酵母添加量和发酵时间对木糖母液中葡萄糖去除率的影响分析

1.酵母种类的筛选结果

五种酵母的实验结果如图4-1所示。

图4-1　酵母种类对木糖母液中葡萄糖去除率的影响

从五种酵母的葡萄糖去除率的效果来看，3#的效果较好，5#和4#次之，1#和2#较差，因此，选择3#酵母为发酵的酵母。

2.母液浓度的单因素结果分析

母液浓度的实验结果如图4-2所示。

图4-2　母液浓度对木糖母液中葡萄糖去除率的影响

由图4-2可知，当母液浓度较低时，葡萄糖总含量少，葡萄糖去除率较高，但是当母液浓度超过25%以后就急剧下降，这主要是由于浓度过高渗透压较大，酵母生产缓慢或者不生长，导致葡萄糖去除率低。再者浓度低，去除率较高，但是处理效率低，影响生产效益，提高了生产成本，根据实际情况及实验结果，选择15%、20%、25%三个水平进行正交实验。

3.酵母添加量的单因素结果分析

酵母添加量的实验结果如图4-3所示。

由图4-3可知，当酵母添加量较低时，由于酵母含量少，繁殖速度慢，导致一定时间内葡萄糖的去除率较低，通过实验可以看出，当酵母添加量大于0.8%时葡萄糖的去除率趋于平稳，因此，选择0.4%、0.6%、0.8%三个水平进行正交实验。

图4-3　酵母添加量对木糖母液中葡萄糖去除率的影响

4.发酵时间的单因素结果分析

发酵时间的实验结果如图4-4所示。

图4-4　发酵时间对木糖母液中葡萄糖去除率的影响

由图4-4可知，当发酵时间短时，繁殖的时间不足，葡萄糖的去除率较低，通过实验可以看出，在12～20h之间时葡萄糖的去除率呈上升趋势，当发酵时间大于24h后葡萄糖的去除率趋于平稳，因此，选择12h、16h、20h三个水平进行正交实验。

5.发酵pH的单因素结果分析

发酵pH的实验结果如图4-5所示。

微生物的生长与其所处的环境关联很大，特别是pH的影响较大。由图4-5可知，当pH较低时，酵母菌不易生长，通过实验可以，看出3#酵母菌的最适合的pH范围在4.0～5.0之间，因此，选择4.0、4.5、5.0三个水平进行正交实验。

6.正交组合实验结果分析

在单因素实验中，每组实验只考察一个因素，而发酵的各个因素之间存在交互作用，还须通过正交实验考察多因素的影响效果，所以根据单因素实验结果分别选取确定因素水平进行正交实验，优化微生物法去除木糖母液中葡萄糖的最佳作用条件。正交实验结果如表4-2所示；方差分析表如表4-3所示；多重比较用SSR及LSR值表如表4-4所示；因素A各水平平均值多重比较表如表4-5所示；因素C各水平平均值多重比较表如表4-6所示。(www.xing528.com)

图4-5　发酵pH对木糖母液中葡萄糖去除率的影响

表4-2　正交实验结果　L9（34）

根据表4-2中极差R值的大小，进行因素影响程度的比较，发现四因素对实验的影响顺序为：发酵时间＞pH＞酵母添加量＞母液浓度。

表4-3　方差分析表

注 ∗∗为差异极显著，P＜0.01；∗为差异显著，P＜0.05。

从表4-3可以看出：因素A（发酵时间）影响极显著，因素C（pH）影响显著，而因素B（母液浓度）、因素D（酵母添加量）影响不显著。

对因素A、C进行多重比较分析，分析结果如表4-4。

表4-4　多重比较用SSR及LSR值

表4-5　因素A各水平平均值多重比较

表4-6　因素C各水平平均值多重比较

由表4-4～表4-6可知，多重比较分析得出的最佳配比组合为A2C3D1B3，即发酵时间为16h，pH为5.0，酵母添加量为0.4%，次要因素母液浓度的添加量为25%即可。