專利名稱：淀粉酶解培養(yǎng)酒精酵母及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與酵母的培養(yǎng)技術(shù)有關(guān)，更具體地說是關(guān)于酒精酵母培養(yǎng)技術(shù)及有關(guān)裝置的改進(jìn)。
酒精酵母在微生物分類中屬于子囊菌綱，內(nèi)孢霉目、酵母科、酵母屬(Saccharomyces)的一個(gè)種，即啤酒酵母種(SaccharomycesCerevisiac)。它能夠把單糖(葡萄糖、果糖等)、雙糖(蔗糖、麥芽糖等)和少量三糖(如棉子糖)在好氧條件下，培養(yǎng)產(chǎn)生酒精酵母菌體;在厭氧條件下，酒精酵母利用低聚糖(1-3糖)產(chǎn)生酒精。
常規(guī)的發(fā)酵法培養(yǎng)酒精酵母，有間歇培養(yǎng)和半連續(xù)培養(yǎng)等兩種方法。間歇培養(yǎng)法淀粉經(jīng)糖化制成的糖化醪，經(jīng)殺菌先在小酒母罐中接種培養(yǎng)，再接入大酒母罐中培養(yǎng)出成熟酒母。打出酒母，罐體經(jīng)洗刷、殺菌后再進(jìn)行下一次酒母培養(yǎng)。這種方法設(shè)備利用率低，培養(yǎng)周期長(zhǎng)，每次要添加新酒母菌種。
半連續(xù)培養(yǎng)法是采用分割法培養(yǎng)酒精酵母，培養(yǎng)成熟的小酒母罐酒母，分割出三分之二接入大酒母罐中進(jìn)行培養(yǎng)，余下的三分之一再補(bǔ)加新鮮酒母糖化醪連續(xù)培養(yǎng)，培養(yǎng)成熟后再分割。這個(gè)方法可以1-2個(gè)月?lián)Q一次新菌種，減少繁瑣的實(shí)驗(yàn)室階段培養(yǎng)，但是大酒母罐的培養(yǎng)仍沒有擺脫間歇培養(yǎng)方法。在這種方法中，淀粉糖化與酒精酵母培養(yǎng)都是分開進(jìn)行的，淀粉轉(zhuǎn)化為單糖或雙糖，經(jīng)過殺菌后，淀粉酶失活，再接入菌種進(jìn)行酒精酵母培養(yǎng)。
廣西桂平糖廠曾采用了培養(yǎng)液體曲的同時(shí)接入酒精酵母。先把培養(yǎng)成熟的液體曲種子接入帶升式培養(yǎng)罐培養(yǎng)8小時(shí)，然后接入酵母種，繼續(xù)培養(yǎng)32小時(shí)，得到成熟酒精酵母。這種混合菌培養(yǎng)方法使淀粉糖化與酒母培養(yǎng)在一個(gè)培養(yǎng)罐中進(jìn)行，省略了糖化醪殺菌操作。但總體來看。該方法仍然沒有擺脫間隙培養(yǎng)方法，培養(yǎng)周期長(zhǎng)，設(shè)備利用率低。
本發(fā)明的目的在于提供一種培養(yǎng)周期短、設(shè)備利用率高，生產(chǎn)過程穩(wěn)定，酵母活力高的酒精酵母培養(yǎng)方法。
本發(fā)明的解決方案是采用一種連續(xù)培養(yǎng)酒精酵母的方法。經(jīng)過予處理的蒸煮醪，先加入淀粉水解復(fù)合酶，再連續(xù)導(dǎo)入事先已接種酒精酵母菌的酒母培養(yǎng)塔中。進(jìn)行淀粉糖化和酒母培養(yǎng)的雙邊發(fā)酵過程，成熟酒母從塔體中連續(xù)取出。本發(fā)明采用了以下培養(yǎng)工藝(1)淀粉或淀粉質(zhì)原料經(jīng)蒸煮糊化制成蒸煮醪;
(2)制成的蒸煮醪進(jìn)入予糖化罐，加入淀粉水解復(fù)合酶，制成酒母培養(yǎng)基質(zhì);
(3)在酒母培養(yǎng)塔中接種酒精酵母菌;
(4)把酒母培養(yǎng)基質(zhì)與適量空氣混合后，從塔底連續(xù)導(dǎo)入酒母培養(yǎng)塔進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)。
(5)從酒母培養(yǎng)塔上部連續(xù)取出成熟酒母;
(6)從酒母培養(yǎng)塔的頂端連續(xù)排出氣體。
(7)用呼吸商控制酒精酵母的培養(yǎng)過程。
現(xiàn)有酒精酵母的培養(yǎng)方法，蒸煮醪進(jìn)入糖化罐之后，加入麩曲、液體曲。糖化2～4小時(shí)以上，淀粉蒸煮醪在糖化罐中基本上全部糖化之后，殺菌再進(jìn)入酒母罐中作酒母培養(yǎng)。本發(fā)明的一個(gè)重要特點(diǎn)是淀粉蒸煮醪在予糖化罐中加入淀粉水解復(fù)合酶之后，在予糖化罐內(nèi)停留時(shí)間很短，一般只有0.5～1小時(shí)。淀粉在予糖化罐中只進(jìn)行部分水解，淀粉的糖化率一般為20～40%，大部分淀粉是進(jìn)入酒母培養(yǎng)塔之后，邊進(jìn)行淀粉糖化，邊進(jìn)行酒母培養(yǎng)，在培養(yǎng)塔內(nèi)進(jìn)行著雙邊發(fā)酵過程。淀粉水解成的單糖、雙糖提供了酵母生長(zhǎng)的養(yǎng)分，促進(jìn)酵母生長(zhǎng)，酵母菌吸收利用了單糖、雙糖，反過來又加快了淀粉糖化速率。試驗(yàn)表明酵母生長(zhǎng)速率和培養(yǎng)介質(zhì)中被酵母吸收利用的耗糖率達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡，即培養(yǎng)基中糖的生成率與酵母菌體生長(zhǎng)的耗糖率相等，所以這種雙邊發(fā)酵過程可以大大提高淀粉水解速度從而縮短酒母的培養(yǎng)周期。
在本發(fā)明中提高淀粉水解速率的重要因素是所用的淀粉水解酶，不同于現(xiàn)有技術(shù)中使用的黑曲霉或UV-11等變異菌株產(chǎn)生酶，而是一種復(fù)合酶?，F(xiàn)有技術(shù)中使用的黑曲霉或UV-11等變異菌株，產(chǎn)糖化酶酶活力很高，但是產(chǎn)α-淀粉酶和蛋白酶極少，一般α-淀粉酶含量小于2單位/克，原料，因而造成淀粉在糖化過程中糖化速度慢。本發(fā)明中所用的復(fù)合酶，其中含有糖化酶200～300單位/克.原料，α-淀粉酶5-30單位/克.原料，蛋白酶10-20單位/克.原料，及適量的其他酶制劑。當(dāng)然也可以不含蛋白酶。這種復(fù)合酶制劑可以由兩種方法得到一種是在現(xiàn)有的糖化酶產(chǎn)生菌，如黑曲霉或UV-11等變異菌株產(chǎn)生酶中，增補(bǔ)了部分缺陷酶，如α-淀粉酶、蛋白酶;另一種方法是用各種酶制劑如糖化酶、α-淀粉酶、蛋白酶及其他酶制劑。按比例人工復(fù)合制成糖化酶酶制劑復(fù)合物。如此配制成的復(fù)合酶制劑克服了現(xiàn)有技術(shù)中使用麩曲、液體曲存在的缺陷，大大地提高了淀粉糖化速率。
本發(fā)明的另一個(gè)重要特點(diǎn)是所說的酒精酵母培養(yǎng)工藝是一個(gè)連續(xù)培養(yǎng)工藝，酒精酵母菌是一次接種于培養(yǎng)塔中，爾后從塔底連續(xù)補(bǔ)充新鮮培養(yǎng)基，并從培養(yǎng)塔的上方連續(xù)取出成熟酵母。實(shí)現(xiàn)這種連續(xù)培養(yǎng)酒精酵母的工藝，包括以下步驟a、對(duì)培養(yǎng)塔作空塔滅菌處理;
b、控制塔內(nèi)培養(yǎng)基到一個(gè)恒定溫度;
c、對(duì)菌體作酸性馴化處理;
d、把酒精酵母菌體接種于培養(yǎng)塔內(nèi);
e、補(bǔ)料培養(yǎng)酒精酵母菌;
f、由補(bǔ)料培養(yǎng)轉(zhuǎn)入連續(xù)培養(yǎng)。
由補(bǔ)料培養(yǎng)轉(zhuǎn)入連續(xù)培養(yǎng)這個(gè)過程，主要通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基質(zhì)的稀釋率來達(dá)到。初期應(yīng)控制一個(gè)較低的稀釋率(D)，而后逐步提高，使系統(tǒng)逐漸由間歇不穩(wěn)定狀態(tài)逐步過渡到連續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)把補(bǔ)料培養(yǎng)期間生成的一些衰老細(xì)胞逐步洗出，以保持系統(tǒng)中培養(yǎng)菌體的活性。進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)之后，塔內(nèi)培養(yǎng)基質(zhì)的稀釋率通常控制在0.05～0.35(hr-1)范圍內(nèi)。
在本發(fā)明所述的連續(xù)培養(yǎng)體系中，培養(yǎng)液里的乙醇濃度，基質(zhì)濃度和鹽濃度常常會(huì)有波動(dòng)。由此帶來培養(yǎng)液的滲透壓也會(huì)在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，從而影響菌體的正常生長(zhǎng)。所以本發(fā)明中所使用的酒精酵母菌不同于間歇培養(yǎng)方法中所使用的酒母，在本發(fā)明中酒母菌在接種之前，需經(jīng)過酸性馴化。其馴化方法包括以下幾個(gè)步驟。
(1)搖瓶培養(yǎng)。在搖瓶中逐漸降低搖瓶培養(yǎng)基的PH值，使菌體在較低PH值下得到馴化，反復(fù)多次分離純化菌株。
(2)擴(kuò)大適應(yīng)性培養(yǎng)。把(1)中分離的菌株，再經(jīng)過斜面保藏、出發(fā)菌株、250ml三角瓶、500ml三角瓶及2升培養(yǎng)罐等擴(kuò)大適應(yīng)性培養(yǎng)步驟，使馴化后菌株性狀逐漸穩(wěn)定下來。以上各個(gè)步驟的培養(yǎng)條件如表1所列。
(3)把(2)中得到的菌株，在2升培養(yǎng)罐中用連續(xù)培養(yǎng)的方法逐漸降低培養(yǎng)介質(zhì)PH值，淘汰對(duì)酸性敏感的菌株，并分離純化馴化后的耐酸菌株。
經(jīng)過這樣處理的菌株，在偏酸性的環(huán)境中，菌株比生長(zhǎng)速率和菌體得率不受其影響。培養(yǎng)液滲透壓變化對(duì)菌體生長(zhǎng)特性影響甚微。通過馴化使菌株生理生態(tài)特性適應(yīng)新的環(huán)境表現(xiàn)出新的性狀，具有培養(yǎng)粗放的特性，提高了菌體活力。增強(qiáng)了菌株抵抗雜菌污染的能力。這種菌株對(duì)介質(zhì)的PH適應(yīng)范圍寬，可在PH3.0～6.5的培養(yǎng)基中正常生長(zhǎng)。為表明本發(fā)明所用菌株的進(jìn)步性，用搖瓶試驗(yàn)對(duì)經(jīng)過馴化的菌株與未馴化菌株的發(fā)酵性能作了比較。所用菌株為S.cerevisiaeKG。試驗(yàn)方法是將馴化與未馴化菌株分別接種于液體生長(zhǎng)培養(yǎng)基的三角瓶中，置于28℃恒溫室的旋轉(zhuǎn)搖床上，培養(yǎng)24小時(shí)后，測(cè)定其菌體濃度及菌體生長(zhǎng)強(qiáng)度。測(cè)定結(jié)果見表2。
由表2中可以看出，經(jīng)過本發(fā)明馴化菌株可在PH4.3±0.5的培養(yǎng)基中正常生長(zhǎng)。用這種酒精酵母菌一次接種于培養(yǎng)塔中，其接種率為10%。
在酒母培養(yǎng)過程中需要通入適量的無菌空氣。氧的存在減少了酒母培養(yǎng)過程中產(chǎn)生酒精的趨勢(shì)和二氧化碳對(duì)菌體生長(zhǎng)的影響，提高了菌體的活性。但又不使該菌體處于高的氧化狀態(tài)，以便為后續(xù)發(fā)酵提供高活性高發(fā)酵力的菌體。通入的空氣量以每分鐘每立方醪液中通入空氣的立方數(shù)(VVm)表示，一般控制在0.5～2.5VVm。通入適量空氣還可以控制培養(yǎng)基中乙醇的濃度，空氣不斷把酒母培養(yǎng)過程中產(chǎn)生的乙醇從培養(yǎng)液中提取出來，以減少乙醇對(duì)酵母活性和生長(zhǎng)行為的影響。在本發(fā)明中，每排出一立方米氣體可帶出乙醇0.5～2.5kg，培養(yǎng)液中乙醇含量一般小于0.5%(體積%)。
按常規(guī)的方法，用菌體濃度、菌體生產(chǎn)強(qiáng)度，細(xì)胞出芽率和死亡率，以及介質(zhì)酒精濃度等項(xiàng)指標(biāo)。對(duì)本發(fā)明培養(yǎng)出的酵母質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并與間歇法作了比較。選用菌株為S.cerevisiae-KG，評(píng)價(jià)方法為菌體濃度和菌體生產(chǎn)強(qiáng)度為重量法;細(xì)胞出芽率和死亡率用血球計(jì)數(shù)法;介質(zhì)酒精濃度用氣相色譜法來測(cè)定。測(cè)定結(jié)果見表3。
從表中可以看出，用本發(fā)明所述的連續(xù)培養(yǎng)方法，得到的SaccharomycesCerevisiae.細(xì)胞其生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到5克/升.小時(shí)，是間歇培養(yǎng)法的20～30倍，細(xì)胞濃度達(dá)到30克/升以上，細(xì)胞活力高，死亡率小于1%，出芽率大于20%，細(xì)胞質(zhì)量均一，系統(tǒng)操作穩(wěn)定。
本發(fā)明所述的培養(yǎng)方法，亦可用于其他菌株的培養(yǎng)，凡能將單糖或雙糖轉(zhuǎn)化成為酒精或菌體的任何菌株都可使用。如啤酒酵母(SaccharomycesCerevisiae)中的酒精酵母德國(guó)2號(hào)(S.cerevisiaeRasseⅡ)、德國(guó)12號(hào)(S.cerevisiaeRasseXⅡ)、K氏酵母(S.CerevisiaeRasse-K)、南陽(yáng)酵母1300(AS1300)、南陽(yáng)混合酵母(AS1308)等，以及它的變異菌株或菌體融合菌株，這些菌株適于酒精發(fā)酵，屬于厭氧兼性菌，在好氣條件下進(jìn)行生長(zhǎng)，厭氧條件下發(fā)酵產(chǎn)生酒精。這些已知菌株均已列在中國(guó)微生物所發(fā)表的菌種目錄中。
此外，粟酒裂殖酵母(Shizosaccharomycesporube)適用于酒精發(fā)酵菌株、卡斯伯酵母(SaccharomycesCarlsbergensis)適用于啤酒、果酒生產(chǎn)的菌株。這些菌株具有菌體比生長(zhǎng)速率較低，菌體生長(zhǎng)過程有副產(chǎn)物酒精生成的特性。它們也可用本發(fā)明所述的培養(yǎng)方法進(jìn)行培養(yǎng)。
本發(fā)明所述的連續(xù)培養(yǎng)酒精酵母菌的過程，可以用一個(gè)呼吸商(RQ)值進(jìn)行控制。所說的呼吸商是培養(yǎng)體系中CO2生成速率與O2消耗速率的比值，呼吸商可以間接地反映酒精酵母的發(fā)酵(生長(zhǎng))狀態(tài)。通過對(duì)培養(yǎng)塔尾氣中氧和二氧化碳含量的測(cè)定可以得到所需的呼吸商。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提出的連續(xù)培養(yǎng)酒母的方案，本發(fā)明還特別設(shè)計(jì)了一種酒母培養(yǎng)塔。如附圖2所示，塔內(nèi)包括一個(gè)氣升式內(nèi)循環(huán)培養(yǎng)腔體(10)和一個(gè)酒精酵母菌液分離腔(8)。培養(yǎng)腔是由內(nèi)外兩只圓筒體構(gòu)成。所說的分離腔是一只直徑大于培養(yǎng)腔外圓筒的筒體。分離腔與培養(yǎng)腔外圓筒的直徑比為1.65∶1，分離腔處在培養(yǎng)腔的上方并與之成一整體，培養(yǎng)腔與培養(yǎng)液分離腔的體積比為0.45～0.56。在分離腔中有一個(gè)分離菌液的出口(5)。在分離腔的上方有一個(gè)氣室(7)和一個(gè)氣體排出口(6)，氣體排出口與一只氣液分離器(14)相連。在氣液分離器上裝有呼吸商檢測(cè)器(15)在培養(yǎng)腔底部的培養(yǎng)基質(zhì)進(jìn)口處，還有一只氣液混合器(3)，如此就構(gòu)成一臺(tái)完整的酒精酵母培養(yǎng)塔。
加有淀粉水解復(fù)合酶的酒母培養(yǎng)基質(zhì)，與適量的無菌空氣(12)在氣液混合器(3)中混合后進(jìn)入酒母培養(yǎng)塔。流體沿培養(yǎng)腔的內(nèi)圓筒(9)向上移動(dòng)，流體的上升力帶動(dòng)外圓筒(11)的部分成熟酒母培養(yǎng)液進(jìn)入內(nèi)圓筒，在筒內(nèi)相互混合，并不斷地進(jìn)行淀粉糖化和酒母培養(yǎng)的雙邊發(fā)酵過程。流體離開培養(yǎng)腔的內(nèi)圓筒進(jìn)入分離腔后，流體流速迅速下降，氣體逐漸自液流中逸出，被帶出的乙醇經(jīng)分離器分離回收。部分成熟酒母在上升氣體的依托下，在分離腔內(nèi)繼續(xù)上升，從分離菌液出口處(5)取出供酒精發(fā)酵工序使用。由于分離腔體積較大，有相當(dāng)一部分成熟酒母培養(yǎng)液滯留在分離腔中。滯留的酒母培養(yǎng)液由于塔底所流入流體的牽引和自身的重力作用。部分成熟酒母沿培養(yǎng)腔外筒體(11)下行，再與新進(jìn)入培養(yǎng)塔的培養(yǎng)基混合，如此在培養(yǎng)腔內(nèi)形成一個(gè)氣升式內(nèi)循環(huán)，使酒母培養(yǎng)過程連續(xù)進(jìn)行下去。
下面再結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的發(fā)酵工藝流程作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明的發(fā)酵工藝流程簡(jiǎn)圖;
圖2為本發(fā)明中培養(yǎng)塔的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖1中，淀粉或質(zhì)原料經(jīng)蒸煮糊化制成蒸煮醪(16)進(jìn)入予糖化罐(1)，并加入淀粉復(fù)合水解酶(17)，制成的酒母培養(yǎng)基質(zhì)(2)與無菌空氣(12)經(jīng)氣液混合器(3)進(jìn)入酒母培養(yǎng)塔(4)。在酒母培養(yǎng)塔中予先接種上一種酒精酵母菌，接種量為10%，培養(yǎng)介質(zhì)的溫度控制在28+1℃。新進(jìn)入的培養(yǎng)基質(zhì)與塔內(nèi)培養(yǎng)液混合，在培養(yǎng)塔的培養(yǎng)腔(10)內(nèi)循環(huán)培養(yǎng)。成熟酒母進(jìn)入酒母菌分離腔(8)，從分離菌液出口(5)取出供發(fā)酵工序使用?；烊肱囵B(yǎng)液中的氣體，自培養(yǎng)液中逸出，經(jīng)氣室(7)從氣體排放口(6)排放。排出的氣體先經(jīng)氣液分離器(14)回收帶出的乙醇(19)，氣體經(jīng)一只空氣過濾器(13)過濾后排空。在分離器上還裝有呼吸商檢測(cè)器(15)，用以控制酒母培養(yǎng)過程一只高300mm，容量為2升的培養(yǎng)塔，按本發(fā)明所述的方法進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)，對(duì)于S.cerevisiae-KG。酒精酵母菌株。每小時(shí)可產(chǎn)酒精酵母菌液0.25升，所得酒母菌液的酵母細(xì)胞濃度為30克/升，酵母菌體生產(chǎn)強(qiáng)度為5克/升·小時(shí)，細(xì)胞死亡率小于1%，細(xì)胞出芽率大于20%，細(xì)胞形態(tài)正常。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，酵母在培養(yǎng)塔中一次接種，從塔底連續(xù)補(bǔ)充新鮮培養(yǎng)基，并從培養(yǎng)塔的上方連續(xù)取出成熟酵母?？刂聘鞣N環(huán)境因素，使酵母處于適宜的穩(wěn)定環(huán)境中，因而，酵母培養(yǎng)過程可以長(zhǎng)時(shí)間地、連續(xù)地進(jìn)行。它與傳統(tǒng)的間歇培養(yǎng)技術(shù)相比，具有培養(yǎng)周期短、酵母活力高，細(xì)胞活力均一，設(shè)備利用率高，生產(chǎn)過程穩(wěn)定，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。本發(fā)明所述的酵母連續(xù)培養(yǎng)方法是一種真正的人為控制的微生物定向培養(yǎng)，提高了酵母培養(yǎng)質(zhì)量。降低了成本。本發(fā)明設(shè)計(jì)的培養(yǎng)塔，采用內(nèi)循環(huán)氣升式結(jié)構(gòu)，設(shè)備內(nèi)部無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并可大大降低設(shè)備投資費(fèi)用和維持操作費(fèi)用?？傊景l(fā)明提供的酒母連續(xù)培養(yǎng)方法，工藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過程穩(wěn)定，提高了生產(chǎn)效率，為連續(xù)培養(yǎng)酒母找到了一條有工業(yè)價(jià)值的新途徑，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
下面再用幾個(gè)實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明，當(dāng)然并不局限于這幾個(gè)實(shí)例。在以下實(shí)例中均以圖1所示裝置進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)過程。
例1，用酒精酵母(S.cerevisiae KG)菌株進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)。培養(yǎng)介質(zhì)淀粉30%;MgSO4.7H2O 1%;(NH4)2SO40.5%;KH2PO40.8%;酵母膏0.6%;FeSO4.7H2O 0.02%，經(jīng)連續(xù)蒸煮(滅菌121℃，1Kg/cm2表壓，停留時(shí)間30min)，真空冷卻后，在連續(xù)糖化狀態(tài)下，加入淀粉水解復(fù)合酶(糖化酶酶制劑復(fù)合物糖化酶250單位/g淀粉，α-淀粉酶20單位/g淀粉)。糖化醪在罐內(nèi)停留時(shí)間為0.5hr，糖化溫度60℃，經(jīng)冷卻送入培養(yǎng)罐。
培養(yǎng)過程控制培養(yǎng)溫度28℃，pH4.3，通風(fēng)量1.82VVm稀釋率為D＝0.21hr-1，菌體濃度28.5g/l，菌體生產(chǎn)強(qiáng)度5.99g/l.hr。細(xì)胞活性出芽率25%，死亡率＜1%例2用酒精酵母(S.cerevisiae KG)菌株進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)。培養(yǎng)介質(zhì)淀粉30%;MgSO4.7H2O 1%;(NH4)2SO40.5%;KH2PO40.8%;酵母膏0.6%;FeSO47H2O 0.02%。經(jīng)連續(xù)蒸煮(滅菌121℃，1kg/cm2表壓，停留時(shí)間30min)，真空冷卻后，在連續(xù)糖化狀態(tài)下，加入淀粉水解復(fù)合酶(uv-n-48的液體曲以糖化酶為基準(zhǔn)，250單位/g淀粉，α-淀粉酶15單位/g·淀粉)。糖化醪在罐內(nèi)的停留時(shí)間為0.5hr，糖化溫度為60℃，經(jīng)冷卻送入培養(yǎng)罐。
培養(yǎng)過程控制培養(yǎng)溫度28℃，pH4.3，通氣量1.75VVm稀釋率0.13hr-1，得到菌體濃度38.2g/l，菌體生產(chǎn)強(qiáng)度4.97g/l。hr;細(xì)胞活性出芽率32%;死亡率＜1%。
例3 用酒精酵母(S.cerevisiae KG)菌株進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)。培養(yǎng)介質(zhì)淀粉質(zhì)原料-薯干粉35%;(NH4)SO405% MgSO4·7H2O 1%;KH2PO40.8%;酶母膏0.6%FeSO4·7H2O 0.02%(經(jīng)過連續(xù)蒸煮(滅菌138℃2.5kg/cm2表壓，停留時(shí)間90min)，真空冷卻后，在連續(xù)糖化狀態(tài)下，攪拌加入淀粉水解復(fù)合酶(糖化酶酶制劑的復(fù)合物糖化酶250單位/g淀粉;α-淀粉酶，20單位/g淀粉;蛋白酶10單位/g淀粉，和其它酶類)糖化醪在罐內(nèi)停留時(shí)間為05hr糖化溫度60℃，經(jīng)冷卻送入培養(yǎng)罐。
培養(yǎng)過程控制培養(yǎng)溫度28℃，PH4.2，通風(fēng)量167VVm，稀釋率D＝0.15hr-1菌體濃度＝29.5g/l，菌體生產(chǎn)強(qiáng)度為4.43g/l·hr，細(xì)胞活性出芽率30%，死亡率＜1%。
例4 用粟酒裂殖酵母(Shizosuccharomyces porube)菌株進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)。培養(yǎng)介質(zhì)淀粉30%;MgSO4·7H2O 1%;(NH4)2SO40.5%;KH2PO40.8%;酵母膏0.6%;FeSO4·7H2O 0.02%。經(jīng)連續(xù)蒸煮(滅菌121℃，1kg/cm2表壓，停留時(shí)間30min)，真空冷卻后，在連續(xù)糖化狀態(tài)下，攪拌加入淀粉水解復(fù)合酶(糖化酶酶制劑復(fù)合物糖化酶250單位/g淀粉，α-淀粉酶20單位/g淀粉)。糖化醪在罐內(nèi)停留時(shí)間為0.5hr，糖化溫度60℃，經(jīng)冷卻送入培養(yǎng)罐。
培養(yǎng)過程控制培養(yǎng)溫度28℃，PH4.8，通風(fēng)量157VVm稀釋率D＝0.11hr-1，得到菌體濃度41g/l，菌體生產(chǎn)強(qiáng)度4.5g/1.hr。細(xì)胞活性出芽率28%，死亡率＜1%。
權(quán)利要求
1.一種淀粉酶解培養(yǎng)酒精酵母的方法，包括淀粉水解糖化和酒精酵母細(xì)胞培養(yǎng)等過程，其特征在于所說的培養(yǎng)方法是一種連續(xù)培養(yǎng)方法，經(jīng)予處理的蒸煮醪，先加入淀粉水解復(fù)合酶，再連續(xù)導(dǎo)入已接種有酒精酵母菌的酒母培養(yǎng)塔中進(jìn)行淀粉糖化和酒精酵母培養(yǎng)的雙邊發(fā)酵過程，成熟酒母從塔體中連續(xù)取出，其培養(yǎng)工藝包括以下主要步驟1·1淀粉或淀粉質(zhì)原料蒸煮糊化制成蒸煮醪；1·2制成的蒸煮醪進(jìn)入予糖化罐，加入淀粉水解復(fù)合酶制成酒母培養(yǎng)基質(zhì)；1·3在酒母培養(yǎng)塔中接種酒精酵母菌；1·4把酒母培養(yǎng)基質(zhì)與適量無菌空氣混合后，從塔底連續(xù)導(dǎo)入酒母培養(yǎng)塔進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)；1·5從酒母培養(yǎng)塔上部連續(xù)取出成熟酒母；1·6從酒母培養(yǎng)塔的頂端連續(xù)排出氣體；1·7用呼吸商控制培養(yǎng)過程。
2.按照權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)酒精酵母的方法，其特征在于步驟1.2中蒸煮醪在予糖化罐內(nèi)的停留時(shí)間為0.5～1小時(shí)。
3.按照權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)酒精酵母的方法，其特征在于在步驟1.2中淀粉在予糖化罐內(nèi)部分水解，淀粉的糖化率為20～40%。
4.按照權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)酒精酵母的方法，在步驟1.2中所說的淀粉水解復(fù)合酶的特征在于其中含有糖化酶200～300單位/克.原料，α-淀粉酶5-30單位/克.原料、蛋白酶10～20單位/克.原料及適量的其他酶制劑。
5.按照權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)酒精酵母的方法，其特征在于要實(shí)現(xiàn)所說的連續(xù)培養(yǎng)酒精酵母的工藝，還需包括以下一些步驟5.1 對(duì)培養(yǎng)塔作空塔滅菌處理;5.2 控制塔內(nèi)培養(yǎng)基到一個(gè)恒定溫度;5.3 對(duì)菌體作酸性馴化處理;5.4 把酒精酵母菌體接種于培養(yǎng)塔內(nèi);5.5 補(bǔ)料培養(yǎng)酒精酵母菌;5.6 由補(bǔ)料培養(yǎng)轉(zhuǎn)入連續(xù)培養(yǎng)。
6.按照權(quán)利要求1和5所述的培養(yǎng)酒精酵母的方法，其特征在于酒精酵母菌是一次接種于培養(yǎng)塔中，所用的酒精酵母菌是經(jīng)過酸性馴化的酒精酵母，這種菌株可在PH3.0-6.5的培養(yǎng)基中正常生長(zhǎng)。
7.按照權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)酒精酵母的方法，其特征在于在步驟1.4中所說的無菌空氣通入量為0.5VVm～2.5VVm。
8.按照權(quán)利要求1和5所說的培養(yǎng)酒精酵母的方法，其特征在于進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)之后，培養(yǎng)基質(zhì)在培養(yǎng)塔內(nèi)的稀釋率為0.05～0.35(hr-1)。
9.按照權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)酒精酵母的方法，其特征在于在培養(yǎng)塔中培養(yǎng)基質(zhì)里酒精含量為0.5%(體積%)。
10.按照權(quán)利要求1所述的酒母培養(yǎng)塔，其特征在于塔內(nèi)包括一個(gè)氣升式內(nèi)循環(huán)培養(yǎng)腔體和一個(gè)酒精酵母菌液分離腔，分離腔處在培養(yǎng)腔的上方并與之成一整體，在分離腔中有一個(gè)分離菌液的出口。在分離腔的上方有一個(gè)氣室和一個(gè)氣體排出口，氣體排出口與一只氣液分離器相連，在氣液分離器上裝有呼吸商檢測(cè)器。
11.按照權(quán)利要求10所述的酒母培養(yǎng)塔，其特征在于所說的培養(yǎng)腔與培養(yǎng)液分離腔的體積比為0.45～0.56。
12.按照權(quán)利要求10所述的酒母培養(yǎng)塔，其特征在于所說的分離腔是一只直徑大于培養(yǎng)腔外圓筒的筒體，分離腔與培養(yǎng)腔外圓筒的直徑比為1.65∶1。
13.按照權(quán)利要求10所述的酒母培養(yǎng)塔，其特征在于在培養(yǎng)腔的底部的培養(yǎng)基質(zhì)進(jìn)口處還有一只氣液混合器。
全文摘要
一種淀粉酶解連續(xù)培養(yǎng)酒精酵母的方法，蒸煮醪先加入淀粉水解復(fù)合酶，再連續(xù)導(dǎo)入已接種有酒母菌的氣升式內(nèi)循環(huán)酒母培養(yǎng)塔中。進(jìn)行淀粉糖化和酒母培養(yǎng)的雙邊發(fā)酵過程，成熟酒母從塔中連續(xù)取出，整個(gè)培養(yǎng)過程用呼吸商控制。一只2升的培養(yǎng)塔每小時(shí)可產(chǎn)成熟酒母7.5克。當(dāng)稀釋率D＝0.05～0.35(hr
文檔編號(hào)C12P7/06GK1069066SQ9210662
公開日1993年2月17日 申請(qǐng)日期1992年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月24日
發(fā)明者管斌 申請(qǐng)人:山東輕工業(yè)學(xué)院