CN102851322A

CN102851322A - 一种利用酿酒酵母发酵甜菜制备乙醇的方法

Info

Publication number: CN102851322A
Application number: CN2012103094622A
Authority: CN
Inventors: 周雪琴
Original assignee: TAICANG ZHOUSHI CHEMICAL PRODUCT CO Ltd
Current assignee: TAICANG ZHOUSHI CHEMICAL PRODUCT CO Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明提供了一种利用酿酒酵母发酵甜菜制备乙醇的方法，本发明以酿酒酵母为出发菌株，以甜菜为原料，利用酿酒酵母对经过预处理后得到的汁液进行酒精发酵。

Description

一种利用酿酒酵母发酵甜菜制备乙醇的方法

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用酿酒酵母发酵甜菜制备乙醇的方法。

背景技术

在化工领域中，乙醇(俗称酒精)是一种重要的工业原料，广泛应用于化工、食品、饮料工业、军工、日用化工和医药卫生等领域，并且乙醇作为一种优良的燃料(其燃烧值达到26900 kJ/kg)，可以提高燃油品质口]。如今，在发酵行业中，主要采用酿酒酵母生物转化生产乙醇。

随着石油短缺和环境污染问题的日益严重，人们对新型替代能源—乙醇的关注度逐渐上升。生产燃料乙醇的生物质原料分为3类：糖类，包括甘蔗、甜高粱、甜菜等；淀粉类，包括玉米、小麦、甘薯、木薯等；纤维素类，包括秸秆、麻类、农作物壳皮、树皮、落叶、林业边脚余料等。甜菜与其他糖料作物相比，耐旱、耐寒、耐盐碱、适应性广，对土壤气候要求不严，中国绝大部分地区都适宜种植，且不必与粮食作物争地。伴随能源甜菜的不断开发，甜菜将更加具备含糖量高，抗病性强，适应性广的特点，作为乙醇的生产原料，甜菜具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。

发明内容

1. 一种利用酿酒酵母发酵甜菜制备乙醇的方法，其特征在于发酵时，将酿酒酵母种子液接种发酵培养基，考察种龄、接种量、初始pH、温度、摇床转速等工艺条件对酿酒酵母发酵产乙醇的影响。

2. 步骤1所述的种子液的制备过程：取一环酿酒酵母，转接到斜面培养基中活化（于32℃转接两次，第一次培养48 h，第二次培养24 h），之后转接于种子培养基中，于32℃，135 r/min 的摇床中培养，直至菌数达到108 cfu/mL 时停止培养。

3. 步骤1所述的发酵培养基：甜菜汁液。

4. 步骤2所述的种子培养基：蔗糖5%，酵母膏0.85%，K₂HPO₄ 0.05%，NH₄Cl 0.05%，MgSO₄ 0.01%。

5. 步骤3所述的甜菜汁液的制备方法：取甜菜块根，洗净，去皮，切丝，在70~75℃的热水（水添加比例为1∶2）中浸提80 min，初步过滤除去废渣，添加HCl 酸化12 h，离心后取上清液。之后根据需要进行稀释或浓缩，调节pH 值，添加营养盐，在115℃条件下灭菌40 min，以最终得到的甜菜汁液作为发酵培养基。

6. 步骤1所述的最佳种龄为18 h。

7. 步骤1所述的最佳接种量为10%。

8. 步骤1所述的最佳pH为5.5。

9. 步骤1所述的最佳温度为30℃。

10. 步骤1所述的最佳转速为200 r/min。

本发明的有益效果在于：本发明以甜菜汁液为发酵原料，选用酿酒酵母，优化发酵工艺，初步确定乙醇发酵的最佳条件，为以甜菜为原料发酵乙醇的工业化生产提供理论依据。

具体实施方式

下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。

本发明所用的菌株为酿酒酵母，购买于ACCC，编号为：ACCC20039。

实施例1

本实施案例说明种龄对酵母酒精发酵的影响，种子培养时间即种龄，菌体处于生命力最为旺盛的时间一般在对数生长的中后期，本实施例测定酵母的生长曲线，选择培养12 h 对数早期，18 h对数期，24 h 稳定期的种子液，接种量为10%，pH 值为5.0，温度为32℃，摇床转速为150 r/min。结果如表1所示。

由表1可以看出，用培养18 h 的液体种子接种发酵液，所得的酒精度最高，发酵时间相对较短，故本实施例最适酵母的培养时间为18 h。

表1 种龄对酵母酒精发酵的影响

发种龄/h	酒精度/%	发酵时间/h
			12	5.1	18
18	6.2	13
			24	5.9	14

实施例2

本实施案例说明接种量对酵母酒精发酵的影响，分别按5%，10%，15%，20%的接种量接种种子液，选择培养18 h的种子液，pH 值为5.0，温度为32℃，摇床转速为150 r/min。结果如表2所示。

通常情况下，接种量偏低，酒精产量也低且发酵时间长，随着接种量的增大，酒精产量增大，发酵时间缩短，但过高的接种量会稀释发酵醪液，降低发酵液的糖度，使酒精产量下降。由表2可以看出，当接种量为10%时，酒精度最高，发酵时间最短，故本试验最适接种量为10%。

表2 接种量对酵母酒精发酵的影响

接种量/%	酒精度/%	发酵时间/h
			5	5.7	15
10	6.3	11
			15	5.8	12
20	5.4	14

实施例3

本实施案例说明初始pH值对酵母酒精发酵的影响，调节初始pH值，分别为4.0，4.5，5.0，5.5，6.0，选择培养18 h的种子液，接种量为10%，温度为32℃，摇床转速为150 r/min。结果如表3所示。

通常情况下，较低的pH值会抑制酵母细胞的生长以及营养物质在发酵基质与细胞之间的交换，较高的pH值可能增加杂菌的感染，两者都会导致酒精浓度的降低。由表3可以看出，初始pH值为5.5时，酒精度最高，发酵时间最短，故本试验最适pH值为5.5。

表3 初始pH值对酵母酒精发酵的影响

初始pH	酒精度/%	发酵时间/h
			4.0	4.5	17
4.5	5.5	15
			5.0	5.4	13
5.5	6.4	10
			6.0	4.8	16

实施例4

本实施案例说明温度对酵母酒精发酵的影响，控制温度的水平分别为26，28，30，32，34℃，选择培养18 h的种子液，接种量为10%，初始pH值为5.5，摇床转速为150 r/min，结果如表4所示。

酒精的形成直接取决于发酵温度，在发酵过程中增加发酵温度可以提高酒精浓度，但是温度过高会对酵母的生长和代谢产生抑制，发酵能力下降，所得酒精浓度降低。由表5可以看出，发酵温度在30℃时所得酒精度最高，发酵时间相对较短，故本试验确定最适发酵温度为30℃。

表4 温度对酵母酒精发酵的影响

温度/℃	酒精度/%	发酵时间/h
			26	4.5	17
28	5.4	15
			30	6.2	11
32	5.7	14
			34	4.2	12

实施例5

本实施案例说明摇床转速对酵母酒精发酵的影响，发酵过程中转速分别控制在100，150，200，250，300 r/min，选择培养18 h的种子液，接种量为10%，初始pH值为5.5，温度30℃。结果如表5所示。

增加摇床转速，会使营养物质的流动性加强，加快了向酵母细胞的传递速度，并使发酵生成的酒精向体外释放，减小了产物酒精对酵母细胞抑制作用的可能性。但是过高的转速会增加发酵液对酵母细胞的剪切力，从而影响发酵活性。由表5可以看出，当转速控制在200 r/min时，酒精度最高，发酵时间相对较短，故本试验最适转速为200 r/min。

表5摇床转速对酵母酒精发酵的影响

转速(r/min)	酒精度/%	发酵时间/h
			100	5.2	17
150	5.8	14
			200	6.4	13
250	5.7	12
			300	4.8	14

Claims

1.一种利用酿酒酵母发酵甜菜制备乙醇的方法，其特征在于发酵时，将酿酒酵母种子液接种至发酵培养基，并考察种龄、接种量、初始pH、温度、摇床转速对酿酒酵母发酵产乙醇的影响，得到乙醇。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，种子液的制备过程：取一环酿酒酵母，转接到斜面培养基中活化，于32℃转接两次，第一次培养48 h，第二次培养24 h，之后转接于种子培养基中，于32℃，135 r/min 的摇床中培养，直至菌数达到108 cfu/mL 时停止培养。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵培养基：甜菜汁液。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，种子培养基：蔗糖5%，酵母膏0.85%，K₂HPO₄ 0.05%，NH₄Cl 0.05%，MgSO₄ 0.01%。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，甜菜汁液的制备方法：取甜菜块根，洗净，去皮，切丝，在70~75℃的热水，水添加比例为1∶2，中浸提80 min，初步过滤除去废渣，添加HCl 酸化12 h，离心后取上清液；之后根据需要进行稀释或浓缩，调节pH 值，添加营养盐，在115℃条件下灭菌40 min，以最终得到的甜菜汁液作为发酵培养基。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，种龄为18 h。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接种量为10%。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，pH为5.5。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，温度为30℃。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，转速为200 r/min。