高压CO相态下乙醇发酵及酵母菌结构变化的研究

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压缩或超临界流体作为良好的萃取溶剂,在食品加工与保藏、制药和生物材料加工等领域有广阔的应用前景。而超临界二氧化碳又具有无毒、不易燃、易获得和临界点温度温和等优点,使其在萃取发酵生物产品时具有明显的优势。 高压二氧化碳对乙醇发酵有不利影响,乙醇的产量随处理压力的升高而大幅度降低,在1MPa时对不同pH值条件下的乙醇产量进行分析,发现在pH值为8时乙醇的产量达到最大,而在4MPa的压力条件下乙醇的产量几乎为零。针对这种情况,采取了加大接种量浓度为原来的4-6倍,乙醇的产量有一定程度的提高,但当压力达到临界点以上时,乙醇的产量也只有常压发酵的6%左右。对各种不同压力条件下处理后菌的存活率分析发现在1MPa时有部分菌失活,到6MPa时菌几乎全部失活,对这些样品常压培养24h后,显微镜测量发现菌又恢复常压发酵时的存活率。 在不同的压力条件下,对发酵液进行短时间30分钟的高压处理后进行常压发酵24h其乙醇产量接近常压发酵的产量。在相同条件下同时对超临界压力(7.5MPa)下不同pH发酵液的乙醇产量进行研究发现其产量与常压发酵产量(4.82%)相差很小,基本与初始pH值无关。 扫描电镜、原子力显微镜及视差扫描量热分析仪分别对常压和高压(1、6、8MPa)条件下处理的酵母菌的结构进行了分析。扫描电镜是对菌细胞的表面结构进行分析的,其结果非常明显:常压的菌细胞非常饱满、表面光滑并呈圆形或椭圆形,随着压力的升高,菌细胞表面逐渐变得粗糙并且形状变得细长,到8MPa压力的处理条件时,菌细胞表面出现了明显的褶皱,并且有少量菌发生破裂。原子力显微镜只是对常压发酵后菌的结构进行了检测,其结果表现为三维的立体结构与二维的平面信息分析图相结合,为以后的研究提供了一个新的视角。热分析仪分别对这四种条件下得到的菌进行了分析,发现高压处理后菌的内部结构发生了明显的变化,对结果进行初步分析认为细胞膜、蛋白质、及细胞内的脂类等物质发生了变性。
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