固定化酵母細(xì)胞和傳統(tǒng)發(fā)酵法生產(chǎn)啤酒的比較

固定化酵母細(xì)胞和傳統(tǒng)發(fā)酵法生產(chǎn)啤酒的比較第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四前言

隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展，固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)啤酒是當(dāng)前啤酒生產(chǎn)的重大改革和發(fā)展方向。固定化細(xì)胞具有生長快，可連續(xù)使用的特點(diǎn)。越來越廣泛的應(yīng)用于發(fā)酵工業(yè)中，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)可連續(xù)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率。所以，固定化酵母細(xì)胞與傳統(tǒng)發(fā)酵法生產(chǎn)啤酒的比較有很重要的意義。第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四麥芽汁的選擇由于人工制作麥芽汁比較辛苦，本實(shí)驗(yàn)采用直接購買麥芽汁的方式。第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)原理使用包埋法固定酵母菌細(xì)胞。酵母菌在不同的PH下發(fā)酵程度不同，我們組選擇了PH為5.3和6.1的麥芽汁溶液。啤酒的發(fā)酵程度可以用殘?zhí)橇亢途凭葋頊y定。測定啤酒中所含的酵母菌可用平板計(jì)數(shù)法。第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備主要是儀器的準(zhǔn)備。1.發(fā)酵瓶5個(gè)（500ml)2.三角瓶（裝有無菌水）1個(gè)3.試管（裝有生理鹽水）6個(gè)，3組4.槍頭、離心管5.孟加拉紅培養(yǎng)基3瓶6.培養(yǎng)皿10個(gè)，三組7.PH計(jì)，試紙，鹽酸，燒堿第5頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四酵母細(xì)胞固定和測定一、酵母細(xì)胞的固定（一）、基本原理本次實(shí)驗(yàn)使用包埋法來固定細(xì)胞，即將微生物細(xì)胞均勻的包埋在不溶于水的多孔的海藻酸鈉膠體中。（二）、實(shí)驗(yàn)儀器和試劑儀器：100ml燒杯、500ml燒杯、磁力攪拌器、玻璃棒、量筒、恒溫水浴鍋、針筒、瓶子等?；瘜W(xué)材料：活化酵母菌、蒸餾水、0.05mol/L的CaCl2溶液、2.8g海藻酸鈉等。第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四（三）、實(shí)驗(yàn)步驟

1.稱取酵母菌液，離心操作。2.稱取1.7g無水氯化鈣，放入500ml錐形瓶中，加入300ml無菌水，現(xiàn)配先用。3.稱取0.7g海藻酸鈉，放入100ml燒杯中，加入40ml蒸餾水，攪拌后放入磁力攪拌器，開始攪拌。4.將融化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已經(jīng)活化的酵母細(xì)胞，充分混勻。第7頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四5.用注射器吸取酵母細(xì)胞海藻酸鈉混合液，以恒定的速度緩慢的將注射器中的溶液滴加到配置好的CaCl2溶液中，觀察液滴在CaCl2溶液中形成的凝膠珠的情形。將這些凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。注：試驗(yàn)中要留出適量的酵母細(xì)胞海藻酸鈉混合液，用于后面的細(xì)胞數(shù)目和活性的測定。第8頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四6.配制麥芽汁，調(diào)節(jié)麥芽汁的PH。我們組借用PH計(jì)，用配制好的鹽酸和燒堿溶液分別調(diào)節(jié)PH。最后，A組的PH為5.3，B組的PH為6.1.7.將制好的的膠珠均勻地放入A、B兩瓶中，放入恒溫箱中培養(yǎng)。第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四啤酒相關(guān)測定殘?zhí)菧y量酒精度的測量發(fā)酵后溶液中含有的酵母菌數(shù)第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四殘?zhí)堑臏y定：糖度計(jì)測定法一、糖度計(jì)的工作原理

光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生折射現(xiàn)象，且入射角正弦之比恒為定值，此比值稱為折光率。果蔬汁液中可溶性固形物含量與折光率在一定條件下（同一溫度、壓力）成正比例，故測定果蔬汁液的折光率，可求出果蔬汁液的濃度（含糖量的多少）。常用儀器是手持式折光儀，也稱糖鏡、手持式糖度計(jì)，

通過測定果蔬可溶性固形物含量（含糖量），可了解果蔬的品質(zhì)，大約估計(jì)果實(shí)的成熟度。手持糖度計(jì)一般是圓柱形的。第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四二、手持糖度折光儀使用說明（一）、儀器結(jié)構(gòu)①、折光棱鏡

②、蓋板

③、校準(zhǔn)螺栓

④、光學(xué)系統(tǒng)管路

⑤、目鏡（視度調(diào)節(jié)環(huán)）第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四（二）、使用方法打開蓋板②，用軟布仔細(xì)擦凈檢測棱鏡①。取待測溶液數(shù)滴，置于檢測棱鏡上，輕輕合上蓋板，避免氣泡產(chǎn)生，使溶液遍布棱鏡表面。將儀器進(jìn)光板對(duì)準(zhǔn)光源或明亮處，眼睛通過目鏡觀察視場，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡調(diào)節(jié)手輪⑤，使視場的藍(lán)白分界線清晰。分界線的刻度值即為溶液的濃度。（三）、校正和溫度修正儀器在測量前需要校正零點(diǎn)。取蒸餾水?dāng)?shù)滴，放在檢測棱鏡上，擰動(dòng)零位調(diào)節(jié)螺釘③，使分界線調(diào)至刻度0%位置。然后擦凈檢測棱鏡，進(jìn)行檢測。有些型號(hào)的儀器校正時(shí)需要配置標(biāo)準(zhǔn)液，代替蒸餾水。另一種方法是（只適合含糖量之測定）：利用溫度修正表，在環(huán)境溫度下讀得的數(shù)值加（或減）溫度修正值，獲得準(zhǔn)確數(shù)值。第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四（四）、注意事項(xiàng)儀器系精密光學(xué)儀器，在使用和保養(yǎng)中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1.在使用中必須細(xì)心謹(jǐn)慎，嚴(yán)格按說明使用，不得任意松動(dòng)儀器各連接部分，不得跌落、碰撞，嚴(yán)禁發(fā)生劇烈震動(dòng)。2.使用完畢后，嚴(yán)禁直接放入水中清洗，應(yīng)用干凈軟布擦拭，對(duì)于光學(xué)表面，不應(yīng)碰傷，劃傷。3.儀器應(yīng)放于干燥、無腐蝕氣體的地方保管。4.避免零備件丟失。第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四酒精含量測定：蒸餾—比重法

1．原理（1）蒸餾去除樣品中的非揮發(fā)性物質(zhì)（2）收集餾出液，用水恢復(fù)至原重（3）用比重瓶測定20℃時(shí)餾出液的比重(相對(duì)密度)（4）查比重與酒精含量對(duì)照表即可得出試樣中酒精含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。2．儀器附溫度計(jì)比重瓶25ml

第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四3.測定酒精度的步驟1.取100ml的實(shí)驗(yàn)液于蒸餾瓶中，加入100ml的蒸餾水。2.將儀器裝置連接好，打開加熱裝置。3.收集夠100ml蒸餾液后停止加熱，將蒸餾液倒入量筒中，冷卻至室溫后用酒精計(jì)測量其酒精度。4.對(duì)照酒精計(jì)的說明書讀數(shù)。第16頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

蒸餾裝置蒸餾出來的液體第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四4．注意事項(xiàng)（1）取樣過程發(fā)酵過程測定：取樣后立即用橡皮塞塞緊瓶口，防止酒精揮發(fā)。瓶裝或聽裝成品酒要放在冰箱冷藏室中，冷至10－15℃?zhèn)溆?。?）樣品過濾(如需要)和除氣過程在樣品過濾和除二氧化碳?xì)怏w時(shí)，都應(yīng)該在低于25℃的恒溫室中操作。如果空調(diào)正開著時(shí)，一定要避開風(fēng)口。。

過濾時(shí)，在漏斗上加蓋表面玻璃，接收瓶的瓶口要小，將漏斗下口插入接收瓶內(nèi)與液面的距離要短，以防止酒精揮發(fā)。制備好的樣，低溫密封，2h內(nèi)使用。

（3）蒸餾過程500mm蛇形冷凝器冷卻過程要防止中途停水或冷卻水管脫落。接收餾出液的容量瓶要外加冰水浴在蒸餾初沸前要緩慢加熱，防止酒液急劇沸騰，泡沫竄出在蒸餾過程中，要經(jīng)常檢查蒸餾裝置的各個(gè)連接處

（4）密度瓶的使用在每一次使用時(shí)都要進(jìn)行外觀檢查（是否破損內(nèi)外壁是否干凈、干燥（特別是小帽子的內(nèi)部））。密度瓶使用一段時(shí)間后要用酸性洗液浸泡清洗應(yīng)持比重瓶頸，不得拿瓶肚。水浴恒溫時(shí)禁止用手捂或放在室內(nèi)自然升溫，以免使比重瓶內(nèi)溶液受熱不均，產(chǎn)生較大誤差。

（5）天平稱重感量0.1mg的分析天平罩內(nèi)要放干燥劑，保持內(nèi)部空氣干燥稱重的速度要快當(dāng)室溫高于20℃時(shí)，比重瓶內(nèi)的溶液會(huì)升溫而外溢，比重瓶外壁會(huì)由于溫度差而產(chǎn)生露水，發(fā)生較大誤差；稱重時(shí)要戴薄型的尼龍手套，防止汗液粘附在瓶上。第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四成品啤酒的感官評(píng)定外觀取發(fā)酵得到的啤酒少量至于明亮處迎光觀察，然后再倒入干凈小燒杯中，借助于8倍放大鏡與光亮處觀察。對(duì)于有沉淀的酒樣，則記錄為清沉淀、沉淀、重沉淀等。有時(shí)啤酒雖透明，但也可發(fā)現(xiàn)小粒游動(dòng)，可用離心機(jī)使浮游物沉淀后，再以顯微鏡進(jìn)一步觀察。記錄為透明、清亮、微亮、微混及渾濁等。泡沫將原啤酒至于15℃水浴后保持等溫,,將啤酒從距離玻璃杯口約3㎝處容量為250ml的清潔玻璃杯中,觀察泡沫升起情況。記錄泡沫色澤和粗細(xì)。等泡沫穩(wěn)定后，測量泡沫高度，并進(jìn)一步記錄從泡沫穩(wěn)定后到泡沫消失，露出酒面的時(shí)間，最后觀察泡沫掛杯情況。根據(jù)觀察的現(xiàn)象進(jìn)行記錄，如潔白、白、發(fā)黃、灰；細(xì)膩、較細(xì)膩、較細(xì)、較粗、粗大；掛杯、尚掛杯、不掛杯等。第19頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四三、殘留酵母細(xì)胞的測定(平板計(jì)數(shù)法)

（一）實(shí)驗(yàn)操作：

1.樣本稀釋液的制備：（選擇適當(dāng)?shù)南♂尪龋?/p>

2.平板接種培養(yǎng)：平板涂抹計(jì)數(shù)法

3.結(jié)果計(jì)算：每克樣品的酵母菌數(shù)（cfu/g）=同一稀釋度的幾次重復(fù)的菌落平均數(shù)*稀釋倍數(shù)*10第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四（二）具體步驟1.水浴加熱孟加拉紅培養(yǎng)基，使其熔化成液體。2.將實(shí)驗(yàn)液以合適的倍數(shù)稀釋。（用無菌生理鹽水）3.將配制好的實(shí)驗(yàn)液倒入已經(jīng)標(biāo)號(hào)的培養(yǎng)皿中，趁熱倒入孟加拉紅培養(yǎng)基，及時(shí)蓋上培養(yǎng)皿的蓋子。待培養(yǎng)基凝固后，放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。4.待菌落長出后開始計(jì)數(shù)。第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.糖度的變化分析7月1日7月3日7月5日7月7日A組4.03.73.13.0B組3.53.22.92.9結(jié)果分析：麥芽汁的糖度總體比較低，原因可能是在調(diào)節(jié)PH值時(shí)加入的液體過多。糖度呈下降趨勢，說明在發(fā)酵過程中，酵母菌把麥芽糖轉(zhuǎn)化成了其他物質(zhì)。A組與B組相比，A組的變化較為明顯，說明A組條件下的發(fā)酵效果較好。第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四2.酒精度的變化及分析7月1日7月3日7月5日7月7日A組02.92.12.0B組02.52.11.1結(jié)果分析：酒精度的測定數(shù)據(jù)與理論值差距很大，主要原因是酒精計(jì)的使用有誤差。蒸餾出來的水過多也會(huì)導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四3.發(fā)酵后酵母菌數(shù)量數(shù)據(jù)

A組固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)液菌個(gè)數(shù)稀釋倍數(shù)皿1皿2皿3135被污染201010811100273B組固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)液菌個(gè)數(shù)稀釋倍數(shù)皿1皿2皿31多不可計(jì)多不可計(jì)多不可計(jì)1028311510015132第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四游離化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)液菌個(gè)數(shù)稀釋倍數(shù)皿1皿2皿310000005155501000000077111000000007225生理鹽水的對(duì)照組上面的菌數(shù)均為零。第25頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)果分析A組與B組比較可知，A組的酵母菌數(shù)少于B組的酵母菌數(shù)，主要原因是PH為5.3的環(huán)境下更適合酵母菌的生長，因此游離出來的酵母菌較少。由實(shí)驗(yàn)可知，游離化酵母菌實(shí)驗(yàn)液中的酵母菌數(shù)遠(yuǎn)多于固定化的。A中的一組被污染，原因可能是在傾倒培養(yǎng)基時(shí)無菌操作不準(zhǔn)確，或培養(yǎng)皿有問題。在同一種稀釋程度下，平行數(shù)據(jù)差別有的很大，可能是由于菌液與培養(yǎng)基混合的不均勻。第26頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四啤酒的感官鑒定發(fā)酵后的啤酒