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酸性蛋白酶在酒精生产的应用
摘 要：本文主要对酸性蛋白酶代替尿素的可行性进行研究,通过实验室小试,对液化、糖化、发酵各阶段进行研究,发现酸性蛋白酶可以提高原料产酒率,抑制杂菌生长.
关键词：发酵；尿素；酸性蛋白酶
Abstract：This paper is to study the feasibility of the acid protease instead of urea, through laboratorytest, the liquefaction, saccharification, fermentation stages were studied, found that the acid protease canimprove the raw wine production rate, inhibit the bacteria growth results.Key words：Fermentation; Urea; Acid protease
中图分类号：TS262.2；TS262.2
酸性蛋白酶与尿素均为酵母提供氮源、促进酵母生长,但两种产品提供的方式不同.酸性蛋白酶是将淀粉连接的蛋白质水解成氨基酸,直接供酵母利用,而尿素则是提供无机氮,并通过酵母转氨酶的作用转化成氨基酸,才能被酵母吸收利用[1].由于尿素相对便宜、效果较好,国内外酒精行业一直在使用.随着科技进步,酸性蛋白酶的成本越来越低,与添加尿素成本基本相当,酸性蛋白酶是一种理想的替代物[2].本文通过在发酵系统中加入酸性蛋白酶和添加尿素进行比较,考察酸性蛋白酶对发酵的影响,以酸性蛋白酶代替尿素作为氮源,考察其最佳添加使用量,以评价其最优水平.
1 主要实验材料
玉米粉、液化酶、糖化酶、尿素、酵母、酸性蛋白酶、蒸发冷凝液、离心清液.
2 实验方法
2.1 原料的制备
原料配方见表1.
添加量说明：液化酶按0.30 kg/t 乙醇、糖化酶按1.50kg/t 乙醇；酸性蛋白酶1#、2#、7#、8# 不加,只加尿素；3#、4# 按0.12 kg/t 乙醇计,5#、6# 按0.18 kg/t 乙醇；1#、2# 尿素按1.20 kg/t 乙醇、7#、8#尿素按0.6 kg/t 乙醇计,磷酸氢二胺按尿素一半添加.
2.2 原料的液化和糖化
①通过氢氧化钠溶液调节1# ～ 8# 试样的pH 值,使其在5.2&plun;0.05；在88 ℃条件下维持90 min 后,然后冷却至60 ℃,液化酶加量见表1.②通过稀硫酸溶液调节1# ～ 8# 试样的pH 值, 使其在4.25&plun;0.05；糖化酶加量见表1.均匀搅拌,在58 ℃条件下维持35 min.③冷却后,1#、2#、7#、8# 样品加入尿素和磷酸氢二胺,其他3# ～ 6# 样品中加入相应的酸性蛋白酶,具体加量按表1 要求.
2.3 发酵
①每个样瓶中加入上述要求的尿素和磷酸氢二胺,分别对4 个样品准确称取重量Wx.并与表1 最终配料后重量相等,重量不足部分通过蒸馏水补充.②分别称取8 份0.30 g 酵母,加入30 mL 蒸馏水,保持38 ℃,活化35 min,并用20 mL 蒸馏水进行洗涤,一并加入试样中.③在1# ～ 8# 样品中加入适量蒸馏水,然后计量重量,一同放在生化培养箱内发酵.
3 实验结果
3.1 液化数据
液化过程指标：pH 值 5.20,温度88 ℃,时间90 min.
从表2 可以看出,1# ～ 8# 样品还原糖在3.32 ～ 3.56 g/100 mL,DE 值13 ～ 15,肉眼观察醪液颜色、黏度等感官与指标相近,所以液化效果基本相同.
随着糖化酶的糖化作用,还原糖由液化过程的3.32 ～ 3.56 g/100 mL 增加为14 ～ 14.4 g/100 mL.糖化过程酸度基本都在3.1 ～ 3.2,由于离心清液回配,显微镜下有少量的酵母,个别视野有杆菌,但数量较少,菌控较理想.
3.3 发酵数据
3.3.1 发酵16 h
发酵16 h 液相分析数据,见表4.
从表4 可知,添加酸性蛋白酶的样品3#、4#、5#、6# 多糖转化速度明显高于1#、2#、7#、8#,同时能够促进酵母更好地利用葡萄糖,产酒的速度也高于添加尿素和磷酸氢二胺的样品.
3.3.2 发酵40 h
发酵40 h 液相分析数据,见表5.
随着发酵作用继续加深,发酵醪液的多糖逐步转化成葡萄糖,而转化的葡萄糖也逐步被酵母吸收利用产生酒精,从转化的速率来说,相对于添加酸性蛋白酶的5#、6# 样品转化速率最快.3# ～ 6# 乳酸、醋酸含量也比1#、2#、7#、8# 样品低,说明酸性蛋白酶能够在一定程度上抑制杂菌生长.
3.3.3 发酵64 h
发酵64 h 液相分析数据,见表6.
4 实验结论
①发酵前期添加酸性蛋白酶的样品与添加尿素和磷酸氢二胺的样品相比,可促进酒精发酵,酵母能够促进酵母更好地利用葡萄糖,提高原料的产酒率.②整个发酵过程中,添加酸性蛋白酶的样品与添加尿素和磷酸氢二胺的样品相比,能够有效抑制杂菌繁殖,有利于酵母的生长繁殖.③发酵结束,产酒最高的样品依次为5#、6#,其次为3#、4#,说明添加蛋白酶比未添加蛋白酶的产酒率高,蛋白酶可促进酒精发酵,且产酸也较少,还原糖、残总糖指标也好于未添加蛋白酶的样品.综上所述,发酵过程添加酸性蛋白酶比添加尿素对发酵的效果好,可以替代尿素用于酒精发酵.
酒精生产论文范文结:
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