固定化酵母菌发酵产酒精作用的研究

固定化酵母菌发酵产酒精作用的研究

1,21,2李敏杰,熊亚

(1.攀枝花学院生物与化学工程学院,四川攀枝花617000;2.攀枝花学院生物与化学工程研究所,四川攀枝花617000)

摘要 [目的]探索固定化酵母发酵产酒精的效果。[方法]通过比较固定化酵母与游离酵母的酒精度、酸度和糖锤度,分析它们在产酒精、酸度和糖锤度变化方面的差异。[结果]固定化酵母在发酵过程中初发酵时间比游离酵母初发酵时间短,发酵的速度比游离酵母发酵的速度快。在12d的发酵时间里,固定化酵母发酵产酒精比游离酵母发酵产酒精的酒精度高将近50%。固定化酵母发酵液的酸度变化比游离酵母的酸度变化小,发酵液的酸度比较稳定,对产酸杂菌的抵抗能力更好。固定化酵母发酵比游离酵母发酵更彻底,时间更短。[结论]固定化酵母发酵比游离酵母发酵更优越。关键词 固定化酵母;游离酵母;产酒精;酸度;糖锤度

中图分类号 S188 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)07-02856-02

StudyonEffectofProducingAlcoholbyFermentationofImmobilizedYeastLIMin-jieetal (ChemistryandBiologyEngineeringCollege,PanzhihuaUniversity,Panzhihua,Sichuan617000)Abstract [Objective]Theaimwastoexploretheeffectofproducingalcoholbyfermentationwithimmobilizedyeast.[Method]Thedifferencesontheproducingalcohol,changesofacidityandsugarbrixbetweenimmobilizedyeastandfreeyeastwereanalyzedthroughcomparingtheiralcoholdegree,acidityandsugarbrix.[Result]Theprimaryfermentationtimeofimmobilizedyeastwasshorterthanthatoffreeyeastinthefermentationprocessandthefermen-tationspeedofimmobilizedyeastwasfasterthanthatoffreeyeast.Thealcoholdegreeproducedbyfermentationofimmobilizedyeastwasnearly50%high-erthanthatoffreeyeastduringthefermentationtimeof12d.Theaciditychangeofthefermentationbrothofimmobilizedyeastwaslessthanthatoffreeyeast,theacidityofthefermentationbrothofimmobilizedyeastwasmorestableandtheresistantabilitytotheundesiredbacteriawithproducingalcohola-bilitywasbetter.Thefermentationofimmobilizedyeastwasmorecompletedandthefermentationtimewasshorterthanthatofthefreeyeast.[Conclusion]Thefermentationofimmobilizedyeastwasmoresuperiortothatoffreeyeast.Keywords Immobilizedyeast;Freeyeast;Producingalcohol;Acidity;Sugarbrix

固定化技术是20世纪60年代开始发展起来的一项新兴技术,它是用物理或化学的手段将游离细胞定位于限定的空间区域,并使其保持催化活性、反复使用的一种基本技术,包括固定化酶技术和固定化细胞技术[1]。

传统的酒精发酵工艺,采用游离细胞发酵,酵母随发酵醪液流走,造成发酵罐中酵母细胞浓度不够大,使酒精发酵速率慢、发酵时间长、设备利用率不高,发酵生产中酵母细胞数少、产酒率不高、杂菌污染严重以及菌种单一等缺点。现在,人们对传统发酵工艺技术进行了工艺改造,在酒母工段采用固定化复合酵母增殖细胞,不但可解决上述问题,而且在不影响原酒风味的前提下提高了产量和质量,简化了生产工序,节能降耗,提高了设备利用率。固定化细胞技术具有较好的催化活性和多种优点而被应用在制药行业、食品工业、环境保护及传统发酵工业中,尤其是固定化细胞酒精发酵技术,在工业生产应用中研究得最深入也最为成熟[2]。1 材料与方法1.1 试验材料

1.1.1 试剂及药品。供试酵母为安琪高活性干酵母(安琪酵母股份有限公司),供试药品为海藻酸钠、氯化钙。1.1.2 仪器及设备。电热恒温培养箱(101型,北京中兴伟业仪器公司);电子恒温水浴锅(DZKW-4,北京中兴伟业仪器公司);台式恒温振荡器(THZ-C,江苏省金坛市大地自动化仪器厂);pH计(PHS-2C,上海虹益仪器有限公司);手持糖量仪(WYT-J0～30%,成都兴晨光光学仪器有限公司);酒精计。1.1.3 培养基。增殖培养基:葡萄糖5.0g/L,蛋白胨0.5g/L,酵母膏0.5g/L,七水硫酸镁0.1g/L,磷酸二氢钾0.1g/L,调节pH值为5.0。发酵培养基:葡萄糖12%～15%,蛋

作者简介 李敏杰(1976-),男,四川新津人,硕士,讲师,从事应用化

学及国酒酿造方面的研究。

收稿日期 2008-05-14

白胨0.5g/L,酵母膏0.5g/L,七水硫酸镁0.1g/L,磷酸二氢钾0.1g/L,硫酸铵0.5g/L,调节pH值为5.0[3]。1.2 试验方法

1.2.1 活性干酵母的活化。用电子天平各称取1.00g干酵母,分别放在2个250ml三角瓶中,用50ml浓度为2%的蔗糖溶液在30℃恒温活化30min,分别编号1,2备用[3]。1.2.2 酵母菌增殖培养。将活化后的酵母菌1,2全部分别加入装有50ml编号为1,2增殖培养基的三角瓶中,放入台式恒温振荡器中在28℃、120r/min条件下增殖培养24h。1.2.3 海藻酸钠-酵母菌悬液制备。用100ml蒸馏水加热溶解一定量海藻酸钠,将增殖酵母菌液1与海藻酸钠溶液充分混合均匀,形成海藻酸钠-酵母菌悬液[3]。

1.2.4 酵母细胞的固定化。称取3.00g无水氯化钙,溶于150ml蒸馏水中,配制成所需浓度(2%)的氯化钙溶液,将其置于设定温度(20℃)的电子恒温水浴锅中,将海藻酸钠-酵母菌悬液滴入氯化钙溶液中造粒,并恒温维持2h,使酵母充分固定化。倾去上清液,用蒸馏水冲洗固定化酵母3次,然后重新置于2%的氯化钙溶液中平衡24h后,备用[3]。1.2.5 固定化酵母的发酵试验。将固定化好的酵母置于1000mlpH值5.0的发酵培养基中,放置于温度调节为30℃的电子恒温培养箱中进行发酵。定时记录发酵液糖度、酒精度、酸度和糖锤度的变化。

1.2.6 游离酵母的发酵试验。用配好的编号2的酵母菌直接将其添加于1000mlpH值5.0的发酵培养基中,放置于温度调节为30℃的电子恒温培养箱中进行发酵。定时记录发酵液糖度、酒度、酸度和糖锤度的变化。1.3 检测方法

1.3.1 酒度的检测。该试验将采用酒精计法对酒度进行测量。根据测得的酒精计示值和温度,查附录,换算成20℃时酒精度,所得结果保留至1位小数[4-5]

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