單因素試驗

2.1.1 不同接種量對發(fā)酵的影響以添加營養(yǎng)因子的啤酒生產廢水為培養(yǎng)基，在裝液量為100 mL的條件下，分別按1%、5%、10%、15%、20%的接種量， 將液體種子接于發(fā)酵培養(yǎng)基中，28 ℃、120 r/min 搖床條件下培養(yǎng)120 h 后，測定發(fā)酵液的菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)、COD 降解率，結果見圖1。由圖1 可知， 隨著接種量的增大， 菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)和COD 降解率均先上升后下降。在接種量為5%時，菌體生物量為12.62 g/L， 油脂產量為4.66 g/L， 油脂含量達36.93%，油脂系數(shù)為9.49，COD 降解率達52.02%。當接種量小于或大于5%時，菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)和COD 降解率顯著降低。這是因為接種量過低，接種的細胞數(shù)量少，而發(fā)酵

培養(yǎng)液中含有豐富的營養(yǎng)物質， 導致細胞生長繁殖旺盛，影響油脂的合成，而且當接種量過低時，菌體對廢水的降解能力也較低，故COD 降解率也較低；接種量過大，發(fā)酵液中的細胞數(shù)量多，而發(fā)酵培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質不能滿足菌體細胞生長代謝的需要，從而影響菌體對廢水COD 的降解和油脂的積累。

由此可見，接種量控制在5%左右時，菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)和COD 降解率均達到最大值。因此，確定最適接種量為5%。

2.1.2 不同裝液量對發(fā)酵的影響以添加營養(yǎng)因子的啤酒生產廢水為培養(yǎng)基， 采用500 mL 三角瓶，裝液量分別為50，100，150，20，250 mL，接種量5%、28℃、120 r/min 搖床條件下培養(yǎng)120 h 后取樣，測定發(fā)酵液的菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)、COD 降解率，結果見表1。由表1 可知， 隨著裝液量的增多， 菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)和COD 降解率均先上升后下降。當裝液量為100，150 mL 時，菌體生物量、油脂產量、油脂含量和COD 降解率都保持在一個較高的水平，其中裝液量為150 mL 時上述各指標均達到最大值，分別為13.08 g/L、4.78g/L、36.54%和55.49%。當裝液量為200 mL 時，油脂系數(shù)雖然達最大值，但其他各指標均顯著降低，故不可取。當裝液量小于100 mL 或大于150 mL時，菌體生物量、油脂含量、油脂產量和COD 降解率均不同程度地下降。這是因為裝液量過小，發(fā)酵培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質不能滿足菌體細胞的生長繁殖，從而影響菌體對廢水COD 的降解以及油脂的積累； 裝液量過多會使發(fā)酵培養(yǎng)基中的氧氣量偏低，進而影響油脂的合成及啤酒廢水的降解。

綜上分析， 裝液量控制在150 mL 左右時，菌體生物量、油脂產量、油脂含量和COD 降解率都達到最大值，油脂系數(shù)也達較高值。因此，確定最適裝液量為150 mL。

2.1.3 不同轉速對發(fā)酵的影響以添加營養(yǎng)因子的啤酒生產廢水為培養(yǎng)基， 分別以40，80，120，160，200 r/min 的搖床轉速，在接種量5%、裝液量150 mL、28 ℃條件下培養(yǎng)120 h 后取樣，測定發(fā)酵液的菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)、COD 降解率，結果見圖2。由圖2 可知，隨著轉速的增加，菌體生物量、油脂產量、油脂含量和油脂系數(shù)均先上升后下降，COD 降解率呈上升趨勢。當轉速為120，160，200r/min 時，各個指標都達到較高水平，其中轉速為160 r/min 時，菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)均達最大值， 分別為13.57 g/L、4.95 g/L、36.48%和9.76，此時COD 降解率為65.14%；而當轉速為200 r/min 時，COD 的降解率最高， 為67.82%，此時雖有最高的COD 降解率，但本試驗的目地是在獲得較高油脂產量的同時有效降低廢水的COD 值，應以獲得油脂為主，故不能取該轉速為最佳轉速；當轉速小于120 r/min 時，各個指標均顯著降低， 這是因為發(fā)酵培養(yǎng)基中氧氣含量偏低，使菌體細胞不能進行正常的生長代謝，從而影響了油脂的合成和啤酒廢水的降解。經分析得知， 當轉速為160 r/min 左右時，菌體生物量、油脂產量、油脂含量和油脂系數(shù)都達到最大值，COD 降解率也達較高值。因此，確定最適轉速為160 r/min。

2.1.4 不同溫度對發(fā)酵的影響以添加營養(yǎng)因子的啤酒生產廢水為培養(yǎng)基，分別以20，24，28，32，36 ℃的溫度， 在接種量5%、裝液量150 mL、160r/min 搖床條件下培養(yǎng)120h 后取樣， 測定發(fā)酵液的菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)、COD 降解率，結果見圖3。由圖3 可知，隨著溫度的升高，菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)和COD 降解率均先上升后下降。當溫度為28 ℃時，各個指標都達到最大值，分別為菌體生物量13.49 g/L，油脂產量4.9 g/L， 油脂含量36.32%， 油脂系數(shù)9.72， COD降解率64.71%。當溫度低于或高于28 ℃時，菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)和COD 降解率均不同程度地降低， 說明過低或過高的溫度都會使菌體細胞中酶的活性有所降低， 從而阻礙

了菌體細胞對廢水COD 的降解和油脂的合成。由此可見，當溫度控制在28℃左右時，菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)和COD 降解

率均達到最大值。因此，確定最適溫度為28 ℃。

2.1.5 不同發(fā)酵時間對菌體生長和產油脂的影響

以添加營養(yǎng)因子的啤酒生產廢水為培養(yǎng)基，在5%的接種量、150 mL 的裝液量、28 ℃、160 r/min搖床條件下培養(yǎng)， 分別在發(fā)酵0，24、48、72、96、120、144、168、192 h 時取樣，測定發(fā)酵液中的菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)和COD 降解率，結果見圖4。由圖4 可知，在培養(yǎng)的前96 h，隨著發(fā)酵時間的延長， 菌體生物量迅速升高， 菌體生長繁殖旺盛，處于對數(shù)生長期，啤酒廢水的COD 降解率也迅速提高，此時油脂量有所積累，但油脂含量處于較低水平； 培養(yǎng)96~120 h， 菌體生物量雖繼續(xù)增加，但增幅不大，菌體生長進入減速期，廢水COD

降解率的增長速度也有所減緩，逐漸達到最大值，這是由于對數(shù)生長期細胞大量繁殖， 培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質迅速消耗，有害物質逐漸積累，而此時油脂含量開始迅速增加，菌體開始大量積累油脂；培養(yǎng)到144 h 時，菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)和COD 降解率均達到最大值，分別為13.51g/L、4.89 g/L、36.19%、9.92 和65.35%； 培養(yǎng)144 h后，由于營養(yǎng)物質的大量消耗，菌體生長進入衰退期，菌體生物量有所降低，可能有少量菌體自溶，從而使廢水COD 降解率略有降低，同時影響油脂的收集；培養(yǎng)至192 h 時，菌體生物量、油脂產量、油脂含量、油脂系數(shù)和COD 降解率分別降低到12.72 g/L、4.13 g/L、32.47%、8.48 和65.04%。由此可見，在發(fā)酵培養(yǎng)144 h 時采樣，既能獲得最高的

油脂產量， 又能最有效地降低廢水的COD 值，因此，確定最適發(fā)酵時間為144 h。

2.2 正交試驗

由單因素試驗結果選定接種量、裝液量、溫度和發(fā)酵周期這4 個因素，各個因素設定3 個水平，以生物量、油脂產量、油脂含量、COD 降解率為測定指標，采用L9（34）正交試驗表，每個試驗號取樣3 次進行正交試驗，因素水平見表2。用綜合評分法進行分析， 將各指標的試驗結果換成其隸屬度，用隸屬度來表示分數(shù)。正交試驗結果及極差分析見表3， 正交試驗結果的方差分析見表4。由表3 可知， 各因素對斯達油脂酵母發(fā)酵產

油脂和COD 降解影響的大小次序為A＞C＞D＞B，即影響因素主次順序為接種量最大，其次是溫度，再次為發(fā)酵周期，裝液量的影響最小