CN101368162B - 适用于糖质原料高浓度酒精发酵的复合酵母及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母，其特征在于所述复合酵母包括选自酵母属(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一种的干酵母，并含有所述酵母生长所必需的营养物质，按重量份计包括：所述干酵母40～70，氮源20～40，磷源5～10，其它无机盐3～5，微量维生素1～2.5，以及抑菌剂0.5～1.2。本发明还涉及一种适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母的制备方法。利用本发明的复合酵母进行糖质发酵能提高发酵酒度，降低残糖量，可使标准原料如蔗糖的发酵最终酒度达到14.5～15.5％v/v，发酵醪液中残留的还原糖为0～0.1wt％。

Description

适用于糖质原料高浓度酒精发酵的复合酵母及制备方法
技术领域
本发明总体上涉及酒精发酵领域，具体而言，本发明涉及一种适用于利用糖质原料进行高浓度酒精发酵的复合酵母。 
背景技术
糖质原料的酒精发酵在酿酒及酒精工业中占有很大的比重，但是由于糖质原料固有的营养单一、pH缓冲性差等特性，一般的发酵剂很难使其发酵彻底，尤其是在高酒精浓度条件下。以蔗糖为例，普通的发酵剂，仅能维持发酵的酒精度为11～13％v/v的水平，若酒精度继续升高，则残留的糖份含量偏高，原料利用率下降。因此，如何改善糖质原料酒精发酵的醪液营养状况，彻底利用原料成分，是目前急需解决的问题。 
针对糖质原料的酒精发酵，现有技术仅采用酵母直接发酵，或补充部分氮源。而且现有技术没有科学地分析糖质原料酒精发酵的发酵液营养构成，也不能提供酵母生长发酵所需的必要营养，因此，不能对发酵液进行彻底发酵，使得醪液中残留的糖份含量偏高，原料利用率偏低。 
此外，在中国专利申请CN1710084A中公开了一种利用糖质作物清汁发酵生产乙醇的清洁生产工艺，其包括以下步骤：A.采用膨润土-壳聚糖复合絮凝剂澄清处理技术，对糖质作物压榨出混合汁进行澄清，分离的滤泥可作为有机肥料，从源头上污染物减量化； B.清汁浓缩到含糖度23％左右，用浓缩后的清汁加酵母进行发酵，提高发酵成熟醪的乙醇组分12％以上，从而减少吨乙醇的废液排放量；C.发酵醪液经蒸馏后的废醪液进行多效蒸馏浓缩作为动物蛋白饲料，做到废醪液的零排放，解决酒精生产的废醪液严重污染问题。 
但是在该专利中需要对糖质作物压榨产物进行膨润土-壳聚糖复合絮凝剂的絮凝处理，此外，还需要对经絮凝的甘蔗清汁进行浓缩，达到含糖量23％左右，因而需要额外的快速沉降器和板框过滤器等辅助设备，因而使得利用糖质作物清汁发酵生产乙醇的工艺的设备投资大大增加，在实施例中乙醇组分仅达到12.6％，残糖量为0.1％，从而增加了糖质作物清汁发酵生产乙醇的成本。 
针对现有技术的不足，在充分考虑糖质原料发酵液营养状况以及工艺设备投资的基础上，本发明提供了一种适用于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母，此复合酵母由干酵母和营养源组成，其中干酵母是发酵剂，对糖质原料具有很强的发酵活性；营养源包括无机盐或有机盐、微量元素和抑菌剂，能够提供酵母生长、发酵所需的必要营养，同时抑制杂菌的繁殖，最终实现糖质原料的彻底、快速发酵，从而提高原料的利用率，而且无需对糖质原料进行额外的预处理，从而降低了工艺的设备投资，可以在原来的设备基础上进行糖质原料的酒精发酵，并实现糖质原料的彻底、快速发酵，从而提高原料的利用率。 
发明内容
为此目的，一方面本发明提供了一种适用于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母，它能克服现有产品在酒精发酵中最终酒度不高、残糖偏高的缺点，能显著地提高糖质原料的酒精发酵效率，降低综合生产成本，并减轻环保压力。 
本发明的一个方面，提供了一种适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母，其特征在于所述复合酵母包括选自酵母属(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiaeHansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一种的干酵母，并含有所述酵母生长所必需的营养物质，按重量份计包括：所述干酵母40～70，氮源20～40，磷源5～10，其它无机盐3～5，微量维生素1～2.5，以及抑菌剂0.5～1.2。 
优选地，所述酵母为耐高温的酿酒高活性干酵母，优选为选自酵母属(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomycescerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一种的干酵母，所述氮源选自硫酸铵、尿素和硝酸铵以及它们两种或两种以上的混合物，所述磷源选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠以及它们两种或两种以上的混合物，所述其它无机盐选自硫酸镁、硫酸锌以及它们两种或两种以上的混合物，所述微量维生素选自泛酸钙、生物素和维生素B1以及它们两种或两种以上的混合物，所述抑菌剂选自青霉素或乳酸链球菌素(Nisin)以及它们的混合物。 
更优选地，所述酵母包括选自酵母属(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一种的干酵母，并含有所述酵母生长所必需的营养物质，按重量份计包括：所述干酵母50～60，氮源25～35，磷源6～8，其它无机盐3.5～4.5，微量维生素1～2.5，以及抑菌剂0.5～1.2。 
更优选地，所述青霉素为80万单位。 
优选地，所述糖质原料选自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。 
优选地，所述复合酵母的接种量按重量计为醪液量的0.03～0.1％。 
本发明的另一方面，提供了一种适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母，其特征在于所述复合酵母包括选自酵母属(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiaeHansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一种的干酵母，并含有所述酵母生长所必需的营养物质，按重量份计包括：干酵母40～70，氮源15～35，磷源3～7，酵母味素10～15以及抑菌剂0.5～1.2。 
优选地，所述酵母为选自酵母属(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一种的干酵母，所述氮源选自硫酸铵、尿素和硝酸铵以及它们两种或两种以上的混合物，所述磷源选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠以及它们两种或两种以上的混合物，所述酵母味素选自由啤酒酵母、酿酒酵母、面包酵母为原料生产的粉状酵母抽提物，所述抑菌剂选自青霉素或乳酸链球菌素(Nisin)以及它们的混合物。 
更优选地，所述复合酵母按重量份计包括：干酵母50～60，氮源20～30，磷源4～6，酵母味素11～14以及抑菌剂0.5～1.2。 
更优选地，所述青霉素为80万单位。 
优选地，所述糖质原料选自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。 
优选地，所述复合酵母的接种量按重量计为醪液量的0.03～0.1％。 
在本发明的再一方面，提供了一种制备所述的适用于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母的方法，包括：先将除干酵母外的其它组分分别进行粉碎；然后根据重量配比将所述干酵母及所述其它组分经粉碎的物料进行混合，并采用机械搅拌或人工搅拌的方法将所述干酵母及其它组分充分混合均匀；从而得到所述的复合酵母。 
本发明的复合酵母主要适用于以蔗糖及其它含有蔗糖成分(包括葡萄糖、果糖)为主要碳源进行酿酒及酒精生产的工业生产中。 
本发明中的糖质原料选自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。 
在制备本发明复合酵母时，可根据生产者所用的原材料，即糖质原料的不同，确定上述各组分的比例，先将除干酵母外的其它组分分别粉碎后，采用机械搅拌或人工搅拌的方法，将干酵母及其它组分充分混合均匀，按规格包装即可。 
本发明的耐高温酿酒高活性干酵母是发酵剂，在酒精发酵中将糖质转化为酒精，其它营养元素能够在高糖浓度条件下补充发酵醪液中的营养元素，提供发酵醪液中足够的营养元素，使酵母迅速生长繁殖、旺盛发酵，确保醪液中的糖分充分地转化为酒精，使原料利用率提高。 
本发明的复合酵母具有能提高发酵酒度，降低残糖、降低酒精发酵的综合成本、减轻环保压力、提高原料利用率等优点，而且原料制品易购、生产工艺简便、使用方便。使用本发明的复合酵母， 可使标准原料如蔗糖的发酵最终酒度达到14.5～15.5％v/v，发酵醪液中残留的还原糖为0～0.1wt％。 
具体实施方式
以下将参考实施例对根据本发明的适用于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母进行具体描述，本领域技术人员应该明了，以下的具体描述是为了便于理解本发明，并不用来限制本发明的保护范围。 
在本发明的一具体实施方式提供了一种适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母，其特征在于所述复合酵母包括选自酵母属(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiaeHansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一种的干酵母，并含有所述酵母生长所必需的营养物质，按重量份计包括：所述干酵母40～70，氮源20～40，磷源5～10，其它无机盐3～5，微量维生素1～2.5，以及抑菌剂0.5～1.2。 
在一优选实施方式中，所述酵母为选自酵母属(Saccharomycescerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一种的干酵母，所述氮源选自硫酸铵、尿素和硝酸铵以及它们两种或两种以上的混合物，所述磷源选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠以及它们两种或两种以上的混合物，所述其它无机盐选自硫酸镁、硫酸锌以及它们两种或两种以上的混合物，所述微量维生素选自泛酸钙、生物素和维生素B1以及它们两种或两种以上的混合物，所述抑菌剂选自青霉素或乳酸链球菌素(Nisin)以及它们的混合物。 
在一更优选实施方式中，所述酵母包括选自酵母属(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiaeHansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一种的干酵母，并含有所述酵母生长所必需的营养物质，按重量份计包括：所述干酵母50～60，氮源25～35，磷源6～8，其它无机盐3.5～4.5，微量维生素1～2.5，以及抑菌剂0.5～1.2。 
在一更优选实施方式中，所述青霉素为80万单位。 
在一优选实施方式中，所述糖质原料选自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。 
在一优选实施方式中，所述复合酵母的接种量按重量计为醪液量的0.03～0.1％。 
在本发明的另一具体实施方式中，提供了一种适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母，其特征在于所述复合酵母包括选自酵母属(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomycescerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一种的干酵母，并含有所述酵母生长所必需的营养物质，按重量份计包括：干酵母40～70，氮源15～35，磷源3～7，酵母味素10～15以及抑菌剂0.5～1.2。 
在一优选实施方式中，所述酵母为选自酵母属(Saccharomycescerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一种的干酵母，所述氮源选自硫酸铵、尿素和硝酸铵以及它们两种或两种以上的混合物，所述磷源选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠以及它们两种或两种以上的混合物，所述酵母味素选自由啤酒酵母、酿酒酵母、面包酵母为原料生产的粉状 酵母抽提物，所述抑菌剂选自青霉素或乳酸链球菌素(Nisin)以及它们的混合物。 
在一更优选实施方式中，所述复合酵母按重量份计包括：干酵母50～60，氮源20～30，磷源4～6，酵母味素11～14以及抑菌剂0.5～1.2。 
在一更优选实施方式中，所述青霉素为80万单位。 
在一优选实施方式中，所述糖质原料选自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。 
在一优选实施方式中，所述复合酵母的接种量按重量计为醪液量的0.03～0.1％。 
在本发明的又一具体实施方式中，提供了一种制备所述的适用于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母的方法，包括：先将除干酵母外的其它组分分别进行粉碎；然后根据重量配比将所述干酵母及所述其它组分经粉碎的物料进行混合，并采用机械搅拌或人工搅拌的方法将所述干酵母及其它组分充分混合均匀；从而得到所述的复合酵母。 
本发明的复合酵母主要适用于以蔗糖及其它含有蔗糖成分(包括葡萄糖、果糖)为主要碳源进行酿酒及酒精生产的工业生产中。 
本发明中的糖质原料选自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。 
在制备本发明复合酵母时，可根据生产者所用的原材料，即糖质原料的不同，确定上述各组分的比例，先将除干酵母外的其它组 分分别粉碎后，采用机械搅拌或人工搅拌的方法，将干酵母及其它组分充分混合均匀，按规格包装即可。 
实施例1适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母1及其制备 
根据复合酵母1的配比，先将尿素、磷酸二氢铵、一水合硫酸镁和一水合硫酸锌分别粉碎后，然后按重量份计为：耐高温酿酒高活性干酵母57、尿素30、磷酸二氢铵7.5、一水合硫酸镁2.5、一水合硫酸锌1、生物素0.5、维生素B1 0.5、泛酸钙0.5以及80万单位青霉素0.5进行机械混合，即得到适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母1。然后按照一定重量包装成袋，即得复合酵母1的成品。 
实施例2复合酵母1用于蔗糖原料酒精高浓度发酵 
将实施例1中制备的复合酵母1在蔗糖含量为25％左右的蔗糖溶液中进行酒精发酵。 
复合酵母1在上述蔗糖溶液中的接种量为醪液量的0.05％，并用碳酸钠调节醪液pH至7.5～8.5，在32～35℃下发酵约70小时。同时，将直接接种相同量的耐高温酿酒高活性干酵母作为对照样发酵约120小时。发酵结果如下： 
表1复合酵母1在蔗糖溶液中的发酵结果 
  指标   对照  加入复合酵母1
  初始糖度(Bx)   26.2   26.2
  酒精度(％v/v)   11.7   15.2
  残糖(g/l)   5.68   0.06
  发酵时间(hr)   120   70
[0050] 从表1中的结果可以看出：单纯利用耐高温酿酒高活性干酵母进行糖质发酵，在发酵120小时之后醪液中的残糖量为5.68g/l、酒精度为11.7％v/v；而利用本发明实施例1中的复合酵母1进行糖质发酵，在发酵70小时后醪液中的残糖量为0.06g/l、酒精度为15.2％v/v。 
实施例3适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母2及其制备 
根据复合酵母2的配比，先将硫酸铵、磷酸氢二铵以及酵母味素分别粉碎后，然后按重量份计为：耐高温酿酒高活性干酵母55、硫酸铵25、磷酸氢二铵7.5、酵母味素12和以及80万单位青霉素1.0进行机械混合，即得到适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母2。然后按照一定重量包装成袋，即得复合酵母2的成品。 
实施例4复合酵母2用于糖蜜原料酒精高浓度发酵 
将实施例3中制备的复合酵母2在总糖糖度为30Brix左右的蔗糖糖蜜溶液中进行酒精发酵。 
复合酵母2在上述糖蜜溶液中的接种量为醪液量的0.08％，在约32～35℃下发酵约45小时。同时，将直接接种相同量的耐高温酿酒高活性干酵母作为对照样发酵约72小时。发酵结果如下： 
表2复合酵母2在蔗糖糖蜜溶液中的发酵结果 
  指标   对照  加入复合酵母2
  初始糖度(Bx)   30   30
  酒精度(％v/v)   8.7   12.3
  残糖(Bx)   8.0   4.5
  发酵时间(hr)   72   45
[0058] 从表2中的结果可以看出：单纯利用耐高温酿酒高活性干酵母进行蔗糖糖蜜发酵，在发酵72小时后醪液中的残糖量为8.0Bx、酒精度为8.7％v/v；而利用本发明实施例3中的复合酵母2进行糖蜜发酵，在发酵45小时后醪液中的残糖量为4.5Bx、酒精度为12.3％v/v。 
由此可以得出结论，利用本发明的复合酵母进行糖质发酵能提高发酵酒度，降低残糖量，从而降低酒精发酵的综合成本、减轻环保压力、提高原料利用率，而且本发明的复合酵母使用方便。使用本发明的复合酵母，可使标准原料如蔗糖的发酵最终酒度达到14.5～15.5％v/v，发酵醪液中残留的还原糖为0～0.1wt％。 
本领域的技术人员应当明了，上述优选实施例只是对本发明的具体说明，并不构成对本发明的限制。根据需要可以对其进行多种改进，组合，亚组合以及变换，所有的改进，组合，亚组合、变换以及等效替换都落入在所附的权利要求的范围内。 

Claims (8)

1.一种适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母，其特征在于所述复合酵母包括选自酵母属Saccharomyces cerevisiae中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarumBeijerinek中的任一种的干酵母，并含有所述酵母生长所必需的营养物质，按重量份计包括：所述干酵母40～70，氮源20～40，磷源5～10，其它无机盐3～5，微量维生素1～2.5，以及抑菌剂0.5～1.2，所述酵母为选自酵母属Saccharomyces cerevisiae中的啤酒酵母Saccharomycescerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarumBeijerinek中的任一种的干酵母；所述氮源选自硫酸铵、尿素和硝酸铵；所述磷源选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠以及它们两种或两种以上的混合物；所述其它无机盐选自硫酸镁和硫酸锌的混合物；所述微量维生素选自泛酸钙、生物素和维生素B1的混合物；所述抑菌剂选自青霉素或抑乳酸菌素Nisin或者它们的混合物。
2.根据权利要求1所述的复合酵母，所述酵母包括选自酵母属Saccharomyces cerevisiae中的啤酒酵母Saccharomycescerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarumBeijerinek中的任一种的干酵母，并含有所述酵母生长所必需的营养物质，按重量份计包括：所述干酵母50～60，氮源25～35，磷源6～8，其它无机盐3.5～4.5，微量维生素1～2.5以及抑菌剂0.5～1.2。
3.一种适合于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母，其特征在于所述复合酵母包括选自酵母属Saccharomyces cerevisiae中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarumBeijerinek中的任一种的干酵母，并含有所述酵母生长所必需的营养物质，按重量份计包括：干酵母40～70，氮源15～35，磷源3～7，酵母味素10～15以及抑菌剂0.5～1.2，所述酵母为选自酵母属Saccharomyces cerevisiae中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarumBeijerinek中的任一种的干酵母；所述氮源选自硫酸铵、尿素和硝酸铵以及它们两种或两种以上的混合物；所述磷源选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠以及它们两种或两种以上的混合物；所述酵母味素选自由酿酒酵母、面包酵母为原料生产的粉状酵母抽提物；所述抑菌剂选自青霉素或抑乳酸菌素Nisin或者它们的混合物。
4.根据权利要求3所述的复合酵母，其中，所述酵母味素选自由啤酒酵母、面包酵母为原料生产的粉状酵母抽提物。
5.根据权利要求1或3所述的复合酵母，所述青霉素为80万单位。
6.根据权利要求1或3中任一项所述的复合酵母，所述糖质原料选自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的复合酵母在用于以蔗糖及其它含有蔗糖成分为主要碳源进行酿酒及酒精生产的工业生产中的应用，其中，所述复合酵母的接种量按重量计为醪液量的0.03～0.1％。
8.一种制备权利要求1～6中任一项所述的适用于糖质原料酒精高浓度发酵的复合酵母的方法，包括：先将除干酵母外的其它组分分别进行粉碎；然后根据重量配比将所述干酵母及所述其它组分经粉碎的物料进行混合，并采用机械搅拌或人工搅拌的方法将所述干酵母及其它组分充分混合均匀；从而得到权利要求1～6中任一项所述的复合酵母。
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