專利名稱：：用木聚糖酶提高淀粉質原料酒精發酵速度和出酒率的方法用木聚糖酶提高淀粉質原料酒精發酵速度和出酒率的方法
技術領域：
：本發明屬于釀酒
技術領域：
，涉及一種通過添加木聚糖酶提高淀粉質原料酒精發酵速度和原料出酒率的方法。
背景技術：
：在釀酒行業中，淀粉質原料外圍包裹有一定量的木質纖維素，而木質纖維素是由纖維素絲嵌入到大分子的蛋白質、果膠、木質素和半纖維素基質中而形成的。其中，兩種主要成分纖維素與半纖維素的干重各占45%和25%。以木聚糖為主要成分的半纖維素不僅阻礙了纖維素分子的降解，同時也降低了淀粉質原料的利用率。另一方面，木聚糖(尤其是水溶性木聚糖)溶解于水后以膠體形式存在，會致使發酵醪粘度增加，高粘度的體系直接降低液化糖化及發酵過程中的傳熱與傳質效果，造成原料液化糖化速度緩慢，反應不完全。目前，國內外對于木聚糖酶的應用研究主要集中在制漿造紙工業以及飼料加工業，而對于木聚糖酶在釀酒中的應用研究，目前僅限于清酒釀造以及改善啤酒、葡萄酒的過濾方面的研究。
發明內容本發明的目的是解決上述已有酒精發酵方法中發酵醪粘度大、發酵速度緩慢、原料出酒率低的問題，開發一種廉價而又使用方便的酒精發酵促進劑，以降低發酵醪高粘度對傳熱傳質效果的影響、以及半纖維素對淀粉質原料與液化糖化酶接觸的阻隔作用，從而提供一種利用木聚糖酶提高淀粉質原料酒精發酵速度和原料出酒率的方法。本發明為解決上述問題所采取的技術方案是在淀粉質原料中，按照50、130、150、170、190U/g原料的添加量添加木聚糖酶，進行酒精發酵，其作用在于一方面，木聚糖酶可以通過降解木聚糖破壞植物細胞壁，使細胞內容物充分釋放出來與淀粉酶、糖化酶等水解酶充分接觸。另一方面，木聚糖酶還可以水解水溶性木聚糖，降低發酵醪粘度，促進液化糖化作用，提高發酵過程中的傳熱與傳質效果，從而提高淀粉質原料酒精發酵速度和原料出酒率。其具體方法如下(1)淀粉質原料經粉碎后，(稱取50g)用50。C至70'C的溫水按照料水質量比為1:1.83.0的加水比調漿；(2)向(1)中加入耐高溫a-淀粉酶4U/g原料，混勻后升溫至8095°C，液化90min;(3)將(2)步得到的糊化醪冷卻到5560'C，加糖化酶120U/g原料，糖化30min;(4)將(3)步得到的糖化醪冷卻至3tTC，加原料重量0.05~0.10%的硫酸鎂、0.10~0.15%的磷酸二氫鉀、0.10~0.20%的尿素；(5)向(4)步中接入培養的酵母菌，酵母細胞接種量為1.5x1074.5xl07cuf/mL，3(TC發酵，發酵周期60-72h;(6)在以上淀粉質原料酒精生產過程中，按照50、130、150、170、190U/g原料的添加量添加木聚糖酶，木聚糖酶的添加可以在糖化過程中、發酵接種前或發酵過程前期進行。本發明的優點和積極效果:本發明將木聚糖酶作為發酵促進劑應用到淀粉質原料的酒精發酵生產中，一方面，木聚糖酶可以通過降解木聚糖破壞植物細胞壁，使細胞內容物充分釋放出來，與淀粉酶、糖化酶等水解酶充分接觸，提高發酵速度，縮短發酵周期12h;另一方面，木聚糖酶還可以水解水溶性木聚糖，降低發酵醪粘度，促進液化糖化作用，提高發酵過程中的傳熱與傳質效果，從而提高淀粉質原料酒精發酵速度和原料出酒率，使最終發酵醪的酒精濃度提高12。，而酒精濃度的提高將大大降低酒精蒸餾和DDGS的加工成本。圖1是添加木聚糖酶對發酵周期的影響曲線。具體實施方式(1)淀粉質原料經粉碎后，(稱取50g)用50'C至70'C的溫水按照料水質量比為1:1.83.0的加水比調漿；(2)向(1)中加入耐高溫a-淀粉酶4U/g原料，混勻后升溫至8095°C，液化90min;(3)將(2)步得到的糊化醪冷卻到5560°C，加糖化酶120U/g原料，糖化30min;(4)將(3)步得到的糖化醪冷卻至3(TC，加原料重量0.05~0.10%的硫酸鎂、0.10~0.15%的磷酸二氫鉀、0.10~0.20%的尿素；(5)向(4)步中接入培養的酵母菌，酵母細胞接種量為1.5xl074.5xl07cuf/mL，3(TC發酵，發酵周期60-72h;(6)在以上淀粉質原料酒精生產過程中，按照50、130、150、170、190U/g原料的添加量添加木聚糖酶，木聚糖酶的添加可以在糖化過程中、發酵接種前或發酵過程前期進行。實施例l:培養基料水比的影響玉米原料，木聚糖酶添加量為150U/g，pH值為自然pH，添加組木聚糖酶在接種前添加。分別調整每組培養基料水質量比為1:2.2、1:2.3、1:2.4、1:2.5、1:2.6、1:2.7、1:3.0進行試驗(其余未列出條件及過程可參考上述實施方式中)。每瓶接AY-15酵母培養種子10%,30'C恒溫箱靜置培養72h，每組料水比做三個平行試驗。每發酵12h，測定一次C02失重。發酵結束后，分別測定酒精濃度及殘糖，并計算乙醇對原料的得率,實驗結果見表1。從結果看，以料水比為1:2.5時原料出酒率最高，達37.36%。表l培養基料水比的影響(三次試驗平均值)料水比12hCO:24h!累計失重(g)36h48h60h72h酒度(%v/v)殘糖(g/100mL)原料出酒率(%)1:2.23.614.119.120.721.722.614.100.29135.72h2.32.210.817.020.221.522.113.800.28035.891:2.42.010.617.220.521.522.113.600.27536.761:2.54.315.119.820.921.922.713.400.27037.361:2.62.311.518.220.721.521.812.900.26037.061:2.74.515.920.021.021.922.712.500.24236.981:3.04.516.120.021.022.023.111.450.21136.98注原料出酒率指95%(V)酒精對原料的出酒率(下同)。實施例2:木聚糖酶添加量的影響玉米原料，培養基料水比為1:2.5，pH值為自然pH，木聚糖酶在糖化過程中添加，每組培養基木聚糖酶添加量分別為50U/g,130U/g,150U/g，170U/g，190U/g原料及不加木聚糖酶做對照。每瓶接AY-15酵母培養種子10%，置于3(TC恒溫箱靜置培養72h，每組添加量做三個平行試驗。每發酵12h，測定一次C02失重。發酵結束后，分別測定酒精濃度及殘糖，并計算乙醇對原料的得率，實驗結果見表2。與對照組比較，添加不同量木聚糖酶后，發酵醪酒度均比對照組有所提高，其中添加量為170U/g時效果最好，原料出酒率提高了1.03個百分點。5表2木聚糖酶添加量的影響(三次試驗平均值)加酶量C02累計失重(g)酒度殘糖原料出(U/g原料)12h24h36h48h60h72h(%v/v)(g/100mL)酒率(%)03.510.414.517.820.422.213.520.29136.57503.912.316.418.520.922.313.580,27536.731304.414.819.620.521.622.413.610.26336.821504.615.319.921.122.022.913.810.29037.361704.515.619.920.921.922.713.900.27237.601904.615.820.221.422.523.513.900.31637.60實施例3:添加木聚糖酶對發酵周期的影響玉米原料，木聚糖酶添加量為170U/g，pH值為自然pH，料水比為1:2.5,添加組木聚糖酶在發酵后6h添加。每瓶接AY-15酵母培養種子10%,30'C恒溫箱靜置培養，分別選擇培養24h、36h、48h、60h、72h五個時間段測定對照組與添加組發酵醪酒精含量。每組做三個平行試驗，實驗結果見圖1。經比較可知，在整個發酵過程中，添加組的發酵效率明顯快于對照組。當發酵時間為60h時，酒度達最大值，隨后趨于平行，與對照組相比發酵周期縮短了近12h。實施例4:不同淀粉質原料添加木聚糖酶酒精發酵的效果不同淀粉質原料添加木聚糖酶酒精發酵的效果見表3，實驗基本條件為，木聚糖酶添加量為150U/g，pH值為自然pH，料水比為1:2.5，木聚糖酶在接種前添加，每組做三個平行試驗。從試驗結果看，對于各種淀粉質原料的酒精發酵，添加木聚糖酶后都能有效提高原料出酒度和縮短發酵周期，其中小麥原料的效果最好，發酵周期縮短12h，相對原料出酒率提高3.0%。表3不同淀粉質原料添加木聚糖酶酒精發酵的效果(三次試驗平均值)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1、一種利用添加木聚糖酶提高淀粉質原料酒精發酵速度和原料出酒率的方法，其特征在于該方法是在淀粉質原料酒精生產過程中，按照50、130、150、170、190U/g原料的添加量添加木聚糖酶，以降解原料中的半纖維素，破壞植物細胞壁的結構，使細胞內容物充分釋放出來，從而降低醪液粘度和促進淀粉質原料的糖化發酵效率，進而提高酒精發酵速度和原料出酒率。2、根據權利要求1所述的方法，其特征在于淀粉質原料是玉米、薯干、小麥和高梁原料；3、根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于木聚糖酶的添加是在糖化過程中、發酵接種前或發酵過程前期進行。全文摘要一種利用木聚糖酶提高淀粉質原料酒精發酵速度和原料出酒率的方法。本發明是將木聚糖酶應用到淀粉質原料的酒精發酵生產中，一方面，木聚糖酶可通過降解原料中的半纖維素破壞植物細胞壁，使細胞內容物充分釋放出來，與淀粉酶、糖化酶等水解酶充分接觸，提高糖化發酵效果；另一方面，木聚糖酶的降解作用可降低發酵醪粘度，促進液化糖化作用，提高發酵過程中的傳熱與傳質效果，從而提高酒精發酵速度和原料出酒率。試驗結果表明，在淀粉質原料酒精發酵中添加50-190U/g原料的木聚糖酶，可使發酵周期縮短8-12h，相對原料出酒率提高1.4-3.0％。本發明工藝簡單有效，適合于各種淀粉質原料的酒精發酵工業，可降低酒精生產的成本。文檔編號C12P7/06GK101671698SQ200910070769公開日2010年3月17日申請日期2009年10月12日優先權日2009年10月12日公開號200910070769.X發明者穎王,肖冬光,郭學武,陳葉福申請人:天津科技大學