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研究生:廖俊輝
研究生(外文):Chun-hui Liao
論文名稱:以Saccharomycescerevisiae醱酵葡萄糖及鳳梨果肉與果皮產製酒精之探討
論文名稱(外文):The research of producing ethanol from pineapple pulp and peel fermented by Saccharomyces cerevisiae
指導教授:錢偉鈞錢偉鈞引用關係簡宣裕簡宣裕引用關係
指導教授(外文):Wei-jyun ChienShiuan-yuh Chien
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:應用化學系碩士班
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:鳳梨醱酵廢棄物再利用乙醇醱酵
外文關鍵詞:pineapple fermentationethanol fermentationwaste utilization
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本研究探討酵母菌 Saccharomyces cerevisiae 醱酵葡萄糖產出乙醇的條件,試驗結果顯示,將葡萄糖的濃度增加至 300 g/L ,酵母菌的生長環境的酸鹼值調整為 pH 4 ,溫度控制在 15 ℃ ,酵母菌菌液接種于培養基的量為 1 % 時,在本研究是有利於乙醇的產生。在時間的控制而言,此菌株接種于培養基,經七天醱酵後所產製出來的乙醇濃度達到最高。
臺農 13 號與 17 號鳳梨果肉與果皮經過 0.4 % 與 0.8 % 硫酸酸解,經 S. cerevisiae 醱酵後的乙醇濃度顯著比沒有經酸酸解果肉與果皮者高。臺農 17 號鳳梨果皮以 0.4 % 與 0.8 % 硫酸酸解處理,經酵母菌醱酵後,分析測得的乙醇濃度分別比臺農 13 號鳳梨果皮以 0.4 % 與 0.8 % 硫酸酸解處理者高。鳳梨皮以0.8 % 硫酸酸解後經酵母菌醱酵所產出之乙醇濃度則是比鳳梨皮以 0.4 % 硫酸酸解後進行醱酵者高。
臺農 13 號鳳梨果肉與果皮經 S. cerevisiae 醱酵後所產出的乙醇濃度分別高於臺農 17 號鳳梨果肉與果皮。鳳梨果肉與果皮以豬糞堆肥液調含氮量為 0.18 g/L 皆可增加乙醇之產出量,但增加的乙醇產出量以鳳梨果皮遠大於鳳梨果肉。滅菌處理亦皆可增加鳳梨果肉與果皮被酵母菌醱酵產出乙醇的量,增加的效果以鳳梨果皮經滅菌處理顯著大於果肉經滅菌處理者。鳳梨果肉與果皮經滅菌處理增加乙醇產出量之效果遠大於添加氮營養源於鳳梨果肉與果皮處理者。故廢棄之鳳梨果皮若要有效率的利用於醱酵產製乙醇,則滅菌處理配合添加營養源氮源是必要的措施。
The purposes of the research were to find out suitable conditions for Saccharomyces cerevisiae to ferment glucose to produce ethanol, investigate the effects of adding swine feces compost to the pulps and peels of TNG No.13 and TNG No.17 pineapples, hydrolyzing the pulps and peels with diluted sulfuric acids and sterilizing the pulps and peels on the ethanol concentrations of fermented solutions inoculated with the yeast.
Experimental results showed that 15 ℃, pH 4, the concentration of glucose in YM broth was 300 g/L, the yeast suspension, 9.24×107 CFU/mL, added to YM broth at a volume rate of 1:100 and fermented with seven days were suitable for producing ethanol. The pulps and peels of the pineapples hydrolyzed with 0.8 % sulfuric acid and fermented by the yeast got higher ethanol concentrations than those hydrolyzed with 0.4 % sulfuric acid. The pulp of TNG No.13 pineapple fermented by the yeast produced higher ethanol concentration than that of TNG No.17 pineapple, and vice versa for the peels of the pineapples. The pulps and peels, adjust inorganic nitrogen concentration to 0.18 g/L with aqueous extract of swine feces compost, fermented by the yeast produced more ethanol than those were not adjusted. Sterilizing the pulps and peels had positive effect on the ethanol concentrations of fermented solutions.
中文摘要••••••••••••••••••••••••••••I
英文摘要••••••••••••••••••••••••••••III
目錄••••••••••••••••••••••••••••••IV
表目錄 ••••••••••••••••••••••••••••VIII
圖目錄 ••••••••••••••••••••••••••••IX

第壹章、前言••••••••••••••••••••••••••1

第貳章、前人研究••••••••••••••••••••••••3
一、鳳梨概述••••••••••••••••••••••••••3
(一)鳳梨性狀••••••••••••••••••••••••3
(二)鳳梨分類及栽培品種•••••••••••••••••••4
(三)鳳梨產地分布、產量及果皮產出量•••••••••••••5
二、與釀酒有關酵母菌之概說•••••••••••••••••••8
(一)酵母菌應用于酒精之起始歷史•••••••••••••••8
(二)酵母菌之外觀型態與分類•••••••••••••••••9
(三)酵母菌之繁殖方法 •••••••••••••••••••10
(四)酵母菌之分類 •••••••••••••••••••••13
(五)酵母菌的呼吸、醱酵及 ATP 之形成••••••••••••15

第參章、實驗流程與材料方法 ••••••••••••••••••18
一、分析方法 •••••••••••••••••••••••••18
(一)鳳梨果肉與果皮的化學成份分析 •••••••••••••18
1. 果皮與果肉之水溶性無機氮濃度測定-微量擴散法 •••••18
2. 果皮與果肉之水溶性無機磷濃度測定-鉬藍法 •••••••19
3. 果皮與果肉之水溶性鉀濃度測定-焰光分析法 •••••••19
4. 果皮與果肉之還原糖濃度測定- DNS 法 •••••••••20
5. 鳳梨果肉與果皮簡單醣成份之分析 ••••••••••••21
(二)乙醇濃度的分析 ••••••••••••••••••••21
二、酵母菌醱酵葡萄糖產生乙醇合適條件之探討 ••••••••••22
(一)酵母菌 S. cerevisiae 醱酵不同濃度葡萄糖產生乙醇之探討 ••22
(二)不同溫度對 S. cerevisiae 醱酵葡萄糖產出乙醇之探討 ••••22
(三)不同培養酸鹼值對 S. cerevisiae 醱酵葡萄糖產出乙醇之探討 •23
(四)不同接菌量對 S. cerevisiae 醱酵葡萄糖產出乙醇之探討 •••23
(五)不同時間對 S. cerevisiae 醱酵葡萄糖產出乙醇之探討 ••••24
三、以鳳梨果肉與果皮醱酵產製乙醇之探討 ••••••••••••24
(一)滅菌對鳳梨果肉與果皮醱酵產製乙醇影響之探討 ••••••24
(二)添加營養源于鳳梨果肉與果皮對乙醇產生量影響之探討 •••25
(三)稀酸水解鳳梨果肉及果皮對乙醇產生量影響之探討 •••••25

第肆章、結果與討論 ••••••••••••••••••••••26
一、臺農 13 號與臺農 17 號鳳梨之化學成份分析結果 •••••••26
(一)鳳梨果肉簡單糖的種類與濃度 ••••••••••••••26
(二)鳳梨果肉與果皮無機養分之濃度 •••••••••••••27
二、酵母菌 S. cerevisiae 醱酵葡萄糖產製乙醇之合適條件 ••••••30
(一)不同酸鹼值對 S. cerevisiae 醱酵培養基產出乙醇之影響 •••30
(二)不同溫度對 S. cerevisiae 醱酵培養基產出乙醇之影響 ••••34
(三)含不同量葡萄糖之液體培養基對乙醇產出量之影響 •••••39
(四)不同 S. cerevisiae 菌液接種比例對乙醇產出量之影響 ••••42
(五)不同醱酵時間對 S. cerevisiae 醱酵培養基產出乙醇之影響 ••45
三、酸解鳳梨果肉與果皮對產出乙醇之影響 ••••••••••••47
(一)鳳梨果肉與果皮經酸水解後之還原糖濃度 •••••••••47
(二)酸水解鳳梨果肉對乙醇產出之影響 ••••••••••••50
(三)酸水解鳳梨果皮對乙醇產出之影響 ••••••••••••53
四、添加營養源於鳳梨果肉與果皮對產出乙醇濃度之影響 ••••••61

第伍章、結論 •••••••••••••••••••••••••74

參考文獻 •••••••••••••••••••••••••••76

附錄 •••••••••••••••••••••••••••••83













表目錄
表一、臺灣鳳梨生產面積及產量 •••••••••••••••••2
表二、鳳梨中各簡單糖之濃度••••••••••••••••••29
表三、鳳梨果肉與果皮中無機養分之濃度•••••••••••••29
表四、培養基初始之 pH 值及經 S. cerevisiae 醱酵 7 天後之 pH 值•••••••••••••••••••••••••••33
表五、酸解後兩品系鳳梨果肉醱酵前後葡萄糖還原糖變化••••••48
表六、酸解後兩品系鳳梨果皮醱酵前後葡萄糖還原糖變化••••••49











圖目錄
圖一、臺灣鳳梨栽培分布各縣所占比率•••••••••••••••6
圖二、釀酒用酵母菌的外觀型態 •••••••••••••••••11
圖三、幾種酵母菌出芽孢子的型態 ••••••••••••••••12
圖四、糖解作用之流程 •••••••••••••••••••••17
圖五、 S. cerevisiae在不同 pH 值下醱酵培養基產出乙醇 ••••••32
圖六、在不同溫度條件下 S. cerevisiae 醱酵培養基產出乙醇 •••••36
圖七、在不同溫度條件下液體培養基經 S. cerevisiae 醱酵後之 pH 值 •38
圖八、 S. cerevisiae 醱酵含不同濃度葡萄糖培養基產出乙醇 •••••40
圖九、含不同濃度葡萄糖培養基經 S. cerevisiae 醱酵 3 天與 7 天後之 pH 值 •••••••••••••••••••••••••••41
圖十、 S. cerevisiae 以不同菌液濃度醱酵產製乙醇 •••••••••44
圖十一、 S. cerevisiae 在不同時間醱酵產製乙醇 ••••••••••46
圖十二、臺農 13 號鳳梨果肉以不同濃度硫酸水解經酵母菌醱酵所產出之乙醇濃度 •••••••••••••••••••••••51
圖十三、臺農 17 號鳳梨果肉以不同濃度硫酸水解經酵母菌醱酵所產出之乙醇濃度 •••••••••••••••••••••••52
圖十四、臺農 13 號鳳梨果皮以不同濃度硫酸水解經酵母菌醱酵所產出之乙醇濃度 •••••••••••••••••••••••54
圖十五、臺農 17 號鳳梨果皮以不同濃度硫酸水解經酵母菌醱酵所產出之乙醇濃度 •••••••••••••••••••••••55
圖十六、 Saccharomyces cerevisiae 接種于以 0.4 % 與 0.8 % 硫酸水解之臺農 13 號鳳梨果肉經醱酵一星期後之族群數 •••••••57
圖十七、 Saccharomyces cerevisiae 接種于以 0.4 % 與 0.8 % 硫酸水解之臺農 17 號鳳梨果肉經醱酵一星期後之族群數 •••••••58
圖十八、 Saccharomyces cerevisiae 接種于以 0.4 % 與 0.8 % 硫酸水解之臺農 13 號鳳梨果皮經醱酵一星期後之族群數 •••••••59
圖十九、 Saccharomyces cerevisiae 接種于以 0.4 % 與 0.8 % 硫酸水解之臺農 17 號鳳梨果皮經醱酵一星期後之族群數 •••••••60
圖二十、臺農13號兩品系鳳梨果肉醱酵時有無添加營養源之比較•••64
圖二十一、臺農17號兩品系鳳梨果肉醱酵時有無添加營養源之比較••65
圖二十二、臺農13號兩品系鳳梨果皮醱酵時有無添加營養源之比較••66
圖二十三、臺農17號兩品系鳳梨果肉醱酵時有無添加營養源之比較••67
圖二十四、 S. cerevisiae 接種于添加營養源與未添加營養源臺農 13 號鳳梨果肉經醱酵一星期後之族群數 ••••••••••••70
圖二十五、 S. cerevisiae 接種于添加營養源與未添加營養源臺農 17 號鳳梨果肉經醱酵一星期後之族群數 •••••••••••••71

圖二十六、 S. cerevisiae 接種于添加營養源與未添加營養源臺農 13 號鳳梨果皮經醱酵一星期後之族群數 •••••••••••••72
圖二十七、 S. cerevisiae 接種于添加營養源與未添加營養源臺農 17 號鳳梨果皮經醱酵一星期後之族群數 •••••••••••••73
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