罗汉果甜甙加工废液发酵乙醇的研究

苏小建，张道平，黄继来，康如龙，黄世好，刘倩

（1.广西师范大学环境与资源学院，广西桂林541004；2.广西师范大学化学与化工学院，广西桂林541004）

罗汉果甜甙加工废液发酵乙醇的研究

苏小建1，张道平1，黄继来1，康如龙2，黄世好2，刘倩2

（1.广西师范大学环境与资源学院，广西桂林541004；2.广西师范大学化学与化工学院，广西桂林541004）

罗汉果甜甙生产中排放的柱流液废水中含有大量的糖类及其它成分，采用罗汉果甜甙加工废液实施乙醇发酵的研究。结果表明在发酵温度30℃，糖化酶添加量为0.10 g/50mL，pH为5.5，发酵时间72 h的条件下，乙醇得率达28.69%。

罗汉果甜甙；加工废液；发酵；出酒率

罗汉果（Momordica grosvenori（Swingle）C.Jeffrey），别名拉江果，是葫芦科（Cucurbitaceae）罗汉果属植物的成熟果实，是广西著名的特种植物及大宗经济作物。它被国家卫生部确定为“既是药品又是食品”的极具开发潜力的天然产物资源之一，受到人们广泛关注[1-2]。目前工厂在深加工罗汉果时，只提取了占罗汉果质量2%的糖苷[3]，其它成分如多糖都作为废物排放掉了。这些大量未经处理的柱流液直接排放到环境中，不仅对环境造成污染，而且也造成资源的浪费。迄今人们对罗汉果的研究主要集中在甜苷类物质[4-5]，但尚未见以罗汉果甜甙加工废水发酵制备乙醇的研究报道。本研究是利用罗汉果甜甙生产中排放的柱流液废水直接发酵制备乙醇，探讨其发酵过程中的各种影响因素，并找出罗汉果甜甙加工废液发酵出酒率最高的方案。这种方法可为罗汉果资源的综合开发与利用提供参考，而且避免了环境污染，也可产生经济效益。

1 材料与方法

1.1 材料

罗汉果甜甙生产过程中的柱流液：由桂林思特新技术公司提供。

酵母：丹宝利常温型酿酒高活性干酵母（广东丹宝利酵母有限公司）；高活性LALVIN ICV酵母菌（澳大利亚产）。

D918强碱性阴离子交换树脂。

1.2 仪器和设备

GC-16APTF气相色谱仪：日本岛津；电热恒温鼓风干燥箱：上海跃进医疗器械厂；电子天平：北京赛多利斯天平有限公司；万用电炉：浙江上虞市通州实验仪器厂；电热真空干燥器：上海市实验仪器总厂；7200型可见分光光度计：尤尼柯仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 正交试验的确定

本研究采用正交试验法对影响出酒率的主要因素进行研究和分析。取温度、糖化酶添加量、酵母种、与pH 4因素，各因素取3个水平进行配料作L9（34）正交实验，见表1。

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

1.3.2 发酵液处理及发酵液中乙醇含量的测定

将发酵液移到250mL的容量瓶中定容后，用0.45μL的微膜过滤取样作为待测液，于GC-16APTF气相色谱中测量。得出气相色谱测量酒精的条件为：分析柱为Φ4×3M DC-200分析柱；以N2为载气、流速80mL/min；进样口的温度INJ200℃；柱温COLINIT TEMP 170℃；氢火焰检测口检测温度DET.T 250，氢气流速80mL/min；空气流速78mL/min。

取5.00mL无水乙醇置于50mL的容量瓶中用蒸馏水稀释至刻度制得标准溶液。在上述气相色谱条件下测量0.5μL标准溶液的峰面积。

1.3.3 最适发酵时间的确定

以正交试验中得到的最佳发酵条件进行配料，取50mL罗汉果甜甙加工废液于250mL的锥形瓶中，先煮沸灭菌，冷却后调节pH至5.5，糖化酶的添加量为0.10 g，酵母菌为发利干酵母以样品量的1%进行配料，在30℃条件下密封发酵，分别在24、48、72、96 h取1mL发酵液用5mL的容量瓶定容后用气相色谱测量发酵液的发酵情况。取5.00mL无水乙醇置于50mL的容量瓶中用蒸馏水稀释至刻度制得标准溶液。进样0.5μL的标样测量，每次进样1.0μL待测液测定峰面积，最大者即为最高出酒率，其对应的时间为最适发酵时间。

1.3.4 出酒率的计算

发酵结束后，将其抽滤并定容，用高效气相色谱分析其含量，按下列公式计算出酒率：

式中：A发酵液为1.0μL发酵液测出的峰面积；A标样为0.5μL酒精标样测出的峰面积；V酒精为发酵液定容的体积；m为发酵用的罗汉果甜甙加工废液干燥固体的质量，g。

2 结果与讨论

2.1 罗汉果甜甙加工废液酒精发酵条件的正交试验结果

采用正交试验，取温度、糖化酶添加量、酵母种、与pH 4因素，来确定罗汉果甜甙加工废液酒精发酵的最佳条件。

表2 L9（34）正交试验设计及试验结果表Table2 Orthogonal design L9（34）and the test result

由表2可知，4个因素对其酒精发酵的影响为：发酵温度﹥糖化酶的用量﹥pH﹥酵母种类。由正交实验结果可得出罗汉果甜甙加工废液发酵酒精的最佳条件为：发酵温度为30℃，糖化酶的用量为0.10 g/50mL，pH为5.5，酵母种类为发利干酵母。

2.2 最佳发酵时间的确定

根据以上实验结果，以最佳实验方案为基准，即拟定以原料50mL，糖化酶添加量为0.10g，pH为5.5，酵母菌为发利干酵母以样品量的1%进行配料，在30℃条件下密封发酵测试出最适发酵时间，其设计见表3。

表3 各时间测量的峰面积Table3 The measurement value of its peak area each time

由表3和图1可知，在相同的测定条件下，发酵72 h的待测液测定的峰面积较大，因此，罗汉果甜甙加工废液的最适发酵时间为72 h。

图1 各时间测量的峰面积图Fig.1 Them easurement value of its peak area each time

2.3 最佳发酵条件下验证实验

以正交试验中得到的最佳发酵条件进行配料，发酵72 h。最后将各样品1.0μL的色谱峰面积代入（2-3）公式计算出原料中干燥固体的出酒率。数据见表4。

表4 最佳条件下的出酒率Table4 Liquor yield Under the best condition

由表4可知，罗汉果甜甙加工废液干燥固体的最高出酒率为28.69%。

3 结论

通过正试实验，结果表明发利干酵母在发酵温度30℃，糖化酶添加量为0.10 g/50mL，pH为5.5，发酵时间72 h的条件下，验证实验得出出酒率可达28.69%。本研究为罗汉果资源的综合开发与利用提供可靠的事实依据。

[1]梁成钦,苏小建,张健.文献计量分析揭示我国罗汉果研究现状及发展趋势[J].广西热带农业,2005(2):15-18

[2]李典鹏,张厚瑞.广西特产植物罗汉果的研究与应用[J].广西植物,2000,20(3):270-276

[3]王勤.罗汉果化学成分及药理作用研究进展[J].中药材,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.罗汉果化学成分与应用研究[J].食品研究与开发,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

广西环境工程与保护评价重点实验室项目（200912）

苏小建（1957—），男（回），教授级高工，本科，研究方向：天然产物的研究与开发。