絮凝酿酒酵母的构建及其发酵特性
- 格式:pdf
- 大小:262.27 KB
- 文档页数:6
酿酒酵母的发酵过程及应用研究酿酒是人类历史上的一项重要技术,经过几千年的发展,已经成为了一门复杂而又精细的技艺。
酿酒过程中最核心的环节是发酵,而实现发酵的关键元素则是酵母。
本文将深入探究酿酒酵母的发酵过程及其应用研究。
一、酿酒酵母的发酵过程酿酒酵母是一种单细胞真菌,其主要功能是利用糖类等有机物质进行发酵,产生出酒精和二氧化碳。
酿酒所用的酵母可以分为两类:自然酵母和人工酵母。
自然酵母是指在自然条件下生长的酵母,一般存在于空气中、果实表面等地方。
而人工酵母则是经过培育、筛选、鉴定后,选出的一种适宜于酿酒的菌株。
酿酒酵母发酵过程主要分为两个阶段,即生长期和发酵期。
在生长期,酵母需要吸收足够的氧气、维生素和矿物质等营养物质,以便进行细胞生长和繁殖。
此时,发酵产物只有一部分是酒精,还有一部分是细胞质量增加所需的有机物。
这个阶段一般持续3-4小时,直到酵母数量增加到一定程度。
接下来进入发酵期,此时酵母细胞生长速度开始减缓,发酵产物的主要成分逐渐转化为酒精和二氧化碳。
酒精是由酵母分解糖类而产生的一种化合物,其中酵母的酒精耐受性是酿酒的一个重要指标。
随着时间的推移,酵母细胞数量逐渐减少,发酵速率也逐渐变缓。
到达预定的终点浓度后,将停止发酵过程,并进行熟化、陈酿等后续工艺。
二、酿酒酵母的应用研究近年来,随着生物技术的不断发展,酿酒酵母的应用研究也在不断深入。
一方面是新型酵母菌株的培育与开发。
新型酵母具有酒精耐受力高、温度适应性好、生长速度快、发酵能力强等特点,能够更好的适应各种情况下的发酵需求。
例如,现在有一些克隆的酵母株可以原地进行二次发酵,其产生的酒精含量更高,口感更加浓郁。
另一方面则是酵母发酵中调节与控制机理的研究。
酵母的生长繁殖、代谢路线的选择、产物合成过程等都严重受到发酵环境的制约。
因此,对酵母发酵条件的优化与调控,对于提高发酵效率、增加产量、改善酿造质量等方面都具有很大的作用。
例如,有研究发现,通过控制酵母生长期间氧气的供给量,可以有效提高发酵效率和酒精产量。
大连理工大学科技成果——自絮凝酵母乙醇发酵工艺一、产品和技术简介:本成果以酵母细胞自絮凝形成毫米级松散颗粒作为细胞固定化方法,在成功选育酒精发酵性能优良且具有自絮凝特征酵母工程菌株的基础上,系统提出了利用(酵母)细胞自絮凝形成颗粒作为细胞固定化方法的无载体固定化细胞技术的新概念,开发了基于自絮凝颗粒细胞均匀悬浮原理的悬浮床生物反应器。
在此基础上:建立了形状不规则、大小不均一、非刚性自絮凝颗粒酵母在线表征方法,研究了自絮凝颗粒酵母生长和酒精生成的本征和表观动力学,优化了酒精连续发酵工艺过程;先后在1000mL、500L和10m3规模悬浮床生物反应器中,系统研究了悬浮床生物反应器的流体力学,解决了反应器的工程放大问题;建立了单级悬浮床生物反应器有效容积100m3、1000m3多级串联、年产酒精20万吨级规模自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵新技术产业化示范工程装置,并实现了稳定运行。
与国内现有带渣发酵工艺技术路线,特别是引进奥地利VOGELBUSCH的技术相比,达到相同发酵终点酒精浓度和残糖水平,所需的平均发酵时间缩短一倍以上,大型燃料酒精装置建设所需发酵罐总容积规模以相同比例减小,建设投资和运行费用均相应降低;同时,由于对原料进行前处理综合利用,对发酵副产酵母进行回收加工,发酵液酒精精馏后产生废糟液COD降低幅度达到60%以上,充分体现了资源合理利用、提高过程工艺技术水平、副产物深加工与污染物源头减废、清洁生产之间的关系。
与国外清液发酵普遍采用碟片离心机分离酵母的工艺技术路线相比,大型离心机设备投资、运行能耗、维护费用等均可节省。
该技术在教育部组织的鉴定会上被评为国际先进技术,获教育部科学技术发明二等奖。
二、产品的应用范围:自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵新技术已经开始为国家规划发展的燃料酒精这一能源产业提供关键技术支撑,替代引进技术,其推广应用前景良好,经济效益和社会效益将十分显著。
与此同时,自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵新技术还可以应用于现有酒精发酵行业的技术改造,在一定程度上解决这一传统产业面临的原料资源利用不合理和废糟液治理设备投资大、运行能耗高的突出问题,提升酒精发酵这一传统产业的工艺技术水平,降低生产成本,促进清洁生产。
酿酒酵母工程菌株的构建与发酵优化措施摘要:啤酒酵母是一种与人类生活息息相关的微生物,也被称为“发酵酵母”或“发酵酵母”。
它是一种重要的啤酒发酵菌种;它是葡萄酒质量的灵魂,对葡萄酒的色泽、香味和口感有很大的影响。
酿酒酵母是一种安全、快速繁殖和快速代谢的酵母菌;它的生产过程可以很好地控制,并且可以很方便地进行大规模的培养,而且它的来源非常广泛,可以被广泛地应用到酿造、医药、饲料工业等多个领域。
通过对发酵培养条件进行优化,可以让酵母细胞密度得到提升,从而可以提升生产效率,降低生产成本。
这为以后的大规模培养,使它能够更好地发挥出它在食品发酵工业中的作用,提供了理论依据,奠定了实践基础。
关键词:酿酒酵母;酵母工程;菌株构建;发酵优化引言酿酒酵母由于其生长速度快,对糖的转化效率高,因此,它是发酵生产燃料乙醇的最重要的微生物。
然而,由于酿酒酵母对高浓度酒精十分敏感,其在工业发酵系统中的酒精浓度一般在14%以下,导致了其高浓度酒精的生产成本,从而限制了其商业化应用。
在此基础上,本项目拟通过对前期对酿酒酵母乙醇耐受性、高温耐受性、高渗性等方面的研究,全面解析酿酒酵母不同类型逆境下的耐受性提升技术,为实现高容积率酒精发酵的产业化应用奠定基础。
一、资料和方法(一)菌株从浓香型白酒窖池中筛选出的一株酿酒酵母Y013。
(二)培养基筛选菌种的培养基:5.0克/升、10.0克/升、1.0克/升、0.5克/升(无水)、0克/升琼脂、0.0333克/升的孟加拉国红、0.1克/升的氯霉素、1000毫升的蒸馏水、121度的天然 pH值、20分钟的杀菌。
倾斜式培养基:20.0克/升、10.0克/升、5.0克/升、14.0克/升琼脂、1000毫升蒸馏水、天然 pH值、121℃杀菌20分钟。
发酵培养基:一份高粱粉,和四份水一起蒸煮0.5~1小时,按照淀粉酶的使用说明,将淀粉酶添加到其中,然后进行液化。
在液化之后,再添加一份55~75℃的温水,将其搅拌均匀,在55~75℃下糖化0.5~1小时,用稀碘液测试,不会出现蓝色,用细纱布过滤,对溶液的糖度进行测量,并将其调节为8~10°波美度,自然 pH值,115℃消毒20分钟后才能使用。
利用原生质体融合技术构建耐酸絮凝性产乙醇酿酒酵母苟敏;杨白雪;汤岳琴;木田建次【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2016(032)011【摘要】为获得具有多种优良性状的高效乙醇生产菌株,以絮凝性酿酒酵母RHZ-1及耐酸耐温酿酒酵母 SEB2为亲本,通过紫外诱变获得营养缺陷型标记菌株,并利用原生质体融合技术选育耐酸絮凝性酿酒酵母。
通过对融合子的筛选获得一株优秀的耐酸絮凝性酿酒酵母菌株 RS-1;该菌株在30℃,pH2.2,15% YPD 条件下发酵24 h,乙醇产生量为47.87 g/L,糖消耗速率和基于糖消耗的乙醇收率分别比亲本菌株 RHZ-1提高了19.5%和9.8%。
在35℃,pH2.2,15% YPD 条件下发酵48 h,乙醇产生量为38 g/L,糖消耗速率和乙醇收率分别比亲本菌株RHZ-1提高了46.8%和21.6%。
结果表明,获得的菌株可为提高燃料乙醇的生产效率奠定基础。
%In order to obtain an excellent strain with multi traits for ethanol production,using flocculating strain RHZ-1 and acid-tolerant strain SEB2 as the parents,auxotrophic strains were obtained by UV mutagenesis induction. Saccharomyces cerevisiae strain RS-1 with excellent acid-tolerant and flocculating ability was selected by screening fusants with the te chnology of protoplast fusion. When fermenting 15% YPD at 30℃ and pH2.2 for 24 h,the ethanol yield was 47.87 g/L,the glucose consumption rate and ethanol yield of strain RS-1 was greatly improved compared to the original strain RHZ-1,increased 19.5% and 9.8%,respectively. When fermenting 15% YPD at 35℃ and pH2.2 for 48 h,the ethanol yield was 38g/L,the glucose consumption rate and ethanol yield of strain RS-1 increased 46.8% and 21.6%,respectively compared to the original strain RHZ-1. The results suggest that the strain obtained in this study could be a potential microorganism for ethanol industry.【总页数】9页(P115-123)【作者】苟敏;杨白雪;汤岳琴;木田建次【作者单位】四川大学建筑与环境学院,成都610065;四川大学建筑与环境学院,成都610065;四川大学建筑与环境学院,成都610065;四川大学建筑与环境学院,成都 610065【正文语种】中文【相关文献】1.麦角甾醇对酿酒酵母乙醇产率和耐受性的作用 [J], 周进;储炬;王永红;张嗣良;庄英萍2.gTME改造野生酿酒酵母利用木糖产乙醇的初步研究 [J], 裴建新;韦宇拓;杜丽琴;杨登峰;曹博;黄日波3.有氧条件下酿酒酵母YF1914产乙醇发酵条件优化及其产香特性 [J], 范光森;刘朋肖;吴秋华;富志磊;成柳洁;朱宇婷;朱运平;杨然;李秀婷4.酿酒酵母Y3401产乙醇条件优化及其产香特性 [J], 刘朋肖;刘玉春;李晨语;李秀婷;成柳洁;朱宇婷;范光森5.利用药物抗性标记和报告基因对酿酒酵母原生质体融合的杂合子进行有效筛选[J], 龚家玮因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
自絮凝颗粒酵母糖蜜酒精发酵技术的研究自絮凝颗粒酵母糖蜜酒精发酵技术的研究,听起来是不是很高大上?这里面的门道可不少呢。
简单说来,这项技术就是利用一种特定的酵母,再加上糖蜜,通过发酵变成酒精,过程可谓是既有趣又神奇。
你想啊,酵母就像是小精灵,见了糖蜜,立刻就开始忙活了。
它们分解糖,释放出气泡,产生酒精,真是干得漂亮。
每当我想起这些小家伙在桶里跳舞的样子,心里就乐得合不拢嘴。
说到糖蜜,嘿,这玩意儿可是个宝。
它是制糖的副产品,原本被当作废料处理掉,可如今成了酵母们的美味大餐。
糖蜜里不仅有丰富的糖分,还有许多营养物质,简直就是为酵母量身定做的。
把这糖蜜倒进发酵桶,酵母们就像过年似的,欢天喜地,开始它们的“派对”。
你可以想象,它们在那儿欢呼雀跃,互相打招呼,然后开始了一场不眠之夜的狂欢,气泡在酒桶里噼噼啪啪,像极了夏天的烟花。
你要问,这个过程中发生了啥?简单来说,酵母把糖分吃了,变成酒精和二氧化碳,过程简单但效果却让人惊艳。
再聊聊自絮凝颗粒酵母,这可是这项技术的“秘密武器”。
说白了,它们就是一种能够自己聚集成团的酵母。
你想啊,传统的酵母发酵后,酒液浑浊得像是没洗脸,结果就得花很多时间去过滤。
而自絮凝颗粒酵母则不同,发酵完了之后,它们自己聚成团,像小朋友们玩耍后集合在一起,省了很多麻烦。
这让发酵的过程更加高效,酒的品质也直线上升。
就好比用快餐车和五星级餐厅做饭,显而易见,哪个更省心。
搞发酵这玩意儿,可不光是酵母的功劳。
环境因素也极其重要,温度、pH值这些都得看着办。
就拿温度来说,酵母可怕冷,更怕热,太低了就懒得动,太高了就容易挂掉。
把这些掌控好,酵母们才能发挥出它们的最大能量。
你别小看这一步,温度调控可是一门学问,像是在给小孩儿调皮,要有耐心啊。
我们在研究这个技术时,发现酵母的发酵效率跟糖蜜的种类、浓度关系密切。
不同的糖蜜对酵母的影响不一样,像是给它们吃不同的快餐。
某些糖蜜的营养成分特别丰富,酵母们就特别欢,效率瞬间提高。
1、酿酒酵母菌的最适生长条件2、酿酒酵母的耐受性3、影响酵母菌发酵的因素酿酒酵母的最适生长条件营养:酵母菌同其它活的有机体一样需要相似的营养物质,它有一套胞内和胞外酶系统,用以将大分子物质分解成细胞新陈代谢易利用的小分子物质。
属于异养微生物。
水分:水是酵母菌生长所必须的物质,但酵母需要的水分少,某些酵母能在水分极少的环境中生长,如蜂蜜和果酱,这表明它们对渗透压有相当高的耐受性。
酸度:酵母菌在中性或酸性条件下,发酵能力最强。
其生长的ph范围在3.0-7.5,最适pH值为pH4.5-5.0。
温度:酿酒酵母是一种嗜温性微生物,它的低温度是1-3℃,高温度是54℃。
最适生长温度一般20℃~30℃。
氧气:酵母菌是兼性厌氧菌。
在有氧的情况下,酵母菌生长较快,多数发酵是在有氧情况下进行的。
在缺氧的情况下,酵母菌只能繁殖几代,如果缺氧时间过长,多数酵母细胞就会死亡。
酵母易于培养,且生长迅速,因此被广泛用于现代生物学研究中。
酿酒酵母的耐受性酿酒酵母是传统的工业生产菌株,广泛用于食品、医药及化工等发酵工业中。
酿酒酵母在工业发酵过程中不可避免地受到胁迫条件,提高菌株对胁迫条件的耐受性是酿酒酵母工业菌株改良的重要目标之一。
由于酵母渗透压调节系统的表达方式和强弱程度不同,对外界环境表现出的耐渗性也有明显差异。
如果能够筛选到一株耐高渗酵母,可以很好地为生产服务。
酿酒酵母发酵需要适当的温度,但发酵温度往往会高于最适生长温度,从而影响菌体内酶的活性、影响物质的溶解度、膜脂的流动性增加,膜的完整性容易遭到破坏。
最终影响产品质量和产量。
但是很多情况下却无法保证在其适合的温度下生产,如果酵母本身耐高温性能较好,则可以维持膜的完整性,使其能够在较高温度下进行正常发酵,对发酵生产具有重要意义。
影响酵母菌发酵的因素在啤酒的生产过程中,酵母的接种纯度、发酵力和酵母的生存环境至关重要,直接影响到啤酒生产中发酵能否顺利进行,生产出的产品质量是否稳定,酵母菌发酵的影响因素很多。
酿酒酵母工程菌株的构建与发酵优化摘要:随着社会经济的迅速发展,酿酒酵母又称面包酵母或出芽酵母,是与人类关系最广泛的一种酵母;是酿酒工业发酵中最主要的菌种之一;是酒品质的灵魂,对酒体颜色、气味、口感的影响非常大。
酿酒酵母具有安全、繁殖周期快、代谢快等特点;其生产过程容易控制,易于大规模培养生产,来源广,大量应用于酿造、医药、饲料工业等多个领域旨在通过优化发酵培养条件,提高酵母细胞密度,从而提高生产效率,降低生产成本,为之后的扩大培养使其进一步发挥其在食品发酵工业的作用提供理论依据,奠定实践基础。
关键词:酿酒酵母工程菌株;构建;发酵优化引言酿酒酵母是发酵生产燃料乙醇的最重要微生物,因为酿酒酵母的生长速度快,对糖的转化利用率高,并且人类对其开发利用的历史悠久,对其生物学特性已有充分了解。
但是,酿酒酵母对高体积分数乙醇较为敏感,工业化的发酵体系中乙醇体积分数通常不能超过14%,被认为是燃料乙醇生产成本过高的最主要原因,这严重制约了燃料乙醇的商业化发展。
基于此,对近年来在酿酒酵母的乙醇耐受、高温耐受和高渗耐受机制研究进行总结,并综合分析提高酿酒酵母应对各种胁迫的技术方案,为行业共同解决高体积分数乙醇发酵提供思路。
1酿酒酵母的耐受机制温度作为影响酵母菌生长的重要因素,会影响酵母菌的酶活性以及对营养物质的吸收和利用,而不同的酵母菌对温度的耐受性也不同酿酒酵母的醇类耐受机制。
乙醇作为酿酒酵母的主要代谢产物,虽然酿酒酵母对乙醇具有较高的耐受性,但仍对乙醇的毒性作用很敏感。
随着发酵时间延长,乙醇体积分数升高,进而对酵母的生长产生抑制作用。
酵母在发酵过程中能通过调节代谢来保证自身的正常生长,即产生乙醇耐受性。
HSP编码基因可在乙醇的促使下合成特定的热激蛋白,能起到稳定细胞膜和蛋白质的作用,通过应激反应减弱乙醇对细胞的毒害作用,从而提高酿酒酵母乙醇耐受性。
乙醇体积分数升高时,这些基因会被激活合成相关蛋白和海藻糖,增强酵母对乙醇的抵抗能力;其中海藻糖和脯氨酸可以防止蛋白质变性、减少膜的渗透性改变,海藻糖是细胞在环境胁迫下的应激产物;脯氨酸是一种渗透保护物质,可保护和维持生物大分子物质在胁迫环境下的稳定性,被认为是酵母对胁迫。
39卷 6期1999年12月微生物学报Acta Microbiologica Sinica Vol .39December No .61999收稿日期:1998-03-02,修回日期:1998-05-27酵母菌絮凝的分型及其生理生化特性的研究张博润 陈 蔚 铁翠娟 何秀萍 谭华荣(中国科学院微生物研究所 北京 100080)摘 要 通过对410余株酵母菌进行絮凝测定,从中筛选到5株强絮凝菌。
依据不同糖对其絮凝水平的抑制,将5株强絮凝菌分为F lo 1型和N ew Flo 型。
对这两种絮凝型菌株的相关生理生化特性进行了研究。
结果表明,Flo 1型菌絮凝只受甘露糖抑制,它对高温(70℃)、蛋白酶E 、胰蛋白酶敏感,而对蛋白酶K 、糜蛋白酶、Ca 2+、pH 有一定耐受性。
N ew Flo 型菌絮凝受甘露糖等多种糖抑制,它对高温(70℃)、各种蛋白酶、Ca 2+、pH 均较敏感。
这两种类型菌株絮凝的最适Ca 2+浓度为10mmo l /L ~1mol /L ,最适pH 为3.0~4.5。
关键词 酵母菌,絮凝,分型,生理生化特性分类号 Q939.5 文献标识码A 文章编号 0001-6209(1999)06-0527-32 酵母菌絮凝通常指酵母菌在生长期间发生的细胞间的无性凝集。
在发酵工业中,酵母菌细胞的絮凝能力是评价菌种优劣的一个重要指标。
若细胞絮凝性强,在发酵后期,分散于发酵液中的细胞相互聚集形成絮凝颗粒并沉降,从而有利于细胞同发酵液的有效分离,可大大简化后处理工艺,降低成本。
然而絮凝是一个极复杂的现象,不仅受遗传因子的控制,而且受环境、生理等多方面的影响。
目前,对酵母菌絮凝机理还不太清楚,主要有两种假说[1]:一种假说认为酵母菌细胞絮凝是由细胞壁上类外源凝集素的糖蛋白和甘露聚糖相互作用形成;而另一种假说认为酵母菌细胞絮凝是细胞壁上蛋白和甘露聚糖间以钙离子桥连接而成。
近年来,国外有关学者对酵母菌絮凝机理及其分子遗传学进行了较广泛的研究[2~4],而国内未见类似报道。