苹果渣综合利用是影响苹果产业发展的瓶颈,其高值化利用是解决这一难题的重要途径。本文以苹果渣为原料,水为溶剂浸提其中的营养物质,以得到的浸提液进行乳酸发酵制备乳酸溶液和菌粉,对乳酸菌发酵条件进行了优化;在此基础上,对最适乳酸发酵菌剂配方进行了研究;并对菌剂生产中的冻干保护剂进行了探索;为了便于苹果渣综合利用技术的产业化,构建了果渣浸提液乳酸菌发酵动力学方程,确立了工艺放大相关参数;而对于浸提所得残渣则通过绿色木霉发酵制备生物菌剂,为果渣生物菌肥生产奠定基础。其研究结果如下:(1)乳酸发酵条件优化:本实验以菌体浓度为指标,通过单因素实验确立了接种量、发酵液初始p H、碳源、氮源,并利用正交实验优化了发酵工艺参数。结果表明:以优百伦发酵剂为乳酸发酵菌种,其适宜发酵条件为:初始p H6.5、接种量0.4g/100 mL、蔗糖添加量3g/100mL、玉米浆添加量0.5mL/100mL,在此条件下,所得乳酸醪液活菌含量大于9.43×10~8CFU/mL,发酵液总酸大于7.74g/L,产酸量6.81g/L。(2)乳酸发酵剂配方及其发酵条件:研究考察了混合乳酸菌成分及比例对果渣浸提液发酵液中菌体量、产酸及耗糖量等指标变化的影响,确立理想的乳酸发酵剂组成。研究结果表明:嗜酸乳杆菌(L9)、鼠李糖乳杆菌(L20)、植物乳杆菌(L60)、双歧杆菌(BB28)、嗜热链球菌(L70),按2:1:2:3:4比例配比,接种量4mL/100mL,初始p H6.5时发酵36h,发酵液中活菌数达1.24×10~9CFU/mL,总酸量达到14.45g/L,耗糖量29.37g/L。(3)乳酸菌粉冻干保护剂研制:以复合乳酸菌发酵菌泥为原料,以冻干菌粉的存活率(R1)为主要评价指标,通过单因素试验、响应面试验,优化冻干保护剂配方。实验发现,当保护剂为低聚木糖、菊糖、碳酸氢钠且添加量分别为14.5%、6.28%、0.92%时,乳酸菌冻干粉菌存活率为(82.87±4.28)%,与空白组相比存活率提高了68.27%。(4)乳酸菌发酵动力学研究:依据乳酸菌生长及发酵特点,采用Logistic-equation模拟菌体生长规律,采用Luedeking-piret方程模拟乳酸生成和总糖消耗规律,构建了嗜酸乳杆菌(L9)、鼠李糖乳杆菌(L20)、植物乳杆菌(L60)、双歧杆菌(BB28)、嗜热链球菌(L70)的生长代谢动力学模型,其中实验数据和模型有较高的拟合度,构建的模型在一定程度上能够很好的解释实际情况下菌体生长、产酸、底物消耗的过程。(5)苹果渣生物菌剂制备:以苹果渣水提后的残渣为原料,绿色木霉为发酵菌株,采用固态发酵制备苹果渣生物菌剂,以发酵培养基中孢子数(R3)为指标,通过单因素和响应面实验优化发酵条件。结果表明:当水料比为2.75,尿素、可溶性淀粉添加量分别为1.08%、1.83%时,产孢子数可以达到7.08×10~9个/g,该生物菌剂可用于果渣生物菌肥的生产。