CN107460135A - 酵母发酵工艺及酵母发酵产物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及酵母发酵领域，且特别涉及一种酵母发酵工艺及酵母发酵产物。其包括以下步骤：将酵母接种到甘薯渣培养基上进行发酵。其中，甘薯渣培养基主要由多种原料制成，按重量份计，多种原料主要由100‑150份甘薯渣、10‑20份的淀粉酶、40‑60份蔬菜汁、1‑3份硫酸镁、1‑3份磷酸氢钾、5‑10份氯化钠和5‑10份蛋白胨制成。该工艺利用甘薯渣作为培养基原料进行发酵，节约资源，提升甘薯渣的利用率，同时通过对其培养基的设置，提升了发酵效率。

Description

酵母发酵工艺及酵母发酵产物

技术领域

本发明涉及酵母发酵领域，且特别涉及一种酵母发酵工艺及酵母发酵产物。

背景技术

甘薯又称红薯、地瓜、甜薯、番芋等。中国是世界上最大的甘薯生产国，常年甘薯种植面积为7500-8000万亩，占中国耕地总面积的4.2％，中国甘薯产业占世界60％左右的种植面积，收获了占世界总产80％左右的产量。甘薯营养丰富，富含淀粉、糖类、蛋白质、维生素、纤维素以及各种氨基酸，是非常好的营养食品。红薯渣是红薯加工成淀粉后的主要副产物，约占鲜重的45％至60％，除了含有大量的水以外，还含有淀粉、蛋白质、膳食纤维、果胶等营养成分。若直接将甘薯渣丢弃，甘薯渣容易产生腐败和霉变，造成环境污染和资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酵母发酵工艺，其利用甘薯渣作为培养基原料进行发酵，节约资源，提升甘薯渣的利用率，同时通过对其培养基的设置，提升了发酵效率。

本发明的另一目的在于提供一种酵母发酵产物，该酵母产物利用率高，容易吸收。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提出一种酵母发酵工艺，其包括以下步骤：将酵母接种到甘薯渣培养基上进行发酵。其中，甘薯渣培养基主要由多种原料制成，按重量份计，多种原料主要由100-150份甘薯渣、10-20份的淀粉酶、40-60份蔬菜汁、1-3份硫酸镁、1-3份磷酸氢钾、5-10份氯化钠和5-10份蛋白胨制成。

本发明提出一种酵母发酵产物，其由上述的酵母发酵工艺制备得到。

本发明实施例的酵母发酵工艺的有益效果是：本发明提供的酵母发酵工艺利用甘薯渣为酵母生长提供营养物质，利用淀粉酶促进酵母对甘薯渣内的营养物质的吸收，同时利用硫酸镁、磷酸氢钾、氯化钠和蛋白胨相互作用，进一步地促进酵母的生长发育，进而提升酵母的发酵效率。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面对本发明实施例的酵母发酵工艺及酵母发酵产物进行具体说明。

本发明实施例提供的一种酵母发酵工艺：

S1、制备甘薯渣培养基；

甘薯渣培养基主要由多种原料制成，按重量份计，多种原料主要由100-150份甘薯渣、10-20份的淀粉酶、40-60份蔬菜汁、1-3份硫酸镁、1-3份磷酸氢钾、5-10份氯化钠和5-10份蛋白胨制成。

上述物质之间能够协同作用为酵母提供生长所需的营养物质，同时酵母能够分解上述物质中的大分子，为自身生长提供营养，同时促进酵母对上述物质的吸收和利用，增强酵母的发酵，得到更易于吸收、利用率更高的发酵产物。采用上述比例进行培养基的制备能够为酵母生长发育提供全面且充足的营养元素。同时，上述物质与酵母能够协同作用，促进酵母生长发育，提升发酵效率和效果。例如淀粉酶能够在适宜的条件下分解甘薯渣内的糖类大分子分子，利于酵母吸收糖分，进而实现发酵，而酵母本身具有的酶能够分解部分大分子，促进淀粉酶的分解作用，而蔬菜汁能够为酵母生长提供足够的维生素，硫酸镁等为酵母生长提供必要的金属元素。

淀粉酶是是指能水解淀粉、糖原和有关多糖中的O-葡萄糖键的酶。一般作用于可溶性淀粉、直链淀粉、糖元等α－1，4-葡聚糖，水解α－1，4-糖苷键的酶。在本发明实施例中，其主要是用于水解甘薯渣内的糖类大分子物质，便于酵母能够直接吸收利用糖类小分子物质例如葡萄糖进行发酵。

进一步优选地，淀粉酶为等离子体，采用等离子体的淀粉酶具有更高的能量，且粒径更小，更容易与待分解的大分子作用，提升淀粉酶的水解效果。

进一步优选地，淀粉酶包括α-淀粉酶、β-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶中的一种或多种。α-淀粉酶存在于动物(唾液、胰脏等)、植物(麦芽、山萮菜)及微生物中，α-淀粉酶以Ca²⁺为必需因子并作为稳定因子和激活因子，其能够无差别地随机切断糖链内部的α-1,4-链，最终产物在分解直链淀粉时以葡萄糖为主。在本发明实施例中α-淀粉酶的主要作用是水解淀粉。

β-淀粉酶又称淀粉β-1,4-麦芽糖苷酶，广泛存在于大麦、小麦、甘薯、大豆等高等植物以及芽孢杆菌属等微生物中，其能够将直链淀粉分解成麦芽糖。在本发明实施例中，β-淀粉酶主要是将淀粉酶分解为麦芽糖。

葡萄糖淀粉酶又称为糖化酶，其多应用于酒精、淀粉糖、味精、抗菌素、柠檬酸、啤酒等工业以及白酒、黄酒。它能把淀粉从非还原性未端水解a-1.4葡萄糖苷键产生葡萄糖，也能缓慢水解a-1.6葡萄糖苷键，转化为葡萄糖。同时也能水解糊精，糖原的非还原末端释放β-D-葡萄糖。在本发明实施例中，其能够水解淀粉。

硫酸镁是一种含镁的化合物，镁在糖和蛋白质的代谢中有极其重要的作用。在微生物工业中硫酸镁可做培养基成分，酿造用添加剂，是发酵的营养源。在本发明实施例中硫酸镁的功能是酵母体内酶的活化剂，能促进酵母体内碳水化合物的新陈代谢、核酸的合成、磷酸盐的转化等。

磷酸氢钾化学物质，无色透明单斜晶系结构。相对密度2.17，在空气中稳定的物质。在水溶液中，其能够水解电离出钾离子和磷酸氢根离子。在本发明实施例中，主要是能够缓冲pH值，同时增加培养基内磷元素和钾元素的成分。

蛋白胨，英文名称：peptone，是有机化合物。蛋白胨是将肉、酪素或明胶用酸或蛋白酶水解后干燥而成的外观呈淡黄色的粉剂，具有肉香的特殊气息。蛋白质经酸、碱或蛋白酶分解后也可形成蛋白胨，它可以作为微生物培养基的主要原料。在本发明实施例中，蛋白胨能够为微生物提供C源、N源和生长因子。

S2、发酵；

将酵母接种到制备好的培养基上进行培养，接种的酵母数量为培养基的5％-8％。采用该数量范围的酵母进行培养，能够实现高密度培养，得到更多的酵母细胞以及酵母发酵产物，若酵母数量过高，菌种被污染的可能性增加，进而污染发酵产物。

具体地，酵母接种到培养基后，在温度为28-31℃、pH为5.5-6.5的环境下培养24-48小时。在该培养温度范围内，酵母能够有效利用培养基内的营养物质快速生长，且培养基的酶类物质的活性高，提升酵母对培养基内各营养物的吸收利用。若培养温度低于该温度，酵母以及培养基内的酶类活性降低，影响酵母的发酵效果。而若温度过高，酶类活性同样会降低甚至失去活性，同时酵母体内的各种生物化学反应可与受到高温影响，生成副产物或者不进行生化反应，继而降低产率和纯度。在该pH范围内，酵母发酵良好，发酵产率高，若pH值高于或低于该范围，都可能会导致酵母发酵速率降低，产率下降，得到其他发酵产物。

酵母是碱性厌氧的微生物，其可以在有氧的情况下进行有氧呼吸得到葡萄糖和水，也可以在无氧条件下发酵得到二氧化碳和水，在本实施例中，需要酵母尽可能地进行有氧发酵，因此，需要增加发酵液中氧气的含量。因此，本发明实施例中，在酵母发酵过程中，每隔6-8小时搅拌一次发酵液，搅拌的转速为20-30转/分钟，搅拌10-20分钟。搅拌发酵液增加了发酵液内的氧气含量，使得酵母能够进行有氧发酵，即产生更多的葡萄糖和水，继而促进酵母生长发育，提升酵母发酵产率。

本发明实施例还可以通过每隔6-8小时向发酵液内通入氧气，每次通入氧气的量为每克甘薯渣培养基通入3-4ml氧气。采用直接通入氧气更能够快速增加发酵液中氧气的含量，但是通入氧气可能造成氧气分布不均匀，进而发酵液中部分酵母进行有氧发酵，部分酵母进行无氧发酵。因此，较佳的操作是在通入氧气的同时对发酵液进行搅拌，采用的搅拌方式为上述的搅拌方式。

同时为了提升酵母发酵过程中得到产物的溶解性，在通入氧气的同时向发酵液中通入去离子水，通入的去离子水的量为每克甘薯渣培养基通入0.3-0.5克去离子水。去离子能够对发酵液进行稀释，更利于搅拌发酵液，利于氧气溶解在水中，增加发酵液中氧气的含量。

S3、后处理；

酵母发酵完成后对发酵液进行过滤处理，并且至少过滤两次，第一次过滤是进行固液分离，以去除发酵液中剩余的甘薯渣等杂质，固液分离采用的是现有的分离装置例如板框式过滤机。第一次过滤得到的滤液进行再第二次过滤，这一次过滤是将发酵过程中产生的酵母菌与发酵的产物进行分离。将酵母菌和发酵产物分离开，能够提升发酵产物的纯度，利于发酵产物进行后续操作。同时也可以对酵母其他的增殖实验或者，将酵母进行破壁处理，得到酵母内的营养物质。第二次过滤采用的是孔径为200-300微米的滤膜进行过滤。可根据实际生产需求再对第二过滤得到发酵产物进行过滤，得到成分更高、结构更为单一的溶液。

进一步地，对上述经过至少两次过滤得到的滤液进行破壁处理。破壁处理能够将发酵产物中粒径较大的物质粉碎至粒径更小的物质，更利于发酵产物的吸收和利用。

本发明提供的一种酵母发酵工艺利用甘薯渣为酵母生长提供营养物质，利用淀粉酶促进酵母对甘薯渣内的营养物质的吸收，同时利用硫酸镁、磷酸氢钾、氯化钠和蛋白胨相互作用，进一步地促进酵母的生长发育，进而提升酵母的发酵效率。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种酵母发酵工艺：

制备甘薯渣培养基：甘薯渣培养基主要由多种原料制成，多种原料主要由100份甘薯渣、15份的淀粉酶、50份蔬菜汁、2份硫酸镁、3份磷酸氢钾、10份氯化钠和10份蛋白胨制成。其中，淀粉酶为等离子体且包括α-淀粉酶。

发酵：将酵母接种到甘薯渣培养基后在温度为30℃、pH为6.5的环境下培养36小时。且在培养过程中每隔6个小时搅拌一次发酵液，搅拌的转速为20转/分钟，搅拌20分钟。

后处理：发酵完成后对发酵液进行2次过滤，第一次过滤采用的固液分离，去除发酵液中的固体物质。第二次过滤是将第一次过滤得到的液体通过孔径为200微米的滤膜进行过滤，分别得到酵母细胞和发酵产物。分别对酵母细胞和发酵产物进行破壁处理。

实施例2

本实施例提供一种酵母发酵工艺：

制备甘薯渣培养基：甘薯渣培养基主要由多种原料制成，多种原料主要由150份甘薯渣、10份的淀粉酶、60份蔬菜汁、3份硫酸镁、1份磷酸氢钾、7份氯化钠和5份蛋白胨制成。其中，淀粉酶为等离子体，淀粉酶包括α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。

发酵：将酵母接种到甘薯渣培养基后在温度为28℃、pH为5.5的环境下培养48小时。且在培养过程中每隔8个小时搅拌一次发酵液，搅拌的转速为30转/分钟，搅拌10分钟。并且在搅拌的同时向发酵液中通入氧气，每次通入氧气的量为每克甘薯渣培养基通入3ml氧气。通入氧气的同时通入去离子水，通入的去离子水的量为每克甘薯渣培养基通入0.3克去离子水。

后处理：发酵完成后对发酵液进行3次过滤，第一次过滤采用的固液分离，去除发酵液中的固体物质。第二次过滤是将第一次过滤得到的液体通过孔径为300微米的滤膜进行过滤，分别得到酵母细胞和和滤液。第三过滤是将第二过滤得到的滤液在进行过滤，得到两组发酵产物，其中一组发酵产物的粒径更小。分别对酵母细胞和第三次过滤得到两个发酵产物进行破壁处理。

实施例3

本实施例提供一种酵母发酵工艺：

制备甘薯渣培养基：甘薯渣培养基主要由多种原料制成，多种原料主要由120份甘薯渣、20份的淀粉酶、40份蔬菜汁、1份硫酸镁、2份磷酸氢钾、5份氯化钠和9份蛋白胨制成。其中，淀粉酶为等离子体，淀粉酶包括α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和β-淀粉酶。

发酵：将酵母接种到甘薯渣培养基后在温度为31℃、pH为6的环境下培养24小时。且每个6个小时向发酵液中通入氧气，每次通入氧气的量为每克甘薯渣培养基通入4ml氧气。通入氧气的同时通入去离子水，通入的去离子水的量为每克甘薯渣培养基通入0.4克去离子水。

后处理：发酵完成后对发酵液进行2次过滤，第一次过滤采用的固液分离，去除发酵液中的固体物质。第二次过滤是将第一次过滤得到的液体通过孔径为250微米的滤膜进行过滤，分别得到酵母细胞和发酵产物。分别对酵母细胞和发酵产物进行破壁处理。

实施例4

本实施例提供一种酵母发酵工艺：

制备甘薯渣培养基：甘薯渣培养基主要由多种原料制成，多种原料主要由110份甘薯渣、17份的淀粉酶、45份蔬菜汁、1.5份硫酸镁、2.5份磷酸氢钾、6份氯化钠和8份蛋白胨制成。其中，淀粉酶为等离子体，淀粉酶包括葡萄糖淀粉酶。

发酵：将酵母接种到甘薯渣培养基后在温度为29℃、pH为6.3的环境下培养42小时。且在培养过程中每隔7个小时搅拌一次发酵液，搅拌的转速为27转/分钟，搅拌12分钟。并且在搅拌的同时向发酵液中通入氧气，每次通入氧气的量为每克甘薯渣培养基通入4ml氧气。通入氧气的同时通入去离子水，通入的去离子水的量为每克甘薯渣培养基通入0.5克去离子水。

后处理：发酵完成后对发酵液进行3次过滤，第一次过滤采用的固液分离，去除发酵液中的固体物质。第二次过滤是将第一次过滤得到的液体通过孔径为300微米的滤膜进行过滤，分别得到酵母细胞和滤液。第三过滤是将第二过滤得到的滤液在进行过滤，得到两组发酵产物，其中一组发酵产物的粒径更小。分别对酵母细胞和第三次过滤得到两个发酵产物进行破壁处理。

实施例5

本实施例提供一种酵母发酵工艺：

制备甘薯渣培养基：甘薯渣培养基主要由多种原料制成，多种原料主要由130份甘薯渣、13份的淀粉酶、55份蔬菜汁、2.5份硫酸镁、1份磷酸氢钾、8份氯化钠和6份蛋白胨制成。其中，淀粉酶为等离子体，淀粉酶包括α-淀粉酶和β-淀粉酶。

发酵：将酵母接种到甘薯渣培养基后在温度为31℃、pH为6的环境下培养32小时。且在培养过程中每隔7个小时搅拌一次发酵液，搅拌的转速为27转/分钟，搅拌17分钟。并且在搅拌的同时向发酵液中通入氧气，每次通入氧气的量为每克甘薯渣培养基通入4ml氧气。通入氧气的同时通入去离子水，通入的去离子水的量为每克甘薯渣培养基通入0.3克去离子水。

后处理：发酵完成后对发酵液进行2次过滤，第一次过滤采用的固液分离，去除发酵液中的固体物质。第二次过滤是将第一次过滤得到的液体通过孔径为300微米的滤膜进行过滤，分别得到酵母细胞和发酵产物。分别对酵母细胞和发酵产物进行破壁处理。

综上所述，本发明实施例1-5酵母发酵工艺利用甘薯渣为酵母生长提供营养物质，利用淀粉酶促进酵母对甘薯渣内的营养物质的吸收，同时利用硫酸镁、磷酸氢钾、氯化钠和蛋白胨相互作用，进一步地促进酵母的生长发育，进而提升酵母的发酵效率。而后利用分离。破壁等技术将发酵得到的酵母细胞和发酵产物进行分离和破碎，能够进一步提升发酵产物以及酵母细胞内的营养物质的利用和吸收。淀粉酶利用等离子体，更利于淀粉酶水解甘薯渣内的大分子物质，更利于酵母吸收小分子物质，促进酵母生长。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种酵母发酵工艺，其特征在于，包括以下步骤：将酵母接种到甘薯渣培养基上进行发酵，其中所述甘薯渣培养基主要由多种原料制成，按重量份计，所述多种原料主要由100-150份甘薯渣、10-20份的淀粉酶、40-60份蔬菜汁、1-3份硫酸镁、1-3份磷酸氢钾、5-10份氯化钠和5-10份蛋白胨制成。

2.根据权利要求1所述的酵母发酵工艺，其特征在于，所述淀粉酶包括α-淀粉酶、β-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的酵母发酵工艺，其特征在于，将酵母接种到所述甘薯渣培养基上进行培养是在温度为28-31℃、pH为5.5-6.5的环境下培养24-48小时。

4.根据权利要求3所述的酵母发酵工艺，其特征在于，在所述酵母发酵的过程中每隔6-8小时搅拌一次发酵液，搅拌的转速为20-30转/分钟，搅拌10-20分钟。

5.根据权利要求3所述的酵母发酵工艺，其特征在于，在所述酵母发酵的过程中每隔6-8小时向发酵液内通入氧气，每次通入所述氧气的量为每克所述甘薯渣培养基通入3-4ml氧气。

6.根据权利要求5所述的酵母发酵工艺，其特征在于，在通入所述氧气的同时向发酵液被通入去离子水，通入的去离子水的量为每克所述甘薯渣培养基通入0.3-0.5克去离子水。

7.根据权利要求1所述的酵母发酵工艺，其特征在于，将发酵完成后得到液体进行至少两次过滤，第一次过滤采用的固液分离，第二次过滤是将第一次过滤得到的液体通过孔径为200-300微米的滤膜进行过滤。

8.根据权利要求7所述的酵母发酵工艺，其特征在于，将经过至少两次过滤得到的滤液进行破壁处理。

9.根据权利要求1所述的酵母发酵工艺，其特征在于，所述淀粉酶为等离子体。

10.一种酵母发酵产物，其特征在于，其通过权利要求1-9任意一项所述的酵母发酵工艺制备得到。