糖化醪pH值對酒精濃醪發(fā)酵的影響

李 勇 劉 鉞 喬建援 張 鋒 王秋峰

（河南天冠企業(yè)集團有限公司試驗中心，河南 南陽 473000）

糖化醪pH值對酒精濃醪發(fā)酵的影響

李 勇 劉 鉞 喬建援 張 鋒 王秋峰

（河南天冠企業(yè)集團有限公司試驗中心，河南 南陽 473000）

濃醪發(fā)酵具有設(shè)備利用率高、能耗低、酒精生產(chǎn)成本低等一系列的優(yōu)點，但較高的底物濃度也會對酵母的生長繁殖及酒精發(fā)酵產(chǎn)生較大的影響，本試驗通過調(diào)整糖化醪的pH值并檢測發(fā)酵成熟醪中酒精度、殘總糖等一系列指標(biāo)，最終確定適合濃醪發(fā)酵的糖化醪pH值。

濃醪發(fā)酵；pH值

濃醪酒精發(fā)酵技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠大幅提高發(fā)酵設(shè)備的利用率和勞動生產(chǎn)率，顯著降低能耗并且大大減少廢水處理負(fù)荷等優(yōu)點，因此具有廣闊的應(yīng)用前景，但是，在濃醪酒精發(fā)酵過程中，由于醪液滲透壓提高，酵母生長受到抑制，活力降低，往往會造成殘?zhí)橇窟^高，發(fā)酵不徹底。

氨基酸及某些糖類如麥芽糖的輸送，是依靠H+離子存在下的質(zhì)子協(xié)同輸送的，因此，氫離子的濃度對酵母細(xì)胞的正常生長是十分重要的。現(xiàn)通過調(diào)整糖化醪的pH值，研究發(fā)酵成熟醪的各項指標(biāo)變化規(guī)律改善酵母的生存環(huán)境，提高濃醪發(fā)酵過程的酒精得率。

1 材料與方法

1.1 菌株

ZT系列酵母（河南天冠企業(yè)集團有限公司）

1.2 原料

玉米粉、木薯粉、AB淀粉漿（均取自河南天冠集團生產(chǎn)車間）

1.3 酶制劑

α-淀粉酶（諾維信生物技術(shù)有限公司）

糖化酶（神舟生物科技有限責(zé)任公司）

酸性蛋白酶（山東隆大生物工程有限公司）

尿素為市售，其他藥品均為分析純試劑

1.4 試驗方法

1.4.1 液化醪的制備：玉米粉、木薯粉、AB淀粉漿三種原料按2：3：5的比例混合后加水拌料，拌料濃度為33%，添加α-淀粉酶，添加量為15U/g原料，于95℃水浴鍋內(nèi)液化2 h，液化結(jié)束后冷卻并補加液化過程中蒸發(fā)的水分。

1.4.2 糖化醪的制備：以上液化醪添加糖化酶180U/g原料，于60℃糖化20分鐘，冷卻備用。

1.4.3 酒母培養(yǎng)：糖化醪用無菌水稀釋至濃度為25%，添加尿素1 g/L，接種酵母后于30℃、170rpm搖床培養(yǎng)16 h。

1.4.4 發(fā)酵試驗：液化醪分別調(diào)整pH值至4.0、4.5、5.0、5.5后添加糖化酶180 U/g原料，酸性蛋白酶8U/g原料，接種量為20%。本實驗采用邊糖化邊發(fā)酵的工藝，此工藝具有工藝簡單、能耗低、發(fā)酵迅速、醪液酒精度高等眾多優(yōu)點。

1.4.5 發(fā)酵溫度控制：0～16 h為33.0℃，16～24 h為35.0℃，24 h至發(fā)酵結(jié)束為34.0℃。

1.5 檢測方法

1.5.1 殘?zhí)羌皻埧偺牵红沉衷噭┲苯拥味ǚā?/p>

1.5.2 酒精度：蒸餾-密度計法。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵過程中醪液pH值變化趨勢

圖 1 發(fā)酵過程中醪液pH值變化趨勢

由上圖可以看出：發(fā)酵開始10小時之后發(fā)酵醪的pH值基本穩(wěn)定在4.1～4.7之間，波動不大。發(fā)酵醪初始pH值若高于4.5則在較短時間內(nèi)可穩(wěn)定在4.5附近（4.3～4.7），pH值若低于4.5則上升較緩慢，整個發(fā)酵過程維持在4.2附近，而初始pH值為4.5時整個發(fā)酵過程中基本平穩(wěn)，無明顯波動。可見酵母菌在發(fā)酵之初為保證自身生長繁殖的需要產(chǎn)生了部分酸性物質(zhì)將生存環(huán)境的pH值調(diào)整到適宜的范圍，在此過程中有部分糖轉(zhuǎn)化成有機酸，影響了向酒精途徑的轉(zhuǎn)化率。

2.2 發(fā)酵成熟醪化驗結(jié)果

表 1 發(fā)酵成熟醪化驗結(jié)果

2.3 糖化醪pH值對終了酒精度的影響

圖 2 酒精度與糖化醪pH值的關(guān)系

圖 3 酸度與糖化醪pH值的關(guān)系

圖 4 外觀糖度與糖化醪pH值的關(guān)系

圖 5 殘總糖與糖化醪pH值的關(guān)系

由上四圖可以看出：當(dāng)pH值為4.5時外觀糖度、殘總糖降到最低值，增大或減小pH值外觀糖和殘總糖都會升高，最低值比最高值分別降低了134.21%和30.24%。pH值為4.5時酸度也是最低的，原因是調(diào)整糖化醪pH時添加的是硫酸，而發(fā)酵過程中酵母產(chǎn)生的是有機酸，后者為弱酸不完全電離，需要更多的酸才能達到硫酸調(diào)整的效果，所以，有更多的糖轉(zhuǎn)化成酒精。pH值為4.5時酒度也最高，在pH值大于4.5時隨pH值降低酒度不斷增加，pH值小于4.5后隨pH值降低酒度又不斷降低。pH值為4.5時比最低值提高了3.92%。

pH值在發(fā)酵過程中對糖化酶的活力也有較大影響，糖化酶在pH值為4.0～4.5時作用效果最好。當(dāng)糖化醪的pH值為4.5時，酵母與糖化酶均處于最適范圍之內(nèi)，這對于酒精濃醪發(fā)酵、提高發(fā)酵的效率、節(jié)能降耗都是非常有利的。

3 結(jié)論

糖化醪的pH值維持在4.5附近時對酒精濃醪發(fā)酵有較好的促進作用，此時發(fā)酵徹底、殘總糖較低、酸度較低、出酒率也高。

[1]李傳林.應(yīng)用濃醪發(fā)酵技術(shù)推動酒精工業(yè)節(jié)能及清潔生產(chǎn)[J].釀酒科技，2005（5）：107.

[2]沈同，王鏡巖.生物化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1990.

[3]劉振，王金鵬，張立峰，等.木薯干原料同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乙醇[J].釀酒，2005（3）：353-356.

[4]高福榮.釀酒分析與檢測[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[5]高福榮.釀酒分析與檢測[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

TS262.2

A

1671-0037（2014）10-83-2

李勇（1984-），男，助理工程師，本科，研究方向：生物能源。