不同接种量对酒精发酵的影响浅析

张 锋 刘 钺 李 勇 曲爱民 王秋峰

（河南天冠企业集团有限公司，河南 南阳 473000）

不同接种量对酒精发酵的影响浅析

张 锋 刘 钺 李 勇 曲爱民 王秋峰

（河南天冠企业集团有限公司，河南 南阳 473000）

通过对接种量10%、20%、30%、40%的酒精发酵情况进行分析，计算各自的淀粉转化率，从而确定合适的接种量为20%～30%。

接种量；转化率；发酵

酿酒酵母作为乙醇发酵的主要微生物菌株，广泛应用于包括啤酒等各种饮用酒类以及新兴的燃料乙醇发酵过程。高浓度发酵因能在单位时间和空间内获得相对高的产量，节约成本而备受关注，成为一直以来的研究热点[1]。所谓的高浓度酒精发酵，是以提高单位体积内发酵醪液中淀粉的含量，在适量的酿酒酵母菌作用下，在一定的时间内力求得到最多的发酵终产物—酒精[2]。采用高浓度葡萄糖进行发酵最早由Casey等人提出，将高浓发酵定义为含大于等于18 g可溶性固形物/100 g发酵液的发酵[3]。而酵母的质量和接种量对高浓度发酵的实现有着至关重要的影响。

种子接种量的大小对发酵产酒精水平高低的影响比较大。接种量太小，菌数增长缓慢，培养时间长，使发酵周期延长，同时会降低酵母菌种活力，不利于高产酒精。接种量过大，会因菌数剧增过快和随接种而移入过多的代谢废物，导致菌种容易衰老，不利于高产酒精。接种量适宜，既能保证合理缩短发酵周期，又能得到较高的发酵产酒精水平[4]。

下面通过试验来确定合适的酵母接种量。

1 试验目的：

比较不同接种量参数时的发酵情况，通过测算不同接种量时的淀粉转化率，确定合适的接种量。

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 玉米粉、木薯粉：取自河南天冠企业集团有限公司燃料乙醇厂。

2.1.2 酒母：取自河南天冠企业集团有限公司燃料乙醇厂。

2.1.3 液化酶：诺维信液化酶，100000u/m l。

2.1.4 糖化酶：神舟糖化酶，100000u/ml。

2.2 试验方法

2.2.1 酒母。

采用生产用酒母，接种量分别为10%、20%、30%、40%。

2.2.2 发酵醪。

采用自制发酵醪，原料配比为30%木薯+70%玉米，拌料浓度38%。100℃下液化1.5 h后冷却备用，液化酶加量为10μ/g（干料）。

2.2.3 接种。

接种的同时加入糖化酶，糖化酶加量为170μ/g（干料）。并加入无菌水，调节接种后每个梯度发酵醪的干物质都控制在30%。具体配制方法见表1。

表 1 不同接种量的酒母、发酵醪、无菌水添加量

2.2.4 发酵控制。

2.2.4.1 温度控制。

0-16 h：33.0℃，16-24 h：35.0℃，24 h-发酵终了：34.0℃。

2.2.4.2 终点判定：

以各瓶每小时失重不超过0.20 g为发酵终点。

2.2.5 淀粉转化率计算方法。

淀粉转化率=实际产酒（g）/理论产酒（g）。

实际产酒=终了酒度*总体积*0.7893。

理论产酒=（酒母质量*酒母淀粉含量+发酵醪质量*发酵醪淀粉含量）*0.5679。

注：0.7893为纯酒精密度。1 g淀粉理论产酒0.567 9 g。

3 结果与分析

3.1 发酵的初始参数见表2。

表 2 酒母初始参数

3.2 CO2失重曲线

图 1 不同接种量发酵过程二氧化碳失重曲线对比

由图1可以看出，随着接种量的增大，发酵速度呈现上升的趋势。这说明接种量越大，发酵越旺盛。提高接种量，可以加快发酵速度，缩短发酵时间，提高发酵效率。

3.3 发酵终了的化验结果见表3

表 3 发酵终了化验结果

从表3数据来看，4组发酵样的终了化验结果，发酵进行的都比较彻底，外观糖、酸度、残糖和残总糖都没有明显的差距，发酵产酒随接种量的增加而增加，但30%接种量的发酵酒度高于40%接种量的酒度。这说明增加接种量可以提高发酵产酒量，但接种量并不是越大越好，过大的接种量会造成出酒率的降低。

3.4 淀粉转化率计算结果见表4

表 4 不同接种量的淀粉转化率

由表4可以明显看出，提高接种量时淀粉转化率随之提高，接种量达到30%时淀粉转化率最高，继续增加接种量至40%时，淀粉转化率反而下降。这是因为接种量过大时，酒母自身生命活动所消耗的糖也随之增加，从而造成产酒下降，淀粉转化率降低。

4 结论

综上所述，提高接种量可以提高发酵速度，缩短发酵时间，提高淀粉转化率。但接种量并不是越大越好，在接种量30%时淀粉转化率达到最大值，继续加大接种量会降低淀粉转化率。在实际生产应用时，接种量的大小还要考虑酒母培养成本、醪液浓度及设备等问题，所以合适的酵母接种量应该为20%～30%。

[1]高翠娟.酿酒酵母耐乙醇特性的分析及代谢工程改造研究[D].山东大学，2010.

[2]章克昌.酒精与蒸馏工艺学[M].北京：中国轻工业出版社，1995.

[3]Casey G P，Magnus C A，Ingledew WM.High gravity brewing：nutrien tenhanced production of hligh concentrations of ethanol by brewing yeast.Biotechnol lett，1983（5）：429-434.

[4]侯保朝，杜风光，郭永豪，贾新成，刘代武.高浓度酒精发酵[J].酿酒科技，2005（4）.

TS261.1

A

1671-0037（2014）10-84-2

张锋（1985-），男，本科，助理工程师，研究方向：生物能源与生物化工。