1、第三章 糖化發酵劑第一節 糖化劑生產一、概述淀粉質原料在進行酒精發酵之前,必須轉化成可發酵的糖類。糖化劑的作用，就是將淀粉轉變成能被酵母利用來進行酒精發酵的糖。糖化劑的質量好壞，直接影響到酒精生產中的出酒率和產品的質量。因此，糖化劑的生產在酒精生產過程中占有重要的位置。酒精生產中所用的糖化劑主要有大麥芽、 麩曲、液體曲和糖化酶等 。2. 我國使用的糖化劑種類和生產方法的演變過程示意如下： 麥芽木盒曲簾子曲通風制曲液體曲糖化酶3.微生物菌株的演變：米曲霉甘薯曲霉烏沙米曲霉輕研二號東酒一號及白曲Pr3UV-11（As.3.4309）UV-11的各個變種二、與糖化劑生產有關的微生物與糖化劑生產有關的

2、微生物主要是曲霉和根霉。1. 黑曲霉（Asp.niger van tieghem） 黑曲霉有多種活性較強的酶系，在酒精工業上得到廣泛應用。其產生的淀粉酶可用于淀粉的液化和糖化，以生產酒精、白酒或生產葡萄糖等。所含耐酸性蛋白酶常用于蛋白質分解或食品消化劑的制造及毛皮軟化等。果膠酶用于水解聚半乳糖醛酸、果汁澄清和植物纖維的精煉。 As3.4309菌株，俗稱UV-11，該菌種糖化酶活性，且具有耐酸性，液化型淀粉酶含量低，不僅適合于液體曲生產，而且也適合于固體曲生產。由于該菌的糖化酶活性高，所以生產中的用曲量可大幅度減少。As.3.4309菌種是黑曲霉群中的優良菌體被許多酒精廠廣泛采用。該菌種最適發育

3、溫度為3638，最適生長溫度為32，最適生長pH值為4.55.0，生長過程中有前緩后急現象。如曲室溫度高，相對濕度大，品溫超過37時容易出現燒心和長水毛現象，主要表現為固體麩曲表面有纖細長絨狀菌絲，有凝結水、曲心灰黑色、結塊緊密等。這種情況會影響麩曲的糖化力。因此，在制曲時要注意控制曲室的濕度、前期和中期的品溫，保持品溫不超過32為宜。 2. 烏沙米曲霉（Asp.usamii） 屬黑曲霉群，是從數千種黑曲霉中選育出來的。菌叢黑色至褐黑色，小梗兩層，分生孢子頭黑褐色，含有較多的糖化型淀粉酶，耐酸能力強，含有單寧酶，對原料的適應性較強。我國常用的糖化菌種東酒一號、輕研二號等菌種就是以烏沙米曲霉為出

4、發菌株，經物理與化學誘變復合處理而獲得的優良菌種。該菌種生長時，要求較高的濕度、較低的溫度。東酒一號菌種在制曲時，前期生長緩慢，升溫慢，但在中后期則較快。曲塊較疏松，制曲總時間約需2832h，糖化力較高。3. 黃曲霉（Aspflavus link） 屬黃曲霉群。菌落生長較快，最初生長時為黃色，后來變為黃綠色，老熟后變成揭綠色。培養最適溫度為37。其產液化型淀粉酶比黑曲霉強，蛋白質分解能力比米曲霉弱。 4. 米曲霉（Asp.oryzae） 屬于黃曲霉群。常用菌種As3870，菌叢一般為黃綠色，成熟后一般為黃褐色。最適生長溫度為37，最適pH為5.56.0，含有多種酶類。該菌糖化型淀粉酶和蛋白質分

5、解酶含量較豐富，生產上可用于酒精、白酒和黃酒的糖化菌，但工廠通常用該菌制作米曲汁和制備醬油曲。 三、固體曲生產工藝三角瓶曲種 簾子曲種 機械通風曲 麩皮 + 水 麩皮+水 麩皮+稻殼+水 拌料 拌料 拌料 蒸料 蒸料 蒸料 第二重皿 散冷 散冷 滅菌 接種 接種 搖皿散冷 上簾堆積 堆積 試管菌種接種 入室培養 裝箱 搖皿 攤平 靜置保溫培養 保溫培養 上下倒簾 間斷通風保溫培養 扣皿 劃簾二次 連續通風保溫培養 保溫培養 第二次上下倒簾 麩曲 二重皿曲種 開窗干燥 種曲四、酶制劑（液體曲）的生產酶制劑生產的基本流程斜面種子培養 種子擴大培養 麩曲培養 液體深層發酵 應用 提取液 過濾的培養液

6、 應用 硫銨鹽析 有機溶劑沉淀（乙醇） 超濾或真空濃縮 干燥 干燥 噴霧干燥 成品 成品 成品 二、酒精酵母及其特性（一）酒精酵母的一般性質（二）酒精酵母的生長條件酵母生長所需的營養物質酵母細胞中水分約占73%75%，干物質含量約占25%27%。在干物質中灰分約占6%12%，在灰分中P2O5占50%，K2O占30%，MgO占5%，元素鈉、鈣、鐵等約占1%。如果能知道酒母培養過程中單位體積內酵母的細胞數，就能計算出酒母培養過程中所需要的營養物質。例如1mL酒母醪中含有1.21.5億個酵母細胞，10億個酵母細胞質量約70mg，那么1L中含有酵母1500億個，則其質量為10.5g，10L酒母醪中有1

7、05g酵母細胞，壓榨酵母含氮量為2%，含P2O5、K2O和MgO的量分別為1.1%、0.8%和0.15%，即在10L的酒母培養基中應加入N 2g、P2O51.1g、K2O0.8g、MgO0.1g。 2. 培養條件對酵母生長的影響（1）溫度 酵母生存和繁殖的溫度范圍很寬，但是，其正常1的生活和繁殖溫度是2930，在很高或很低的溫度下，酵母的生命活動削弱或停止，酵母生長發育的最高溫度是38，最低溫度為-5，在50時酵母死亡。（2）pH 培養基的活性酸度(即氫離子濃度)對酵母的生命活動也有顯著影響。離子濃度改變細胞原生質膜膠體的電荷，所以，隨著氫離子濃度的變化，原生質膜對某些物質和離子的通透性會發生

8、變化，這表明營養物質進入細胞的速度與培養基的pH值有關。 pH在28范圍之間，酵母都能保持其生命活動。但酵母生長的最適pH值則為4.85。當pH降到4.2以下時，酵母仍能繼續繁殖，但此時，乳酸菌已停止生長。酵母的這的耐酸的性能能常用來消除污染醪液中的細菌，即將該培養液加酸調至pH3.84.0并保持一段時間，在此期間酵母生長并占絕對優勢，細菌污染就可消除。3. 影響酵母生長的其他因素(1) 糖化醪的濃度 酵母生長速度與細胞內和糖化醪的滲透壓之差有關，兩者之間的滲透壓差愈大，酵母增殖得愈快。所以，淀粉質原料酒精生產所用的酒母糖化醪在可能的情況下應較發酵用糖化醪低2%左右。(2) 無機酸和有機酸的影

9、響 亞硫酸，亞硝酸和氫氟酸及它們的鹽類，即使在很低濃度時，都會阻礙酵母的正常生長。例如當醪液中二氧化硫濃度為0.0025%，亞硝酸鹽濃度為0.0005%時，就會阻礙酵母的生長繁殖。在濃度為0.350.6%的硫酸溶液中，經15min，所有酵母細胞都能保持其生命活力；經過24h也只有2的死細胞。而乳酸菌在0.15%的硫酸溶液中，經過2h就死亡了。在0.5%的硫酸溶液中，經2h所有細菌均死亡。但野生酵母在1.3%的硫酸溶液中也能生存2h。游離的有機酸對酵母有較大的抑制作用。揮發酸即使在很低濃度時就會抑制其繁殖，并加速酵母細胞的死亡。丁酸和己酸的抑制作用最為強烈。當pH值降到4時，酵母對揮發酸的敏感性

10、最強。4. 生物合成和發酵產品的糖耗酒精發酵是無氧型呼吸，這種呼吸在能量方面比有氧呼吸產生能量少。因為，分解1mol葡萄糖，生成酒精和二氧化碳時，只釋放出117.23kJ熱量，而通過有氧呼吸生成水和二氧化碳時，則可以釋放出2870kJ的熱量。由此可知，酵母發酵時要獲得與有氧呼吸等量的能量就必需分解更多的糖。酒精生產實際上就是利用這一點來制備更多的酒精。在酒精發酵時主要消耗在以下幾個方面：生成酒精（46%47.6%）、二氧化碳(44%45.5%)、酵母細胞(1.8%4%)、甘油(3.2%4.5%)、高級醇(0.28%0.7%)、醛類(0.1%0.2%)、包括琥珀酸在內的有機酸(0.2%1.5%)

11、，發酵醪中殘糖的損失為2.1%2.8%。發酵過程中糖的總損失為7%12%，相應的酒精得率是理論值的8893%。如果發酵不正常，則得率將更低。（三）淀粉質原料酒精發酵中常用的酵母菌1. 拉斯2號(Rasse)酵母 2. 拉斯12號(Rasse)酵母 3. K字酵母 4. 南陽五號酵母(1300) 5.南陽混合酵母(1308)6.日本發研l號7.卡爾斯伯酵母8. Sb724呼吸缺陷型突變株9. 耐高溫酒精活性干酵母（二）酒母擴大培養基的制備 酒母蒸煮醪泵入糖化罐后，冷卻至60左右進行糖化。其糖化劑的用量略高于大生產產用量。如果采用糖化酶作糖化劑，一般用量為每克原料用180220u，糖化時間控制在3

12、4h。為防止雜菌污染，應加硫酸調酒母醪的pH值4.04.5，細菌在此pH值下不能繁殖，而酵母菌則生長良好。實際生產過程中，加酸量一般控制在0.05%0.1%。如調整pH后，仍有雜菌污染時也可加入青霉素抑制雜菌的生長。加入青霉素的量一般控制在每毫升培養液加lu的青霉素。 在加酸調整酒母醪的pH值時，如加濃度為98%、相對密度為1.84的濃硫酸0.271mL，可使每升醪液升高1個酸度。 四、酒精酵母的培養酵母的“自然純粹培養”限制雜菌的進入（不是絕對不進入），并創造有利于酵母的生長條件。這種培養稱為“自然純粹培養法”。用溫度限制雜菌生長是不可能的。因為雜菌和酵母的最適生長溫差別不大，所以在酒母擴大

13、培養時，控制雜菌生長的有效措施是添加硫酸或乳酸以降低醪液pH。因為在pH4以下時，細菌很難生長，而酵母仍處于能正常生長的狀態。2. 實驗室階段酒母的擴大培養 原菌 新鮮斜面菌種 液體試管培養 三角瓶培養 卡氏罐（大三角瓶）培養實驗室階段培養是酒母擴大培養的開始，因此，要特別注意無菌操作，防止雜菌污染，所用培養基的營養成分要豐富。3. 酒母罐擴大培養 卡氏罐以后的酒母培養是在酒母車間的酒母罐中進行的，主要按以下步驟進行：卡氏罐（大三角瓶） 小酒母罐 大酒母罐 成熟酒母醪（1）酒母間歇培養工藝 （2）酒母半連續培養工藝。半連續培養法也叫分割培養法，根據實際操作過程又分成小酒母分割法和大酒母分割法兩種。（3）連續培養工藝 （二）影響酵母醪質量的主要因素 1. 接種量與成熟酒母細胞數的關系 2. 接種量與培養時間的關系 3. 接種時間 4. 酒母培養溫度 5. 通風培養酒母 6. 防止雜菌污染 （三）酵母培養過程中異常現象的處理六、活性干酵母的應用酒精活性干酵母（Alcohol-fermentation Active Dry Yeast，縮寫AADY）酒精活性干酵母由經優選的酒精酵母菌種繁殖得到菌體后