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柑橘加工废渣是柑橘加工的副产物,以果皮渣、果肉渣及种籽为主,鲜果皮渣约含5%8%的糖分,果肉渣约含8.8%11%的糖分,经压榨、蒸发浓缩后可制得柑橘糖蜜。柑橘糖蜜是一种高糖度的深褐色粘稠液体,主要成分为单糖、双糖、少量多糖、类黄酮等物质,是很好的发酵碳源。基于此,本文以柑橘榨汁产生的果皮渣和果肉渣为原料,分别进行柑橘糖蜜的果胶酶法制备、糖分的分离提取和含量测定、以及发酵生产维生素B12(简称VB12)的应用研究,主要内容及结论如下:(1)以柑橘榨汁产生的果皮渣和果肉渣为原料,利用榨汁和水洗提取其中糖分,得到的果皮渣糖液和果肉渣糖液含有较多的果胶、细胞膜碎片或其他不溶物杂质。利用果胶酶对糖液进行澄清处理,以糖液透光率为指标,通过单因素实验和正交试验进行工艺优化。结果显示,果皮渣糖液的最佳酶处理工艺为:酶用量0.125 U/mL、pH值4.0、酶解时间2.5 h、酶解温度40℃,在此条件下,果皮渣糖液透光率由原来的14.6%增加到75.1%;果肉渣糖液的最佳酶处理工艺为:酶用量0.100 U/m L、pH值4.0、酶解时间1.5 h、酶解温度35℃;在此条件下,果肉渣糖液透光率由原来的46.0%增加到83.8%。(2)采用真空旋转蒸发,以浓缩时间为横坐标,糖液浓度(用可溶性固形物含量表示)为纵坐标,绘制糖液浓缩曲线。采用独立样本t检验,分析显著性,研究果胶酶处理对糖液浓缩的影响。结果表明:在温度70±5℃、转速80 r/min、真空度﹣0.095±0.005 MPa条件下,当浓缩时间为100 min时,酶处理前后的果皮渣糖液可溶性固形物含量出现显著差异;在温度50±2℃、转速182 r/min、真空度﹣0.098±0.002 MPa条件下,当浓缩时间为50 min时,酶处理前后的果肉渣糖液可溶性固形物含量出现显著性差异,随着浓缩时间的继续增加,显著性差异继续增大。(3)以粗多糖提取率为响应值,对粗多糖提取工艺中的脱脂工艺和醇沉工艺分别进行单因素实验和响应面优化。在无水乙醇用量6倍(V/V)、时间10 h、温度4℃的醇沉条件下,确定最佳脱脂工艺为:脱脂剂用量20倍(V/V)、脱脂剂中石油醚体积分数90%、回流时间3.5 h;在此工艺条件下,确定了最佳醇沉工艺:乙醇浓度99%、乙醇用量8倍(V/V)、醇沉时间8 h;得到的粗多糖提取率为5.47%。(4)以果胶酶法和直接浓缩法制备的柑橘糖蜜为样品,利用优化后的粗多糖提取工艺对其糖分进行分离提取,采用蒽酮试剂法测定多糖,DNS法测定还原糖和转化糖。测定结果表明:柑橘糖蜜的糖分以还原糖和蔗糖为主,多糖含量极少;果胶酶法制备的柑橘糖蜜纯度比直接浓缩法制备的高;果胶酶法制备的果皮渣糖蜜中还原糖含量为32.21%,占其总糖的85%以上;果胶酶法制备的果肉渣糖蜜中还原糖含量为22.19%,约占其总糖的57%。(5)以果胶酶法制备的柑橘果皮渣糖蜜为发酵原料,选取谢氏丙酸杆菌作为发酵菌种,生产VB12。固定发酵温度为30℃,以VB12产量为响应值,通过单因素实验、Plcakett-Burman试验和响应面试验优化发酵培养基的组成,确定了发酵培养基最佳成分为:柑橘糖蜜22°Brix、酵母膏92 g/L、CoCl2·6H2O 40 mg/L、KH2PO41.0 g/L、(NH4)2PO4 2.0 g/L、初始pH值6.9、DMB添加量50 mg/L;各成分影响VB12产量的主次顺序为初始pH值>柑橘糖蜜>酵母膏浓度>(NH4)2PO4>CoCl2·6H2O>KH2PO4>DMB添加量。在最佳发酵培养基基础上,以VB12产量为响应值,通过单因素实验和响应面法对发酵工艺进行了优化,确定了最佳发酵工艺为接种量20%、装液量90 m L(250 mL三角瓶)、DMB添加时间74 h、发酵时间96 h,获得的VB12产量为28.0339 mg/L。