配，發(fā)酵罐生產(chǎn)等基礎(chǔ)研究，為進(jìn)一步的中試研究以及工程應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　本文首先針對(duì)大豆乳清廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合對(duì)工業(yè)酵母特性的調(diào)研，選擇了5種酵母：白地霉（Geotrichumcandidumlink）、產(chǎn)朊假絲酵母(Candidautilis)、熱帶假絲酵母（Candidatropicalis）、解脂假絲酵母解脂變種（Candidalipolyticavar.lipolytica）和扣囊復(fù)膜孢酵

3、母（Saccharomycopsisfibuligera），均為發(fā)酵工業(yè)上廣泛應(yīng)用的飼料酵母，其安全性具有很好的保障。
　　以大豆乳清廢水生產(chǎn)SCP的實(shí)驗(yàn)表明，S.fibuligera和C.lipolyticavar.lipolytica為最適菌種。其中，C.lipolyticavar.lipolytica在廢水COD11150mg/L、初始pH值6.17、搖床恒溫25℃、搖床轉(zhuǎn)速180r/min等條件下，發(fā)酵12小時(shí)的細(xì)胞產(chǎn)量達(dá)

4、2.35g/L，COD去除率達(dá)48.3％；S.fibuligera在對(duì)數(shù)期的細(xì)胞增殖速率、SCP的蛋白質(zhì)含量以及蛋白質(zhì)產(chǎn)量分別為0.3589g/L·h、39.7%和0.88g/L，均居于五種備選酵母之首。
　　為提高SCP產(chǎn)量，對(duì)以上5種酵母進(jìn)行復(fù)配研究。研究結(jié)果表明，S.fibuligera和C.lipolyticavar.lipolytica按6∶1的比例進(jìn)行復(fù)配所形成的復(fù)合菌群，能夠大幅提高廢水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為SCP的效率和廢

5、水COD的去除率。S.fibuligera與C.lipolyticavar.lipolytica組合后，搖瓶發(fā)酵制備的SCP產(chǎn)量較S.fibuligera單獨(dú)制備時(shí)提高了3.3%，蛋白產(chǎn)量0.37%，尤其是COD去除率提高了51%。S.fibuligera與C.lipolyticavar.lipolytica之間可能存在著偏利共生、協(xié)作或互惠共生等正相互作用關(guān)系，組成一個(gè)和諧共生的微生物群體。
　　本文通過(guò)分析，確定了發(fā)酵罐的合理

6、結(jié)構(gòu)型式，自制了酵母發(fā)酵罐。采用間歇、好氧以及開(kāi)放的方式運(yùn)行發(fā)酵反應(yīng)器，在開(kāi)放、好氧、間歇運(yùn)行的條件下，酵母發(fā)酵生產(chǎn)SCP工藝適宜的主要技術(shù)參數(shù)為：發(fā)酵時(shí)間16h，通氣量0.5m3/h，接種量2%。
　　采用發(fā)酵終了液作為下一輪發(fā)酵接種液的連續(xù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)4個(gè)周期的生產(chǎn)運(yùn)行，發(fā)酵系統(tǒng)中混合菌群仍能保持很好的穩(wěn)定性，可以實(shí)現(xiàn)菌種的“一次接種，連續(xù)使用”，為發(fā)酵罐的連續(xù)運(yùn)行提供了有價(jià)值的指導(dǎo)，進(jìn)而可簡(jiǎn)化發(fā)酵工藝，節(jié)約種子培養(yǎng)投入

7、。
　　以大豆乳清廢水作為發(fā)酵原料生產(chǎn)SCP時(shí)，pH值對(duì)SCP產(chǎn)量影響作用較小，C/N值、懸浮物（SS）、消泡劑和COD濃度的影響作用顯著。其中，C/N值的提高（如向大豆乳清廢水中添加葡萄糖）和預(yù)除去大豆乳清廢水中的SS均會(huì)導(dǎo)致SCP產(chǎn)量的下降；廢水濃度的升高和適量消泡劑的添加均可顯著提高SCP產(chǎn)量。因此，對(duì)于利用酵母發(fā)酵大豆乳清廢水生產(chǎn)SCP工藝，不必對(duì)原水進(jìn)行pH值和C/N值的調(diào)節(jié)。
　　本文通過(guò)小試研究，利用混合酵母共