生料酿酒工艺概述

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1、生料酿酒工艺概述摘要:论述了淀粉的糖化机理、生料酿酒的原理、工艺过程、酒曲的配方及生料酿酒在我国的发展情况。生料酿酒较传统的酿酒工艺过程简单、节约能源、便于工业化生产。前言生料酿酒就是微生物利用生淀粉直接进行生长、繁殖及代谢的过程。在这个过程中,首先微生物利用自身所产的酶将生淀粉转化成葡萄糖,提供微生物生长、繁殖所需要的能量。同时在酒化酶的作用下,将葡萄糖转化成酒精,排出细胞外。生料酿酒工艺与传统发酵酒精工艺比较,具有节约能源,提高出酒率,操作简便,便于工业化生产。全球性的能源危机,使生料酿酒项目的研究愈来愈迫切。自20世纪20年代Stamberg等人提出。

2、α-淀粉酶能水解4%～10%的小麦生淀粉以来,各国科学家在此方面做了大量的研究工作。生料液态发酵法酿酒,即原料+水+曲→发酵→蒸馏→白酒。工艺流程简单,易操作。其实质是将原料中的生淀粉直接水解,在糖化淀粉酶和酵母的作用下直接进行酒精发酵,蒸馏而成。它摒弃了传统白酒高温蒸煮工艺,出酒率提高20%,设备利用率提高30%,吨酒耗煤降低35%,单位成本大大降低,是酿酒行业的一大突破。1生料酿酒的基本原理1.1生淀粉的结构生淀粉常以颗粒状态积蓄于植物的种子、茎、根中,细胞壁和外膜保护。淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成。直链淀粉由葡萄糖以α-1,4糖苷键缩合而成,聚合度较小

3、。在水溶液中不是线型分子,而是由分子内的氢键作用卷曲成螺旋状,每个环含有6个葡萄糖残基。支链淀粉是葡萄糖经α-1,4和α-1,6糖苷键连接而成很多分支结构,每个分支含30个左右的葡萄糖残基,分支卷曲成螺旋状,聚合度较大。直链淀粉分子间在氢键作用下形成束状结构,不易分散于水中;支链淀粉由于高度的分支性,结构比较开放,有利于与水分子形成氢键,而易于分散在水中。1.2生淀粉酶生淀粉酶至今还没有一个严格的定义,它为哪一种酶,一般来说是指可以直接作用、水解或糖化未经蒸煮的淀粉颗粒的酶。此生淀粉酶所涉及的酶有好几种,α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、脱枝酶中都有对生

4、淀粉作用的成分。猪胰脏α-淀粉酶对生淀粉具有较好的水解能力,霉菌的α-淀粉酶分解生淀粉的能力较弱,倒是其葡萄糖淀粉酶能较好地分解生淀粉。1.3生淀粉糖化机理生淀粉糖化酶水解生淀粉与水解糊化淀粉的机理与方式虽然有相同的地方,即都是从非还原末端外切淀粉的α-1,4葡糖苷键和α-1,6葡糖苷键,但也存在着很大的差别。对于糊化淀粉和可溶性淀粉来说,由于在水中水分子可以直接渗透到淀粉分子内部,淀粉分子在水中呈松散状态,酶极容易切断糖苷键。而生淀粉颗粒在水中由于其表面与水分子形成氢键,从而形成水束,生淀粉颗粒表面大量的水束形成了一层水分子无法通过的水束层。只有当温度升高

5、时水束层被破坏,水·47·分子渗入淀粉颗粒,使淀粉颗粒膨胀、糊化人们称之为“水束隔离模式”。因此,酶是否能与生淀粉颗粒表面结合是水解生淀粉的关键。生淀粉糖化酶的亲合位不仅与肽链的氨基酸残基有关,而且与亲合位点中的碳水化合物有关,当含量高时有利于生淀粉的吸附和水解。淀粉本身具有一定的吸附能力,当它遇水时,水分子会逐步侵入其内部,与一部分淀粉分子结合,淀粉胶束间隙逐渐扩大,体积膨胀,其淀粉卷绕螺旋圈伸展,暴露出许多羟基,它能与其他有机物质以氢键连结,吸附物质。由于淀粉的吸附作用,加上糖化酶中有生淀粉亲和力位置存在,使糖化酶更易接近淀粉粒而催化水解成葡萄糖。总之,

6、生淀粉糖化酶的水解过程是:吸附,形成酶-淀粉复合体,复合体中水分子破坏维系淀粉分子螺旋结构的氢键,水解糖苷键。2生料酒曲的生产工艺高效生物混合酶制剂、根霉曲酿酒活性酵母曲混合拌匀包装生料酒曲生香活性酵母生料酒曲是一种多功能微生物复合酶酒曲。含糖化剂、发酵剂和生香剂;糖化剂要选择适应多种生原料在高浓度、自然pH和常温情况下直接将糖较彻底的水解成葡萄糖;发酵剂选择耐高温、耐酸和耐乙醇、抗杂菌能力强、产酒能力强的高活性酵母;同时应辅以适量的酸性蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等酶系以提高糖化发酵速率。生料酒曲中各组分应比例适当。糖化速率与发酵效率要协调一致。边糖化边发酵。

7、发酵过程符合前缓、中挺、后缓落的要求。因生料酒曲是由多种微生物和复合酶组成。其适用性较强,既可用于生料酿酒,也可用于熟料,既可用于大曲酒也可用于小曲酒生产以提高出酒率。还可以用于调味品如制醋、制酱行业。生料酒曲组分见表1:表13生料酿酒工艺3.1原料选择及前处理3.1.1原料选择的理论依据淀粉酶能水解自然状态的淀粉颗粒,对不同原料的淀粉其水解速度不一样,淀粉颗粒被酶浸蚀,改变颗粒初始状态,其受酶侵蚀速度随淀粉颗粒相对表面积增加而加大。许多研究表明,葡萄糖淀粉酶能水解各种生淀粉生成葡萄糖,水解速度与淀粉种类有关,一般原料被水解的速率依次为:大米>小麦>玉米>高

8、粱>木薯>甘薯、马铃薯。其中高粱原料含有较多的单宁和