Vol.38No.3May2006文章编号：1009-3087(2006)03-0081-06硅橡胶膜生物反应器苹果原汁发酵研究（I）——微生物与膜器胡世文，肖泽仪J汤晓玉，汤（四川大学化工学院制药与生物工程系，四丿摘要：基于细胞生长更新和产物原位分离的思想,设计了一套硅橡胶月实验，对2种自然选育的苹果洒酵母和一种工业化的酿酒高活性干酵母进行驯化，帅选出r一秣较为埋忠酌发醉闲株2401（驯化糖度为13%）。发酵-渗透蒸发耦合实验表明,25咒时细胞密度24h即可达到108个/ml,经过渗透气化分离岀产物后，细胞浓度有所提高；发酵96h,残糖浓度下降到4%以下;膜渗透蒸发分离出的渗透液中轻组分浓度“,（当量乙醇）最高可达28%,渗透通量超过1000g/（m2h）o改变膜器结构和扩大膜面积后进行了发酵实验。自制的硅橡胶复合膜表现出优良的性能。结果表明，该膜生物反应器系统用于苹果原汁发酵在产物原位分离和发酵液封闭循环及反应条件控制等方面具有独特优点，在苹果加工制造苹果白兰地和发酵苹果汁软饮料方面具有工业开发前景。关键词：硅橡胶膜生物反应器；发酵；渗透蒸发；苹果原汁中图分类号：Q819文献标识码:AFermentationofAppleJuiceinaPDMSMembraneBioreactorI一MicroorganismsandMembraneModulesHUShi-wen,XIAOZe-yi*,TANGXiao-yu,TANGMing,ZHANGHui-ming(SchoolofChein・Eng.,SichuanLniv,,Chengdu610065,China)Abstract：Baseduponcellcirculationandproductrecovery,asiliconembber(PDMS)niembranebioreactorsystemwasbuilt,andfermentexperimentsforapplejuicewerecarriedoutwiththissystem・Acclimatizingcultureswereconducted,andapreferentialstrainwasisolatedfromthreeyeastmicrobes•Fermentandpervaporationcouplingexperimentsat25°Cshowedthattheinoculatingstraininapplejuicegrewuptoacellconcentrationof108/mlininitial24h,andtheproductsextractionbypervaporationenhancedthemicrobialgrowth.Afterfermentingfor96h,theutilizablesaccharideinthebrothdecreaseddownto4%・Thepermeatecollectionatthedown-streamofthemembranehadanalcoholconcentrationupto28%・Thepermeationfluxpenelratingthemembranewasaround1000g/(ni2h).Scaletestsweredonewithadifferentmoduleoflargermembranearea.ThePDMSmembranebioreaclorsystemwasaprospectiveleclinologyforlhe[)ro-ductionofapplebrandyandnon-alcoholicbeveragebyfermentationofapplejuice.Keywords:PDMSmembranebioreactor；ferment；penaporation；applejuice苹果酒的苹果香由300多种挥发物产生⑴，包收稿日期:2005-12-06基金项目：国家自然科学基金资助项目（20276041）作者简介：胡世文（1976-）,男，博士生.研究方向：硅橡胶膜.法通讯联秀:％•数据括醇类、醛类、酯类、酮类和陋类，其中大多数是酯（78%〜92%）和醇（6%〜16%）,主要来源于原料苹果中固有的挥发性香气物质和苹果酒发酵过程中酵母的代谢产物以及发酵过程中的化学合成：2-3],决定着苹果洒的气味和口感。在苹果洒发酵中，高级醇和酯类化合物是发酵过程中形成的除乙醇外最重要的成分，与发酵时选用的酵母、原料等密切和关⑷。Rapp和Mandery'51发现，酒体中高级酚的浓度低于300mg/L具有愉悦的芳香味，超过400mg/L时其气味具有刺激性且口感粗糙。V.A.Nedovic采用细胞固定化技术同时进行酒精和马来酸连续发酵制取苹果酒。与传统发酵相比其发酵速度快，改善了苹果酒的香气。JuntlyBorjessonr61等通过对苹果汁成分的分析，采用渗透气化膜对英配制的苹果汁模型溶液中芳香物进行分离冋收时发现，分离液中酯的浓度随水力学条件改善而增加，乙酹浓度则相反。聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合膜是一种橡胶态聚合物复合膜，具有疏水、耐热、机械强高度和化学稳定性好，对醇、酯、酚、酮、卤代物、芳香姪、毗唳等有机物有良好的吸附选择性，常被用于构成渗透蒸发/渗透萃取硅橡胶膜牛物反应器，在有机化合物牛物转化口・9」和生物产品发酵生产L10-12］等方面有广阔的应用前景。Cho和Hwanr,3］研究了连续硅橡胶膜分离发酵反应器（CMFS）用于乙醇的连续发酵生产获得97%的原料糖高转化率（传...