固定化啤酒酵母载体研究

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3、蟊．年月日⋯臌名1：／沁／L文．．，^I指导教师签名：∥’：／＼肌1L’＼年月Et‘

4、江苏大学硕士学位论文摘要随着现代生物工程技术与食品加工技术越来越紧密的有机结合，将固定化细胞技术应用于啤酒的生产，是未来的一个发展趋势。应用固定化技术发酵可克服传统游离细胞发酵的细胞利用率低、设备庞大等缺点，具有不易污染杂菌、可重复利用、产物易分离等优点。本课题主要对固定化载体材料的选择、固定化条件的优化、游离酵母和固定化啤酒酵母的发酵动力学和啤酒液风味物质进行了研究分析。主要研究内容如下：1．选用目前国内外普遍应用的海藻酸钠作为固定化载体，在自制的简易方便的装置上进行固定化酵母小球制作。通过质构分析仪

5、考察了海藻酸钠质量浓度、CaCl2质量浓度、壳聚糖覆膜时间对固定化小球硬度的影响。结果表明：海藻酸钠质量浓度对固定化小球的成型和硬度影响较大，其质量浓度越大，小球成型越不规整，拖尾数越多，硬度越大；3％M)的CaCl2固定化小球硬度最大；壳聚糖覆膜90min的效果较好。但后两者对固定化小球硬度影响不明显。迸一步以糖消耗为指标进行发酵，确定最佳条件为：2％(叭)的海藻酸钠，3％(wt)的CaCl2，酵母悬液和海藻酸钠体积比为1：6，固定化颗粒填充量为每100mL麦汁添加17．59。在最佳条件下，利用5L发

6、酵罐进行重复发酵实验，得到的实验结果为：固定化酵母可以重复利用6次；残糖降到40Bx；酒精度为3．80"-"3．87％、，0l。2．以玉米秸秆为吸附载体，海藻酸钠作为包埋载体对啤酒酵母进行固定化。利用酶法和化学法处理玉米秸秆，与未处理作对照，以残糖量作为指标进行发酵实验，发现上述两种处理方法与未处理的均无显著差异。因此选用未处理玉米秸秆做进一步研究。然后分别考察玉米秸秆尺寸、吸附时间和酵母悬液量对吸附的影响。进一步以酒精度为指标，进行海藻酸钠质量浓度、吸附时问和酵母悬液量的单因素试验和响应面优化，得到的

7、最佳固定化条件为：0．5cmx0．5cmx0．5cm大小的玉米秸秆吸附效果最好，酵母吸附时间为5．3h，海藻酸钠质量浓度为2．94％和酵母悬液量为61．7mL时，酒精度达到最大值4．23％Vol。在最佳固定化条件下，于5L发酵罐中进行重复发酵实验，得到的结果为：玉米秸秆固定化酵母可以重复利用7次；残糖降到3．90Bx；酒精度为3．82～3．89％Vol。3．分别用Logistic方程、Luedeking．Piret方程和Reilly方程建立了游离酵母细胞发酵的细胞生长、产物合成以及固定化酵母发酵产物合成

8、的动力学模型。实验值与模型计算值均能较好地拟合。用GC．MS检测分析游离酵母、海藻酸钠固定化酵母及玉米秸秆固定化酵母发酵的啤酒风味物质，经比较得出，三种不同酵母细胞发酵得到的啤酒风味固定化啤酒酵母载体的研究物质中有16种主要成分相同，表明固定化酵母与游离酵母发酵产生的啤酒风味无显著差异。关键词：啤酒酵母；固定化；海藻酸钠；玉米秸秆；动力学模型U江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWiththecombinationofmodembio—engineeringtechnologyandfoodproces

9、singtechnologybecomingmoreandmoreclosely,theimmobilizedcelltechnologyappliedtotheproductionofbeerisadevelopmenttrendinthefuture．Theimmobilizationtechnologyusedinthefermentationofbeerovercomedmanyshortcomingsofthetraditiona