耐锌啤酒酵母的诱变选育及富锌啤酒的工艺设计

论文总字数：16317字

摘 要

利用紫外线对酵母菌进行照射诱变，选育出耐高锌离子浓度的酵母。实验表明，出发菌株只能耐受5mM锌离子，诱变菌株经过驯化培养后，得到能耐受20mM锌离子的酵母，锌的富集量为5.3mg/g。并利用选育出的富锌酵母设计年产6万吨的富锌啤酒发酵的部分工艺。啤酒发酵采用一罐法工艺，年生产300天，每次糖化麦芽投料4998.6t，大米2143.3t，酒花79.27t。发酵设备采用圆筒底锥底发酵罐，体积为150m³，发酵周期为21天。

关键词：紫外诱变，富锌酵母，啤酒发酵，微量元素

Abstract：Yeast resistant to high zinc ion concentration was selected by irradiation mutagenesis with ultraviolet light.The experiment showed that the starting strain could only tolerate 5mM zinc ions, and after the mutagenesis strain was domesticated and cultured, the yeast that could tolerate 20mM zinc ions was obtained, and the concentration of zinc was 5.3mg/g.The selected zinc-rich yeast was used to design part of the fermentation process of zinc-rich beer with an annual output of 60,000 tons.The beer was fermented by the technology of one pot, the annual production was 300 days, each time the saccharified malt was fed 4998.6t, rice 2143.3t, hops 79.27t.The fermentation equipment adopts the cylinder bottom and cone bottom fermenter with the volume of 150m³ , and the fermentation cycle of 21 days.

Key words：UV mutagenesis, zinc enriched yeast, beer fermentation, microelement

目 录

1. 引言 3

2. 材料与方法 4

2.1材料 4

2.2方法 4

3. 结果与分析 6

4. 富锌啤酒的生产工艺设计 7

4.1啤酒工艺的选择 7

4.2物料衡算 13

4.3耗冷量的计算 17

4.4发酵罐设计 19

4.5三废处理 21

结论 22

参考文献 23

致谢 24

附录 25

1 引言

在人体所含的元素中，锌在微量元素之列。人们对锌元素的研究不断深入，发现锌在生物的生命活动中是至关重要的。根据前人的研究^[1]发现，锌参与体内蛋白质、脂质、核算等代谢过程；锌能够促进机体的生长发育，保持味觉敏感性，在一些特殊的阶段，需要补充锌元素，如儿童时期、妊娠时期、和老年时期，如果缺锌，会造成蛋白质合成变缓，生长发育迟缓，儿童容易注意力不集中，自控力差，免疫力下降，智力发育迟缓，还会引起食欲不振等^[2]。

锌是多种酶的辅酶重要组成元素，尤其是抗氧化酶。大量研究表明，锌参与机体抗氧化功能与细胞修复，锌相关酶功能的缺失还可能是肿瘤发生的因素之一。

锌不能由人体合成，必须通过人体主动摄入。人们通过食物获取的锌，大部分存在于动物的内脏中，100g动物内脏仅含有3～5mg，人体吸收率30%～40%，而一个人每日摄入锌含量需在10～15mg^[3]，因此，仅通过食物是无法满足人体对锌的需求。面对这个问题，人们想过用无机锌、有机合成锌、氨基酸螯合锌和发酵锌的方法解决现状^[4]。据《中国药物大辞典》记载，人体对无机锌的吸收率仅为7%，并且会刺激胃黏膜，产生恶心、呕吐等不良反应。有机锌减轻了对人体肠道的刺激，吸收好，但是成本高，可作为抗溃疡的药物。螯合物型的锌能在人体pH环境下，易于溶解释放锌离子，有利于被人体吸收，在某些情况下，比如能吸附锌离子的溶胶体存在时，螯合物型锌利用率不高。而目前研究比较多的是有机锌产品，尤以富锌酵母的开发较多。酵母是一种含有多种营养成分的单细胞微生物，长期以来，人们人们利用酵母进行发酵制作面团或酿酒。如今，酵母还被应用于医疗保健行业，科研人员成功开发了数十种满足人们需求的食品酵母，这些酵母产品有片剂、粉剂等，既可以直接食用，也可以放入其他食物中。

富锌酵母的培养，即是将合适品种的酵母接种到加入了一定浓度硫酸锌的培养基中，酵母将无机锌转化成有机锌，从而收获富含有机锌的新酵母。想要培育出耐锌酵母，不能简单地将酵母接种到添加硫酸锌的培养基，需要将其交替接种到含锌离子和不含锌离子的培养基上驯化。通过酵母转化获得的有机锌在形式上与人体一般，生物利用率升高的同时，毒性大大降低^[4]。

啤酒是世界范围内广受欢迎的酒类品，随着越来越多的人喜爱啤酒，啤酒生产越来越向着低酒精度和多品类发展。啤酒含有丰富的营养，人们因此称啤酒为其”液体面包”，但是利用耐锌酵母生产富锌啤酒还很少有所闻，于是本实验想探讨一下富锌啤酒的开发。

2 材料与方法

2.1材料

2.1.1菌种

酿酒酵母，安琪酵母公司。

2.1.2试剂

葡萄糖、琼脂粉、蛋白胨、七水合硫酸锌（分析纯）

2.1.3培养基

YPD培养基：1%Yeast Extract，2%Peptone，2%葡萄糖。115℃灭菌15min，葡萄糖分装灭菌后加入（葡萄糖也可以过滤除菌）。培养基分小瓶装，100mL每瓶。

YPD固体培养基：液体培养基的基础上加2%的琼脂粉115℃灭菌15min，葡萄糖单独灭菌后加入。

2.1.4硫酸锌储备液（0.1mol/L）

称取2.875g的七水合硫酸锌于烧杯中，加入100mL去离子水，加入浓硫酸调节pH至4.0防止出现沉淀，115℃灭菌20min，需要时加入培养基中。

2.1.5实验设备

火焰原子吸收分光光度计；恒温培养箱；高速冷冻离心机；电子天平；

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