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提高釀酒酵母酒精耐性的方法

文檔序號(hào):441099閱讀:540來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):提高釀酒酵母酒精耐性的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于酒精發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種提高釀酒酵母酒精耐性的方法,特別是以大豆粉為促進(jìn)劑提高釀酒酵母濃醪發(fā)酵酒精度的方法。
背景技術(shù)
由于酒精對(duì)酵母菌的生長(zhǎng)、發(fā)酵和存活都具有毒害作用,因此發(fā)酵終點(diǎn)的酒精濃度與酵母菌本身的耐酒精性能有關(guān)。酵母菌在酒精發(fā)酵過(guò)程中隨著發(fā)酵液酒精濃度的升高,發(fā)酵速率逐漸下降,導(dǎo)致發(fā)酵周期延長(zhǎng),并使發(fā)酵終點(diǎn)酒精濃度降低。
酒精的毒性表現(xiàn)在增加質(zhì)子向酵母細(xì)胞的遷移速度,從而降低ATP酶活性,抑制氨基酸的吸收和細(xì)胞的繁殖;酒精還能破壞細(xì)胞膜中的磷脂雙分子層結(jié)構(gòu),導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)組分的流失;酒精對(duì)酒精脫氫酶的活力也有抑制作用,增加了乙醛的毒性。
研究者報(bào)道,在培養(yǎng)基中添加不飽和脂肪酸、氨基酸和磷脂均能在厭氧條件下促進(jìn)酵母菌的生長(zhǎng)和酒精生成。脂肪酸的存在可以弱化乙醇對(duì)細(xì)胞膜透性功能的影響,減少細(xì)胞內(nèi)溶物滲出。細(xì)胞膜含有較多的長(zhǎng)鏈脂肪酸可以增加疏水區(qū)的表面積和范德華力作用,降低極性,細(xì)胞含有較多長(zhǎng)鏈飽和脂肪酸有助于酵母更快地從細(xì)胞中除去乙醇,恢復(fù)細(xì)胞膜的滲透功能。有報(bào)道指出,菌體的耐酒精能力隨細(xì)胞膜脂肪酸不飽和度的增加而提高。蛋白質(zhì)和磷脂是構(gòu)成細(xì)胞膜的兩大主要成分,所添加的外源氨基酸通過(guò)組入酵母菌細(xì)胞膜,使菌體在高濃度酒精沖擊下有效抵抗酒精引起的膜流動(dòng)性升高,從而維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性。研究表明,磷脂酰膽堿是提高菌體耐酒精能力的關(guān)鍵成分。目前對(duì)磷脂影響酵母菌耐酒精能力的確切機(jī)制尚不清楚。在酒精濃醪發(fā)酵過(guò)程中,隨著發(fā)酵時(shí)間的延續(xù),除碳源外,其他營(yíng)養(yǎng)物供應(yīng)的匱乏,影響了酵母菌的正常的新陳代謝,使其發(fā)酵能力下降,細(xì)胞活力降低,發(fā)酵不徹底,最終難以達(dá)到理想的酒精濃度。據(jù)報(bào)道,改變營(yíng)養(yǎng)條件及時(shí)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物可增加酵母在高濃度酒精中的活性,并提高酒精濃度。
大豆中富含蛋白質(zhì)(37%)和油脂(20%),其中不飽和脂肪酸主要為亞油酸,占大豆油脂的50%。其所含磷脂(2%~3%)以卵磷脂、腦磷脂及磷脂肌醇為主,其中磷脂酰膽堿含量最高,占大豆磷脂的36.2%。此外,大豆還含有多種鈣、磷、鐵、硒、鉬等礦物質(zhì)和微量元素,以及生物素、維生素B、唾液酸、葉酸、泛酸、植酸和胡蘿卜素等營(yíng)養(yǎng)成分。大豆中上述成分的存在可以幫助酵母抵抗酒精毒性,保持細(xì)胞活力,從而可提高酒精發(fā)酵的濃度。
到目前為止,酒精是惟一可代替石油的一種可再生能源。而我國(guó)發(fā)酵酒精的生產(chǎn)成本大大高于汽油價(jià)格,成為制約燃料酒精發(fā)展的主要障礙。與傳統(tǒng)的酒精發(fā)酵工藝相比,酒精濃醪發(fā)酵可以明顯地提高單位設(shè)備的生產(chǎn)率和利用率并大幅度降低蒸煮、發(fā)酵、蒸餾和DDGS(干酒糟飼料)濃縮干燥過(guò)程中的能量消耗。另外,提高發(fā)酵終點(diǎn)的酒精濃度,可以顯著降低后續(xù)酒精精餾操作的能耗及其產(chǎn)生的廢糟液總量。雖然添加某些發(fā)酵輔助因子(如氨基酸、維生素、酵母膏、蛋白胨等)可以提高發(fā)酵速度和酒精發(fā)酵濃度,但其成本過(guò)高,不符合生產(chǎn)實(shí)際。我國(guó)年產(chǎn)酒精約300萬(wàn)噸,占世界第三位,但發(fā)酵濃度低、生產(chǎn)成本高,特別是與世界先進(jìn)水平相比,發(fā)酵醪濃度低25~35%,能源消耗高30%左右。因此,提高酒精濃醪發(fā)酵的工藝技術(shù)水平,最大限度地降低生產(chǎn)成本,意義重大。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決酒精濃醪發(fā)酵過(guò)程中釀酒酵母的酒精耐性問(wèn)題,開(kāi)發(fā)一種廉價(jià)而又適合于大生產(chǎn)應(yīng)用的發(fā)酵促進(jìn)劑,降低高濃度酒精對(duì)釀酒酵母的毒害作用,從而提供一種提高釀酒酵母酒精耐性的方法。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的主要問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是在酒精發(fā)酵中,添加一定量的大豆粉作為促進(jìn)劑,其作用在于一方面,大豆中富含蛋白質(zhì)和脂肪酸,能使酵母菌在高濃度酒精環(huán)境中有效抵抗酒精引發(fā)的膜流動(dòng)性升高,并維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性,從而幫助酵母抵抗酒精毒性,保持細(xì)胞活力,提高酒精發(fā)酵的濃度;另一方面,大豆中含有多種鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)和微量元素,以及植酸、維生素B、胡蘿卜素等物質(zhì),為酵母菌的發(fā)酵提供充足的營(yíng)養(yǎng),維持酵母細(xì)胞的正常形態(tài)和發(fā)酵能力,從而提高發(fā)酵后期的酒精發(fā)酵能力。
其具體方法如下(1)將大豆原料粉碎,粉碎粒度在40目以上;(2)向發(fā)酵培養(yǎng)液中加入上述(1)中的大豆粉,其中對(duì)于糖質(zhì)原料,向經(jīng)處理好的糖液中加入10~40g/L大豆粉;對(duì)于淀粉質(zhì)原料,向制好的糖化醪中加入5~30g/L大豆粉;(3)接入培養(yǎng)好的酒母或活性干酵母活化液,酵母細(xì)胞接種量為1.5×107~4.5×107/mL,30~40℃發(fā)酵,發(fā)酵周期48~72h。
上述糖質(zhì)原料可以是甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、淀粉水解糖、葡萄糖母液等。
上述淀粉質(zhì)原料可以是玉米、薯干、木薯、高粱、大米、小麥等。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明將大豆粉作為發(fā)酵促進(jìn)劑應(yīng)用到酒精濃醪發(fā)酵生產(chǎn)中,大豆中含有的蛋白質(zhì)、脂肪酸、鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)和微量元素,以及植酸、維生素B、胡蘿卜素等物質(zhì),能使酵母菌在高濃度酒精環(huán)境中維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性,從而幫助酵母抵抗酒精毒性,保持正常的細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞活力,提高酒精發(fā)酵的濃度,使最終發(fā)酵醪的酒精濃度提高1~2°,而酒精濃度的提高將大大降低酒精蒸餾和DDGS的加工成本,使每噸酒精的生產(chǎn)成本可下降50~100元。

圖1是發(fā)酵開(kāi)始時(shí)顯微觀察到的酵母細(xì)胞形態(tài)圖(稀釋倍數(shù)n=10);圖2是空白樣發(fā)酵72h后顯微觀察到的酵母細(xì)胞形態(tài)圖(稀釋倍數(shù)n=10);圖3是添加大豆粉發(fā)酵72h后顯微觀察到的酵母細(xì)胞形態(tài)圖(稀釋倍數(shù)n=10)。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1杜氏管發(fā)酵試驗(yàn)10Bx玉米水解糖,酒精含量16%(V)~26%(V),每一酒精梯度分別添加20g/L的大豆粉。液體酵母種子接種量為10%,置于30℃恒溫箱靜置培養(yǎng),每個(gè)酒精濃度做三個(gè)平行試驗(yàn)。發(fā)酵12h后,隨時(shí)觀察有無(wú)氣泡產(chǎn)生,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。從結(jié)果看,添加大豆粉后,釀酒酵母的耐酒精能力明顯提高,達(dá)24%(V/V),與空白比較,耐酒精能力提高了6度。
表1添加大豆粉對(duì)釀酒酵母耐酒精能力的影響
注“++”表示發(fā)酵良好,“+”表示發(fā)酵,“-”表示不發(fā)酵。
實(shí)施例2淀粉質(zhì)原料酒精發(fā)酵試驗(yàn)(1)將玉米原料經(jīng)粉碎后,用50℃至70℃的溫水按1∶2.0的加水比調(diào)漿。
(2)向(1)中加入耐高溫α-淀粉酶10U/g原料,混勻后升溫至85~90℃,糊化液化90min。
(3)糊化醪冷卻到55~60℃,加糖化酶120U/g原料,糖化40min。
(4)糖化醪冷卻至30℃,加大豆粉促進(jìn)劑分別為0、5、10、20、30g/L。
(5)接入培養(yǎng)的酒母,酵母細(xì)胞接種量為2.35×107/mL,30℃恒溫靜置發(fā)酵72h。
取發(fā)酵開(kāi)始和發(fā)酵72h發(fā)酵液顯微觀察酵母細(xì)胞的形態(tài)(鏡檢稀釋倍數(shù)為10),結(jié)果見(jiàn)圖1至圖3。從圖1至圖3看,正常釀酒酵母細(xì)胞(發(fā)酵開(kāi)始時(shí)的細(xì)胞)為卵圓形;發(fā)酵72h后,不加大豆粉的樣本,由于酒精的傷害作用使酵母細(xì)胞變長(zhǎng)變瘦,而添加大豆粉的樣本,其酵母細(xì)胞形態(tài)與發(fā)酵開(kāi)始時(shí)基本相同,且細(xì)胞數(shù)明顯增多??梢?jiàn)大豆粉對(duì)維持酵母細(xì)胞的正常形態(tài)和發(fā)酵能力有明顯促進(jìn)作用。
發(fā)酵結(jié)束后分別測(cè)定各樣品的殘?zhí)呛途凭珴舛?,結(jié)果見(jiàn)表2。從結(jié)果看,添加大豆粉后,發(fā)酵醪酒精濃度提高,殘?zhí)墙档?,發(fā)酵更加徹底。這種作用隨大豆粉添加量的增大而更加顯著。其中,大豆粉添加量為30g/L時(shí),酒精度提高幅度最大,殘?zhí)且沧畹?,但與添加量為20g/L時(shí)相比,提高幅度已不明顯,考慮成本因素,大豆粉添加量以20g/L為宜。與未加大豆粉的空白相比,發(fā)酵醪酒精濃度提高1.9%(V/V),相對(duì)出酒率提高14.3%。
表2玉米原料添加不同用量大豆粉酒精發(fā)酵效果比較(三次試驗(yàn)平均值)
實(shí)施例3糖蜜原料酒精發(fā)酵試驗(yàn)糖蜜經(jīng)適當(dāng)處理后加大豆粉促進(jìn)劑分別為0、10、20、30和40g/L,酵母細(xì)胞接種量為2.50×107/mL,30℃恒溫靜置發(fā)酵72h,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。從結(jié)果看,添加大豆粉后,發(fā)酵醪酒精濃度提高,殘?zhí)墙档?,發(fā)酵更加徹底。這種作用隨大豆粉添加量的增大而更加顯著。當(dāng)大豆粉添加量為40g/L時(shí),與未加大豆粉的空白相比,發(fā)酵醪酒精濃度提高1.4%(V/V),相對(duì)出酒率提高14.1%。
表3糖蜜原料添加不同用量大豆粉酒精發(fā)酵效果比較(三次試驗(yàn)平均值)
權(quán)利要求
1.一種提高釀酒酵母酒精耐性的方法,其特征是本發(fā)明將大豆粉作為發(fā)酵促進(jìn)劑,應(yīng)用于酒精濃醪發(fā)酵中,以提高酒精發(fā)酵的濃度,其具體方法如下(1)將大豆原料粉碎,粉碎粒度在40目以上;(2)向發(fā)酵培養(yǎng)液中加入上述(1)中的大豆粉,其中對(duì)于糖質(zhì)原料,向經(jīng)處理好的糖液中加入10~40g/L大豆粉;對(duì)于淀粉質(zhì)原料,向制好的糖化醪中加入5~30g/L大豆粉;(3)接入培養(yǎng)好的酒母或活性干酵母活化液,酵母細(xì)胞接種量為1.5×107~4.5×107/mL,30~40℃發(fā)酵,發(fā)酵周期48~72h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高釀酒酵母酒精耐性的方法,其特征是糖質(zhì)原料是甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、淀粉水解糖、葡萄糖母液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高釀酒酵母酒精耐性的方法,其特征是淀粉質(zhì)原料是玉米、薯干、木薯、高粱、大米、小麥。
全文摘要
提高釀酒酵母酒精耐性的方法。本發(fā)明將大豆粉作為發(fā)酵促進(jìn)劑,應(yīng)用于酒精濃醪發(fā)酵中,一方面,大豆中富含蛋白質(zhì)和脂肪酸,能使酵母菌在高濃度酒精環(huán)境中有效抵抗酒精引發(fā)的膜流動(dòng)性升高,并維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性,從而幫助酵母抵抗酒精毒性,保持細(xì)胞活力,提高酒精發(fā)酵的濃度;另一方面,大豆含有多種鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)和微量元素,以及植酸、維生素B、胡蘿卜素等物質(zhì),為酵母菌的發(fā)酵提供充足的營(yíng)養(yǎng),維持酵母細(xì)胞的正常形態(tài)和發(fā)酵能力,從而提高發(fā)酵后期的酒精發(fā)酵能力,使最終發(fā)酵醪的酒精濃度提高1~2°,而酒精濃度的提高將大大降低酒精蒸餾和DDGS的加工成本,使每噸酒精的生產(chǎn)成本可下降50~100元。
文檔編號(hào)C12P7/06GK1944657SQ20061001627
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者肖冬光, 陳葉福, 杜麗平, 沈楠 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)
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