神香草精油提取废渣发酵乙醇的工艺

吴晓菊

（新疆轻工职业技术学院食品与生物技术分院，新疆乌鲁木齐 830021）

神香草精油提取废渣发酵乙醇的工艺

吴晓菊

（新疆轻工职业技术学院食品与生物技术分院，新疆乌鲁木齐 830021）

以亚临界萃取神香草精油的废渣为原料，添加酵母菌发酵生产乙醇。通过单因素试验和正交试验可知，神香草废渣发酵乙醇的最佳工艺条件为接种量10%，发酵温度32℃，发酵时间60 h，在此条件下乙醇得率为0.27乙醇g/神香草废渣g。

神香草废渣；发酵工艺；乙醇

神香草是产于新疆的一种芳香和药用植物，亚临界萃取技术提取的神香草精油具有高效、无毒、无污染、无残留等优点［1］。精油提取后的神香草废渣含有丰富的纤维素、半纤维素及一定量的多糖成分，以此为原料，利用酒精发酵技术生产乙醇，不仅可以充分利用神香草精油提取后的废渣，进一步拓展神香草深加工途径，又可以为新能源开发提供一定的理论依据。可以有效增加产品的附加值，实现特色资源的优势转化，促进特色资源可持续发展，还将带动新疆经济快速增长，帮助地方实现特色资源规模化生产，为新疆经济建设做贡献。

1 材料与方法

神香草废渣，校内亚临界萃取精油后的废渣；安琪活性干酵母，安琪酵母股份有限公司提供。

DNP-9082型电热恒温培养箱，上海精宏实验设备有限公司产品；FA2104N型电子天平，上海济成分析仪器有限公司产品；HVE-50型立式压力蒸汽灭菌器，上海天呈科技有限公司产品。

亚临界萃取神香草精油→废渣→晾晒→灭菌→添加活性干酵母发酵→分离→纯化。

1.4.1 亚临界萃取神香草精油

将神香草全株在40℃下烘干处理72 h，粉碎过40目筛。称取1 kg神香草粉加入萃取釜中，抽真空使系统压力降为-0.6 MPa。将萃取剂1，1，1，2-四氟乙烷由溶剂罐导入萃取釜，添加量是神香草粉的1.5倍。经搅拌、加热，使神香草中的油脂充分溶解。在萃取压力0.4 MPa，45℃条件下萃取60 min后，用加压泵将萃取液导入分离罐，通过加热使1，1，1，2-四氟乙烷不断气化，用系统压缩机将溶剂蒸汽通过冷凝器回收到溶剂罐继续使用，萃取的油脂经离心过滤，即得神香草精油［1］。

1.4.2 废渣晾晒

收集亚临界萃取神香草精油后的废渣，摊开晾晒48 h，备用。

1.4.3 灭菌

称取50 g神香草废渣，置于1 000 mL玻璃瓶中，在115℃条件下灭菌25 min，冷却后添加5 g/L的蛋白胨［2］。

1.4.4 酵母活化

用酵母10倍质量，于35℃条件下水活化活性干酵母30 min。

1.4.5 发酵

在神香草废渣中添加15倍（750 g）蒸馏水，添加10%的酵母，搅拌均匀，在32℃条件下密封发酵60 h。

1.4.6 分离纯化

酒精发酵结束后分离纯化，计算乙醇得率。

2 结果与分析

2.1.1 不同接种量对乙醇得率的影响

称取50 g神香草废渣，添加750 g蒸馏水，接种量分别选择8%，9%，10%，11%，12%，32℃发酵60 h，计算乙醇得率。

不同接种量、发酵温度和发酵时间对乙醇得率的影响见表1。

表1 不同接种量、发酵温度和发酵时间对乙醇得率的影响

由表1可知，接种量为10%时发酵效果最好，乙醇得率最高。接种量过大时，酵母菌在生长繁殖过程中会消耗较多的能量，导致总发酵能力下降，乙醇得率较低；而当接种量过小时，酵母菌发酵能力较弱，乙醇得率较低。

2.1.2 不同发酵温度对乙醇得率的影响

称取50 g神香草废渣，添加750 g蒸馏水，接种量10%，分别在30，32，34，36，38℃条件下发酵60 h，计算乙醇得率。

由表1可知，在32℃条件下发酵60 h，乙醇得率最高。当发酵温度较高时，酵母菌代谢旺盛，消耗的能量较多，乙醇得率较低；当发酵温度较低时，酒精发酵转化的乙醇量较低。

2.1.3 不同发酵时间对乙醇得率的影响

称取50 g神香草废渣，添加750 g蒸馏水，接种量10%，在32℃条件下分别发酵50，55，60，65，70 h，计算乙醇得率。

由表1可知，发酵60 h乙醇得率最高。当发酵时间过长时，酵母菌在生长繁殖过程中会消耗较多能量，导致乙醇得率下降；当发酵时间过短时，酵母菌将糖转化为乙醇的量下降，乙醇得率仍较低。

从以上单因素试验结果可知，接种量、发酵温度和发酵时间都会影响乙醇得率。选择以上3个因素，各因素选取3个水平，设计因素水平，采用L9（34）进行正交试验。

正交试验因素与水平设计见表2，正交试验结果分析见表3。

表2 正交试验因素与水平设计

表3 正交试验结果分析

由表3可知，神香草精油提取废渣发酵乙醇的最佳工艺参数为A1B2C2，即接种量10%，发酵温度32℃，发酵时间60 h；3个因素对乙醇得率的影响次序为A＞C＞B，即接种量＞发酵时间＞发酵温度。在最佳工艺条件下，乙醇得率为0.27乙醇g/神香草废渣g。

3 结论

以亚临界萃取神香草精油的废渣为原料，添加酵母菌可以发酵生产乙醇。通过单因素试验和正交试验可知，神香草废渣发酵乙醇的最佳工艺条件为接种量10%，发酵温度32℃，发酵时间60 h，在此条件下乙醇得率为0.27乙醇g/神香草废渣g。

［1］ 吴晓菊，杨清香，徐效圣，等.亚临界萃取神香草精油的工艺研究 ［J］.食品工业，2015（4）：99-101.

［2］ 赵律，李志光，李辉勇，等.木质纤维素预处理技术研究进展 ［J］.化学与生物工程，2007（5）：11-16.◇

Use waste oil as raw material of subcritical extraction hyssop，add yeast fermentation to produce ethanol.Through single factor experiments and orthogonal experiments，hyssop waste ethanol fermentation，the optimum technological conditions 10%inoculation quantity，fermentation temperature 32℃，fermentation time 60 h.Under these conditions，the ethanol rate is 0.27 g ethanol/hyssopus officinalis residue g.

hyssop residue；fermentation process；ethanol

1671-9646（2016）09a-0034-02

TQ658

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.09.011

2016-07-13

新疆维吾尔自治区高校科研计划重点项目（XJEDU2014I066）。

吴晓菊（1973— ），女，硕士，副教授，研究方向为食品与生物技术。