蘇小建，張道平，黃繼來，康如龍，黃世好，劉倩

（1.廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，廣西桂林541004；2.廣西師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣西桂林541004）

羅漢果甜甙加工廢液發(fā)酵乙醇的研究

蘇小建1，張道平1，黃繼來1，康如龍2，黃世好2，劉倩2

（1.廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，廣西桂林541004；2.廣西師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣西桂林541004）

羅漢果甜甙生產(chǎn)中排放的柱流液廢水中含有大量的糖類及其它成分，采用羅漢果甜甙加工廢液實施乙醇發(fā)酵的研究。結(jié)果表明在發(fā)酵溫度30℃，糖化酶添加量為0.10 g/50mL，pH為5.5，發(fā)酵時間72 h的條件下，乙醇得率達(dá)28.69%。

羅漢果甜甙；加工廢液；發(fā)酵；出酒率

羅漢果（Momordica grosvenori（Swingle）C.Jeffrey），別名拉江果，是葫蘆科（Cucurbitaceae）羅漢果屬植物的成熟果實，是廣西著名的特種植物及大宗經(jīng)濟(jì)作物。它被國家衛(wèi)生部確定為“既是藥品又是食品”的極具開發(fā)潛力的天然產(chǎn)物資源之一，受到人們廣泛關(guān)注[1-2]。目前工廠在深加工羅漢果時，只提取了占羅漢果質(zhì)量2%的糖苷[3]，其它成分如多糖都作為廢物排放掉了。這些大量未經(jīng)處理的柱流液直接排放到環(huán)境中，不僅對環(huán)境造成污染，而且也造成資源的浪費。迄今人們對羅漢果的研究主要集中在甜苷類物質(zhì)[4-5]，但尚未見以羅漢果甜甙加工廢水發(fā)酵制備乙醇的研究報道。本研究是利用羅漢果甜甙生產(chǎn)中排放的柱流液廢水直接發(fā)酵制備乙醇，探討其發(fā)酵過程中的各種影響因素，并找出羅漢果甜甙加工廢液發(fā)酵出酒率最高的方案。這種方法可為羅漢果資源的綜合開發(fā)與利用提供參考，而且避免了環(huán)境污染，也可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料與方法

1.1 材料

羅漢果甜甙生產(chǎn)過程中的柱流液：由桂林思特新技術(shù)公司提供。

酵母：丹寶利常溫型釀酒高活性干酵母（廣東丹寶利酵母有限公司）；高活性LALVIN ICV酵母菌（澳大利亞產(chǎn)）。

D918強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。

1.2 儀器和設(shè)備

GC-16APTF氣相色譜儀：日本島津；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；電子天平：北京賽多利斯天平有限公司；萬用電爐：浙江上虞市通州實驗儀器廠；電熱真空干燥器：上海市實驗儀器總廠；7200型可見分光光度計：尤尼柯儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 正交試驗的確定

本研究采用正交試驗法對影響出酒率的主要因素進(jìn)行研究和分析。取溫度、糖化酶添加量、酵母種、與pH 4因素，各因素取3個水平進(jìn)行配料作L9（34）正交實驗，見表1。

表1 正交實驗L9（34）因素水平Table1 Orthogonal design L9（34）with different conditions

1.3.2 發(fā)酵液處理及發(fā)酵液中乙醇含量的測定

將發(fā)酵液移到250mL的容量瓶中定容后，用0.45μL的微膜過濾取樣作為待測液，于GC-16APTF氣相色譜中測量。得出氣相色譜測量酒精的條件為：分析柱為Φ4×3M DC-200分析柱；以N2為載氣、流速80mL/min；進(jìn)樣口的溫度INJ200℃；柱溫COLINIT TEMP 170℃；氫火焰檢測口檢測溫度DET.T 250，氫氣流速80mL/min；空氣流速78mL/min。

取5.00mL無水乙醇置于50mL的容量瓶中用蒸餾水稀釋至刻度制得標(biāo)準(zhǔn)溶液。在上述氣相色譜條件下測量0.5μL標(biāo)準(zhǔn)溶液的峰面積。

1.3.3 最適發(fā)酵時間的確定

以正交試驗中得到的最佳發(fā)酵條件進(jìn)行配料，取50mL羅漢果甜甙加工廢液于250mL的錐形瓶中，先煮沸滅菌，冷卻后調(diào)節(jié)pH至5.5，糖化酶的添加量為0.10 g，酵母菌為發(fā)利干酵母以樣品量的1%進(jìn)行配料，在30℃條件下密封發(fā)酵，分別在24、48、72、96 h取1mL發(fā)酵液用5mL的容量瓶定容后用氣相色譜測量發(fā)酵液的發(fā)酵情況。取5.00mL無水乙醇置于50mL的容量瓶中用蒸餾水稀釋至刻度制得標(biāo)準(zhǔn)溶液。進(jìn)樣0.5μL的標(biāo)樣測量，每次進(jìn)樣1.0μL待測液測定峰面積，最大者即為最高出酒率，其對應(yīng)的時間為最適發(fā)酵時間。

1.3.4 出酒率的計算

發(fā)酵結(jié)束后，將其抽濾并定容，用高效氣相色譜分析其含量，按下列公式計算出酒率：

式中：A發(fā)酵液為1.0μL發(fā)酵液測出的峰面積；A標(biāo)樣為0.5μL酒精標(biāo)樣測出的峰面積；V酒精為發(fā)酵液定容的體積；m為發(fā)酵用的羅漢果甜甙加工廢液干燥固體的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 羅漢果甜甙加工廢液酒精發(fā)酵條件的正交試驗結(jié)果

采用正交試驗，取溫度、糖化酶添加量、酵母種、與pH 4因素，來確定羅漢果甜甙加工廢液酒精發(fā)酵的最佳條件。

表2 L9（34）正交試驗設(shè)計及試驗結(jié)果表Table2 Orthogonal design L9（34）and the test result

由表2可知，4個因素對其酒精發(fā)酵的影響為：發(fā)酵溫度﹥糖化酶的用量﹥pH﹥酵母種類。由正交實驗結(jié)果可得出羅漢果甜甙加工廢液發(fā)酵酒精的最佳條件為：發(fā)酵溫度為30℃，糖化酶的用量為0.10 g/50mL，pH為5.5，酵母種類為發(fā)利干酵母。

2.2 最佳發(fā)酵時間的確定

根據(jù)以上實驗結(jié)果，以最佳實驗方案為基準(zhǔn)，即擬定以原料50mL，糖化酶添加量為0.10g，pH為5.5，酵母菌為發(fā)利干酵母以樣品量的1%進(jìn)行配料，在30℃條件下密封發(fā)酵測試出最適發(fā)酵時間，其設(shè)計見表3。

表3 各時間測量的峰面積Table3 The measurement value of its peak area each time

由表3和圖1可知，在相同的測定條件下，發(fā)酵72 h的待測液測定的峰面積較大，因此，羅漢果甜甙加工廢液的最適發(fā)酵時間為72 h。

圖1 各時間測量的峰面積圖Fig.1 Them easurement value of its peak area each time

2.3 最佳發(fā)酵條件下驗證實驗

以正交試驗中得到的最佳發(fā)酵條件進(jìn)行配料，發(fā)酵72 h。最后將各樣品1.0μL的色譜峰面積代入（2-3）公式計算出原料中干燥固體的出酒率。數(shù)據(jù)見表4。

表4 最佳條件下的出酒率Table4 Liquor yield Under the best condition

由表4可知，羅漢果甜甙加工廢液干燥固體的最高出酒率為28.69%。

3 結(jié)論

通過正試實驗，結(jié)果表明發(fā)利干酵母在發(fā)酵溫度30℃，糖化酶添加量為0.10 g/50mL，pH為5.5，發(fā)酵時間72 h的條件下，驗證實驗得出出酒率可達(dá)28.69%。本研究為羅漢果資源的綜合開發(fā)與利用提供可靠的事實依據(jù)。

[1]梁成欽,蘇小建,張健.文獻(xiàn)計量分析揭示我國羅漢果研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].廣西熱帶農(nóng)業(yè),2005(2):15-18

[2]李典鵬,張厚瑞.廣西特產(chǎn)植物羅漢果的研究與應(yīng)用[J].廣西植物,2000,20(3):270-276

[3]王勤.羅漢果化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展[J].中藥材,2001,24 (3):215-216

[4]Matsumoto K.Minorcucurbitane glycosides from fruits of Siraitia grosvenorii(Cucurbitaceae)[J].ChemPharm Bull,1990,38(7):2030-2032

[5]黎海彬,王邕,李俊芳,等.羅漢果化學(xué)成分與應(yīng)用研究[J].食品研究與開發(fā),2006,27(2):85-87

Research on the Extraction of Ethanol from Processing Waste Liquid of Mogrosides

SU Xiao-jian1，ZHANG Dao-ping1，HUANG Ji-lai1，KANG Ru-long2，HUANG Shi-hao2，LIU Qian2
（1.College of Resource and Environmental sciences，Guangxi Normal University，Guilin 541004，Guangxi，China；2.College of chemistry and chemical engineering，Guangxi Normal University，Guilin 541004，Guangxi，China）

The manufacturing process of Mogrosides dicharges Column liquid flow that contains large amounts of sugars and other functional ingredients.For scientific and reasonable utilization of resources，this paper adopts alcoholic fermentation to liquid waste of the process of Mogrosides.The results indicated that the highest yield of alcoholic was achieved 28.69%under the conditions as follows：30℃（fermenting temperature），0.10 g/50mL glucoamylase，pH5.5，72hour（fermentation time）.

Mogrosides；processing waste liquid；fermenting；liquor yield

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.03.012

2012-06-14

廣西環(huán)境工程與保護(hù)評價重點實驗室項目（200912）

蘇小建（1957—），男（回），教授級高工，本科，研究方向：天然產(chǎn)物的研究與開發(fā)。