CN111073911A

CN111073911A - 一种酒精发酵添加剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN111073911A
Application number: CN201911357229.XA
Authority: CN
Inventors: 黄利军; 郭峰
Original assignee: Guangxi Lejiao Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Guangxi Lejiao Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2039-12-25
Also published as: CN111073911B

Abstract

本发明涉及酒精发酵技术领域，特别涉及酒精发酵添加剂及其制备方法和应用，本发明的酒精发酵添加剂成分为：葡萄糖氧化酶20‑50份，溶菌酶20‑50份，啤酒花5‑15份，山梨酸钾0.1‑5份，酵母多糖3‑10份；该成分合理配比能起到抑制杂菌促进酵母生长，能缩短酒精发酵周期的效果。是一种新型的无菌发酵替代剂，配方中酵母多糖是经过啤酒花培养基活化的，该培养基能有效促进酵母生产胞外多糖，经过培养基活化生产的多糖不会对酵母产生任何影响；反而能够刺激酵母分裂，提高酵母活菌数，延缓酵母老化，从而起到缩短发酵周期的作用，当添加剂同时应用在种子罐和发酵罐时，作用效果更好。

Description

一种酒精发酵添加剂及其制备方法和应用

【技术领域】

本发明属于酒精发酵技术领域，特别涉及一种酒精发酵添加剂及其制备方法和应用。

【背景技术】

在传统的酒精发酵工艺中，通常采用硫酸酸化、加热灭菌等方法抑制杂菌，随着无菌发酵技术的发展，目前也有很多利用无菌发酵复合酶来进行酒精发酵的方法，但是，在实际工作中我们发现，无菌发酵复合酶虽然有很多优点：减少硫酸用量，降低后续对硫酸的处理难度，减少结垢等等，但是该复合酶并不能起到提高酵母裂殖能力，缩短发酵周期的效果，这是因为酵母也是一种微生物，复合酶中的个别成分或多或少会对酵母产生一定的影响，从而影响酵母的裂殖效果；而且在整个发酵过程中，通常只在发酵醪液中直接添加复合酶，酵母并为经过一个生理适应过程，其裂殖、适应能力较差，导致最终发酵周期提升不明显。

为此，有必要研究出一种酒精发酵添加剂，该成分能取代硫酸起到抑菌效果，同时还能提高酵母的裂殖能力，缩短发酵周期，为提高酵母对酒精发酵能力提供一个新的研究方向。

【发明内容】

有鉴于此，本发明目的在于通过提供一种酒精发酵添加剂，该成分能取代硫酸起到抑菌效果，同时还能提高酵母的裂殖能力，缩短发酵周期，为提高酵母对酒精发酵能力提供一个新的研究方向。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

酒精发酵添加剂，所述添加剂由如下重量份的成分组成：葡萄糖氧化酶20-50份，溶菌酶 20-50份，啤酒花5-15份，山梨酸钾0.1-5份，酵母多糖3-10份。

进一步的，所述酵母多糖制备方法为：将酵母菌按照6-14mg/L的接种量接种在活化培养基中恒温发酵30-48h，过滤、取滤液，并按照1:3的体积比向滤液中体积百分数为90％的乙醇溶液，放入冰箱中萃取48h，过滤、取沉淀干燥制得酵母多糖。

进一步的，所述活化培养基制备方法为：将新鲜啤酒花和水按照固液质量比为1:1混合，煮沸后熬煮10min，在3000xg条件下离心1min制得啤酒花液；然后将啤酒花液按照6-14ml/L 的添加量添加到麦芽汁培养基中，调节pH值为6.0-7.5，制得。

进一步的，所述接种量为10mg/L，发酵时间为48h。

进一步的，所述啤酒花液添加量为12ml/L。

本发明还包括制备所述酒精发酵添加剂的方法，其特征在于，所述方法为：用来苏水对复配车间进行消毒，之后打开紫外灯灭菌，灭菌温度为20℃，湿度为55％，紫外灯照射时间为60min；然后按所述重量份称量各原料，混匀后封盖，静置90min后即得成品。

本发明还包括一种利用酒精发酵添加剂在酒精发酵中的方法，所述方法为，将添加剂应用于酒精发酵罐和种子罐；具体方法为：先将添加剂应用在种子罐中并接种酵母，发酵12-16 小时，然后将种子罐的酵母接入发酵罐中进行发酵，同时再向发酵罐中添加添加剂

进一步的，所述酒精发酵罐的添加量为5g/m³：所述种子罐的添加量为20g/m³：

本发明中，葡萄糖氧化酶、溶菌酶、山梨酸钾均为市售，其中，葡萄糖氧化酶在pH4.5-5.5，温度25℃-45℃时，活力≥10000u/g；溶菌酶在pH4.5-5.5，温度25℃-45℃时，活力 ≥10000u/g；山梨酸钾为食品级。

本发明至少具有以下有益效果：

1.本发明的酒精发酵添加剂成分为：葡萄糖氧化酶20-50份，溶菌酶20-50份，啤酒花 5-15份，山梨酸钾0.1-5份，酵母多糖3-10份；该成分合理配比能起到抑制杂菌促进酵母生长，能缩短酒精发酵周期的效果。是一种新型的无菌发酵替代剂，配方中的活化培养基由麦芽汁培养基加入啤酒花活化制得，啤酒花中含有一定量的黄酮类物质，能抑制革兰氏阳性细菌的生长，但是不会对革兰氏阴性菌和真菌生长造成影响。将啤酒花加入培养基后，啤酒花能刺激酵母生产酵母胞外多糖，且，多糖的抗氧化性比常规多糖抗氧化活性要高，最终用啤酒花培养基活化后的多糖其抗氧化性比市面上的多糖要高很多，从而导致活化后酵母多糖具有更高效的生物活性一致细菌生长，与葡萄糖氧化酶、溶菌酶和啤酒花协同作用，提高添加剂的抑菌能力，同时，本申请的酵母多糖成分是从酵母中提取的物质，不会对酵母产生任何影响；反而能够刺激酵母分裂，提高酵母活菌数，延缓酵母老化，从而起到缩短发酵周期的作用，在实际工作中，申请人发现，先将添加剂应用在种子罐，刺激酵母第一步生长、抑菌，使酵母适应添加剂生长环境后，再接种到发酵罐，并同步在发酵罐中补充添加剂，作用效果更好。

【附图说明】

图1为麦芽汁培养基中菌种接种量对酵母多糖产量的影响图；

图2为麦芽汁培养基中发酵时间对酵母多糖产量的影响图；

图3为啤酒花液培养基中啤酒花液添加量对酵母多糖产量的影响图；

图4为啤酒花液培养基中菌种接种量对酵母多糖产量的影响图；

图5为啤酒花液培养基中发酵时间对酵母多糖产量的影响图；

图6为枸杞子液培养基中枸杞子液添加量对酵母多糖产量的影响图；

图7为枸杞子液培养基中菌种接种量对酵母多糖产量的影响图；

图8为枸杞子液培养基中发酵时间对酵母多糖产量的影响图。

【具体实施方式】

下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。

如图1所示，为本发明的澄清剂剖视图，包括最内层的维稳层3，中间层的澄清层2以及最外层的除杂层1。以下实施例所提及的澄清剂皆为该澄清剂。

实施例1：

本实施例的酒精发酵添加剂，制备方法为：

1、制备活化培养基：

啤酒花与水按照1:1混合，煮沸后继续熬煮10min，之后过滤，在3000xg条件下离心1min 制得啤酒花液；然后将啤酒花液按照12ml/L的添加量添加到麦芽汁培养基中，调节pH值为 7.0(本实施例仅是公开一个具体数值，在实施过程中pH值为6.0-7.5都能实现效果)；得到活化培养基。

2、制备酵母多糖：

将活菌数为1×10⁹cfu/g的酵母菌按照10mg/L的接种量接种步骤1的活化培养基中，在恒温箱中发酵48h，过滤，取滤液并加入3倍体积的90％乙醇水溶液(体积百分数)，放入 -2℃的冰箱中静置萃取48h；过滤取沉淀干燥磨粉制得酵母多糖。

3、制备酒精发酵添加剂：

将来苏水对复配车间进行消毒，之后打开紫外灯灭菌，灭菌温度为20℃，湿度为55％，紫外灯照射时间为60min；然后如下重量份称量各原料：葡萄糖氧化酶20份，溶菌酶20份，啤酒花5份，山梨酸钾5份，酵母多糖5份；盖好封盖，静置90min既得成品。

实施例中，葡萄糖氧化酶在pH4.5-5.5，温度25℃-45℃时，其活力≥10000u/g；溶菌酶在pH4.5-5.5，温度25℃-45℃时，其活力≥10000u/g；山梨酸钾为食品级；均通过市售获得。

实施例2：

本实施例的实施例酵母多糖制备方法与实施例1一致，不同的是，发酵添加剂的重量份为：葡萄糖氧化酶50份，溶菌酶50份，啤酒花15份，山梨酸钾0.1份，酵母多糖10份。

实施例3：

本实施例的实施例酵母多糖制备方法与实施例1一致，不同的是，发酵添加剂的重量份为：葡萄糖氧化酶30份，溶菌酶30份，啤酒花12份，山梨酸钾3份，酵母多糖7份。

实施例4：

本实施例对酵母多糖制备条件进行研究，研究方法如下：

1、麦芽汁培养基发酵条件对酵母多糖产率的影响：主要研究因素为：菌种添加量、发酵时间，因素与水平如表1：

表1

因素	菌种接种量(mg/L)	发酵时间(h)
			水平1	6	30
水平2	8	36
			水平3	10	42
水平4	12	48
			水平5	14	54

2、麦芽汁培养基发酵条件对酵母多糖产率的影响：主要研究因素为：啤酒花液添加量、菌种添加量、发酵时间，因素与水平如表2：

表2

因素	啤酒花液(ml/L)	菌种接种量(mg/L)	发酵时间(h)
				水平1	6	6	30
水平2	8	8	36
				水平3	10	10	42
水平4	12	12	48
				水平5	14	14	54

3、枸杞子培养基发酵条件对酵母多糖产率的影响：主要研究因素为：枸杞子液添加量、菌种添加量、发酵时间，因素与水平如表3：

表3

因素	枸杞子液(ml/L)	菌种接种量(mg/L)	发酵时间(h)
				水平1	6	6	30
水平2	8	8	36
				水平3	10	10	42
水平4	12	12	48
				水平5	14	14	54

上述枸杞子液制备方法为：将枸杞子与水按照1:1混合煮沸后继续熬煮10min，之后过滤，在3000r/min条件下离心1min制得。

酵母多糖产率测定：将酵母菌接种到相应培养基中，过滤，取滤渣进行干燥得到菌体；取滤液采用实施例1的醇沉法干燥得到酵母多糖测定酵母多糖产量，计算酵母多糖和菌体的质量比，得到产率，公式如下：

测试结果如图1-2所示，在麦芽培养基制备酵母多糖的试验中，接种量为12mg/L，发酵时间为48h，酵母多糖的产量最高，因此，取接种量为12mg/L，发酵时间为48h做为麦芽汁培养基发酵制备酵母多糖的反应条件，生产酵母多糖进行后续试验；

测试结果如图3-5所示，在啤酒花培养基制备酵母多糖的实验中，啤酒花液添加量为 12ml/L，接种量为10mg/L，发酵时间为48h，酵母多糖的产量最高，因此，取啤酒花液添加量为12ml/L，接种量为10mg/L，发酵时间为48h做为啤酒花液培养基发酵制备酵母多糖的反应条件，生产酵母多糖进行后续试验；

测试结果如图6-8所示，在枸杞子液培养基制备酵母多糖的实验中，枸杞子液添加量为 12ml/L，接种量为12mg/L，发酵时间为48h，酵母多糖的产量最高，因此，取枸杞子液添加量为12ml/L，接种量为12mg/L，发酵时间为48h做为枸杞子液培养基发酵制备酵母多糖的反应条件，生产酵母多糖进行后续试验；

将上述培养基培养后分别取3个样，按上述方法称量菌体、测定酵母多糖产量，并计算平均值，计算酵母多糖产率，具体如表4：

表4

培养基	细胞干重(mg/L)	酵母多糖产量(mg/L)	多糖产率(％)
				10mg/L啤酒花液+麦芽汁	2487	1295	52.07
12mg/L枸杞子液+麦芽汁	1957	775	39.60
				纯麦芽汁	1965	768	39.08

综上，啤酒花液能刺激酵母菌体生长，有效提高酵母多糖产量，提高多糖产率，枸杞子液对酵母菌体生长和多糖产率的影响不大。

实施例5：

测试上述添加剂组方对酒精发酵情况的影响，采用中试试验进行，具体如下：

1、采用50L的发酵罐为中试罐，每个不同中试罐采用的添加剂成分不同分别为：

组1：采用实施例1制备得到的添加剂；

组2：添加剂成分中不含啤酒花，成分为：葡萄糖氧化酶20份，溶菌酶20份，山梨酸钾5份，酵母多糖5份；

组3：添加剂成分中不含酵母多糖，成分为：葡萄糖氧化酶20份，溶菌酶20份，啤酒花5份，山梨酸钾5份；

组4：添加剂成分中的酵母多糖采用实施例2的枸杞子液制备的酵母多糖，制备时枸杞子液添加量为12ml/L、菌种接种量为12mg/L、发酵时间为48h，成分为：葡萄糖氧化酶20 份，溶菌酶20份，啤酒花5份，山梨酸钾5份；

对照组：不使用添加剂，采用硫酸调节酸度。

上述组1和组3分别设3个罐，除了添加剂添加量按0.1％、0.2％、0.3％的量添加外，其它条件相同。

中试反应步骤：将木薯醪液化、糖化后，向糖化醪中按照0.1％-0.3％的添加量添加组1-3 和对照组的添加剂，之后按照安琪酵母0.1％糖化醪加入相同接种量的干酵母，前10h控制温度在28℃，后续发酵控制在32℃，培养72h后进行常规检测及HPLC检测分析；所有结果取平行样的平均值，分析结果见表4：

表4

项目	组1	组2	组3	组4	对照组
						残淀粉(％)	0.45	0.57	0.54	0.41	0.39
残糊精(％)	0.63	0.75	0.85	0.91	0.87
						酸度	6.2	5.2	5.3	5.9	6.7
挥发酸	0.15	0.18	0.17	0.2	0.21
						酵母数(亿个/ml)	2.63	2.42	2.41	2.32	2.34
死亡率(％)	53.38	57.54	57.36	60.39	61.54
						蒸馏酒分(％)	14.03	13.92	13.91	13.93	14.01
HPLC甘油	1.05	1.02	1.04	1.05	1.05
						HPLC酒份(％v/v)	14.03	14.01	13.93	13.92	14.01

从上表可见，本申请组1的酵母数大于组2-3、组4和对照组；死亡率低于组2-3、组4和对照组；说明添加啤酒花和利用啤酒花培养基制备酵母多糖，并将该多糖添加到添加剂中，能有效提高酒精发酵时酵母的活菌数，延缓酵母的老化。

实施例6：

扩大生产条件摸索，从实施例5的中试试验中我们发现，本申请的添加剂具有替代无酸发酵、促进酵母生长的双重效果，因此，在实际工作中申请人将上述添加剂应用于发酵罐外，还应用于种子罐，结果发现，不同的施用方式酵母的活菌数不同，达到75％酒度时发酵周期不一样，具体如表5-6所示：

表5

测定酒精发酵醪发酵完成后酵母活菌数和死亡率，观测并实施监控，当酒精酒份为75％左右时，记录各组的发酵周期，结果如下表：

表6

测试组	酵母活菌数(亿个/ml)	死亡率(％)	蒸馏酒份(％)	发酵周期
					试验例1	1.35	63.38	75.6	28
试验例2	1.32	63.23	75.3	27
					试验例3	1.83	60.25	75.4	25
对照组	1.02	67.32	75.3	30

从表6可看出，试验例3的酵母活菌数大于试验例1-2，试验例1-2的酵母活菌数大于对照组；试验例3的酵母死亡率低于试验例1-2，试验例1-2的酵母死亡率低于对照组；说明本申请的添加剂能起到提高酵母活菌裂殖能力，延缓老化的效果；经测定，酒精发酵达到75％酒份时，试验例3的发酵周期低于试验例1-2；试验例1-2的发酵周期低于对照组，说明本申请的添加剂能达到缩短发酵周期的效果。

综上，本申请的酒精发酵添加剂是一种能提高酵母裂殖能力，起到提高活菌数，降低死亡率，缩短发酵周期的效果。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims

1.酒精发酵添加剂，其特征在于，所述添加剂由如下重量份的成分组成：葡萄糖氧化酶20-50份，溶菌酶20-50份，啤酒花5-15份，山梨酸钾0.1-5份，酵母多糖3-10份。

2.根据权利要求书1所述的酒精发酵添加剂，其特征在于，所述酵母多糖制备方法为：将酵母菌按照6-14mg/L的接种量接种在活化培养基中恒温发酵30-48h，过滤、取滤液，并按照1:3的体积比向滤液中添加体积百分数为90％的乙醇溶液，放入冰箱中萃取48h，过滤、取沉淀干燥制得酵母多糖。

3.根据权利要求书2所述的酒精发酵添加剂，其特征在于，所述活化培养基制备方法为：将新鲜啤酒花和水按照固液质量比为1:1混合，煮沸后熬煮10min，在3000xg条件下离心1min制得啤酒花液；然后将啤酒花液按照6-14ml/L的添加量添加到麦芽汁培养基中，调节pH值为6.0-7.5，制得。

4.根据权利要求书2所述的酒精发酵添加剂，其特征在于，所述接种量为10mg/L，发酵时间为48h。

5.根据权利要求书3所述的酒精发酵添加剂，其特征在于，所述啤酒花液添加量为12ml/L。

6.制备如权利要求1-5任意一项所述酒精发酵添加剂的方法，其特征在于，所述方法为：用来苏水对复配车间进行消毒，之后打开紫外灯灭菌，灭菌温度为20℃，湿度为55％，紫外灯照射时间为60min；然后按所述重量份称量各原料，混匀后封盖，静置90min后即得成品。

7.一种利用权利要求1-5任意一项所述酒精发酵添加剂和利用要求6制备得到的添加剂在酒精发酵中的方法，其特征在于，所述方法为，将添加剂应用于种子罐和发酵罐，先将添加剂应用在种子罐中并接种酵母，发酵12-16小时，然后将种子罐的酵母接入发酵罐中进行发酵，同时再向发酵罐中添加添加剂。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述酒精发酵罐的添加量为5mg/m³：所述种子罐的添加量为20mg/m³。