不同接種量對酒精發(fā)酵的影響淺析

張 鋒 劉 鉞 李 勇 曲愛民 王秋峰

（河南天冠企業(yè)集團有限公司，河南 南陽 473000）

不同接種量對酒精發(fā)酵的影響淺析

張 鋒 劉 鉞 李 勇 曲愛民 王秋峰

（河南天冠企業(yè)集團有限公司，河南 南陽 473000）

通過對接種量10%、20%、30%、40%的酒精發(fā)酵情況進行分析，計算各自的淀粉轉(zhuǎn)化率，從而確定合適的接種量為20%～30%。

接種量；轉(zhuǎn)化率；發(fā)酵

釀酒酵母作為乙醇發(fā)酵的主要微生物菌株，廣泛應用于包括啤酒等各種飲用酒類以及新興的燃料乙醇發(fā)酵過程。高濃度發(fā)酵因能在單位時間和空間內(nèi)獲得相對高的產(chǎn)量，節(jié)約成本而備受關(guān)注，成為一直以來的研究熱點[1]。所謂的高濃度酒精發(fā)酵，是以提高單位體積內(nèi)發(fā)酵醪液中淀粉的含量，在適量的釀酒酵母菌作用下，在一定的時間內(nèi)力求得到最多的發(fā)酵終產(chǎn)物—酒精[2]。采用高濃度葡萄糖進行發(fā)酵最早由Casey等人提出，將高濃發(fā)酵定義為含大于等于18 g可溶性固形物/100 g發(fā)酵液的發(fā)酵[3]。而酵母的質(zhì)量和接種量對高濃度發(fā)酵的實現(xiàn)有著至關(guān)重要的影響。

種子接種量的大小對發(fā)酵產(chǎn)酒精水平高低的影響比較大。接種量太小，菌數(shù)增長緩慢，培養(yǎng)時間長，使發(fā)酵周期延長，同時會降低酵母菌種活力，不利于高產(chǎn)酒精。接種量過大，會因菌數(shù)劇增過快和隨接種而移入過多的代謝廢物，導致菌種容易衰老，不利于高產(chǎn)酒精。接種量適宜，既能保證合理縮短發(fā)酵周期，又能得到較高的發(fā)酵產(chǎn)酒精水平[4]。

下面通過試驗來確定合適的酵母接種量。

1 試驗目的：

比較不同接種量參數(shù)時的發(fā)酵情況，通過測算不同接種量時的淀粉轉(zhuǎn)化率，確定合適的接種量。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

2.1.1 玉米粉、木薯粉：取自河南天冠企業(yè)集團有限公司燃料乙醇廠。

2.1.2 酒母：取自河南天冠企業(yè)集團有限公司燃料乙醇廠。

2.1.3 液化酶：諾維信液化酶，100000u/m l。

2.1.4 糖化酶：神舟糖化酶，100000u/ml。

2.2 試驗方法

2.2.1 酒母。

采用生產(chǎn)用酒母，接種量分別為10%、20%、30%、40%。

2.2.2 發(fā)酵醪。

采用自制發(fā)酵醪，原料配比為30%木薯+70%玉米，拌料濃度38%。100℃下液化1.5 h后冷卻備用，液化酶加量為10μ/g（干料）。

2.2.3 接種。

接種的同時加入糖化酶，糖化酶加量為170μ/g（干料）。并加入無菌水，調(diào)節(jié)接種后每個梯度發(fā)酵醪的干物質(zhì)都控制在30%。具體配制方法見表1。

表 1 不同接種量的酒母、發(fā)酵醪、無菌水添加量

2.2.4 發(fā)酵控制。

2.2.4.1 溫度控制。

0-16 h：33.0℃，16-24 h：35.0℃，24 h-發(fā)酵終了：34.0℃。

2.2.4.2 終點判定：

以各瓶每小時失重不超過0.20 g為發(fā)酵終點。

2.2.5 淀粉轉(zhuǎn)化率計算方法。

淀粉轉(zhuǎn)化率=實際產(chǎn)酒（g）/理論產(chǎn)酒（g）。

實際產(chǎn)酒=終了酒度*總體積*0.7893。

理論產(chǎn)酒=（酒母質(zhì)量*酒母淀粉含量+發(fā)酵醪質(zhì)量*發(fā)酵醪淀粉含量）*0.5679。

注：0.7893為純酒精密度。1 g淀粉理論產(chǎn)酒0.567 9 g。

3 結(jié)果與分析

3.1 發(fā)酵的初始參數(shù)見表2。

表 2 酒母初始參數(shù)

3.2 CO2失重曲線

圖 1 不同接種量發(fā)酵過程二氧化碳失重曲線對比

由圖1可以看出，隨著接種量的增大，發(fā)酵速度呈現(xiàn)上升的趨勢。這說明接種量越大，發(fā)酵越旺盛。提高接種量，可以加快發(fā)酵速度，縮短發(fā)酵時間，提高發(fā)酵效率。

3.3 發(fā)酵終了的化驗結(jié)果見表3

表 3 發(fā)酵終了化驗結(jié)果

從表3數(shù)據(jù)來看，4組發(fā)酵樣的終了化驗結(jié)果，發(fā)酵進行的都比較徹底，外觀糖、酸度、殘?zhí)呛蜌埧偺嵌紱]有明顯的差距，發(fā)酵產(chǎn)酒隨接種量的增加而增加，但30%接種量的發(fā)酵酒度高于40%接種量的酒度。這說明增加接種量可以提高發(fā)酵產(chǎn)酒量，但接種量并不是越大越好，過大的接種量會造成出酒率的降低。

3.4 淀粉轉(zhuǎn)化率計算結(jié)果見表4

表 4 不同接種量的淀粉轉(zhuǎn)化率

由表4可以明顯看出，提高接種量時淀粉轉(zhuǎn)化率隨之提高，接種量達到30%時淀粉轉(zhuǎn)化率最高，繼續(xù)增加接種量至40%時，淀粉轉(zhuǎn)化率反而下降。這是因為接種量過大時，酒母自身生命活動所消耗的糖也隨之增加，從而造成產(chǎn)酒下降，淀粉轉(zhuǎn)化率降低。

4 結(jié)論

綜上所述，提高接種量可以提高發(fā)酵速度，縮短發(fā)酵時間，提高淀粉轉(zhuǎn)化率。但接種量并不是越大越好，在接種量30%時淀粉轉(zhuǎn)化率達到最大值，繼續(xù)加大接種量會降低淀粉轉(zhuǎn)化率。在實際生產(chǎn)應用時，接種量的大小還要考慮酒母培養(yǎng)成本、醪液濃度及設(shè)備等問題，所以合適的酵母接種量應該為20%～30%。

[1]高翠娟.釀酒酵母耐乙醇特性的分析及代謝工程改造研究[D].山東大學，2010.

[2]章克昌.酒精與蒸餾工藝學[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1995.

[3]Casey G P，Magnus C A，Ingledew WM.High gravity brewing：nutrien tenhanced production of hligh concentrations of ethanol by brewing yeast.Biotechnol lett，1983（5）：429-434.

[4]侯保朝，杜風光，郭永豪，賈新成，劉代武.高濃度酒精發(fā)酵[J].釀酒科技，2005（4）.

TS261.1

A

1671-0037（2014）10-84-2

張鋒（1985-），男，本科，助理工程師，研究方向：生物能源與生物化工。