浅析天然抗菌剂酒花酸在酒精发酵中的应用.doc

浅析天然抗菌剂酒花酸在酒精发酵中的应用.doc 浅析天然抗菌剂酒花酸在酒精发酵中的应用 文章标题:浅析天然抗菌剂酒花酸在酒精发酵中的应用 摘要在过去的数十年中，酒精生产技术取得了巨大的进步，使得该行业变得更有利可图。但是，利润率仍然很低。细菌污染是酒精得率和品质下降的主要原因之一。为了能控制成本效率，抑制酒精发酵中的细菌极其重要。在燃料乙醇的生产中，一般通过在发酵过程中添加抗生素作为工艺助剂而达到此目的。目前， 日益增长的对在农业和技术领域应用抗生素而使病原菌产生抗生素多种抗性的关注，已产生了采用一种安全天然替代品的强烈要求。发酵共产物为酒精厂的经济效率作出了重要的贡献。越来越多的酒精生产商因声称他们的发酵共产物中不含有抗生素而得利。致力于促进可再生能源的生物乙醇生产商尤其受使用可能导致环境危害的工艺助剂的争执所困扰。某些地区已实施了严格的规定，如某某年年底，在欧盟内被用于作为动物饲料的复合物，其发酵共产物不允许有抗生素残留。酒花具有防腐的作用，在啤酒工业中的应用已经超过了1000年。而最近10年这些特性才被真正了解。德国BetaTecHopfenprodukteGmbH公司生产大量的基于酒花的复合物在各种应用场合均具有抑制革兰氏阳性菌增殖的能力。IsoStabTM和LactoStabTM是两种天然的食品级抗菌剂，采用一种全水相工艺从酒花的CO2萃取物中得到。它们含有酒花酸，对酒精发酵过程中的细菌群如乳酸菌具有非常有效的抗性。在抑制浓度下将抑制乳酸和乙酸的形成，因而有助于避免酒精产量损失并增加回流量。通过在种子罐中添加杀菌浓度的产品有可能得到纯净的酵母。酒花酸具有较强的选择性，可以去除细菌而不影响酵母的活性，其结果是酵母生长更好，发酵更快。引言乳酸菌是酒精生产中最令人头痛的细菌污染物。细菌生长速度可超过酒精酵母，消耗糖分和原料中的其他营养成分并产生不合需要的终产物。许多研究者对此已有深入的研究[1,2,3]。据他们报导酒精发酵中的乳酸菌污染影响酵母的性能，导致酒精产量损失，产生异味，并增加因糖化回流量减少的二次费用。酒精生产商以低利润运行，并需要抑制酒精发酵中细菌副产物的形成。此外，除了应考虑的因素如质量成分,糖化醪的巴氏杀菌，卫生学设计，良好的维护之外，抗生素通常被用于控制酒精发酵中的细菌。同时，人类医学依赖抗生素来治疗因细菌导致的疾病包括一些威胁生命的传染病。最近，许多抗生素的有效性开始衰退。肠道球菌万古霉素抗性(VRE)，1988年首先在欧洲报导，开始成为对人类健康的全球性威胁。供食用的动物的抗生素促生剂的阈下剂 量，例如阿伏霉素在欧盟，万古霉素在美国，已经成为与VRE有关的重要指标。在欧洲，有迹象显示食物传染的VRE有可能导致感染到人类[4]。因此，在某某年年，欧盟随着瑞典和丹麦之后采取了一项逐步淘汰抗生素作为促生剂的规定。有大量证据显示，工业抗生素的广泛滥用同样会污染地表水和地下水包括许多乡村地区的饮用水源[5]。一项对从巴西甘蔗农业生态系统中分离出的细菌对抗生素抗性的研究发现有73例显示多重抗性，分别有86,和43,在维及霉素和青霉素存在的情况下生长。甘蔗农场施肥所用的酒糟是附近酒厂的副产品，该厂使用这些抗生素控制酒精生产中的细菌[6]。对此种现象的关注引发了用天然替代品取代抗生素的强烈要求。酒花植物的防腐特性在酿酒工业中已经应用了一千年以上。酒花最初被用来作为生产稳定的啤酒以便长期储存[7]。BetaTec公司正在采用酒花技术自然地(指“非人为地”，与用化学方法相对——校译者注)控制燃料乙醇厂、酒厂和糖厂中的细菌污染。IsoStabTM和LactoStabTM可有效地抑制含糖原料酒精发酵中的细菌。此外，它们有助于改善酵母活性。它们是天然的、食品级的抗生素以及其他传统抗菌剂的取代品。公司简介BetaTecHopfenprodukteGmbH公司1997年成立于德国纽伦堡。该公司为Barth-Haas集团所有。BetaTecHopfenprodukteGmbH公司具有直接存取酒花装置、CO2超临界萃取设备以及其他生产设备，可用于生产新颖的酒花衍生物。Barth-Haas集团的生产厂设于德国、英格兰、美国、中国及澳大利亚，制造能力包括CO2萃取、分子蒸馏、色谱、蒸气蒸馏设备。通过这些以及其他的工艺过程，关键的酒花成分被分离、改性、纯化为商品。BetaTecGmbH公司在研发领域十分活跃，其核心竞争力在于酒花、酒花复合物以及天然抗菌剂。其主要业务集中于发展与应用制糖工业中的天然生物杀灭剂。目前BetaTecGmbH公司在此领域具有领先地位。某某年年，与Hohenheim大学合作开展了一项关于酒花酸作为抗菌剂在不同酒精发酵原料中的效果的研究[8]。在此数据的基础上，BetaTec研发团队成功地开发出了两种可用于酒精工业的新型天然抗菌剂。在过去两年中，IsoStabTM和LactoStabTM已经为美国和加拿大的燃料乙醇生产商和威士忌生产商所采用并取得成功。至某某年年，两种产品均可在国际市场上购买到。酒花与酒花复合物酒花即啤酒花是源于欧洲和西亚的野生植物，它是一种生长快速的植物，在很多气候温和的地区如德国、美国、中国、英国、捷克、斯洛文尼亚、澳大利亚和法国都有生长。酒花被用于酿酒和医药用途可上溯至3000年以前，但直到12世纪才 被广泛用于啤酒制造中。酒花的雌株(酒花球果)含有小的黄色粉末状颗粒，即啤酒花苦味素(又称蛇麻素腺)，这些腺含有酿酒的 关键成分，称为酸性树脂和香精。软树脂由α-酸和β-酸构成。它们由酒花中提取而得。用液体或超临界CO2萃取可从酒花中分离出一种含有α-酸和β-酸以及香精的酒花提取物。采用一种全水相工艺，此三种酒花成分得以分离。在啤酒酿造中，煮糖化醪时α-酸被异构化为异α-酸。异α-酸是啤酒中产生苦味和起防腐作用的真实成分。这些防腐成分同样包含于IsoStabTM及其衍生物中。酒花苦酸的抗菌特性酒花的抗菌特性已得到很好的验证，对此的研究也持续了多年。远至1937年，Shimalreck在1973年首先提出酒花苦酸及其异构体具有可以阻断细菌生物膜的抑制效应[10]。在1993年，对5万加仑的发酵罐中的玉米糖化醪进行了试验，醪液中的平均酒精浓度从6,增加到6.5,。该厂未配有进行平板计数或定期检测乳酸浓度的设备，但品酒组确认去除了细菌产生的异味。后继实验的目的在于进一步减少产品用量。在更低的IsoStabTM浓度，酒精产量比不经处理的糖化醪有所增长;然而品酒组发现采用较高浓度的IsoStabTM，酒精会具有更清爽的味道。酒花酸在连续发酵中的抑菌作用连续发酵在燃料乙醇生产中得到越来越普及的应用。因其可提高酒精产量和生产效率。连续发酵的主要不利因素是不断增长的染菌风险，这将导致产量损失，或甚至 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 外的停产[12]。实践 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 ，连续发酵只有当运行时保持清洁才很少染菌，一旦污染发生就很难彻底将细菌除去。在一个1.9亿升的干磨半连续多级发酵厂内进行了一次实验。该厂从玉米中生产燃料乙醇。在抑制浓度下，IsoStabTM连续计量地通过糖化醪输送线加入到600m3种子罐，流加时间进行了10小时。糖化醪到种子罐的流量为750L/min。种子罐后有6个发酵罐串联，每个发酵池容积为1400m3，总流量为2460L/min。前10h添加IsoStabTM，后14h不添加。采取这种方法试验进行了14天。4天后，经过观察，乳酸菌和乙酸的浓度明显降低，8天后乙酸彻底消失，而乳酸也几乎消失。对于串联式发酵生产线，波式给药(i/shoi/show/81785/1/"/>