第四章 糖蜜發(fā)酵生產酵母

第四章糖蜜發(fā)酵生產酵母

第一節(jié)概述1、酵母的作用與用途：酵母是單細胞蛋白質的一種，酵母菌體內蛋白質的含量非常豐富，按菌體干重計，有50％～70％之多。此外，還含有多種氨基酸及多種維生素。從酵母細胞中還可提取藥物和工業(yè)原料，如核糖核酸、核苷酸等。酵母還可用作動物飼料。

2、生產酵母的原料：含有碳源的廢水：糖蜜、亞硫酸法造紙廢液、食品發(fā)酵工業(yè)廢水、纖維水解液、含烴的石油工業(yè)廢水等多種工業(yè)廢水。

在含碳廢水中適當加以氮源，在供氧充足的條件下，就可以通過酵母菌的呼吸作用進行繁殖，合成菌體蛋白質。

3、酵母產品種類：目前市售的酵母產品有醫(yī)用酵母、飼料酵母、活性干酵母或鮮酵母。

第二節(jié)酵母生產工藝流程與其他工業(yè)廢水相比，甘蔗糖蜜含有更豐富的、更適宜酵母生長的有利成分。例如，100g甘蔗糖蜜中含有生物素約100μg，泛酸5000μg，肌苷酸1200μg以及維生素B1、B2、B6、D等，所以，甘蔗糖蜜被認為是制造酵母的最好原料。以糖蜜為原料生產酵母的工藝流程如圖1-4-1所示。（55頁）

上述工藝流程可分為以下四個工序：（一）糖蜜的預處理：糖蜜中含有較多的糖分，大量的灰分及膠體物質，不利于酵母的生長，工藝上需對糖蜜進行預處理。糖蜜的預處理包括：稀釋、酸化、滅菌、中和及澄清等工藝過程。（二）種母的制備：在酵母生產中，除原料外，還需對酵母進行純種培養(yǎng)，即制備種母。包括菌種室擴大培養(yǎng)過程和生產車間至中間酵母罐的車間擴大培養(yǎng)過程。

（三）酵母的有氧發(fā)酵在發(fā)酵罐中，在通風條件下，使酵母生長，繁殖的培養(yǎng)過程。其目的是最大限度地獲取酵母細胞。（四）酵母的后加工：在成熟的培養(yǎng)液中，酵母細胞處于懸浮狀態(tài)，濃度較稀，需經離心分離等工序使其濃縮，制成各種商品酵母。酵母的后加工一般包括離心分離，壓榨（或過濾）以及干燥等過程。

第三節(jié)酵母發(fā)酵的菌種及其純粹培養(yǎng)一、酵母發(fā)酵的菌種特點：（1）菌種不代謝毒素（2）繁殖程度快（3）對基質的專一性寬（4）嗜熱性強且適宜在較低的PH值下生長。（5）蛋白質及維生素等有效成分含量豐富（6）菌體細胞肥大，便于回收。

分類（1）生產醫(yī)用酵母的菌種：酵母科啤酒酵母（常用）

隱球酵母科的產元假絲酵母

葡萄汁酵母（2）生產飼料酵母的菌種：熱帶假絲酵母（3）生產活性干酵母或鮮酵母的菌種：啤酒酵母

二、菌種的純粹培養(yǎng)菌種的純粹培養(yǎng)，是指在無菌條件下逐漸積累一定數量的純種酵母的復雜過程，它包括菌種室擴大培養(yǎng)過程和生產車間至中間酵母罐的車間擴大培養(yǎng)過程。酵母菌種純粹擴大培養(yǎng)包括表1-4-5（56頁）所列的各個階段，各階段的培養(yǎng)操作條件（以某廠為例）列于表內。第四節(jié)酵母培養(yǎng)液的制備一、原料糖蜜的處理1、目的：去除各種雜質（含蛋白質的凝固物、膠體物、色素、細菌等）

2、處理方法：

（1）機械分離（2）熱酸化澄清法（含酸化、加熱滅菌、鼓氣通風等過程）

二、麥芽汁的制備

麥芽汁中含有酵母特別容易利用的氨基酸和酰胺態(tài)氮、無機正磷酸、多種鹽類、酶類及促進酵母繁殖的生長素，因此在實驗室的試管和三角瓶培養(yǎng)階段多采用麥芽汁作培養(yǎng)液。制備方法（見57頁）三、營養(yǎng)液的制備在酵母培養(yǎng)過程中，糖蜜雖含有豐富的碳源，但氮源和磷源的營養(yǎng)物含量不足，所以在生產酵母時，需添加硫酸銨或培養(yǎng)液中含有酵母生長所必須的全部營養(yǎng)物質，并在適宜的培養(yǎng)條件下，酵母才能良好地進行生長繁殖。尿素等作為氮源，添加磷酸或過磷酸鈣浸出液作磷源，有的還要添加硫酸鎂作為糖蜜中鎂的補充。

營養(yǎng)物的添加量是按使用的原料和選用的菌種而選擇使用的。通常將營養(yǎng)物加水5～10倍溶解備用。

四、堿液的制備培養(yǎng)酵母時，醪液酸性增大，需要加堿液調整pH，通常使用的堿液是純堿（Na2CO3）溶液或氨水。配制純堿溶液：在溶堿箱中注入適量的水，加入純堿攪拌均勻，配成濃度為10％的純堿溶液，供調pH用。以氨水調pH值，要求氨水含氮量指標達到12％～15％。五、工藝用水和空氣的凈化工藝上對水要求是，水中不應含有影響酵母生長的亞硝酸鹽、硝酸鹽和病原菌，特別是大腸桿菌、霉菌以及其他腐敗菌，所以在生產上應采用水質達到生活用水標準的自來水或未被污染的井水。

空氣使用前應經過過濾，以清除空氣中的塵埃和微生物。

第五節(jié)酵母的發(fā)酵

酵母大量繁殖的過程稱為酵母發(fā)酵。發(fā)酵工藝分間歇式發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵兩種。作為商品酵母的生產，不管是間歇發(fā)酵還是連續(xù)發(fā)酵，一般需經歷三代，即第一代、第二代純種酵母的繁殖（或制備），至第三代才是商品酵母。問歇發(fā)酵與連續(xù)發(fā)酵的區(qū)別，僅在于第三代商品酵母的生產制造工藝有所不同。

一、第一代、第二代純種酵母的繁殖

繁殖第一代、第二代種子酵母時，一般采用通風流加法。發(fā)酵（流加）的時間，按生產指示的流加方案，多為8～12h。其培養(yǎng)液的流加方案視具體情況而有不同。

二、商品酵母的生產1．間歇發(fā)酵法生產酵母間歇發(fā)酵法是將第二代的液體酵母或經活化的壓榨酵母作為種子，按規(guī)定量連續(xù)流加糖液、營養(yǎng)液、清水、通入無菌空氣，控制一定的pH和發(fā)酵液濃度及發(fā)酵溫度，經8～12h流加滿罐。停止流加操作后，繼續(xù)培養(yǎng)1h，使發(fā)酵成熟，然后將成熟醪送去分離、干燥，便得商品酵母。目前，面包酵母的生產、藥用酵母多采用間歇發(fā)酵法。

2．連續(xù)發(fā)酵法生產酵母

連續(xù)發(fā)酵法是將第二代純種酵母接入配制好一定量基液的發(fā)酵罐后，在通風攪拌的情況下，連續(xù)流加糖液、營養(yǎng)液和清水，并調節(jié)及控制pH濃度、溫度等在最適的范圍內，當流加各物料達到規(guī)定容積、酵母細胞數量也達到一定要求后，便轉入商品酵母的連續(xù)發(fā)酵流加操作：一方面繼續(xù)連續(xù)地流加新鮮培養(yǎng)液，同時又連續(xù)不斷地排出等量的含有酵母菌體細胞的發(fā)酵液送去分離，使罐內的環(huán)境，包括營養(yǎng)液和產物的濃度、溶解氧量、pH、溫度等保持在最適宜酵母茵生長繁殖的穩(wěn)定狀態(tài)，維持酵母始終處在生長加速期，直至生產周期延長至酵母種開始衰老或雜菌感染嚴重時才停止流加，進行換種。再重新開始下一個連續(xù)發(fā)酵周期。

連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)越性：（1）省時（2）產率高

（3）便于采用自動化進行生產

目前，食用酵母和飼料酵母都采用連續(xù)發(fā)酵法生產，藥用干酵母也有采用連續(xù)發(fā)酵法生產的。

三、影響酵母繁殖的因素

1．培養(yǎng)液的濃度糖液過濃，降低了酵母對糖的產率，且滲透壓太大，不適宜酵母的繁殖。糖液過稀，單位容積的酵母產量就太低。

目前生產中采用糖蜜與水的比例約為1：25。2．溫度最適宜酵母繁殖的溫度是28～30℃。溫度過高，酵母衰老，降低了酵母對糖的產率。溫度太低，降低了生長繁殖速度，影響產量。3．pHpH4～4.5較好。pH過低，酵母的生長受到抑制。pH過高，，酵母會凝聚而沉淀。

4．氧

有氧，酵母生長繁殖

缺氧，酵母發(fā)酵。5．妨礙酵母生長的物質亞硝酸鹽、硫化物、糠醛、銅離子、銀離子、雜菌等，妨礙酵母生長，影響酵母的產量和質量。

四、酵母發(fā)酵設備在選擇發(fā)酵設備時，應以確保罐內氣液充分混合、保證發(fā)酵液內含有足以滿足酵母生長所需的溶解氧，以及具有足夠的冷卻面積，以便吸收酵母呼吸和代謝過程所放出的大量熱量，并能控制發(fā)酵過程不同階段所需的溫度為主要依據。同時還應考慮死角要盡量少，滅菌能徹底，結構要簡單，操作要方便、動力消耗省等因素。。酵母生產中較常用的發(fā)酵罐有以下幾種：1、鼓泡式發(fā)酵罐（62頁）

優(yōu)點：結構簡單，造價便宜；缺點：氧利用率很低、能耗較大，且噴孔容易被堵塞。2．機械攪拌式發(fā)酵罐（63頁）優(yōu)點：氧利用率高，通風量只需鼓泡式罐的1／3左右。缺點：能耗較大。這種型式的罐常用于食用或飼用酵母的連續(xù)發(fā)酵3．自吸式發(fā)酵罐（64頁）

這種罐廣泛用于食用酵母和飼料酵母的生產，也有用于面包酵母生產的。優(yōu)點：氣液接觸均勻，接觸表面不斷更新，溶氧率高，因而提高了微生物對氧的利用率，有利于促進發(fā)酵過程代謝產物的形成，故可縮短酵母發(fā)酵周期。缺點：罐壓較低，易造成雜菌感染。4．帶升式發(fā)酵罐

帶升式發(fā)酵罐多用于生產食用酵母和飼料酵母。特點：結構簡單。冷卻面積小；無需機械攪拌傳動設備，節(jié)省動力；操作時無噪音；不會因攪拌而產生泡沫，因而泡沫極少；料液的充滿系數高（達80％～90％）；操作、清洗及維修方便。第六節(jié)酵母的分離、壓榨、干燥和包裝

一、酵母的分離目的：將大量的廢液和酵母分泌物，以及細菌和色素等雜物除去，使酵母在液體中的濃度提高，色澤降低。

生產上廣泛采用碟式離心機進行酵母的分離濃縮。酵母分離機又稱酵母離心濃縮機。其工作過程見65頁。二、酵母的壓榨

酵母的壓榨又稱脫水。經酵母離心濃縮機分離、洗滌、增濃后的酵母乳液，其壓榨酵母含量可提高到300～400g/L（約12～16°Bx），但乳液的水分含量仍有85％左右。若第一代、二代種子酵母需要較長時間地貯存，則必須將酵母乳液進一步脫水，制成含水分70％的壓榨酵母。酵母脫水主要采用板框式壓濾機壓濾或轉鼓式真空過濾機吸濾。1．板框式壓濾機壓濾間歇生產。若壓榨酵母作為純種或鮮酵母產品，在貯藏和運輸時應注意避免與空氣接觸，且應置于0～4℃的冷庫保藏。否則，會增強酵母細胞的呼吸作用，產生熱量，細胞中的酶活力亦隨之增強，這樣就會消耗細胞內的糖苷、分解細胞內的蛋白質，使酵母質量下降。2．真空過濾機吸濾連續(xù)化生產。三、酵母的干燥和包裝

酵母的干燥和包裝，隨酵母產品要求的不同而異。

活性酵母、啤酒酵母需要保存酵母完全的潔性和藥效成分，一般采用低溫干燥；

干酵粉，包括藥用、食用和飼料酵母等完全沒有活力的酵母產品，通常采用高溫干燥。1．活性干酵母的干燥和包裝活性干酵母是一種使用方便的發(fā)酵劑，具有良好發(fā)面能力。要求其含水分低，便于長時間保藏。

干燥方法:首先將生產活性干酵母的乳液冷卻至15℃以下才進行壓榨或真空過濾。