四種酵母在酒精大生產中的應用

摘 要：酵母作為發酵過程中的主要微生物， 其質量直接決定了酒精發酵的效果。研究選擇了 4 種活性干酵母進行發酵對比試驗的研究并得出實驗結論， 從而選擇出發酵能力較強、 揮發酸較低、 產酒率高的兩種活性干酵母產品應用到大生產中。

關鍵詞：酵母；發酵；還原糖；產酒率；

中圖分類號：TS262.2 文獻標識碼：B 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-02

酵母菌是一類不同于細菌的單細胞真核微生物?，F代工業中可將酵母作為發酵過程中的主要微生物來釀制酒類、 乙醇等。目前， 酒精發酵的菌種主要以酵母菌為主。通過糖酵解途徑， 酵母菌在氧氣充足的條件下進行有氧呼吸， 將葡萄糖高效分解成CO 2 和 H 2 O，在無氧條件下將葡萄糖分解成 CO 2 和C 2 H 5 OH 。在釀酒工業中， 可將酵母菌在不同條件下

的分解方式， 通過控制通氣量情況來實現酒精的最大產量生產，即在釀酒過程中先通入一定量的氧氣讓酵母菌進行有氧呼吸，目的是在有氧階段進行大量出芽生殖， 快速達到酵母個體的擴增量。 繼而進行酵母菌的無氧呼吸， 從而將葡萄糖轉化為酒精。

酵母菌的種類很多， 包括孢子酵母、 產冬孢子類酵母、 擲孢酵母和無孢子酵母等， 涵蓋 60 多個類別，500多種。在酒精發酵行業里， 酒精發酵的效果直接取決于酵母的質量。從眾多種類的酵母中選擇優良品種的耐性強的釀酒酵母對我國許多研究單位來說提出了新的要求。 釀酒活性干酵母是現代高新技術融合發展的一種生物活性制品，具有發酵性能優良、細胞耐性強、絮凝性好、保存期長等特點。隨著石化燃料的日趨緊張和環境污染的日益嚴重， 開發利用新型能源燃料乙醇已變的極其普遍。為了增加市場競爭力， 降低生產成本， 提高淀粉質原料的利用率，對于釀酒活性干酵母的優良品質的要求也越來越高。

利用以玉米為原料的酒精生產過程， 以發酵時間長短差異的條件對比， 從而驗證 4 種不同酵母的發酵性能， 根據出酒率、 還原糖、 殘總糖等的關鍵發酵指標來分析， 最終選取出較好的酵母， 為進一步在生產中的應用奠定了基礎。現如今在酒精生產過程中，玉米已成為廣泛應用的主要原料，下面僅以玉米為原料從酒精酒精生產的一系列過程，來驗證4 種不同酵母的發酵性能。通過實驗數據對各種酵母優勢的分析。

一、材料和方法

（一）材料

1、原料與酵母

原料為玉米。

酵母品種 1#、 2#、 3#、 4# 分別購自 A、 B、 C、 D 公司。

2、試劑與酶

20% 氫氧化鈉、 10% 硫酸、 尿素、 磷酸氫二胺。液化酶、糖化酶標示酶活力分別 為 260000 u/ m L 和8000u/ m L。

3、主要儀器設備

高效液相色譜儀、 數碼顯微鏡、 恒溫震蕩培養箱、 阿貝折射儀、 紅外水分測定儀、 恒溫水浴鍋、 血球計數板、 分析天平、 酸度計、 低速離心機等。

（二）實驗方法

1、實驗方案

本試驗采用兩批實驗的發酵時間不同進行比對，實驗一發酵時間控制為 55h，其余按工藝流程中參數執行。 實驗二發酵時間控制為 65h。 其余按工藝流程中參數執行。

2、 實驗工藝流程

原料→粉碎→液化→糖化→酒母→發酵

3、原料粉碎

取原料玉米共 2. 2kg， 于樣品磨迅速磨成玉米粉。并取 4 個 1000m L 三角瓶標記 1#～4# 備用， 按每個樣瓶加 220 克玉米粉計， 分別置于 1#～4# 三角瓶中并在每個瓶中加 100m L 過濾水和 400m L 蒸發冷凝液， 攪拌均勻。

4、醪液的液化

通過 20% 氫氧化鈉溶液調節每個試樣的 pH值，使其在 5. 2～5. 8 之間；每個試樣瓶中加入0. 02m L 液化酶 （為準確添加可將液化酶稀釋至一定倍數）， 攪拌均勻， 在 95℃水浴條件下維持 50 分鐘后冷卻至 65℃。

5、 醪液的糖化

通過 10% 稀硫酸溶液調節每個試樣的 pH ， 使其在 4. 0～4. 8 之間； 向每個試樣分別加入 0. 2m L 糖化酶 （為準確添加可將液化酶稀釋至一定倍數） ， 攪拌均勻， 在 65℃水浴條件下維持 60 分鐘。

6、醪液的發酵

將糖化醪冷卻至 35℃左右。 分別準確稱取重量W x。準確稱取不同廠家的酵母 1#～4#，每份樣品0. 15 克， 對應加入 1#、 2#、 3#、 4# 三角瓶中， 后加入30m L 蒸餾水， 在 35℃條件下， 復水活化 30m i n， 并用20m L 蒸餾水進行洗瓶， 一并加入試樣中。將錐形瓶連接好導氣管及吸收瓶，進行整體稱重并記錄， 置于 35℃生化培養箱中進行發酵，同時連續振蕩攪拌。 實驗一進行發酵時間 55 小時后， 最終定容 1#～4# 三角瓶溶液至 720m L。

7、對比實驗

其他條件不變， 實驗二發酵時間為 65h， 進行另一批實驗。

二、結果與分析

（一） 實驗一發酵數據分析

1、 發酵過程中酵母檢測

發酵 23h： 鏡檢： 酵母生長均健壯， 均未見死亡。

發酵 46h： 鏡檢： 1# 酵母部分衰老， 均未見死亡。

發酵 55h： 鏡檢： 酵母衰老嚴重順序： 1#、 4#、 3#、2#， 但均未見死亡。

2、 發酵 23h 結束分析

3、發酵結束分析

發酵 55h 結束時， 分析 1#～4# 三角瓶中發酵成熟醪的指標如下：

4、發酵 55h 發酵成熟醪液相分析（ 見表 3）

5、原料產酒率計算

通過公式計算得出 1#～4# 發酵醪的產酒率：

1# 產酒率% =29. 45； 2# 產酒率% =29. 75

3# 產酒率% =30. 62； 4# 產酒率% =30. 94

（二）實驗二發酵數據分析

1、 發酵 65h 發酵成熟醪指標分析 （見表 4 ）

2、 發酵 65h 成熟醪液相分析 （見表 5 ）

3、發酵過程中酵母形態

發酵 17h、 63h 電子顯微鏡下 3# 和 4# 酵母的形態圖見圖 2：

4、原料產酒率計算

通過公式計算得出 1#～4# 發酵醪的產酒率：

1#產酒率%=30.23

1# 產酒率% =30. 23

2# 產酒率% =30. 55

3# 產酒率% =31. 21

4# 產酒率% =31. 54

三、討論

從實驗數據對比分析， 可以得出如下結論：

（一）實驗一討論

1、酵母 1# 從原料出酒率等指標看，效果尚好，只是有時殘總糖波動較大，后期發酵速率較好， 殘還原糖偏高， 導致后期殘總糖也偏高。

2、酵母 2# 由于發酵比較旺盛， 原料出酒率等各項指標較好， 但不是很穩定， 發酵后期殘還原糖偏高。

3、酵母 3# 從原料出酒率及殘總糖、還原糖看，指標都比較接近安琪， 但是其前期發酵不如 4# 快，但總的揮發酸還是偏低的。

4、酵母 4# 總體講各批次實驗比較穩定， 無論是原料出酒率， 還是殘總糖及還原糖， 指標都比較穩定， 只是個別批次桿菌較多。

（二）實驗二討論

1、4# 酵母前期發酵速度快，整個發酵周期相對較短； 3# 酵母延滯期稍長些， 但中期發酵速度較快；其它兩種酵母速度一直比較平緩。

2、在發酵至 23h， 4# 酵母的產酒率比 3# 酵母高11. 8% ， 比 1# 的高 15. 7% ， 比 2# 的高 22. 14% 。而在65h， 酒分從高低的順序為 4#- 3#- 1#- 2#。

3、從多批次實驗數據的平均值分析殘總糖、 還原糖及揮發酸：殘總糖從低到高依次為 4#- 3#-2#-1#；殘還原糖從低到高依次為 3#- 2#- 1#-4#。揮發酸從低到高依次為 3#- 1#- 2#-4#。

通過對上述分析， 可以看出 3# 和 4# 酵母具有較大的優勢，可以繼續在大生產中試驗進一步驗證， 從而增加輔料的競爭性。

參考文獻：

[1]賈樹彪，李盛賢，吳國鋒.新編酒精工藝學[M].北京：化學工業出版社，2006，17

[2]周鵬.乙醇生產介紹-第一部分酶制劑簡要概述[J].酒精，2005，4：48-50

[3]段鋼.新型酒精工業用酶制劑技術與應用[M].北京：化學工業出版社，2010，1

作者簡介：于波，男，1989年12月19日， 河北科技大學 制藥工程專業，承德避暑山莊企業集團有限責任公司，生產專員。