[发明专利]酿酒酵母高密度培养方法及其pH调控方法

说明书

本发明提供了一种酿酒酵母高密度培养方法及其pH调控方法，所述高密度培养方法包括以下步骤：一级和二级种子扩大培养；离心、洗涤后富集种子；将种子接入仅装有水的发酵罐内发酵培养，发酵过程中流加糖蜜和酵母浸粉溶液。pH调控方法包括，在线实时监测发酵罐内菌体的生理状态，根据二氧化碳释放速率、氧气摄入速率和呼吸商的变化调控流加糖蜜和酵母浸粉的速率，以调控发酵罐内的pH，整个发酵调控过程无需额外添加无机盐、酸、碱和微量元素；发酵结束，分离洗涤，收集酿酒酵母菌体。本发明方法操作简单，成本低，制备得到的酿酒酵母为食品级，蛋白含量高，发酵原料的转化率高，不外加酸碱，提高了操作的安全性。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及酿酒酵母高密度培养方法及发酵过程中的pH调控方法。

背景技术

酵母有是一种纯天然、无污染、生物态的健康营养源，营养成分达50多种，含有人体所必需的完全蛋白质、维生素B群、核酸等，被营养学界誉为最有魅力的营养品。酵母细胞中含水量为65-70％，其中约有15％为游离水；含糖类物质35-45％，其中主要以多糖的形式存在；含35-45％蛋白质，有单体蛋白质和结合蛋白质；含3-5％脂肪，主要是卵磷脂和固醇；含灰份5-10％，主要是钾，磷含量。此外还含有多种维生素，以B族维生素的含量最多。酿酒酵母具有繁殖率高，产率高，易培养等特性。酵母幼龄细胞，其细胞壁较薄，所以不明显；细胞到达衰老期，细胞壁会较厚，可达1.2μm，约占细胞质量的20％～25％。

从19世纪末至本世纪20年代，酵母生产工艺的主要变化有：

l)通气培养的广泛应用：19世纪70年代，巴斯德效应的发现为酵母的通风培养法奠定了理论基础，即在有氧条件下，酵母的繁殖速率加快，而酒精的产率下降。1877年，哥本哈根的Eusebius Bruun提出了通风培养生产酵母的方法。通风的作用使酵母的浓度大大提高，酒精的浓度大大下降，使酵母工业与酒精工业分离。

2)流加工艺的发现：1910-1920年，丹麦和德国的科学家首先发明并完善了流加工艺。时至今日，该工艺仍然是既能最大限度地得到生物量，又能尽量少产乙醇的唯一可行的方法。在这种方法中，开始培养时，培养液中的糖浓度较低，在培养过程中不断补加浓糖液，酵母利用多少，就补加多少，使得在整个培养过程中培养液保持较低的糖浓度。采用此方法，既可获得较高的酵母收得率，又可获得高的酵母浓度。

3)用糖蜜替代粮食作为生产原料：本世纪20至30年代，廉价的废糖蜜逐渐取代玉米、麦芽等粮食成为酵母主要生产原料，进一步降低了酵母的生产成本。此工艺有三大优点:一是简化酵母生产工艺，取消了以粮食为原料工艺中复杂的原料处理过程；二是价格比粮食低得多；三是糖蜜的营养比粮食原料的酸法水解糖更丰富。在糖蜜中含有多种维生素是酵母生长所必须的，如生物素、泛酸盐、肌醇、硫胺素等，都有利于促进酵母生长和提高酵母质量。

现如今酵母传统工业化生产方式有以下几种：

1)传统的工艺发酵，即将糊化后的淀粉糖化，水解成酵母易于利用的单糖，然后接入酵母菌，在适宜温度下进行发酵，但此工艺的缺点是发酵周期长，易染菌，产率也不高。

2)一步发酵法，将木薯等天然成分磨碎成粉状或粒状，直接作为发酵原料，在一定温度下进行发酵。该工艺特点是同时糖化和发酵，原料不需要蒸煮或糖化，可大量节省能耗和生产成本，发酵产率也较高。

3)固定化酵母发酵技术，即采用性能优良无毒的高分子聚合物为载体(通常采用海藻酸钠、琼脂等载体)，利用发泡技术包埋固定酵母，使酵母在载体内形成稳定的酵母场，结构外形呈蜂窝状，用不锈钢网围放在发酵罐内，以源源不断地保持酒精发酵。固定化酵母发酵技术较之传统的发酵技术，发酵速率、设备利用率和酒精产量可同时提高10％-30％，此工艺既缩短酵母培养时间，又能减少酵母染菌，另外工艺操作简单，能适应生产条件的变化，提高生产效率。