高耐性釀酒酵母的篩選及耐受性分析

牟來慶 張奏娟

現(xiàn)在世界上最主要的生活和工業(yè)能源就是石油，但是，石油屬于不可再生資源，其存在儲備量的限制。因此，研制出一種能夠代替石油的新能源已經(jīng)成為一項(xiàng)急需解決的問題。酒精已經(jīng)被公認(rèn)為是一種可以代替石油的可再生資源，相比石油來說，酒精的最大優(yōu)勢就是污染小、可再生，被國際公認(rèn)為是最環(huán)保的可再生能源之一。對濃醪酒精進(jìn)行發(fā)酵，不僅可以在最大限度上節(jié)省生產(chǎn)成本，還可以降低設(shè)備的閑置率，而且產(chǎn)生的酒糟處理方式比較簡單，這類酒精生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用價值非常巨大。

釀酒酵母的篩選

對于微生物尤其是工業(yè)生產(chǎn)上使用的酵母菌來說，對其進(jìn)行篩選以及保持其活性，是生產(chǎn)中最基本的條件。本文中所涉及到的釀酒酵母就是一種工業(yè)生產(chǎn)發(fā)酵菌，其在工業(yè)酒精生產(chǎn)中使用的優(yōu)勢在于，它的造價低、生物量大、安全性高以及生長旺盛，在各個領(lǐng)域的應(yīng)用都比較廣泛，如食品發(fā)酵、酒精生產(chǎn)發(fā)酵、醫(yī)藥發(fā)酵等。其在工業(yè)酒精生產(chǎn)中會受到各種因素的影響，這些不利因素會直接威脅到釀酒酵母的生長和發(fā)酵，會對發(fā)酵工藝和設(shè)備產(chǎn)生直接影響，進(jìn)而提高生產(chǎn)成本。下面就通過幾個方面對釀酒酵母的各項(xiàng)耐受性進(jìn)行分析：

釀酒酵母的耐受性

釀酒酵母的耐酒精性。在釀造高濃度酒精的時候，由于沉著物過多酵母的發(fā)酵功能也就越強(qiáng)，所釀造的酒精濃度也就越高，當(dāng)酒精濃度高到一定程度是，就會對釀酒酵母本身造成影響，會讓酵母細(xì)胞的發(fā)酵功能、發(fā)酵活性以及存活率受到抑制。并且，隨著酒精濃度越來越高，釀酒酵母的存活率和發(fā)酵速度逐漸降低，如果酒精的濃度還在持續(xù)升高，酵母菌的發(fā)酵功能會持續(xù)降低，最終導(dǎo)致停止發(fā)酵。因此，酒精度越高其蒸餾能耗越低，在發(fā)酵過程中應(yīng)該最大限度的提高成熟醪中的酒精含量，而酒精濃度在很大程度上會影響酵母菌的生長，通常情況下當(dāng)酒精濃度達(dá)到百分之十一左右就會完全抑制普通酵母的發(fā)酵，因此，在進(jìn)行高濃度酒精發(fā)酵時，應(yīng)該選擇高耐性的釀酒酵母。

釀酒酵母的耐滲透性。如果進(jìn)行發(fā)酵的原料是淀粉質(zhì)，一般情況下所選的工藝都是邊糖化邊發(fā)酵，如果直接處理掉廢液就不會涉及到高滲問題。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中為了節(jié)約成本，提高廢液的利用率，工廠通常都會對部分廢液進(jìn)行回收。而且在廢液回收過程中會帶有大量抑制釀酒酵母發(fā)酵的物質(zhì)，如IS等，廢液的回收次數(shù)越多，其中含有的抑制酵母菌發(fā)酵的物質(zhì)就越多，滲透壓隨之增高，如此，也會對酵母的發(fā)酵造成影響，這就對釀酒酵母的滲透性提出了更高的要求。

釀酒酵母的耐高溫性。在生產(chǎn)酒精的過程中通常會將發(fā)酵溫度限定在三十?dāng)z氏度左右，而六十?dāng)z氏度的時候是糖化酶活性最強(qiáng)的時候。如果將溫度提高，酶的發(fā)酵活性越強(qiáng)，單位時間內(nèi)可以提高其轉(zhuǎn)化率，縮短發(fā)酵周期，同時，發(fā)酵溫度越高冷卻水的用量越少。

在高濃度酒精發(fā)酵的時候，會導(dǎo)致高濃度底物積留，造成溶液中的滲透壓過高，容易致使酵母菌的細(xì)胞膜受外界壓迫而破裂。但是，如果這個時候發(fā)酵醪產(chǎn)生的溫度比常規(guī)德高，就會導(dǎo)致酵母菌的發(fā)酵速度過快，增加其細(xì)胞膜的活動，容易造成細(xì)胞膜的破損。如果釀酒酵母本身具有較強(qiáng)的耐高溫性，其細(xì)胞膜的就可以保持良好的完整性，是酵母菌可以在比較高的溫度中正常工作。

釀酒酵母的饑餓耐受性。在整個發(fā)酵過程中，隨著時間的不斷深入，就會導(dǎo)致酵母菌由于營養(yǎng)物質(zhì)的減少而降低發(fā)酵能力，如果釀酒酵母具有較強(qiáng)的饑餓耐受性就可以確保其持續(xù)發(fā)酵工藝的有效性。通常情況下，釀酒酵母發(fā)生營養(yǎng)不足的問題，只要是在發(fā)酵進(jìn)行的后期出現(xiàn)。

釀酒酵母在工業(yè)酒精能源發(fā)展方面有著非常重要的意義。生產(chǎn)可以應(yīng)用于工業(yè)的高濃度酒精能源，急需各項(xiàng)耐性都非常強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)酵母菌，以造出符合市場需求的工業(yè)酒精。我國地域廣闊，一年四季氣候變化豐富多樣，適宜各種環(huán)境各種氣候繁殖的微生物菌群更是多不勝數(shù)，有很多菌種都是非常寶貴的資源，在這些本土酵母菌資源中選擇出更優(yōu)質(zhì)的酵母菌，進(jìn)行研究和育種，對于這些優(yōu)質(zhì)菌種資源的開發(fā)和保存對于我國能源工業(yè)的發(fā)展有著非常重要的意義。

綜上所述，在釀造高濃度工業(yè)酒精的過程中，對于酵母菌的要求非常高，因此，從各方面提高酵母菌的耐受性能，讓其能夠更好的適應(yīng)高溫下高濃度酒精的發(fā)酵工程的要求，這樣才可以為工業(yè)酒精能源發(fā)酵事業(yè)帶來更顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡介：

牟來慶（1965-）男，漢族，山東濰坊人，副教授，本科，主要研究方向：發(fā)酵工程。