固定化酵母细胞和传统发酵法生产啤酒的比较

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1、固定化酵母细胞和传 统发酵法生产啤酒的 比较研究 第四组：植保1002 周鑫动医1104 赵帝 食工1103 魏海涛 应化1101 万宣宣 前言随着生物工程技术的发展，固定化酵母细胞发酵 生产啤酒是当前啤酒生产的重大改革和发展方向 。固定化细胞具有生长快，可连续使用的特点。 越来越广泛的应用于发酵工业中，同时可实现可 连续化生产，提高产品的转化率。所以，固定化 酵母细胞与传统发酵法生产啤酒的比较有很重要 的意义。麦芽汁的选择由于人工制作 麦芽汁比较辛 苦，本实验采 用直接购买麦 芽汁的方式。实验原理v使用包埋法固定酵母菌细胞。v酵母菌在不同的PH下发酵程度不同，我们 组选择了PH为5.3和6.

2、1的麦芽汁溶液。v啤酒的发酵程度可以用残糖量和酒精度来测 定。v测定啤酒中所含的酵母菌可用平板计数法。实验前的准备实验前的准备主要是仪器的准备。 1.发酵瓶5个（500ml) 2.三角瓶（装有无菌水）1个 3.试管（装有生理盐水）6个，3组 4.枪头、离心管 5.孟加拉红培养基3瓶 6.培养皿10个，三组 7.PH计，试纸，盐酸，烧碱酵母细胞固定和测定v一、酵母细胞的固定v（一）、基本原理v本次实验使用包埋法来固定细胞，即将微生物细 胞均匀的包埋在不溶于水的多孔的海藻酸钠胶体 中。v（二）、实验仪器和试剂v仪器：100ml烧杯、500ml烧杯、磁力搅拌器、玻 璃棒、量筒、恒温水浴锅、针筒、瓶子

3、等。v化学材料：活化酵母菌、蒸馏水、0.05mol/L的 CaCl2溶液、2.8g海藻酸钠等。（三）、实验步骤1. 称取酵母菌液，离心操作 。 2. 称取1.7g无水氯化钙，放 入500 ml锥形瓶中，加入300 ml无菌水，现配先用。 3. 称取0.7g海藻酸钠，放入 100ml烧杯中，加入40 ml蒸 馏水，搅拌后放入磁力搅拌 器，开始搅拌。 4.将融化好的海藻酸钠溶液冷 却至室温，加入已经活化的 酵母细胞，充分混匀。5.用注射器吸取酵母细胞海藻 酸钠混合液，以恒定的速度 缓慢的将注射器中的溶液滴 加到配置好的CaCl2溶液中， 观察液滴在CaCl2溶液中形成 的凝胶珠的情形。将这些凝 胶

4、珠在CaCl2溶液中浸泡 30min左右。 注：试验中要留出适量的酵 母细胞海藻酸钠混合液，用 于后面的细胞数目和活性的 测定。6.配制麦芽汁，调节麦 芽汁的PH。 我们组借用PH计，用 配制好的盐酸和烧碱溶 液分别调节PH。最后 ，A组的PH为5.3，B 组的PH为6.1. 7.将制好的的胶珠均匀 地放入A、B两瓶中， 放入恒温箱中培养。啤酒相关测定残糖测量酒精度的测量发酵后溶液中含 有的酵母菌数残糖的测定：糖度计测定法v一、糖度计的工作原理 v光线从一种介质进入另一种介质时会产生折射现 象，且入射角正弦之比恒为定值，此比值称为折 光率。果蔬汁液中可溶性固形物含量与折光率在 一定条件下（同一

5、温度、压力）成正比例，故测 定果蔬汁液的折光率，可求出果蔬汁液的浓度（ 含糖量的多少）。常用仪器是手持式折光仪，也 称糖镜、手持式糖度计， 通过测定果蔬可溶性固 形物含量（含糖量），可了解果蔬的品质，大约 估计果实的成熟度。v手持糖度计一般是圆柱形的。v二、手持糖度折光仪使用说明v（一）、仪器结构、折光棱镜镜 、盖板 、校准螺栓 、光学系统统管路 、目镜镜（视视度调节环调节环 ）v（二）、使用方法v打开盖板，用软布仔细擦净检测棱镜。取待测溶液数滴，置于检 测棱镜上，轻轻合上盖板，避免气泡产生，使溶液遍布棱镜表面。将 仪器进光板对准光源或明亮处，眼睛通过目镜观察视场，转动目镜调 节手轮，使视场的

6、蓝白分界线清晰。分界线的刻度值即为溶液的浓 度。v（三）、校正和温度修正v仪器在测量前需要校正零点。取蒸馏水数滴，放在检测棱镜上，拧动 零位调节螺钉 ，使分界线调至刻度0%位置。然后擦净检测棱镜， 进行检测。有些型号的仪器校正时需要配置标准液，代替蒸馏水。v另一种方法是（只适合含糖量之测定）：利用温度修正表，在环境温 度下读得的数值加（或减）温度修正值，获得准确数值。v（四）、注意事项v仪器系精密光学仪器，在使用和保养中应注意以下事项：v1.在使用中必须细心谨慎，严格按说明使用，不得任意松 动仪器各连接部分，不得跌落、碰撞，严禁发生剧烈震动 。v2.使用完毕后，严禁直接放入水中清洗，应用干净软

7、布擦 拭，对于光学表面，不应碰伤，划伤。v3.仪器应放于干燥、无腐蚀气体的地方保管。v4.避免零备件丢失。酒精含量测定：蒸馏比重法v 1原理 v（1）蒸馏 去除样品中的非挥发性物质 v（2）收集馏出液，用水恢复至原重 v（3）用比重瓶测定20时馏出液的比重 ( 相对密度) v（4）查比重与酒精含量对照表即可得出试 样中酒精含量的 质量百分数。 v2仪器 附温度计比重瓶25ml3.测定酒精度的步骤v1.取100ml的实验液于蒸馏瓶中，加入100ml的蒸 馏水。v2.将仪器装置连接好，打开加热装置。v3.收集够100ml蒸馏液后停止加热，将蒸馏液倒入 量筒中，冷却至室温后用酒精计测量其酒精度。v4

8、.对照酒精计的说明书读数。v蒸馏装置 蒸馏出来的液体v4注意事项 v（1）取样过程 发酵过程测定：取样后立即用橡皮塞塞紧瓶口，防 止酒精挥发。 瓶装 或听装成品酒要放在冰箱冷藏室中，冷至10 15备用。 （2）样品过滤(如需要)和除 气过程 在样品过滤和除二氧化碳气体时，都应该在低于 25的恒温室中操作。 如果空 调正开着时，一定要避开风口。 。过滤时，在漏斗上加盖表面玻璃， 接收瓶的瓶口要小， 将漏斗下口插入接收瓶内与液 面的 距离要短，以防止酒精挥发。 制备好的样，低温密封，2h内使用。（3）蒸馏过程 500mm蛇形冷凝器 冷却过程要防止中途停水或冷却水管脱落。 接收馏 出液的容量瓶要外加

9、冰水浴 在蒸馏初沸前要缓慢加热，防止酒液急剧沸 腾，泡沫窜出 在蒸馏过程中，要经常检查蒸馏装置的各个 连接处（4）密度瓶的使用 在每一次使用时都要进行外观检查（是否破损内 外壁是否干净、干 燥（特别是小帽子的内部）。 密度瓶使用一段时间后要用酸性洗液浸泡清洗 应持比 重瓶颈，不得拿瓶肚。 水浴恒温时禁止用手捂或放在室内自然升温，以 免使比重瓶内 溶液受热不均，产生较大误差。（5）天平称重 感量0.1mg的分析天平罩内要放干燥剂，保持内部 空气干燥 称重的速 度要快 当室温高于20时，比重瓶内的溶液会升温而 外溢，比重瓶外壁会由于温度差 而产生露水，发生 较大误差； 称重时要戴薄型的尼龙手套，防

10、止汗液粘附在瓶 上。成品啤酒的感官评定v外观v取发酵得到的啤酒少量至于明亮处迎光观察，然后再倒入干净小烧杯 中，借助于8倍放大镜与光亮处观察。对于有沉淀的酒样，则记录为 清沉淀、沉淀、重沉淀等。有时啤酒虽透明，但也可发现小粒游动， 可用离心机使浮游物沉淀后，再以显微镜进一步观察。v记录为透明、清亮、微亮、微混及浑浊等。v泡沫v将原啤酒至于15水浴后保持等温,将啤酒从距离玻璃杯口约3处容 量为250ml的清洁玻璃杯中,观察泡沫升起情况。记录泡沫色泽和粗细 。等泡沫稳定后，测量泡沫高度，并进一步记录从泡沫稳定后到泡沫 消失，露出酒面的时间，最后观察泡沫挂杯情况。v根据观察的现象进行记录，如洁白、白

11、、发黄、灰；细腻、较细腻、 较细、较粗、粗大；挂杯、尚挂杯、不挂杯等。三、残留酵母细胞的测定(平板计数法)v（一）实验操作：v 1.样本稀释液的制备：（选择适当的稀释度 ）v 2.平板接种培养：平板涂抹计数法v 3.结果计算：v 每克样品的酵母菌数（cfu/g）=同一稀释 度的几次重复的菌落平均数*稀释倍数*10（二）具体步骤1.水浴加热孟加拉红培养基 ，使其熔化成液体。2.将实验液以合适的倍数稀 释。（用无菌生理盐水）3.将配制好的实验液倒入已 经标号的培养皿中，趁热 倒入孟加拉红培养基，及 时盖上培养皿的盖子。待 培养基凝固后，放入培养 箱中培养。4.待菌落长出后开始计数。实验结果v1.糖

12、度的变化分析7月1日7月3日7月5日7月7日A组4.03.73.13.0B组3.53.22.92.9结果分析：麦芽汁的糖度总体比较低，原因可能是在调节PH值时加入的液体 过多。糖度呈下降趋势，说明在发酵过程中，酵母菌把麦芽糖转化成了其他物 质。A组与B组相比，A组的变化较为明显，说明A组条件下的发酵效果较好。v2.酒精度的变化及分 析7月1日7月3日7月5日7月7日A组02.92.12.0B组02.52.11.1结果分析：酒精度的测定数据与理论值差距很大，主要原因是 酒精计的使用有误差。蒸馏出来的水过多也会导致误差的出现。3.发酵后酵母菌数量数据A组组固定化酵母细细胞的实验实验 液 菌个数 稀

13、释释 倍 数皿1皿2皿3135被污污 染201010811100273B组组固定化酵母细细胞的实验实验 液菌个 数稀释释倍 数皿1皿2皿31多不可 计计多不可 计计多不可 计计1028311510015132游离化酵母细胞的实验液菌个数稀释倍数皿1皿2皿310000005155501000000077111000000007225生理盐水的对照组上面的菌数均为零。结果分析vA组与B组比较可知，A组的酵母菌数少于B组的酵母菌数 ，主要原因是PH为5.3的环境下更适合酵母菌的生长，因 此游离出来的酵母菌较少。v由实验可知，游离化酵母菌实验液中的酵母菌数远多于固 定化的。vA中的一组被污染，原因可能是在倾倒培养基时无菌操作 不准确，或培养皿有问题。v在同一种稀释程度下，平行数据差别有的很大，可能是由 于菌液与培养基混合的不均匀。啤酒的感官鉴定发酵后的啤酒成深棕色，有酒精味道，同时含有麦 芽汁的味道。倾倒时有少许泡沫。 结果分析：此次试验由于时间不够长，发酵的并不 是很成功，但是通过这个实验我们组大致研究出 了啤酒酿造过程中的一些规律，如糖度的变化以 及最佳PH。通过这个实验，我们学会了一些仪器 的使用方法和一些实验操作。 在实验过程中，我们小组团结协作，做的非常开心 。实验锻炼了我们的创新性思维以及认真耐心的 态度，我们在实验中收获了一些实验外的东西。