纤维素酶在酿酒制作中的应用

摘 要：本文旨在探讨纤维素酶在酿酒制作中的应用情况。在实验室的环境中，通过重复试验，探索在糖化作用前，加入多少比例的纤维素酶才能达到提高出酒率，节省原料粮食的目的。

关键词：纤维素酶；糖化作用；出酒率

中图分类号：Q556 文献标识码：A

1 纤维素酶的相关研究概况

1.1 纤维素酶简介

纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，它不是单种酶，而是起协同作用的多组分酶系。其中三种主要酶组份是Cx酶，也就是所谓的内切葡萄糖酶、C1酶，也就是所谓的外切葡萄糖酶和纤维素二糖酶（β-葡萄糖苷酶）。其作用机制如图1所示。

用于食品酿造的纤维素酶多半是绿色木霉和康氏木霉，拟康氏木霉，它们的酶系很复杂，现已发现有纤维素酶、蛋白酶等。

在应用纤维素酶制剂时，有可能不仅是纤维素酶的作用，往往还是有其他一些酶共同参与作用的。下面主要就纤维素酶应用于制酒方面展开论述。

1.2 降解机理

其中外切葡萄糖酶也就是C1-酶，是对纤维素起最初作用的酶，它通过破坏纤维素链的结构，有些类似结晶体的结构，起到水化的作用，具体来说，是这种外切葡萄糖酶对不溶性纤维素表面起了作用，使得呈现结晶结构的纤维素链条开裂，长形链子状的纤维素分子末端呈现部分游离的状态，从而促进其水化；而内切葡萄糖酶，也就是Cx-酶是紧接着对已经水化了的前面的“产物”进行下一步的分解的酶，主要分解的是β-1，4键，继而生成纤维二糖、纤维三糖等等。

而 β-葡萄糖苷酶，就是作用于低分子多糖，从非还原性末端游离出的葡萄糖，尤其是将前面外切和内切葡萄糖酶作用后产生的纤维二糖、纤维三糖以及其他低分子纤维糊精， 通过分解最基础的G键，从而实现最终分解成葡萄糖的完整过程。

以上三种纤维素酶，只有活性比例都适当的时候，三种一起协同作用，才能最终实现对纤维素的降解。

1.3 目前的应用情况

在进行酒精发酵时添加纤维素酶可显著提高出酒率，同时缩短发酵时间。纤维素酶提高出酒率的原因可能有两方面：一是原料中部分纤维素分解成葡萄糖供酵母使用分解成酒精；另一方面，由于纤维素酶对植物细胞壁的分解，有利于淀粉释放和利用。从目前纤维素酶的活力水平来看，可能后者的作用更主要些。

2 在实验室条件下探讨纤维素酶在酿酒生产中的应用

2.1 材料

实验前预备的工具主要有见表2。

2.2 实验室状态下的酒精发酵过程演示

称取玉米面100g，倒入锥形瓶中，注入300mL的自来水，要均匀，加入酶活力100000u/mL的耐高温α-淀粉酶0.1mL，加入氯化钙0.1g，充分摇匀，并把溶液的pH值调整至6.5，在0.1MPa的压力下进行灭菌处理15分钟，继而等其冷却到60℃，再把pH值调整至4.5，往锥形瓶中加入酶活力100000u/mL的糖化酶0.2mL，同时加入纤维素酶。维持锥形瓶内溶液的温度在58℃～60℃左右。然后将糖化的醪液冷却到30℃。

继而加入一克的经过35℃活化过的活性干酵母，把锥形瓶放入30℃恒温培养箱，发酵16h，到时间再把锥形瓶转移到另一个34℃恒温培养箱，发酵48h。

随后，将锥形瓶内的醪液倒入1L的蒸馏瓶中，需要用250mL的蒸馏水分几次细细的冲洗锥形瓶内壁，然后把冲洗液体倒入蒸馏瓶中。

接着进行蒸馏，用200mL的容量瓶接蒸馏出来的液体。

继而用比重法测出原材料的淀粉的出酒率。

3 出酒率的结果分析

3.1 纤维素酶的用量直接影响结果

表4是根据不同比例的纤维素酶以及没有添加纤维素酶的情况，导致的出酒率差异的比照。

通过表4，进一步确定了100g的玉米面里多少的纤维素酶的用量才达到最大的出酒率。

3.2 验证结果

通过在糖化过程前加入纤维素酶11u/g，以及不加任何酶两种情况进行平行对照，在重复2.2的实验过程，在物理条件完全一致的情况下，得出结果，进而统计出酒率。

通过表5中数据显示，充分说明了添加纤维素酶与没有添加纤维素酶对照的样品中，前者淀粉的出酒率明显提高了1.2%不等。

4 现阶段纤维素酶在酒精生产中的作用总结

目前，纤维素酶的降解机理等，科学界还处于认识和摸索阶段，但种种实验和应用实例数据已经显示了纤维素酶对于出酒率的提高确定性作用。

纤维素酶在酿酒产业中的应用，主要的化学作用，还是通过破坏原料纤维的长链分子的G键，使得长链结构的晶状体，一步步的分解，溶出，成为单糖的分子结构，在糖化过程中达到预期的成糖效果。

事实上多种纤维素酶本身就已经对酒精发酵产生影响，时间段可划分为前期和中期。前期加入纤维素酶和未加入纤维素酶的平行对照列表，显示，前者明显出酒效率会高于后者。但在中期尤其是后期，这种影响趋于模糊甚至可以忽略。尤其在加入酒用活性干酵母参与的酒精发酵过程，混合多种化学物质产生的发酵反应，具体发生的化学反应的机理，在科学界，还没有准确的阐述。我们可以大胆的假想，如果前期的反应作用一直延续到中后期，将会极大的提高出酒的效率，也就是缩短了发酵的时间。而酒精本来又是可燃物质，这对于推动世界上最丰富的纤维素物质参与到未来世界的能源生产具有更加深远的意义。

参考文献

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