酵母在食品工業(yè)廢水處理中的應用
中國科學技術的快速發(fā)展加速了對酵母的研究。根據(jù)酵母的一些特性,將其應用于一些領域,不僅具有良好的應用效果,還能在很大程度上提高我國食品工業(yè)的經(jīng)濟效益。另外,酵母是食品工業(yè)廢水處理過程中的重要物質(zhì),對水質(zhì)有很大的凈化作用。在有毒廢水、高濃度有機廢水和生活廢水中得到了很好的應用,對我國的廢水處理有很大的促進作用,極大地推動了我國食品工業(yè)的發(fā)展。
1.酵母的分類
酵母是真核微生物的總稱,在我國分布廣泛。一般能在含糖量高的環(huán)境中生存,能在pH值為5.0的酸性環(huán)境中生存。適宜的出口溫度為45 ~ 60℃。另外,在傳統(tǒng)的食品工業(yè)中,可以通過有效的方法調(diào)節(jié)出水溫度,然后進行氧化反應。一般來說,這種酵母生存的適宜溫度為25 ~ 30℃。與細菌相比,酵母菌的種類相對較少,但在不同行業(yè)中應用廣泛,如圖1所示。如面包、甘油和蔗糖。
由于酵母在不同領域的應用不同,可分為以下兩類:
①發(fā)酵酵母。能被糖發(fā)酵成二氧化碳和有機物;
②氧化酵母。氧化能力強,發(fā)酵能力弱,主要包括漢遜酵母、假絲酵母等。可以利用不同的有機物。酵母利用有機物的機理是:水解酶將大分子有機物水解成小分子有機物,并根據(jù)糖酵解轉化丙酮酸,供給酵母生產(chǎn)力。酵母A型可以將其轉化為乙醇;氧化酵母可以將丙酮酸轉化為乙酰輔酶,再轉化為水和二氧化碳,可見氧化酵母在廢水處理中的應用至關重要。
2.酵母的特性
酵母耐酸,能形成絮體,繁殖能力強,新陳代謝旺盛。有些細菌對環(huán)境酸堿度比較敏感,不能在強酸環(huán)境中生長,而酵母菌能在強酸中生長,在pH值為3.0的酸性溶液中仍能生長,并能發(fā)酵廢水產(chǎn)生酒精,很大程度上能達到凈化廢水的目的。
此外,有些酵母菌不僅能在酸性溶液中生長,還能在很大程度上耐高溫?;钚院贐在pH2.0環(huán)境下可以脫色。其特性使酵母菌株能在強酸環(huán)境中繁殖。酵母如果沒有耐酸性,會在很大程度上受到酸的抑制,達不到凈水的目的。此外,酵母具有較高的抗?jié)B透壓能力,在水分活度為0.70時仍能正常生長,說明酵母在生長過程中能適應惡劣環(huán)境,并能有效降解一些難以降解的有機有毒物質(zhì)。通過對酵母的深入研究,發(fā)現(xiàn)其能有效降解原料淀粉、苯酚和甘油酯,其中酵母中的脫氫酶活性能促進硫酸根離子的生長,離子濃度的變化不會影響酵母,還能有效殺滅細菌,并能在很大程度上分解有機物。
3.酵母在食品工業(yè)廢水處理中的應用分析
3.1酵母生產(chǎn)方法
(1)單細胞蛋白的生產(chǎn)。
酵母生產(chǎn)單細胞蛋白過程中,蛋白質(zhì)量可以達到干質(zhì)量的一半,可以很大程度上有效提取B族維生素,在此基礎上還可以提取輔酶a,具有很高的應用價值。此外,酵母在生產(chǎn)單細胞蛋白的過程中具有利用率高、生產(chǎn)率高、占地面積小等諸多特點。通過酵母在蛋白質(zhì)上的大量生產(chǎn),可以在很大程度上彌補食物的不足。這種方法主要用于念珠菌屬。和釀酒酵母,通過兩種菌株的有效組合可以大大提高產(chǎn)量。
(2)油脂的生產(chǎn)。
油脂主要是指微生物分子在特定環(huán)境下,以碳氫化合物和碳水化合物為碳源產(chǎn)生的一種油脂。其產(chǎn)油具有一定的周期性,產(chǎn)量高,不受環(huán)境影響,很大程度上安全性高。
(3)酵母的分離。
主要采用馬丁氏和YPD2培養(yǎng)基,在超凈工作臺中純化酵母。挑取分離平板上的酵母單菌落接種于純化培養(yǎng)基上,28℃培養(yǎng)3天。然后挑取單菌落接種在純化的培養(yǎng)基上培養(yǎng),重復幾次,得到單菌落。形態(tài)學觀察挑出培養(yǎng)2 ~ 3天的單菌落,觀察平板上酵母菌的菌落特征。用亞甲藍對酵母細胞進行染色,然后用光學顯微鏡觀察酵母細胞的形態(tài)。
3.2酵母廢水處理技術
酵母廢水處理技術的主要目的是有效凈化廢水。該技術是將能在廢水中生長并分解有機物的酵母菌株有效混合,通過好氧的方法利用并分解酵母廢水中的有機物,有效降低廢水中的COD,達到凈化水質(zhì)的目的。另外,由于廢水中有混合菌種,固體進入沉淀池后被酵母菌分離,可使廢水達到國家排放標準。酵母廢水處理技術具有投資少、污染小、占地面積小、后續(xù)處理簡單等應用優(yōu)勢。在我國酵母研究期間,進行了味精廢水實驗,篩選出能適應味精廢水環(huán)境的菌群,設計了酵母廢水處理工藝。結果表明,酵母混合菌群的活性不受高濃度氨氮和硫酸鹽環(huán)境的影響。在一定的穩(wěn)定環(huán)境下,處理后可獲得單細胞蛋白,飼料添加劑可回收利用。
4.發(fā)展趨勢
(1)基因工程技術提高廢水處理效果。
在酵母處理廢水的過程中,我國學者可以利用基因工程技術將脂肪酶導入到解脂耶氏菌中,使脂肪酶得到較大程度的表達,有效去除COD和油脂。此外,由于我國基因工程技術的不斷發(fā)展,酵母遺傳學可以在很大程度上進行改造,從而獲得高質(zhì)量的酵母菌株。而酵母菌株的基因組測序還處于起步階段,遺傳背景模糊,沒有成熟的操作平臺。因此,在基因工程技術的改進和優(yōu)化方面還需要更深入的研究。
(2)利用混合菌群去除廢水中的有機物。
污水處理主要通過混合菌群來完成。通過相互配合,利用不同菌種的李子來降解廢水,可以在很大程度上去除廢水中的有機物。此外,我國學者利用光合細菌和酵母菌凈化皂素廢水,結果顯示去除率達到87.2%,而如果單獨使用酵母菌和光合細菌,去除率僅為53%,這說明利用兩種不同的真菌可以大大提高去除率,對廢水凈化作用很大。
(3)新熱點的應用。
隨著我國科學技術的不斷發(fā)展,微生物固定化技術在我國得到了發(fā)展,并在廢水處理中得到了很好的應用,為酵母的應用開辟了新的熱點。
5.結論
酵母在食品工業(yè)廢水處理中的應用,不僅可以凈化廢水水質(zhì),還可以在很大程度上促進食品工業(yè)未來的經(jīng)濟發(fā)展。此外,酵母是廢水處理中的重要資源,具有耐高滲透壓、耐酸、代謝旺盛的特點。能有效凈化水質(zhì),在此基礎上,還能生產(chǎn)微生物油,循環(huán)利用資源。與其他國家相比,我國對酵母菌的研究起步較晚,有必要加強研究,使其成為我國廢水處理中的寶貴資源。(來源:廣東元力實業(yè)有限公司)
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