利用固定化酵母進(jìn)行黃酒主發(fā)酵的初步研究

1、2012V0131NO1162SerialNo238ChinaBrewingInnovati。nandKn。wledgeTransfer利用固定化酵母進(jìn)行黃酒主發(fā)酵的初步研究譚檑華1，周建弟2，劉楊露，蔣予箭件(1浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江杭州310012；2中國紹興黃酒集團(tuán)有限公司，浙江紹興312000)摘要：該文以海藻酸鈣凝膠為固定化載體，從酵母濃度、海藻酸鈉濃度、氯化鈣濃度3方面來探究黃酒主發(fā)酵階段的最佳固定化條件，確定

2、了酵母濃度為109個／mL，海藻酸鈉濃度為2O％，氯化鈣濃度為4％。同時將其與傳統(tǒng)游離酵母的發(fā)酵曲線進(jìn)行對比，并且在實驗室條件下連續(xù)進(jìn)行了12次固定化酵母發(fā)酵，結(jié)果顯示豐發(fā)酵結(jié)束時酒樣的酒精度在74％vol左右(與游離發(fā)酵結(jié)果類似)，穩(wěn)定性較為理想。關(guān)鍵詞：黃酒；固定化酵母；游離酵母；酒精發(fā)酵中圖分類號：TS2624文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0254—5071(2012)01—0162—04StudyOnricewineprimaryfe

3、rmentationwithimmobilizedyeastTANLeihualZHOUJiandi2LIUYanglulJIANGYujianl(1ZhejiangGongshangUniversityHangzhou31001ZChina；2ChinaShaoxingRiceWineGroupCo，Ltd，Shaoxin9312000china)Abstract：Thericewineprimaryfermentationwaspe

4、rformedusingimmobilizedyeastcellsbysodiumalginateandcalciumchlorideTheoptimumimmobilizationconditionswereasfollows：thedensityofimmobilizedyeastcellwas109cfu／m1theconcentrationofsodiumalginateandcalciumchloridewere2O％and4

5、％，respectivelyThegrowthcurvesofimmobilizedyeastandfreeyeastwerecomparedInaddition，continuousprimaryfermentationofricewinewithimmobilizedyeastwasperformedfor12timesTheresultsindicatedthatalcoholdegreeofricewinewasaround74

6、％vol，whichwassimilartothatofproductfermentedbyfreeyeast，andthestabilitywasidealKeywords：riceWine：immobilizedyeaS；freeyeast；alcoholicfermentmion固定化技術(shù)是利用物理或者化學(xué)方法，將游離的微生物細(xì)胞或酶定位于設(shè)定的空間區(qū)域并維持其原有活性，使之成為連續(xù)流動的生物反應(yīng)器且可反復(fù)使用的一種生物技術(shù)。目前

7、，這項技術(shù)在啤酒、葡萄酒、果酒等領(lǐng)域的文獻(xiàn)報道已經(jīng)較為多見，但是應(yīng)用于黃酒生產(chǎn)的研究資料則相對較少I。8】。與傳統(tǒng)的游離發(fā)酵相比，固定化技術(shù)有諸多優(yōu)點：高細(xì)胞密度、高發(fā)酵速率、產(chǎn)物與細(xì)胞易分離、固定化酵母重復(fù)利用率高且有望實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)等f9】。本實驗所采用的是海藻酸鈣包埋法，從固定化酵母濃度(106個／mL、107個／mL、108個／mL、109個／mL、1010個／mL)、海藻酸鈉濃度(10％、15％、20％、25％、30％)、氯化

8、鈣濃度(1％、2％、3％、4％、5％)3個方面探討了該技術(shù)在黃酒主發(fā)酵階段的最佳固定化條件，并且比較了游離發(fā)酵和連續(xù)3次固定化發(fā)酵之問各項理化指標(biāo)的差異，以及在實驗室條件下連續(xù)進(jìn)行了12次固定化發(fā)酵，結(jié)果顯示酒樣的穩(wěn)定性較為理想，為黃酒行業(yè)中利用固定化技術(shù)改進(jìn)生產(chǎn)作了一些探索。1材料與方法11材料菌種：黃酒專用釀酒活性干酵母(湖北安琪酵母股份有限公司)。大米：市售糯米。試劑：液化酶(江蘇博立生物制品有限公司)。糖化酶(江蘇博立生物制品有

9、限公司)。海藻酸鈉、氯化鈣、葡萄糖、鹽酸、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀、硫酸銅、次甲基藍(lán)、甲基紅、甲醛、乳化硅油消泡劑。儀器：pHS3C型酸度計、電子天平、水浴鍋、離心機(jī)、E100尼康生物顯微鏡、生化培養(yǎng)箱、滅菌鍋、手持折光儀、注射器等。12方法121糖化液的制備將10009磨好的糯米粉跟1000mL水混合并攪拌均勻，在沸水浴中加熱片刻后加入lmL液化酶，液化1h。然后加入已活化的糖化酶(259糖化酶加到30mL蒸餾水中，38％水浴

10、活化30min)，攪拌均勻后在60％水浴中糖化2h，糖化結(jié)束后離心。上清液經(jīng)12l℃滅菌15min后冷卻，置于冰箱保存，發(fā)酵前用手持折光儀調(diào)整糖度到20。Brix。糯譽(yù)粉l_沸水浴液化。60℃水浴糖化離心、滅菌刀、J122固定化酵母的制備及發(fā)酵酵母活化：159安琪干酵母加到200mL、2％的葡萄糖溶液中，38℃活化1h。菌體計數(shù)：活化菌液在4000r／min下離心15min，棄去上清液得酵母泥。取19酵母泥加入到9mL蒸餾水中，梯度稀釋

11、法進(jìn)行稀釋，血球計數(shù)板計數(shù)并記錄每克酵母泥中含有的酵母數(shù)(酵母數(shù)量級基本保持在101仉個／克酵母泥)。收稿日期：20110930基金項目：浙江省科技計劃項目(2009C21017)作者簡介：譚檑華(1988)，女，在讀碩士研究牛。研究方向為食品科學(xué)與工程；蔣予箭，教授，通訊作者。萬方數(shù)據(jù)2012V0131No1164SerialNo238ChinaBrewingInnovati。nandKn。wledgeTransfer過高時，機(jī)械強(qiáng)度

12、過大則會一定程度上影響物質(zhì)的傳輸，進(jìn)而影響酵母酒精發(fā)酵的正常進(jìn)行。所以綜合考慮，氯化鈣濃度選4％較為理想。／／／／i12345氯化鈣濃度／％圖3氯化鈣濃度對酒精度的影響Figure3Effectofconcentrationofcalciumchlorideonalcoholcontent實驗以海藻酸鈉一氯化鈣作為酵母細(xì)胞的固定化材料，當(dāng)海藻酸鈉濃度20％，氯化鈣濃度4％時，固定化酵母能很好地完成黃酒主發(fā)酵過程。本實驗室的結(jié)果與文獻(xiàn)中報

13、道的結(jié)論，即最適海藻酸鈉濃度為15％～30％，氯化鈣濃度為2％～6％，基本一致【141。23固定化酵母與游離酵母的發(fā)酵過程比較將游離酵母和連續(xù)3次固定化酵母發(fā)酵過程中的各項理化指標(biāo)進(jìn)行對比，結(jié)果如下。368364360356g352古348344340336332一游離酵f江一周定酵母(‘酵)—一】劃定酵母(：酵)—一Ⅲ定酵雌(二酵)l2345發(fā)酵天數(shù)／d圖4主發(fā)酵過程pH值的變化Figure4ChangeofpHvalueinprim

14、aryfermentationprocessJ●竺＼捌缸醯翻一游離酵母el占I定酵蹲(‘酵)—一【叫定酵蹲(：酵)—一【叫定酵母(二酵)12345發(fā)酵人數(shù)／d圖5主發(fā)酵過程總酸含量的變化Figure5Changeoftotalacidinprimaryfermentationprocess最初階段，微生物快速生長繁殖，產(chǎn)生乳酸等酸性物質(zhì)使得pH值下降，但是隨著發(fā)酵的進(jìn)行，酒精含量的上升在一定程度上抑制了有害微生物的侵入生長和酵母本身的產(chǎn)

15、酸，同時堿性物質(zhì)(堿性氨基酸、核苷酸、高級醇等)含量增多，pH值又有所上升。3批次固定化細(xì)胞發(fā)酵過程的pH變化曲線與游離酵母細(xì)胞發(fā)酵過程的pH曲線十分相似，最終發(fā)酵液的pH值在33～35之間波動，差別不大。從圖5可知，在整個發(fā)酵過程中，不管是傳統(tǒng)的游離發(fā)酵還是固定化酵母發(fā)酵，總酸含量的總體趨勢都是先快速上升，然后趨于平穩(wěn)。但是觀察發(fā)酵第一天的總酸數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，連續(xù)3次固定化酵母總酸含量(依次為1629／L、1939／L、1899／L)都明

16、顯低于游離酵母總酸含量(2549／L)，這表明黃酒酵母細(xì)胞被固定化后，酸類物質(zhì)的代謝過程有一定的遲滯效應(yīng)，所以出現(xiàn)固定化樣液中的總酸含量明顯低于傳統(tǒng)發(fā)酵液的現(xiàn)象。然而主發(fā)酵結(jié)束后，酒樣中的總酸值差異不大，基本上在309／L附近小幅波動，說明對于整個發(fā)酵過程而言，酵母的代謝并沒有因為固定化技術(shù)而受到太大的影響。黃酒主發(fā)酵過程中殘?zhí)堑淖兓鐖D6所示，不管是傳統(tǒng)發(fā)酵還是固定化發(fā)酵，總體上都是呈現(xiàn)不斷下降趨勢，但是游離酵母最開始的降糖速度要快于

17、固定化酵母，后隨著發(fā)酵的進(jìn)行兩者殘?zhí)呛恐饾u接近。f一●3＼蚓赴糞鼴一游離酵母一【爿定酵母(‘酵)—一閻定酵母(：酵)—一圊定酵母(二酵)l2345發(fā)酵天數(shù)／d圖6主發(fā)酵過程殘?zhí)呛康淖兓疐igure6Changeofresidualsugarcontentinpdmaryfermentationprocess一游離酵母el占J定酵母(’酵)一I甸定酵母(二酵)—一固定酵母(三酵)l2345發(fā)酵天數(shù)／d圖7主發(fā)酵過程酒精度的變化Figu