專利名稱：一種利用酵母發(fā)酵馬鈴薯制備乙醇的方法
—種利用酵母發(fā)酵馬鈴薯制備乙醇的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用酵母發(fā)酵馬鈴薯制備乙醇的方法。
技術(shù)背景
乙醇是一種高效、環(huán)保、可再生的燃料及汽油添加劑，大力發(fā)展燃料乙醇，不僅可以有效解決能源日益匱乏的難題，更加可以有效減少環(huán)境污染。我國傳統(tǒng)的乙醇生產(chǎn)，一般以糧食為原料，不但成本高而且產(chǎn)量也收糧食資源的限制，產(chǎn)量有限，難以滿足需求。
馬鈴薯，又名土豆，山藥蛋、洋芋等，塊莖中含有豐富的淀粉，占其質(zhì)量的8% 29%，其中馬鈴薯淀粉中，支鏈淀粉占80%左右，具有很好的儲(chǔ)藏性。馬鈴薯淀粉與其他淀粉在物理性能上有許多不同，主要表現(xiàn)為淀粉顆粒大，支鏈淀粉含量高，糊化溫度低，糊透明，膨脹力大，黏度高，臨界濃度低，不易老化等特點(diǎn)。因此，作為酒精發(fā)酵的原料，優(yōu)于其他淀粉質(zhì)原料。
但是，目前酒精生產(chǎn)還存在很大的問題，除了生產(chǎn)過程能耗大，原料受到土地和水資源的限制，以及酒糟處理的問題外，利用馬鈴薯為原料生產(chǎn)酒精成本過高，酒精發(fā)酵的強(qiáng)度不大。如果將發(fā)酵強(qiáng)度提高幾倍、幾十倍，那么發(fā)酵車間的投資就將大為減少，最終對(duì)成本降低有利。因此，酒精發(fā)酵強(qiáng)度的提高問題也是當(dāng)今世界研究的熱點(diǎn)課題。本發(fā)明以鮮馬鈴薯為原料，研究影響發(fā)酵強(qiáng)度的發(fā)酵工藝參數(shù)，為提高馬鈴薯淀粉利用率，提高出酒率提供技術(shù)支持。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用酵母發(fā)酵馬鈴薯制備乙醇的方法。
I. 一種利用酵母發(fā)酵馬鈴薯制備乙醇的方法，其特征在于發(fā)酵時(shí)，在250 mL三角瓶中裝入50 mL發(fā)酵培養(yǎng)基,接入一定量的復(fù)水后的酵母,在一定的溫度下,發(fā)酵一定的時(shí)間。
2.步驟I所述的發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L):加入一定糖度的液化和糖化后的醪液，3 g無水硫酸鎂，I. 5 g磷酸二氫鉀，pH為4. 3，121°C，滅菌15 min。
3.步驟I所述的酵母復(fù)水過程每I g干酵母添加10倍量的無菌水，在30_34°C 的水浴中復(fù)水活化；將酵母加入溫水中，防止結(jié)塊，靜置5 10 min，攪拌30 min。
4.步驟2所述的馬鈴薯液化過程為了使淀粉從細(xì)胞中游離出來，馬鈴薯漿在進(jìn)行糖化之前一定要經(jīng)過水一熱處理，并轉(zhuǎn)化為溶解狀態(tài)，以便淀粉酶系統(tǒng)進(jìn)行糖化。采用低溫蒸煮工藝進(jìn)行液化，按照15 u/g量，加入2\104單位/!^耐高溫α-淀粉酶于渾濁的馬鈴薯漿中，在95的水浴鍋中液化60 min。
5.步驟2所述的糖化過程為了進(jìn)一步將淀粉酶解成可發(fā)酵糖，待液化馬鈴薯漿溫度降至60°C，調(diào)整pH值至4. 5，依照150 u/g的量，加入5 X IO4單位/g的糖化酶，在 60°C條件下糖化48 h。
6.步驟I所述的最佳發(fā)酵溫度為32°C。
7.步驟I所述的最佳發(fā)酵時(shí)間為60 h。
8.步驟I所述的最佳醪液糖度為16。Bx。
9.步驟I所述的酵母最佳添加量為1.2%。
有益效果在于本發(fā)明以酵母菌為出發(fā)菌株，以馬鈴薯為發(fā)酵原料，經(jīng)液化、糖化等處理后發(fā)酵生產(chǎn)酒精，以出酒率為指標(biāo)，研究發(fā)酵工藝中的最佳參數(shù)。


圖I溫度對(duì)出酒率的影響。
圖2發(fā)酵時(shí)間對(duì)出酒率的影響。
圖3醪液糖度對(duì)出酒率的影響。
圖4酵母添加量對(duì)出酒率的影響。
具體實(shí)施方式
下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明，但對(duì)本發(fā)明沒有限制。
本發(fā)明所用的菌株為巴斯德畢赤酵母，購買于ACCC，編號(hào)為ACCC20065。
實(shí)施例I本實(shí)施案例說明不同溫度對(duì)出酒率的影響，調(diào)節(jié)糖化醪液PH值為4. 3，初始糖度為10。 Bx，酵母添加量為I. 0%，分別在28，30，32，34及36°C條件下，發(fā)酵72 h，研究溫度對(duì)發(fā)酵醪酒精度的影響。結(jié)果如圖I所示。
溫度是影響酵母生長(zhǎng)和酒精代謝酶系統(tǒng)的重要因素，溫度低則酵母生長(zhǎng)受到抑制，酶系統(tǒng)的產(chǎn)量和活性較低；高溫抑制了酵母的生長(zhǎng)，鈍化了酵母的發(fā)酵酶系，酵母活力受到明顯影響。由圖I可看出，出酒率隨溫度的增加，呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，最佳的出酒率溫度是32 °C。
實(shí)施例2本實(shí)施案例說明不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)出酒率的影響，調(diào)節(jié)糖化醪PH值為4. 3，初始糖度為 10。Bx，酵母添加量為1.0%，在321溫度下分別發(fā)酵48，60，72，84，96 h，研究發(fā)酵時(shí)間對(duì)出酒率的影響。發(fā)酵時(shí)間對(duì)出酒率的影響見圖2。
由圖2可看出，最佳發(fā)酵時(shí)間為60 h。發(fā)酵時(shí)間太短，可發(fā)酵性糖的利用不完全， 殘?zhí)橇枯^高，原料利用率低；而發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)，則會(huì)引起產(chǎn)物分解，酒精揮發(fā)，不利于分離， 而且易產(chǎn)生酸敗，產(chǎn)生的更多副產(chǎn)物會(huì)抑制發(fā)酵的進(jìn)行。
實(shí)施例3本實(shí)施案例說明不同醪液糖度對(duì)出酒率的影響，調(diào)節(jié)糖化醪PH值為4. 3，添加酵母 1.0%，分別調(diào)節(jié)糖度為10，12，14，16及18。Bx，在32°C條件下發(fā)酵60 h，研究糖化醪液糖度對(duì)出酒率的影響。結(jié)果如圖3所示。
由圖3可看出，醪液糖度為16。Bx時(shí)，酒精的得率較高。理論上，糖度可以更高達(dá)到20。Bx甚至以上，屬濃醪發(fā)酵，但濃醪發(fā)酵對(duì)體系中酵母菌及醪液營養(yǎng)狀況要求很嚴(yán)格。 較高的醪液濃度可以發(fā)生明顯的葡萄糖的阻遏作用和底物抑制作用，從而抑制了酵母的生長(zhǎng)，降低了出酒率；而低糖度的醪液，即細(xì)胞外糖度高于細(xì)胞內(nèi)糖度時(shí)，將增加酵母細(xì)胞糖跨膜輸送的能量，減弱酵母酒精代謝口。
實(shí)施例4本實(shí)施案例說明不同酵母添加量對(duì)出酒率的影響，調(diào)節(jié)糖化醪液PH值為4. 3，糖化醪液初始糖度為16。Bx，添加酵母量為O. 6%,O. 8%，1.0%，1.2%，1.4%，在32°C條件下發(fā)酵60 h，研究酵母添加量對(duì)出酒率的影響。結(jié)果如圖4所示。
由圖4可看出，酵母最佳添加量為1.2%。接種量太小，菌數(shù)增長(zhǎng)緩慢，培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)，使發(fā)酵周期延長(zhǎng)，同時(shí)會(huì)降低酵母菌種的活力，不利于酒精高產(chǎn)；接種量過大，會(huì)因菌數(shù)劇增過快和隨接種而移入過多的代謝廢物，導(dǎo)致菌種容易衰老，不利于酒精高產(chǎn)；接種量適宜，既能保證合理縮短發(fā)酵周期，又能得到較高的發(fā)酵產(chǎn)酒精水平。
權(quán)利要求
1.ー種利用酵母發(fā)酵馬鈴薯制備こ醇的方法，其特征在于發(fā)酵時(shí)，在250 mL三角瓶中裝入50 mL發(fā)酵培養(yǎng)基,接入一定量的復(fù)水后的酵母,在一定的溫度下,發(fā)酵一定的時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，發(fā)酵培養(yǎng)基每升培養(yǎng)基加入一定糖度的液化和糖化后的醪液，3 g無水硫酸鎂，I. 5 g磷酸ニ氫鉀，pH為4. 3，121°C，滅菌15 min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，酵母復(fù)水過程每Ig干酵母添加10倍量的無菌水，在30-34°C的水浴中復(fù)水活化；將酵母加入溫水中，防止結(jié)塊，靜置5 10 min,攪拌30 min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在干，馬鈴薯液化過程采用低溫蒸煮エ藝進(jìn)行液化，按照15 u/g量，加入2X IO4單位/mL耐高溫α -淀粉酶于渾濁的馬鈴薯漿中，在95的水浴鍋中液化60 min。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，糖化過程為了進(jìn)一步將淀粉酶解成可發(fā)酵糖，待液化馬鈴薯漿溫度降至60°C，調(diào)整pH值至4. 5，依照150 u/g的量，加入5X104單位/g的糖化酶，在60°C條件下糖化48 h。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于發(fā)酵溫度為32°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于發(fā)酵時(shí)間為60h。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于醪液糖度為丨6°Bx。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，酵母添加量為I.2%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用酵母發(fā)酵馬鈴薯制備乙醇的方法，本發(fā)明以酵母菌為出發(fā)菌株，以馬鈴薯為發(fā)酵原料，經(jīng)液化、糖化等處理后發(fā)酵生產(chǎn)酒精，以出酒率為指標(biāo)，研究發(fā)酵工藝中的最佳參數(shù)。
文檔編號(hào)C12P7/06GK102978242SQ201210304439
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者周雪琴 申請(qǐng)人:太倉市周氏化學(xué)品有限公司