大豆乳清廢水生產單細胞蛋白的實驗研究.pdf

1、大豆乳清廢水中的有機成分主要為乳清蛋白和低聚糖，COD達20000mg/L左右，屬于高濃度有機廢水。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污染物，以及應用膜分離技術回收其中生理活性物質，而關于利用該廢水生產單細胞蛋白（SCP）的研究還很鮮見。本文在相關實驗研究的基礎上，初步探討了大豆乳清廢水用于生產SCP的適用性與可行性，認為利用大豆乳清廢水生產SCP作為一項新興的廢水處理與資源化技術值得推廣。本文以實現(xiàn)該技術的工業(yè)應用為目的

2、，進行了菌種篩選、菌種復配，發(fā)酵罐生產等基礎研究，為進一步的中試研究以及工程應用奠定了良好的基礎。
　　本文首先針對大豆乳清廢水的水質特點，結合對工業(yè)酵母特性的調研，選擇了5種酵母：白地霉（Geotrichumcandidumlink）、產朊假絲酵母(Candidautilis)、熱帶假絲酵母（Candidatropicalis）、解脂假絲酵母解脂變種（Candidalipolyticavar.lipolytica）和扣囊復膜孢酵

3、母（Saccharomycopsisfibuligera），均為發(fā)酵工業(yè)上廣泛應用的飼料酵母，其安全性具有很好的保障。
　　以大豆乳清廢水生產SCP的實驗表明，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℃、搖床轉速180r/min等條件下，發(fā)酵12小時的細胞產量達

4、2.35g/L，COD去除率達48.3％；S.fibuligera在對數(shù)期的細胞增殖速率、SCP的蛋白質含量以及蛋白質產量分別為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產量，對以上5種酵母進行復配研究。研究結果表明，S.fibuligera和C.lipolyticavar.lipolytica按6∶1的比例進行復配所形成的復合菌群，能夠大幅提高廢水中有機物轉化為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產量較S.fibuligera單獨制備時提高了3.3%，蛋白產量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系，組成一個和諧共生的微生物群體。
　　本文通過分析，確定了發(fā)酵罐的合理

6、結構型式，自制了酵母發(fā)酵罐。采用間歇、好氧以及開放的方式運行發(fā)酵反應器，在開放、好氧、間歇運行的條件下，酵母發(fā)酵生產SCP工藝適宜的主要技術參數(shù)為：發(fā)酵時間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)運行實驗表明，經過4個周期的生產運行，發(fā)酵系統(tǒng)中混合菌群仍能保持很好的穩(wěn)定性，可以實現(xiàn)菌種的“一次接種，連續(xù)使用”，為發(fā)酵罐的連續(xù)運行提供了有價值的指導，進而可簡化發(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SCP時，pH值對SCP產量影響作用較小，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）和預除去大豆乳清廢水中的SS均會導致SCP產量的下降；廢水濃度的升高和適量消泡劑的添加均可顯著提高SCP產量。因此，對于利用酵母發(fā)酵大豆乳清廢水生產SCP工藝，不必對原水進行pH值和C/N值的調節(jié)。
　　本文通過小試研究，利用混合酵母共