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摘 要

作为使用微生物产生所需的产品，固态发酵技术是一个重要的技术，该发酵过程与常规的发酵过程有所不同，其发酵过程的支持物可以是碳源、能源，亦或者是稳定的惰性底物。其培养基还有一个特点是不含液相水。固态基质的选择、含水量的控制、氮源种类、温度、酸碱度等是实验过程中主要控制的工艺参数。

与其它的一些发酵方式比较而言，固态发酵除了有培养基比较简单并且来源较为广泛之外，还具有环境污染少、投资低、能耗低等一些特点。本实验以能够合成菊粉酶利用菊粉多糖的多粘芽孢杆菌Paenibacillus polymyxa ZJ-9为实验菌种，对以菊芋残渣为主要营养基质的固态培养基的发酵条件的优化，设计了一系列的研究方案。旨在通过实验研究，对固态发酵过程中的一些影响因素进行考察分析，得到一个能高效利用菊芋残渣的固态发酵体系。

通过平行、对比等试验方式和手段，优化试验，提高试验的成功的可能性。在提出一般性结论的基础上，对实验方案提出改进意见和可行建议。实验过程中所应用的具体实验方法：响应面分析优化发酵培养基条件和发酵工艺、硫酸-蒽酮比色法检测底物中的糖浓度和高效液相色谱法检测产物浓度等。

关键词：固态发酵；菊粉；发酵工艺；响应面分析

ABSTRACT

As the required products which are use of microorganisms to produce, solid state fermentation technology is an important technology. the fermentation process and conventional fermentation process is different the support of fermentation process can be a source of carbon and energy, and is stable in inert substrate. There is also a characteristic of the culture medium is that it does not contain liquid phase water. Selection of solid substrate, control of water content, type of nitrogen source, temperature, pH and so on are the main control parameters in the experiment.

Compared with other methods of fermentation, in addition to the culture medium is relatively simple and more widely than the source,solid state fermentation has the characteristics of less environmental pollution, low investment and low energy consumption.In this experiment can inulinase utilization of inulin polysaccharide polymyxa Bacillus Paenibacillus polymyxa ZJ-9 as the experimental strain, of Jerusalem artichoke residue for the optimization of fermentation conditions of main nutrition matrix of solid culture medium, a series of research programs are designed. The purpose of this article is through the experimental study, the influencing factors of solid state fermentation were investigated and analyzed, and obtained a high efficient utilization of Jerusalem artichoke residue in solid state fermentation system.

By means of parallel experiment and contrast experiment, the experiment is optimized to improve the success rate of the experiment. On the basis of general conclusions, the paper puts forward suggestions for improvement. In the course of the study, the specific experimental methods mainly include: response surface analysis and optimization of the fermentation culture medium and fermentation process, anthrone sulfuric acid colorimetry to detect substrate sugar concentration and high performance liquid phase chromatography detection and the product of the concentration and so on.

Keywords: Solid fermentation; Inulin; Fermentation process; Response surface analysis

目录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 文献综述 1

1.1 2,3-丁二醇的概述 1

1.1.1 2,3-丁二醇的结构特性 1

1.1.2 2,3-丁二醇的应用 2

1.2 菊粉的概述 2

1.2.1 菊粉的定义与分类 2

1.2.2 菊粉的生理功能 3

1.2.3 菊粉的生产 3

1.2.4 菊粉的应用 4

1.2.5菊粉渣的应用 5

1.3固态发酵 5

1.3.1固态发酵的简介 5

1.3.2 固态发酵的优缺点 6

1.3.3固态发酵的应用 7

1.4 菊芋粗提液的液体发酵的现状 7

1.5菊芋渣固态发酵的现状 7

1.6论文目的及意义 7

第二章 材料与方法 9

2.1主要材料 9

2.1.1试剂 9

2.1.2主要仪器 9

2.2实验方法 9

2.2.1响应面分析法 9

2.2.2菌种的保存和培养方法 10

2.2.3产物2,3-丁二醇的检测 11

第三章 结果与讨论 12

3.1菊粉固态发酵条件研究 12

3.1.1固态基质的选择 12

3.1.2氮源种类的选择 12

3.1.3含水量的控制 13

3.1.4发酵温度的控制 14

3.1.5 pH值的确定 15

3.2 响应面分析法优化培养基组成 15

3.2.1 响应面试验设计与结果 15

3.2.2回归模型建立与方差分析 17

3.2.3验证实验 20

第四章 结论与展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 文献综述

1.1 2,3-丁二醇的概述

1.1.1 2,3-丁二醇的结构特性

2,3-丁二醇（2,3-Butanediol），分子式为C₄H₁₀O₂，又称为2，3-双羟基丁烷或者是二亚甲基二醇。具有R,R-2,3-丁二醇、S,S-2,3-丁二醇和meso-2,3-丁二醇^[1]这几种旋光异构体。熔点：25°C，相对密度：0.997 g/cm³。2,3-丁二醇可以说是一种非常具有价值的化工原料和液体原料，已被大范围的应用^[2]，其化学结构如下图1-1所示。

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