全 文 ：第 ! 卷第 # 期
$%&% 年 月
生"物"加"工"过"程
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收稿日期"$%&% ?%. ?%&
基金项目"国家高技术研究发展计划#!5( 计划$资助项目#$%%PP%$O$%*&$%%PP%#O.(5&$%%PP&%O.%.&$%%PP%((%%&&$%%PP%((%%$$
作者简介"朱永强#&!5%$&男&江苏宿迁人&硕士研究生&研究方向"生物能源)谭天伟#联系人$&教授& 1^M3CJ"B3EBNfM3CJ>9KLB>@IK>LE
粘红酵母和酿酒酵母联合处理味精废水
朱永强&薛飞燕&邢"旭&韩广杰&张"栩&谭天伟
#北京化工大学 生命科学与技术学院&北京市生物加工过程重点实验室&北京 &%%%$$
摘"要"为了解决味精废水中高,+o
.
浓度抑制油脂微生物的生长和油脂积累问题&采用粘红酵母和酿酒酵母联合
处理味精废水的方法"首先利用酿酒酵母降解味精废水#b0Q$中,+o
.
&然后将处理后的废水进一步发酵培养合成
油脂 研究结果表明"用经酿酒酵母预处理过的味精废水作为粘红酵母的培养基发酵时&粘红酵母的生物量为
((h( 47Z&油脂产率为 &!h&5g&6-R降解率为 #%>5g&,+o
.
的降解率为 (>g 比粘红酵母单独处理味精废水&
,+
o
.
的降解率提高了 5>&. 倍&生物量(油脂产率和6-R降解率分别提高了 !>&g((%>%5g和 >#!g
关键词"微生物油脂)粘红酵母)酿酒酵母)味精废水)铵根
中图分类号"\&*$)Y8#&*>$""""文献标志码"P""""文章编号"&5*$ ?(5*!#$%&%$%# ?%%&* ?%.
D405FJ0/F27J2/212I.3J;63F5J5F0K51F0K5F04HG 6%&&7&"0/*
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JC:@I 9H7>$("(9#+#*(&3EI B;@A2@B2@3B@I b0QN3GB@N3B@2N3GKG@I 3GM@ICKMFD25>./06#1#+F@2M@EB3BCDE
BD3LLKMKJ3B@JCACI>Y;@2@GKJBGG;DN@I B;3Bb0QN3GB@N3B@2A2@B2@3B@I 9H7>$("(9#+#*(LDKJI @E;3EL@B;@
3LLKMKJ3BCDE DF9CDM3GG3EI JCACI LDEB@EBGDF5>./06#1#+" ((h( 47ZDF9CDM3GG&&!h&5g DFJCACI&#%h5g
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B;@A2DL@GGNCB;DKBA2@B2@3BM@EB&B;@9CDM3GG&JCACI LDEB@EB&3EI 6-RI@423I3BCDE CEL2@3G@I 9H!h&g&
(%h5g&3EI h#!g& 2@GA@LBC[@JH>Y;@@FCLC@ELHDF3MMDECKM I@423I3BCDE CEL2@3G@I 9H5h&. BCM@G
B;3E B;@A2DL@GGNCB;DKBA2@B2@3BM@EB>
L0G K24I1" JCACI)5%&&6&"0/* ./06#1#+)7*$$%*"&)8$(+$("(9#+#*()MDEDGDICKM4JKB3M3B@N3GB@N3B@2)3M1
MDECKM
""早在 $% 世纪初&味精就已应用于调味剂
中*& ?$+ &随着食品行业的发展&对于味精的需求量日
益提高 中国是目前世界上生产和消费味精最多
的国家&生产的味精量占世界总量的 *%g以上&
$%%5 年产量已达 &.% 多万 B&产生的高浓度味精废
水量约为 $ !%% 多万 B*(+ 这么多的味精废水如果
直接排放将会对环境造成严重的污染 同时因为
味精废水中含有多种营养物质&直接排放也会造成
经济上的损失 资源化利用技术是现在处理味精
废水的主要思路 由于味精废水具有高 6-R(高
/-R(高 0-$ ?
.
(高氨氮(高菌体含量(低 A+等,五高
一低-的特点*. ?#+ &对耗氧和厌氧微生物具有直接
和间接的生物毒性&常规的处理手段实现达标排放
是很难的 目前&欧洲一些国家及日本大都采用蒸
发浓缩工艺处理*5+ &但处理成本很高 现在国内用
粘红酵母处理味精废水生产微生物油脂作为生物
柴油的前体** ?!+是一个研究方向&但是味精废水中
高浓度的硫酸铵会对酵母的生物量及油脂积累造
成抑制*+ 本文详细研究了用酿酒酵母前处理味
精废水降低其氨氮的含量&再用粘红酵母处理以更
好的积累油脂
C?实验部分
C=C?实验仪器与材料
&>&>&" 实验仪器与试剂
# Z生物反应器#上海保兴生物设备工程有限
公司$&6W($%% 型加热消解器和 <;DBDZ39 0&$ 光电
比色计#德国TYT公司$&S]$$
"
型超声波细胞
破碎机#宁波新芝生物科技有限公司$&+]Q$P型
回转恒温调速摇瓶机 #太仓市实验设备厂 $&
YRZ$#$P型台式离心机&Q6 $%&% 型气相色谱#日
本岛津公司$
""味精废水#原废水取自河南莲花天安味精厂&
其中 6-R初始值为 &!! 47Z&,+o
.
质量浓度为
.% 47Z左右&A+l( j(h#$&甲醇(氯仿(重铬酸钾(
P4
$
0-
.
(浓+
$
0-
.
等均为市售分析纯
&>&>$"菌种
粘红酵母 #5%&&6&"0/* ./06#1#+$( 酿酒酵母
#7*$$%*"&)8$(+$("(9#+#*($由笔者所在实验室保存
C=A? 实验方法
移取 *#% MZ的味精废水#b0Q$&加水稀释至
$h* Z后置于 # Z生物反应器中&按实验的要求调整
A+及葡萄糖的量&灭菌后按接种量 &%g接入酿酒
酵母发酵&发酵温度为 (% i&过程中测定发酵液的
氨氮及生物量等的变化情况 发酵结束后离心出
上清液&调整其含糖量后接入 &%g的粘红酵母发
酵&发酵温度为 (% i&过程中测定 6-R(油脂含量
及生物量等的变化情况 微生物油脂的分析方法
采用气相色谱法*&%+
A?结果与讨论
A=C?粘红酵母单独处理味精废水
由于生产工艺的不同&不同厂家的味精废水组
分有差异&如红梅味精厂的废水中 ,+o
.
为 %h&*
47Z&可以直接利用粘红酵母资源化处理生产微生
物油脂&发酵 !% ; 后油脂产率为 $%g*&&+ 而莲花
味精废水的,+o
.
初始量为 .% 47Z左右&利用粘红酵
母单独处理该味精废水的结果见图 & 由图 & 可
知"粘红酵母在味精废水中发酵时&生物量在 *% ;
左右时达到 (%h5 47Z 油脂产率在 #% j*% ; 时维
持在 &$h*g&*% ;后随着发酵的继续油脂产率迅速
下降 6-R的降解率在 .% ; 时达到 .#h*#g&之后
随着发酵的进行 6-R降解率受到补加糖和微生物
代谢产物的影响会逐渐下降 粘红酵母对 ,+o
.
的
利用非常不明显&发酵至 !% ; 左右时 ,+o
.
的量为
h.& 47Z&相对于初始值 ,+o
.
的吸收率仅为
&#h(g 粘红酵母在红梅味精废水中的油脂积累最
多为 $%g&在莲花味精废水中仅为 &$h*g左右&比
较 $ 种废水的主要区别&可以发现,+o
.
浓度较高时
油脂的积累会受到抑制
图 C?粘红酵母处理味精废水
T.;=C?%42KF-2762./07#1#+./U!%K51F0K5F04
A=A?酿酒酵母预处理味精废水再用粘红酵母发酵
$>$>&"酿酒酵母预处理味精废水
0;3E4等*&$+研究酿酒酵母高密度发酵麦角固醇
时&酿酒酵母显示了其能大量利用 ,+o
.
的特点
图 $ 为酿酒酵母预处理味精废水的结果 由图 $ 可
知"酿酒酵母在味精废水中发酵时&生物量在## ;达
!& 生"物"加"工"过"程"" 第 ! 卷"
到 &%&h** 47Z&6-R降解率并不高&维持在 5g左
右&酿酒酵母对 ,+o
.
的利用率非常的高&在发酵
## ;后,+o
.
的量由 &&h&& 47Z降至 &h#! 47Z&比较
初始值,+o
.
的利用率为 !#h*5g
图 A?酿酒酵母预处理味精废水
T.;=A?%42KF-2782$("(:#+#*(./U!%K51F0K5F04
$>$>$"粘红酵母发酵预处理后的上清液
经过酿酒酵母预处理后&利用预处理液进一步
发酵粘红酵母合成油脂#图 ($ 由图 ( 可知"预处
理液的 ,+o
.
不再抑制粘红酵母的生长和油脂合
成&其生物量在发酵 #% ; 时达到最大值为
((h( 47Z&油脂产率在 ## ; 时达到最大值为
&!h&5g&6-R降解率的最大值也是在发酵后的
#% ;&为 #%h5g&,+o
.
也从发酵初始时的&h#! 47Z
降到了 %h$ 47Z 比粘红酵母单独处理味精废水&
,+
o
.
的降解率提高了 5>&. 倍&生物量(油脂产率和
6-R降解率分别提高了 !>&g((%>%5g和 >#!g
图 Q?粘红酵母发酵预处理后的上清液
T.;=Q?%42KF-2762./07#1#+./940F405F0I
U!%K51F0K5F04
$>$>("粘红酵母菌体油脂组成成分分析
利用味精废水培养的粘红酵母菌体油脂通过
气相色谱分析油脂组分&结果表明&其组成主要为
棕榈酸#6&5k%$(硬脂酸#6&!k%$(油酸#6&!k&$(
#出峰位置在 # MCE 左右$ 和甘油三酯&如图 .
所示
图 R?味精废水培养所得微生物油脂成分的分析结果
T.;=R?%,5/56G1.127J.:42H.562.62HF5./0I
HG 704J0/F.2/27F-0K51F0K5F04742J
J2/212I.3J;63F5J5F0942I3:F.2/
Q?结?论
针对味精废水中的 ,+o
.
会抑制粘红酵母的生
长及油脂积累的问题&结合酿酒酵母利用,+o
.
强的
特点&本研究提出了联合利用粘红酵母和酿酒酵母
资源化处理高,+o
.
浓度味精废水的方法"先用酿酒
酵母对味精废水进行预处理&再用粘红酵母发酵预
处理液合成油脂 实验结果证明&该方法可以在利
用酿酒酵母降低,+o
.
浓度&获得生物量 &%&h** 47Z
的同时提高粘红酵母的生物量及油脂含率并缩短
发酵时间 该处理技术如果可以进一步推广&则具
有工业化的应用潜力
参考文献"
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国内简讯
微生物农药开发被寄予厚望
西安举办的 $%&% 绿色农药制剂及助剂研讨会上&与会的湖南师范大学代表预测&生物农药在短期内将
取代我国 $%g以上的化学农药&具有很大的发展潜力 目前全球生物农药产品中&微生物农药已占到
近 %g
我国主要微生物农药的研究和应用取得突破性进展&在成果产业化与规模化应用等方面有着良好的表
现 其中&苏云金芽孢杆菌是研究最多(应用最广的细菌类杀虫剂品种&对靶标昆虫有特异性毒杀作用&对
人畜无害的同时不污染环境&已覆盖所有省市并销往多个欧美国家 在真菌类杀虫剂方面&我国第一个固
态发酵真菌杀虫剂工业化生产基地已在江西吉安市建立 此外&病毒类杀虫剂具有药力强(药效持久(作用
专一和对人畜安全等特点&我国已有 $% 多种昆虫病毒作为杀虫剂进入大田试验推广
国内最大<+P基地新区成功试车生产可降解材料
由天津开发区企业国韵生物科技有限公司投资的中国最大的聚羟基脂肪酸酯#<+P$生产基地二期试
车成功&进入正式投产倒计时 该项目是全国首家年产 <+P达 & 万 B的生产基地&是滨海新区绿色科技产
业化的典范项目之一
<+P生产所需要的原材料为淀粉(葡萄糖等可再生产品&菌种通过一定周期的发酵&生成 <+P高分子
可降解材料&再经提取(制粒等工艺&成为生产可降解材料下游产品的母料 根据市场的不同需求&可以生
产一次性餐具(无纺布(包装材料(农用覆膜(玩具(包膜(胶(纤维等多种可降解产品&能广泛应用于汽车制
造(生物医药以及电子等领域 与传统的白色污染材料不同的是&该材料为可降解材料&在土地(污水(河
水(海水中 ( 至 5 个月就可被微生物分解为+
$
-与6-
$
&降解后的+
$
-跟6-
$
还可用于农作物的生产&是循
环经济的示范案例
#文伟河$
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