一种多孔固定化酵母及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于生物发酵技术领域，公开了一种多孔固定化酵母及其制备方法与应用。所述制备方法为：将PVA于80～100℃溶解于水中得到PVA溶液，然后将PVA溶液冷却至35℃以下，再加入复合酵母液搅拌混合均匀，得到酵母混合液；然后将酵母混合液在0～30℃进行空化制泡、倒入模具中冷冻成型，得到所述多孔固定化酵母。本发明专利技术采用海藻糖和稀释糖蜜做酵母保护剂，并添加细胞宿主载体和采用空化制泡技术，可显著提高冷冻后酵母的解冻活性和发酵效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔固定化酵母及其制备方法与应用
本专利技术属于生物发酵
，具体涉及一种多孔固定化酵母及其制备方法与应用。
技术介绍
目前，我国利用制糖工业中的副产物糖蜜发酵生产酒精工艺过程，已经广泛采用多孔圆柱体(蜂窝煤状)固定化酵母载体进行连续发酵，同传统酒精发酵工艺相比，固定化酵母具有发酵周期短、设备利用率高、杂菌感染少、发酵率高、生产成本低等优点。这种载体一般以聚乙烯醇(PVA)为主要固定基材，PVA经过高温溶解、冷却、添加酵母液或酵母泥后冷冻成型、包装及冷冻保藏，在产品到达用户地后还需要经过约40小时的解冻、活化环节，以唤醒休眠的酵母菌，且由于固定化酵母载体形成致密的结构性质，固定基材内的酵母与发酵液发生传质的速率大大降低，载体内酵母增殖速度慢，严重影响初期发酵液中酵母菌达到增值平衡点的速率。专利CN201020223072.X公开了一种用于发酵法纯化生产高纯度低聚异麦芽糖的固定化酵母，但其酵母的解冻活性仍需进一步提高，且为了增大发酵过程的传质速率，提高发酵效率，需要对固定化酵母成型后进行机械打孔。另外在专利CN201120438112.7、CN201310463049.6和专利200710032548.4中均提到了固定化酵母的制备方法，但以上方法均未对提高酵母的解冻活性及提高固定基材内的酵母与发酵液发生传质的速率进行进一步的改进。
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种多孔固定化酵母的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的多孔固定化酵母。本专利技术的再一目的在于提供上述多孔固定化酵母在糖蜜酒精发酵中的应用。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种多孔固定化酵母的制备方法，包括以下制备步骤：将PVA于80～100℃溶解于水中得到PVA溶液，然后将PVA溶液冷却至35℃以下，再加入复合酵母液搅拌混合均匀，得到酵母混合液；然后将酵母混合液在0～30℃进行空化制泡、倒入模具中冷冻成型，得到所述多孔固定化酵母。所述的复合酵母液包括海藻糖、糖蜜、细胞宿主载体和酵母溶液。优选地，所述酵母混合液中PVA、海藻糖、糖蜜、细胞宿主载体和酵母溶液加入的质量百分含量为：PVA3％～10％，海藻糖0.1％～1.0％，糖蜜0.5％～2.0％，细胞宿主载体0.5％～2.5％，酵母溶液0.5％～1.5％。优选地，所述的糖蜜为甘蔗制糖或甜菜制糖过程从糖膏或蜜洗糖糊中分离出来的母液。优选地，所述的细胞宿主载体为漂洗处理后的多孔钢渣、硅藻土、陶土和珍珠岩材料中的一种或两种以上的复合；所述细胞宿主载体的粒度为500目～10mm。优选地，所述的空化制泡是指在0.01～0.3MPa压力下通过压缩空气的微孔制泡系统进行空化制泡，或通过射流喷射器进行空化制泡，或通过旋转机械制泡系统进行空化制泡。一种多孔固定化酵母，通过以上方法制备得到。上述多孔固定化酵母在发酵领域，如糖蜜酒精发酵中的应用。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术采用海藻糖和稀释糖蜜做酵母保护剂，提高冷冻后酵母的解冻活性，活化时间缩短20％以上；(2)本专利技术通过添加细胞宿主载体和空化制泡技术，提高固定化酵母中的空间网络孔隙占比率和产品的活化性能，丰富酵母在载体中增值发酵的渗出通道，增大发酵过程的传质速率，提高发酵效率，发酵初期CO2产生速率提高15％以上。附图说明图1为本专利技术实施例中多孔固定化酵母的制备工艺流程图；图2为本专利技术实施例所得多孔固定化酵母的CO2产生速率试验结果图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1本实施例的一种多孔固定化酵母的制备方法，其制备工艺流程图如图1所示，具体制备步骤如下：在水溶液中添加8wt％的PVA，并于95℃的水浴中溶解完全，然后冷却至35℃以下，在冷却后的PVA溶液中添加复合酵母液，复合酵母液为：海藻糖、糖蜜、漂洗处理后平均粒径为80目的钢渣和酵母溶液的混合物，然后充分搅拌混合均匀，得到酵母混合液；其中酵母混合液中海藻糖的含量为0.3wt％，糖蜜含量为1wt％，钢渣含量为1.5wt％，酵母溶液加入量为1.0wt％；然后将酵母混合液冷却至25℃泵送至压缩空气的微孔制泡系统进行空化制泡，压缩空气压力控制在0.15MPa，空化制泡后的溶液迅速倒入模具中冷冻成型，经计量、包装后得到本实施例的多孔固定化酵母。实施例2本实施例的一种多孔固定化酵母的制备方法，其制备工艺流程图如图1所示，具体制备步骤如下：在水溶液中添加7wt％的PVA，并于90℃的水浴中溶解完全，然后冷却至35℃以下，在冷却后的PVA溶液中添加复合酵母液，复合酵母液为：海藻糖、糖蜜、平均粒径为60目的珍珠岩和酵母溶液的混合物，然后充分搅拌混合均匀，得到酵母混合液；其中酵母混合液中海藻糖的含量为0.3wt％，糖蜜含量为1.5wt％，珍珠岩含量为2.5wt％，酵母溶液加入量为1.0wt％；然后将酵母混合液冷却至25℃泵送至高速旋转机械制泡系统进行空化制泡，空化制泡后的溶液迅速倒入模具中冷冻成型，经计量、包装后得到本实施例的多孔固定化酵母。对比例本对比例的一种传统固定化酵母的制备方法，与实施例1相比不同之处在于未添加海藻糖和稀释糖蜜做酵母保护剂，且未采用空化制泡，其余部分完全相同。以上实施例所得多孔固定化酵母和对比例所得传统固定化酵母进行活化和CO2产生速率试验，CO2产生速率试验的培养基为：糖蜜稀释到30°Bx，添加0.1％的尿素，pH调到4.0-4.2。活化试验结果表明：对比例的传统固定化酵母活化时间38.5小时；实施例1所得多孔固定化酵母活化时间28.6小时；实施例2所得多孔固定化酵母活化时间29小时，活化时间平均缩短25.19％。其CO2产生速率试验结果如图2所示。由图2可以看出，本专利技术得到的多孔固定化酵母产品初期CO2产生速率较传统固定化酵母平均提高15％以上。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔固定化酵母的制备方法，其特征在于包括以下制备步骤：将PVA于80～100℃溶解于水中得到PVA溶液，然后将PVA溶液冷却至35℃以下，再加入复合酵母液搅拌混合均匀，得到酵母混合液；然后将酵母混合液在0～30℃进行空化制泡、倒入模具中冷冻成型，得到所述多孔固定化酵母。

【技术特征摘要】
1.一种多孔固定化酵母的制备方法，其特征在于包括以下制备步骤：将PVA于80～100℃溶解于水中得到PVA溶液，然后将PVA溶液冷却至35℃以下，再加入复合酵母液搅拌混合均匀，得到酵母混合液；然后将酵母混合液在0～30℃进行空化制泡、倒入模具中冷冻成型，得到所述多孔固定化酵母；所述的复合酵母液包括海藻糖、糖蜜、细胞宿主载体和酵母溶液；所述的细胞宿主载体为漂洗处理后的多孔钢渣、硅藻土、陶土和珍珠岩材料中的一种或两种以上的复合；所述细胞宿主载体的粒度为500目～10mm；所述酵母混合液中PVA、海藻糖、糖蜜、细胞宿主载体和酵母溶液加入的质量百分含量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：高俊永，尚红岩，黄向阳，许广球，郭艺山，高亚飞，徐日益，苏江滨，杨雕，陈秀萍，陆浩湉，
申请(专利权)人：广州甘蔗糖业研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44