糖化发酵剂课件

1、第三章 糖化发酵剂第一节 糖化剂生产一、概述淀粉质原料在进行酒精发酵之前,必须转化成可发酵的糖类。糖化剂的作用，就是将淀粉转变成能被酵母利用来进行酒精发酵的糖。糖化剂的质量好坏，直接影响到酒精生产中的出酒率和产品的质量。因此，糖化剂的生产在酒精生产过程中占有重要的位置。酒精生产中所用的糖化剂主要有大麦芽、 麸曲、液体曲和糖化酶等 。2. 我国使用的糖化剂种类和生产方法的演变过程示意如下： 麦芽木盒曲帘子曲通风制曲液体曲糖化酶3.微生物菌株的演变：米曲霉甘薯曲霉乌沙米曲霉轻研二号东酒一号及白曲Pr3UV-11（As.3.4309）UV-11的各个变种二、与糖化剂生产有关的微生物与糖化剂生产有关的

2、微生物主要是曲霉和根霉。1. 黑曲霉（Asp.niger van tieghem） 黑曲霉有多种活性较强的酶系，在酒精工业上得到广泛应用。其产生的淀粉酶可用于淀粉的液化和糖化，以生产酒精、白酒或生产葡萄糖等。所含耐酸性蛋白酶常用于蛋白质分解或食品消化剂的制造及毛皮软化等。果胶酶用于水解聚半乳糖醛酸、果汁澄清和植物纤维的精炼。 As3.4309菌株，俗称UV-11，该菌种糖化酶活性，且具有耐酸性，液化型淀粉酶含量低，不仅适合于液体曲生产，而且也适合于固体曲生产。由于该菌的糖化酶活性高，所以生产中的用曲量可大幅度减少。As.3.4309菌种是黑曲霉群中的优良菌体被许多酒精厂广泛采用。该菌种最适发育

3、温度为3638，最适生长温度为32，最适生长pH值为4.55.0，生长过程中有前缓后急现象。如曲室温度高，相对湿度大，品温超过37时容易出现烧心和长水毛现象，主要表现为固体麸曲表面有纤细长绒状菌丝，有凝结水、曲心灰黑色、结块紧密等。这种情况会影响麸曲的糖化力。因此，在制曲时要注意控制曲室的湿度、前期和中期的品温，保持品温不超过32为宜。 2. 乌沙米曲霉（Asp.usamii） 属黑曲霉群，是从数千种黑曲霉中选育出来的。菌丛黑色至褐黑色，小梗两层，分生孢子头黑褐色，含有较多的糖化型淀粉酶，耐酸能力强，含有单宁酶，对原料的适应性较强。我国常用的糖化菌种东酒一号、轻研二号等菌种就是以乌沙米曲霉为出

4、发菌株，经物理与化学诱变复合处理而获得的优良菌种。该菌种生长时，要求较高的湿度、较低的温度。东酒一号菌种在制曲时，前期生长缓慢，升温慢，但在中后期则较快。曲块较疏松，制曲总时间约需2832h，糖化力较高。3. 黄曲霉（Aspflavus link） 属黄曲霉群。菌落生长较快，最初生长时为黄色，后来变为黄绿色，老熟后变成揭绿色。培养最适温度为37。其产液化型淀粉酶比黑曲霉强，蛋白质分解能力比米曲霉弱。 4. 米曲霉（Asp.oryzae） 属于黄曲霉群。常用菌种As3870，菌丛一般为黄绿色，成熟后一般为黄褐色。最适生长温度为37，最适pH为5.56.0，含有多种酶类。该菌糖化型淀粉酶和蛋白质分

5、解酶含量较丰富，生产上可用于酒精、白酒和黄酒的糖化菌，但工厂通常用该菌制作米曲汁和制备酱油曲。 三、固体曲生产工艺三角瓶曲种 帘子曲种 机械通风曲 麸皮 + 水 麸皮+水 麸皮+稻壳+水 拌料 拌料 拌料 蒸料 蒸料 蒸料 第二重皿 散冷 散冷 灭菌 接种 接种 摇皿散冷 上帘堆积 堆积 试管菌种接种 入室培养 装箱 摇皿 摊平 静置保温培养 保温培养 上下倒帘 间断通风保温培养 扣皿 划帘二次 连续通风保温培养 保温培养 第二次上下倒帘 麸曲 二重皿曲种 开窗干燥 种曲四、酶制剂（液体曲）的生产酶制剂生产的基本流程斜面种子培养 种子扩大培养 麸曲培养 液体深层发酵 应用 提取液 过滤的培养液

6、 应用 硫铵盐析 有机溶剂沉淀（乙醇） 超滤或真空浓缩 干燥 干燥 喷雾干燥 成品 成品 成品 二、酒精酵母及其特性（一）酒精酵母的一般性质（二）酒精酵母的生长条件酵母生长所需的营养物质酵母细胞中水分约占73%75%，干物质含量约占25%27%。在干物质中灰分约占6%12%，在灰分中P2O5占50%，K2O占30%，MgO占5%，元素钠、钙、铁等约占1%。如果能知道酒母培养过程中单位体积内酵母的细胞数，就能计算出酒母培养过程中所需要的营养物质。例如1mL酒母醪中含有1.21.5亿个酵母细胞，10亿个酵母细胞质量约70mg，那么1L中含有酵母1500亿个，则其质量为10.5g，10L酒母醪中有1

7、05g酵母细胞，压榨酵母含氮量为2%，含P2O5、K2O和MgO的量分别为1.1%、0.8%和0.15%，即在10L的酒母培养基中应加入N 2g、P2O51.1g、K2O0.8g、MgO0.1g。 2. 培养条件对酵母生长的影响（1）温度 酵母生存和繁殖的温度范围很宽，但是，其正常1的生活和繁殖温度是2930，在很高或很低的温度下，酵母的生命活动削弱或停止，酵母生长发育的最高温度是38，最低温度为-5，在50时酵母死亡。（2）pH 培养基的活性酸度(即氢离子浓度)对酵母的生命活动也有显著影响。离子浓度改变细胞原生质膜胶体的电荷，所以，随着氢离子浓度的变化，原生质膜对某些物质和离子的通透性会发生

8、变化，这表明营养物质进入细胞的速度与培养基的pH值有关。 pH在28范围之间，酵母都能保持其生命活动。但酵母生长的最适pH值则为4.85。当pH降到4.2以下时，酵母仍能继续繁殖，但此时，乳酸菌已停止生长。酵母的这的耐酸的性能能常用来消除污染醪液中的细菌，即将该培养液加酸调至pH3.84.0并保持一段时间，在此期间酵母生长并占绝对优势，细菌污染就可消除。3. 影响酵母生长的其他因素(1) 糖化醪的浓度 酵母生长速度与细胞内和糖化醪的渗透压之差有关，两者之间的渗透压差愈大，酵母增殖得愈快。所以，淀粉质原料酒精生产所用的酒母糖化醪在可能的情况下应较发酵用糖化醪低2%左右。(2) 无机酸和有机酸的影

9、响 亚硫酸，亚硝酸和氢氟酸及它们的盐类，即使在很低浓度时，都会阻碍酵母的正常生长。例如当醪液中二氧化硫浓度为0.0025%，亚硝酸盐浓度为0.0005%时，就会阻碍酵母的生长繁殖。在浓度为0.350.6%的硫酸溶液中，经15min，所有酵母细胞都能保持其生命活力；经过24h也只有2的死细胞。而乳酸菌在0.15%的硫酸溶液中，经过2h就死亡了。在0.5%的硫酸溶液中，经2h所有细菌均死亡。但野生酵母在1.3%的硫酸溶液中也能生存2h。游离的有机酸对酵母有较大的抑制作用。挥发酸即使在很低浓度时就会抑制其繁殖，并加速酵母细胞的死亡。丁酸和己酸的抑制作用最为强烈。当pH值降到4时，酵母对挥发酸的敏感性

10、最强。4. 生物合成和发酵产品的糖耗酒精发酵是无氧型呼吸，这种呼吸在能量方面比有氧呼吸产生能量少。因为，分解1mol葡萄糖，生成酒精和二氧化碳时，只释放出117.23kJ热量，而通过有氧呼吸生成水和二氧化碳时，则可以释放出2870kJ的热量。由此可知，酵母发酵时要获得与有氧呼吸等量的能量就必需分解更多的糖。酒精生产实际上就是利用这一点来制备更多的酒精。在酒精发酵时主要消耗在以下几个方面：生成酒精（46%47.6%）、二氧化碳(44%45.5%)、酵母细胞(1.8%4%)、甘油(3.2%4.5%)、高级醇(0.28%0.7%)、醛类(0.1%0.2%)、包括琥珀酸在内的有机酸(0.2%1.5%)

11、，发酵醪中残糖的损失为2.1%2.8%。发酵过程中糖的总损失为7%12%，相应的酒精得率是理论值的8893%。如果发酵不正常，则得率将更低。（三）淀粉质原料酒精发酵中常用的酵母菌1. 拉斯2号(Rasse)酵母 2. 拉斯12号(Rasse)酵母 3. K字酵母 4. 南阳五号酵母(1300) 5.南阳混合酵母(1308)6.日本发研l号7.卡尔斯伯酵母8. Sb724呼吸缺陷型突变株9. 耐高温酒精活性干酵母（二）酒母扩大培养基的制备 酒母蒸煮醪泵入糖化罐后，冷却至60左右进行糖化。其糖化剂的用量略高于大生产产用量。如果采用糖化酶作糖化剂，一般用量为每克原料用180220u，糖化时间控制在3

12、4h。为防止杂菌污染，应加硫酸调酒母醪的pH值4.04.5，细菌在此pH值下不能繁殖，而酵母菌则生长良好。实际生产过程中，加酸量一般控制在0.05%0.1%。如调整pH后，仍有杂菌污染时也可加入青霉素抑制杂菌的生长。加入青霉素的量一般控制在每毫升培养液加lu的青霉素。 在加酸调整酒母醪的pH值时，如加浓度为98%、相对密度为1.84的浓硫酸0.271mL，可使每升醪液升高1个酸度。 四、酒精酵母的培养酵母的“自然纯粹培养”限制杂菌的进入（不是绝对不进入），并创造有利于酵母的生长条件。这种培养称为“自然纯粹培养法”。用温度限制杂菌生长是不可能的。因为杂菌和酵母的最适生长温差别不大，所以在酒母扩大

13、培养时，控制杂菌生长的有效措施是添加硫酸或乳酸以降低醪液pH。因为在pH4以下时，细菌很难生长，而酵母仍处于能正常生长的状态。2. 实验室阶段酒母的扩大培养 原菌 新鲜斜面菌种 液体试管培养 三角瓶培养 卡氏罐（大三角瓶）培养实验室阶段培养是酒母扩大培养的开始，因此，要特别注意无菌操作，防止杂菌污染，所用培养基的营养成分要丰富。3. 酒母罐扩大培养 卡氏罐以后的酒母培养是在酒母车间的酒母罐中进行的，主要按以下步骤进行：卡氏罐（大三角瓶） 小酒母罐 大酒母罐 成熟酒母醪（1）酒母间歇培养工艺 （2）酒母半连续培养工艺。半连续培养法也叫分割培养法，根据实际操作过程又分成小酒母分割法和大酒母分割法两种。（3）连续培养工艺 （二）影响酵母醪质量的主要因素 1. 接种量与成熟酒母细胞数的关系 2. 接种量与培养时间的关系 3. 接种时间 4. 酒母培养温度 5. 通风培养酒母 6. 防止杂菌污染 （三）酵母培养过程中异常现象的处理六、活性干酵母的应用酒精活性干酵母（Alcohol-fermentation Active Dry Yeast，缩写AADY）酒精活性干酵母由经优选的酒精酵母菌种繁殖得到菌体后