高濃度酒精發(fā)酵 摘要

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1、高濃度酒精發(fā)酵摘要：高濃酒精發(fā)酵是以提高單位體積內(nèi)發(fā)酵醪液中淀粉含量，在適量的釀酒酵母菌作用下，在一定的時(shí)間內(nèi)獲得最大量的酒精。影響高濃酒精發(fā)酵的因素有：葡萄糖濃度、酒精含量、溶解氧濃度、酵母菌細(xì)胞密度、發(fā)酵溫度和副營(yíng)養(yǎng)物匱乏等。提高高濃酒精發(fā)酵的方法有：改良篩選優(yōu)良酵母生產(chǎn)菌株、改進(jìn)發(fā)酵系統(tǒng)、利用復(fù)合酶添加工藝和提高營(yíng)養(yǎng)限制因子利用。關(guān)鍵詞：高濃度發(fā)酵；酒精；酵母菌Abstract:high-gravityalcoholfermentationbyraisingtheperunitvolumeofstarchcontentinbeer,inmoderat

2、eamountsofwineundertheactionofyeast,intimetogetthemaximumamountofalcohol.Factorsaffectinghigh-gravityalcoholfermentation:glucoseconcentrations,alcoholcontent,concentrationofdissolvedoxygen,yeastcelldensity,temperatureandunderlacknutrients,andsoon.Therearewaystoimprovehigh-gravitya

3、lcoholfermentation:improvedscreeninggoodstrainsofyeastproduction,improvementofthefermentationsystem,usingcompoundenzymesaddedandimprovednutrientlimitfactor.Keywords：highconsentration;yeast;alcohol;酒精作為食品和化工原料，一直是我國(guó)發(fā)酵行業(yè)的主要產(chǎn)品，用微生物發(fā)酵生產(chǎn)酒精的歷史在我國(guó)歷史悠久。始于20世紀(jì)70年代中期的石油危機(jī)給酒精行業(yè)帶來(lái)了前所未有的良機(jī)，隨著人

4、們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，酒精作為一種清潔的燃料越來(lái)越受到人們的重視。因此，許多科學(xué)家和科學(xué)工作者開始致力于應(yīng)用生物技術(shù)開發(fā)酒精發(fā)酵的新菌種、新工藝的開創(chuàng)性研究，而酒精濃醪發(fā)酵作為解決當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)的可行方法，具有極其重要的意義，已成為當(dāng)前酒精行業(yè)研究的熱門課題。1.高濃度酒精發(fā)酵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(shí)間內(nèi)力求得到最多的發(fā)酵終產(chǎn)物——酒精?，F(xiàn)在，一般的酒精生產(chǎn)企業(yè)淀粉質(zhì)原料糖化醪的可溶性固形物含量為20%—25%（w/v），因此有人將高濃度酒精發(fā)酵定義為每1L發(fā)酵液中含300g或者更高的

5、可溶性固形物的酒精發(fā)酵。而在理論上當(dāng)發(fā)酵醪液葡萄糖濃度達(dá)到28%左右時(shí)（相當(dāng)于1L發(fā)酵醪液中含固形物300g），發(fā)酵成熟醪中酒精濃度可達(dá)18%。與傳統(tǒng)的酒精發(fā)酵工藝相比，高濃度酒精發(fā)酵具有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)：①單位設(shè)備的生產(chǎn)率提高：例如若要在發(fā)酵成熟醪液中的酒分達(dá)到12.5%，如果發(fā)酵罐體積為一千立方米，則發(fā)酵罐中酒精的量為：1000*12.5%*0.7893=99.125t；如果采用高濃度醪液發(fā)酵，發(fā)酵成熟醪中酒分達(dá)到18%，則最終酒精的量可以達(dá)到124.074t。在基本相同或接近的發(fā)酵時(shí)間情況下，高濃度酒精發(fā)酵可以明顯地提高單位設(shè)備的生產(chǎn)率和利用率。②降低

6、能耗：高濃酒精發(fā)酵因?yàn)樵黾恿藛挝惑w積醪液中淀粉的含量，增加了單位體積醪液中酒精的含量和其他固形物的含量，減少了拌料過(guò)程中水的投入，可以大大降低蒸煮、發(fā)酵、蒸餾和DDGS濃縮干燥過(guò)程。2.影響高濃度酒精發(fā)酵的因素2.1酵母菌的產(chǎn)酒機(jī)理在酒精發(fā)酵過(guò)程中，酵母菌處于主體地位。研究發(fā)現(xiàn)，處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的酵母細(xì)胞產(chǎn)生酒精的能力是穩(wěn)定期的酵母細(xì)胞產(chǎn)酒能力的30倍，而處于穩(wěn)定期的酵母細(xì)胞所消耗的糖類主要是維持酵母菌自身的生長(zhǎng)代謝所需。資料表明，酵母菌需要能量時(shí)才吸收和發(fā)酵糖類。正是由于能量的產(chǎn)生、菌體的生長(zhǎng)和乙醇的產(chǎn)生三者是緊密聯(lián)系在一起的，所以有必要在發(fā)酵過(guò)程中在發(fā)酵

7、培養(yǎng)基里加入相應(yīng)的酵母生長(zhǎng)的必需物質(zhì)，創(chuàng)造條件使酵母菌維持旺盛的生長(zhǎng)繁殖能力，以避免不徹底發(fā)酵的發(fā)生。對(duì)于高濃度酒精發(fā)酵而言，其發(fā)酵醪液中的酵母所需營(yíng)養(yǎng)成分顯得格外重要。2.2葡萄糖濃度的影響葡萄糖是酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵的主要基質(zhì)。當(dāng)葡萄糖濃度低于10g/L時(shí)，其消耗速度和糖濃度成均勻的直線關(guān)系，但是目前的酒精生產(chǎn)中葡萄糖濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這一數(shù)值。但是當(dāng)葡萄糖的濃度超過(guò)一定濃度值時(shí)它對(duì)酵母菌的發(fā)酵和呼吸作用都產(chǎn)生抑制作用。要實(shí)現(xiàn)高濃度酒精發(fā)酵，必須解決高濃度葡萄糖的抑制作用。2.3酒精的抑制作用酒精是酵母菌的代謝產(chǎn)物，它會(huì)對(duì)酵母菌產(chǎn)生毒害作用。隨著發(fā)酵醪液中酒精

8、濃度的增加，乙醇可以進(jìn)入到細(xì)胞膜的疏水區(qū)，降低了疏水相互作用力（這