酸性蛋白酶在酒精生产中应用方法和
众所周知,酒精生产的重要环节是发酵,而发酵的重点是酵母,酵母是酒精发 酵的重要菌种,它的质量好坏将直接影响酒精发酵的成效,关系到一个工厂的存 亡,这是每一个酒精工厂所要控制的重点。一般来说,外界因素可以影响到酵母机 体的改变,如发酵醪液的温度、pH、浓度、营养成分都可以影响到酵母的质量。 作 为酵母营养物质所必需的碳源来自糖化好的可发酵性糖,而作为氮源,酵母并不能 完全利用原料自身所含有的这些成分,一般仍需要外加补充利用。由于酸性蛋白酶是在酸性条件下起作用,而糖化酶水解淀粉与酵母发酵也 都是在低的pH下进行的,因此在PH为4。 0 ~4。 5时的发酵醪对于糖化酶、酸性 蛋白酶与酒精酵母...全部
众所周知,酒精生产的重要环节是发酵,而发酵的重点是酵母,酵母是酒精发 酵的重要菌种,它的质量好坏将直接影响酒精发酵的成效,关系到一个工厂的存 亡,这是每一个酒精工厂所要控制的重点。一般来说,外界因素可以影响到酵母机 体的改变,如发酵醪液的温度、pH、浓度、营养成分都可以影响到酵母的质量。
作 为酵母营养物质所必需的碳源来自糖化好的可发酵性糖,而作为氮源,酵母并不能 完全利用原料自身所含有的这些成分,一般仍需要外加补充利用。由于酸性蛋白酶是在酸性条件下起作用,而糖化酶水解淀粉与酵母发酵也 都是在低的pH下进行的,因此在PH为4。
0 ~4。 5时的发酵醪对于糖化酶、酸性 蛋白酶与酒精酵母都是最佳的,酸性蛋白酶可以将原料中的蛋白质水解得比较 彻底,这会使发酵成熟醪的黏度明显降低,有利于浓醪发酵和发酵罐的清洁以及 酒精蒸馏。
国外的一些学者如加拿大的Ingledew和Thomas等对如何改善酵母营养做 了大量的工作,他们的研究表明,在高浓度酒精发酵中主要是营养缺乏,而不是 积累的酒精导致发酵活性降低,这就要求另一方面酵母生长代谢所需要的氮源 也应该充足。
酵母菌的生理状态及营养状况对改善高酒精浓度下的酵母的生存率,提高酵母酒精发酵速率会产生很大影响。游离氨基氮(FAN)是酵母利用最 有效的氮源,酒精生产过程中添加酸性蛋白酶,可以有效地把那些可溶的和不可 溶的蛋白和肽水解成酵母可以吸收的FAN,从而增加醪液中酵母的数量,缩短发 酵周期;并且证明了酸性蛋白酶不会影响醪液中糖化酶的活力;相反蛋白酶对于 原料中蛋白质的水解可以破坏原料淀粉颗粒间质细胞壁的结构,使其包裹的淀 粉释放出来,有利于糖化酶的作用,有利于提高出酒率。
在接种之后添加酸性蛋 白酶,释放出来的FAN被酵母利用的速度远远大于细菌利用的速度。杰能科公司于1991年申请了酸性蛋白酶与糖化酶复合的应用专利(Lantero 和Fish),酒精工业所应用的商品酸性蛋白酶都为液体制剂,由于其生产的特殊性, 产品质量各不相同,国内的一些工厂由于技术因素的影响所生产的酸性蛋白酶活 力较低、纯度不高以及杂质超标,特别是卫生指标比较低,只能在工业级范围内使 用,杰能科公司生产的酸性蛋白酶活力高、纯度高,特别是卫生指标完全符合食品 级标准,因此被广泛应用在国内外的酒精行业。
杰能科GC106酸性蛋白酶就是为酒精工业设计生产的一种酸性蛋白酶的改 进制剂,它能够在极低的pH条件下水解蛋白质,高活力、高纯度、细菌总数极少, 完全符合食品标准级别。它是由基因工程改造的黑曲霉经深层发酵培养,分子筛 提取精制的,水解作用强,水解范围广。
由于发酵速度快,缩短发酵时间,因此降低 了副产物(甘油、乳酸等)的产生,因为这些副产物都是在发酵的后期产生的。这 样可使整个工厂的生产能力提高10% ~ 15%,同时由于促进酵母的繁殖而减少了 杂菌污染的机会;由于酵母强壮数量增加,使得发酵更加完全彻底,原料能被充分 利用,提高了淀粉转化率;由于GC106对于原料中的蛋白质分解得比较彻底,因此它能够减少蒸馏清液中的悬浮颗粒和剩余碳水化合物的含量,提高了蒸馏与蒸发 的效率;由于发酵中的糖分被酵母充分利用,因此蒸馏酒糟在高温干燥制成DDGS 的过程中,颜色比较浅,外观质量比较好。
浓醪酒精发酵一般还原糖的消耗比较缓慢,在添加GC106酸性蛋白酶后,与 对照组相比,酵母对还原糖(葡萄糖)的代谢速度明显加快,酒精含量也显著提 高。这有利于提高设备利用率,增加产量,并降低发酵染菌的机会。
比较糖化与边糖化边发酵(SSF)过程,还原糖的消耗速度以及最终的酒精含 量没有明显的差别,而采用SSF操作更为简便,可以进一步降低发酵染菌的可能 性。添加GC106酸性蛋白酶与尿素及空白对照,在发酵的中后期,a -氨基氮含量明显增加,这有利于酵母的生长和代谢,让酵母始终处于“青壮年时期”。
同时说 明,添加蛋白酶比添加尿素等无机氮源效果更好,并且操作简便,降低劳动强度。近些年的研究表明,虽然一些无机氮源如尿素可以很快降解为氨分子和二 氧化碳,但是会在酵母的代谢过程中形成聚氨酯类的化合物,而此类物质已经被 证实是致癌物,所以世界上许多国家尤其是发达国家已经禁止在生产食用酒精 的过程中添加尿素作为氮源。
我们相信,随着酸性蛋白酶成本的进一步降低及 人们食品安全意识的逐步增强,我国酸性蛋白酶在酒精生产中的应用必将成为 发展趋势。收起