糖化醪pH值对酒精浓醪发酵的影响

李 勇 刘 钺 乔建援 张 锋 王秋峰

（河南天冠企业集团有限公司试验中心，河南 南阳 473000）

糖化醪pH值对酒精浓醪发酵的影响

李 勇 刘 钺 乔建援 张 锋 王秋峰

（河南天冠企业集团有限公司试验中心，河南 南阳 473000）

浓醪发酵具有设备利用率高、能耗低、酒精生产成本低等一系列的优点，但较高的底物浓度也会对酵母的生长繁殖及酒精发酵产生较大的影响，本试验通过调整糖化醪的pH值并检测发酵成熟醪中酒精度、残总糖等一系列指标，最终确定适合浓醪发酵的糖化醪pH值。

浓醪发酵；pH值

浓醪酒精发酵技术的优势在于能够大幅提高发酵设备的利用率和劳动生产率，显著降低能耗并且大大减少废水处理负荷等优点，因此具有广阔的应用前景，但是，在浓醪酒精发酵过程中，由于醪液渗透压提高，酵母生长受到抑制，活力降低，往往会造成残糖量过高，发酵不彻底。

氨基酸及某些糖类如麦芽糖的输送，是依靠H+离子存在下的质子协同输送的，因此，氢离子的浓度对酵母细胞的正常生长是十分重要的。现通过调整糖化醪的pH值，研究发酵成熟醪的各项指标变化规律改善酵母的生存环境，提高浓醪发酵过程的酒精得率。

1 材料与方法

1.1 菌株

ZT系列酵母（河南天冠企业集团有限公司）

1.2 原料

玉米粉、木薯粉、AB淀粉浆（均取自河南天冠集团生产车间）

1.3 酶制剂

α-淀粉酶（诺维信生物技术有限公司）

糖化酶（神舟生物科技有限责任公司）

酸性蛋白酶（山东隆大生物工程有限公司）

尿素为市售，其他药品均为分析纯试剂

1.4 试验方法

1.4.1 液化醪的制备：玉米粉、木薯粉、AB淀粉浆三种原料按2：3：5的比例混合后加水拌料，拌料浓度为33%，添加α-淀粉酶，添加量为15U/g原料，于95℃水浴锅内液化2 h，液化结束后冷却并补加液化过程中蒸发的水分。

1.4.2 糖化醪的制备：以上液化醪添加糖化酶180U/g原料，于60℃糖化20分钟，冷却备用。

1.4.3 酒母培养：糖化醪用无菌水稀释至浓度为25%，添加尿素1 g/L，接种酵母后于30℃、170rpm摇床培养16 h。

1.4.4 发酵试验：液化醪分别调整pH值至4.0、4.5、5.0、5.5后添加糖化酶180 U/g原料，酸性蛋白酶8U/g原料，接种量为20%。本实验采用边糖化边发酵的工艺，此工艺具有工艺简单、能耗低、发酵迅速、醪液酒精度高等众多优点。

1.4.5 发酵温度控制：0～16 h为33.0℃，16～24 h为35.0℃，24 h至发酵结束为34.0℃。

1.5 检测方法

1.5.1 残糖及残总糖：斐林试剂直接滴定法。

1.5.2 酒精度：蒸馏-密度计法。

2 结果与分析

2.1 发酵过程中醪液pH值变化趋势

图 1 发酵过程中醪液pH值变化趋势

由上图可以看出：发酵开始10小时之后发酵醪的pH值基本稳定在4.1～4.7之间，波动不大。发酵醪初始pH值若高于4.5则在较短时间内可稳定在4.5附近（4.3～4.7），pH值若低于4.5则上升较缓慢，整个发酵过程维持在4.2附近，而初始pH值为4.5时整个发酵过程中基本平稳，无明显波动。可见酵母菌在发酵之初为保证自身生长繁殖的需要产生了部分酸性物质将生存环境的pH值调整到适宜的范围，在此过程中有部分糖转化成有机酸，影响了向酒精途径的转化率。

2.2 发酵成熟醪化验结果

表 1 发酵成熟醪化验结果

2.3 糖化醪pH值对终了酒精度的影响

图 2 酒精度与糖化醪pH值的关系

图 3 酸度与糖化醪pH值的关系

图 4 外观糖度与糖化醪pH值的关系

图 5 残总糖与糖化醪pH值的关系

由上四图可以看出：当pH值为4.5时外观糖度、残总糖降到最低值，增大或减小pH值外观糖和残总糖都会升高，最低值比最高值分别降低了134.21%和30.24%。pH值为4.5时酸度也是最低的，原因是调整糖化醪pH时添加的是硫酸，而发酵过程中酵母产生的是有机酸，后者为弱酸不完全电离，需要更多的酸才能达到硫酸调整的效果，所以，有更多的糖转化成酒精。pH值为4.5时酒度也最高，在pH值大于4.5时随pH值降低酒度不断增加，pH值小于4.5后随pH值降低酒度又不断降低。pH值为4.5时比最低值提高了3.92%。

pH值在发酵过程中对糖化酶的活力也有较大影响，糖化酶在pH值为4.0～4.5时作用效果最好。当糖化醪的pH值为4.5时，酵母与糖化酶均处于最适范围之内，这对于酒精浓醪发酵、提高发酵的效率、节能降耗都是非常有利的。

3 结论

糖化醪的pH值维持在4.5附近时对酒精浓醪发酵有较好的促进作用，此时发酵彻底、残总糖较低、酸度较低、出酒率也高。

[1]李传林.应用浓醪发酵技术推动酒精工业节能及清洁生产[J].酿酒科技，2005（5）：107.

[2]沈同，王镜岩.生物化学[M].北京：高等教育出版社，1990.

[3]刘振，王金鹏，张立峰，等.木薯干原料同步糖化发酵生产乙醇[J].酿酒，2005（3）：353-356.

[4]高福荣.酿酒分析与检测[M].北京：化学工业出版社，2005.

[5]高福荣.酿酒分析与检测[M].北京：化学工业出版社，2005.

TS262.2

A

1671-0037（2014）10-83-2

李勇（1984-），男，助理工程师，本科，研究方向：生物能源。