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糖化醪或糖蜜醪的发酵（四）

糖酒快讯 2004-08-25 10:20

从酵母菌在发酵中进行的代谢途径，来了解甘油在发酵中的形成过程。

从酵母菌的发酵代谢途径中，可以看到，酵母菌在代谢酒精的同时，也产生了甘油，只是甘油产生的多少，决定于发酵的控制条件。

甘油是一种有甜味、无色透明、粘稠状的液体，是一种多元醇，学名叫做丙三醇。分子量为92.11，密度为1.2613。在整个酒精发酵中，甘油的产量约为发酵醪量的0.3—0.4％。

酵母菌的酒精发酵，当发酵醪偏碱性或含氮量超过某一界限，有多余的氮源时，就会使酵母在发酵中产生大量的甘油，发酵温度的升高，也会使甘油生成量增加。特别是发酵醪中存在较多的亚硫酸钠(Na2SO3)时，它能将酵母代谢途径中的中间产物--乙醛生成复合物，致使乙醛不能接受氢离子，生成酒精，而使二羟基磷酸丙酮代替乙醛来接受氢，结果就生成了三磷酸甘油。后在甘油激酶的作用下，脱去磷酸就生成了甘油。酵母菌利用发酵醪中的葡萄糖产生甘油的反应，可用下列化学方程式来表示：

C6H12O6（葡萄糖）十H2O→C2H5OH（酒精）十CO2十C3H5(OH)3（甘油）

由此可知，产生甘油要消耗发酵醪中的葡萄糖，就会减少酒精的生成量，为了使酒精得率高，少产甘油，就必须控制酵母菌的发酵条件，发酵醪不要偏碱性，发酵温度不要太高、添加氮源不要过剩。由于发酵醪中的甘油沸点较高(132℃)，尽管发酵成熟醪中有0.3—0.4％的甘油，因最高蒸馏温度只有110℃，故难以将它提纯出来，所以，现阶段的生产方法中，只好让它和蒸馏废液一起弃去，如果发酵醪中产生甘油越多，酒精生产的成本就会越高，就会影响生产单位的经济利益。

为什么说发酵醪中溶解氧过多有害无利?

溶解在溶液中的氧叫做溶解氧。

发酵醪中溶解氧的多少与原料的种类、处理方法、空气中氧的分压、大气压力、温度均有密切关系。夏天由于气候炎热，水温和醪温都偏高，溶氧量减少，发酵醪中溶解氧就少一些，但冬天就要多一些。例如氧气在1atm，温度为20℃时，在水中的溶解度为1.38毫克分子/L；当继续上升到35℃时，其溶解度就只有1.09毫克分子/L。为什么发酵醪中溶解氧过多，有害无利呢？因为溶解氧对发酵过程要产生不利的影响。

(1)在发酵的前期和制备酒母醪液中要有一定的溶解氧，这是为了使酵母菌大量地繁殖，获得足够的酵母菌体细胞。这时发酵醪中的溶解氧，对增加酵母数是有利的。但是发酵醪溶解氧不能过多，过多酒精发酵却有害，会影响原料的出酒率。这是因为酵母菌发酵产生酒精必须在厌氧条件下进行，即在无氧时，才能进行酒精发酵。在有氧情况下，酵母菌要进行呼吸作用，其细胞中的酒化酶受到氧的严重抑制，这时酵母菌主要进行细胞合成，产生大量的CO2、H2O和能量，代谢少量的酒精，会使酒精的产量大为下降，发酵醪中的有效成分则产生了大量菌体细胞、CO2、H2O，严重影响酒精得率，酵母在有氧情况下吸收葡萄糖后的代谢产物可用如下方程式表示：

C6H12O6十602→6CO2十6H2O十680kcal

(2)由于在发酵醪中存在较多的溶解氧、酵母菌就要进行呼吸作用，使耗糖速度减慢，发酵时间延长。由于长时间的发酵容易引起酵母发酵不完全、产生杂菌污染，所以发酵后的成熟醪中残留糖分多，设备利用率也会降低。

(3)由于发酵醪中存在较多的溶解氧，酵母菌吸收营养后，由于菌体组分的作用，使发酵中的甘油、杂醇油生成量增加，同时还会使酒精的前驱物质--乙醛不能接受脱氢酶的作用，而使发酵醪中积累大量的乙醛，增加蒸馏困难甚至影响成品酒精的质量(醛含量超标、氧化时间不合格)。

(4)在发酵的后期，由于酵母菌发酵能力逐渐减弱、活力逐渐衰退，如果这时发酵醪中还存在较多的溶解氧，就易引起某些好氧微生物侵入，使发酵醪污染。特别是醋酸杆菌侵入，就会氧化酒精成醋酸，或将发酵醪中的糖分转化为醋酸，发生“酸败”现象。

(5)溶解氧的存在，对设备、管道的腐蚀性较大，应尽量减少这些损失。

从以上五点可以看出，发酵醪溶解氧过多是没有好处的。生产中，有的人为了达到输通管道、繁殖菌体细胞，在发酵醪中无比例的大量通风，造成醪中溶解氧过剩，这对酒精发酵害多于利，应予注意。

什么叫巴斯德效应？

在微生物系列中，根据各种微生物与氧的关系，可分为好氧性微生物、厌氧性微生物和兼性微生物三种。用于发酵酒精的酵母菌就属于兼性微生物，即是在有氧情况下进行呼吸、在无氧情况下又能进行酒精发酵。所谓巴斯德效应，即呼吸抑制发酵的作用。

当酒精发酵中产生巴斯德效应时，就出现了呼吸抑制发酵的作用，即是说在有氧情况下，由于酵母细胞中酒化酶受到抑制，使酵母菌的耗糖速度减慢、发酵时间延长、酒精产量下降。其主要原因是由于发酵醪中糖同化后的代谢从无氧向有氧条件过渡时，酵母细胞中ATP(腺苷三磷酸)浓度增加，能荷提高。ATP能抑制发酵产生酒精的关键酶--磷酸果糖激酶的活性，降低了该酶对6-磷酸果糖的亲和力，提高了合成菌体的速度，并同时产生大量的能量。于是酒精发酵中产生了巴斯德效应。观察酵母产生巴斯德效应时，可采用如下配方的培养基进行测定。

蛋白胨10g，牛肉膏3g、葡萄糖20g、氯化钠0.5g、水1000ml、pH4-6

反馈抑制在发酵中有什么影响？

反馈抑制就是“输出对输入的控制”或是“需要对供应的控制”、 “生成物对反应物的控制”。对酒精生产中所用菌种来讲，就是菌种吸收糖分后，进行正常的酒精发酵途径，产生酒精，而产生的酒精又对发酵产生抑制作用，就叫做酒精发酵的反馈抑制。

在酒精发酵中，酵母吸收发酵醪中的营养物质，代谢酒精产品是一种正常的途径，但是当发酵醪中积累酒精达5％(容量)时，酒精浓度就开始对酵母的代谢产生影响，使代谢速度减慢，当酒精浓度继续增加时，这种影响也就越来越大，达到最大量后，就会使酒精代谢完全停止。即酒精发酵的反馈抑制作用由小到大。通常情况下，当发酵醪中酒精含量超过12％(容量)以上时，酵母菌的发酵就会完全停止下来，发酵醪中的酒精也就不会再增加，发酵也就“结束”。所以，在菌种的筛选中，就要把那些具有抗反馈抑制的菌种筛选出来，用于高浓度的酒精发酵，以降低能量消耗，提高设备利用率，降低产品的成本。

生产中如何粗测发酵醪的比重?

生产中有时为了估算工艺中的数据，校正工艺指标，需要随时测定发酵醪的比重。在精确度要求不高的情况下，可采用下述方法来进行测定。

取具有代表性的试样，将试样装入干燥、清洁、恒重的，并标有较为准确容积的量杯中，立即放在分析天平上称重，求得试样的重量，然后按比重计算公式，就可求得粗略的发酵醪比重。即发酵醪在某一温度的比重，就等于单位体积发酵醪的重量。可用下式计算：d＝（W1-W2）/V

式中： d发酵醪的比重g／ml；W1量杯和试样共重g； W2量杯的重量g；V试样的体积ml。

通过发酵醪比重的粗测，可估算发酵醪中的酒分及预算出最终发酵醪的酒分。

为什么说连续发酵比间歇发酵要好?

酒精生产中，液体发酵方法有间歇发酵和连续发酵两种。

间歇发酵法是酵母醪的发酵前、中、后三个阶段，始终在一个发酵罐中进行。在发酵中，酵母菌处于不断的改变环境之中，由于时间增加，发酵醪中营养物质的消耗、代谢产物的积累，酵母菌的生命活动不断减弱，活细胞数随即减少，菌体细胞会产生过早的衰亡。当发酵醪中酒精浓度达5％(容量)以上时，酵母菌的发酵就会开始受到抑制。酵母菌不能发挥其充分的作用，使发酵成熟醪中残余糖分偏高，有的达到1.5％以上，其中残余的还原糖也要比连续发酵高0.1—0.2％左右。发酵效率、设备利用率都不如用连续发酵高。

连续发酵与间歇发酵相比，酵母菌发酵的各阶段都是在不同的发酵罐内进行，发酵中控制的pH值、精度、温度、酒精含量等都能相对稳定在酵母菌发酵所需的范围内，即酵母菌的生长、繁殖、代谢环境稳定，其发酵能力强。并且酵母菌的发酵几乎不存在适应期，糖化醪或糖密一进发酵罐就能进行发酵，使整个生产周期缩短10—20小时，能提高设备利用率20—25％，连续发酵在当前看来，由于生产技术、原料种类、设备性能等多方面还存在一些问题，特别是淀粉质原料采用连续发酵，还存在醪液输送困难，发酵醪含酒低等不足之处，但是，随着生产技术的提高，连续发酵将在不远的时间内取代间歇发酵。

责任编辑：1003 编辑：yinhailong 来源：中国酒
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