(下)酒精发酵中杀菌剂的研究进展

2016-08-03

    然而人们发现,青霉素在酒精发酵使用过程中的滥用已引发多抗性菌株的出现。细菌耐药性系指细菌对于抗菌药物作用的耐受性,耐药性一旦产生,药物的疗效作用就明显下降。当长期应用抗生素时,占多数的敏感菌株不断被杀灭,耐药菌株就大量繁殖,替代敏感菌株,使细菌对该种药物的耐药率不断升高,这已经引起了人们的关注。

    孙振江等研究了青霉素、安菌泰、莫能菌素3种杀菌剂在木薯酒精发酵中的杀菌效果。指出3种杀菌剂均能有效进行杀菌,最好在发酵初期添加,但杀菌剂添加量不能超过10mg/L,否则会对酵母产生抑制作用。发酵过程中将3种杀菌剂交替使用,从而避免使用一种杀菌剂产生抗药性的问题。

    李力群等在15L发酵罐中进行玉米浓醪酒精发酵。采用链霉素1.4U/mL,土霉素0.7U/mL,青霉素0.9U/mL组成的优化复合抗生素,抑菌效果明显,最终酒精度达到了17.2%,挥发酸0.20mg/L3种抗生素的联合使用,增强了抑菌的效果,避免了抗药性的问题。

    青霉素是酒精生产中最常用的杀菌剂,另外还有链霉素和抗乳菌素。虽然链霉素和抗乳菌素也有较好的杀菌作用,但成本较高,一般酒精企业都不采用。

    5.3克菌灵

    克菌灵具有广谱高效的杀菌效果,是酒精生产中专用杀菌剂。它主要通过抑制细菌细胞壁合成和干扰蛋白质合成而达到抑菌作用,因此能够有效抑制或杀灭酒精生产过程中的乳酸菌、乙酸菌等常见杂菌,而对生产菌株没有任何的毒副作用。

    于成等在玉米酒精生产中发现,在前发酵期添加克菌灵较为合适,加人量为6mg/L时,抑制杂菌的效果较明显。发酵速度加快,杂菌减少,发酵酒度高。发酵周期可维持在55-60h

    张家伟等研究发现,克菌灵对酒精发酵过程中常见的乳酸菌、乙酸菌等杂菌具有较好的抑制杀灭作用,杀菌率在85%以上。克菌灵无论是低浓度还是高浓度,对酿酒酵母没有任何毒副作用,其形态、出芽率、发酵活力均不受影响,而且能够促进酵母生长,增强发酵活力。

    本文作者曾经在玉米酒精生产中添加克菌灵进行实验,发现克菌灵可有效抑制杂菌生长。在发酵前期加入,最佳使用量为6mg/L,酸度可降低0.2,酒精度可提高0.4%(体积比),原料出酒率提高0.9%。另据蒋敬全报道,一个以糖蜜为原料年产5万吨酒精厂,以克菌灵完全替代浓硫酸抑制杂菌,可直接增加经济效益296万元。而以淀粉质为原料年产5万吨酒精厂,可增加经济效益214万元。

    克菌灵在酒精生产中杀菌效果显著,且不会出现耐药性。另外可以改变传统以浓硫酸抑制杂菌的生产工艺,减少发酵过程中浓硫酸的用量及对发酵设备的腐蚀作用。目前克菌灵已在国内多家酒精企业应用,国外的巴西、泰国、越南也有使用克菌灵产品。

    5.4酒花及植物提取物

    药用植物具有显著的生理活性,广泛应用于抗菌等领域。随着绿色消费的兴起,药用植物的开发和利用越来越引起人们的关注。同时,由于抗生素的滥用,在众多方面已引起许多问题,如多抗性菌株的出现等,因此已产生了使用安全天然代替品的迫切要求。

    酒花,即啤酒花,是来源于欧洲和西亚的野生植物它生长迅速在很多气候温和的地区如中国英国澳大利亚和法国等都有生长人们很早就认识到β-酒花酸能够增强抑菌效果。1993年,SIMPSON研究了乳酸菌对酒花酸的敏感性,指出酒花酸起移动离子载体的作用,可以消除跨膜pH值梯度,抑制乳酸菌的生长。另外质子从胞外越过细胞膜进入细胞内,导致细胞内外pH值差异,使细胞对糖的吸收受到抑制,乳酸或乙酸等代谢物不能够分泌。

    2002BetaTecHohenheim大学合作,采用全水相工艺从酒花的CO2萃取物中得到了两种可用于酒精工业的酒花天然抗菌剂IsoStabTMLactoStabTM。它们含有酒花酸,对酒精发酵过程中的杂菌具有良好的抗性。通过在一个1.9亿升玉米燃料酒精生产企业实践证明,在抑制浓度下,抗菌剂IsoStabTM被连续加入到600m3种子罐,前10h添加IsoStabTM,后14h不添加。采取这种方法试验进行了14天。4天后发现乳酸和乙酸的浓度明显降低,8天后乳酸和乙酸几乎消失。这两种抗菌剂已经被美国和加拿大的酒精生产企业所采用,目前可在国际市场上购买到。

    郑进保对大量药用植物提取物在酒精发酵中的抑菌作用进行了系统研究,发现乌梅、麻黄、地榆、黄连、石榴皮、山茱英等提取物均能不同程度地抑制乳酸菌的生长。0.05g/mL的乌梅提取物可促进酿酒酵母的生长,却抑制乳酸菌的生长。0.01g/mL黄连提取物能够强烈抑制乳酸菌的生长,而对酿酒酵母基本不起抑制作用;发酵过程中添加0.05g/mL的乌梅提取物可使乳酸菌由6×107CFU/mL降低到1.0×104CFU/mL,而酒精产量可提高1.45mg/mL

    鉴于药用植物独特的抗菌活性,作为安全天然代替品已经引起了人们极大的关注。

    6结语

    解决酒精发酵工业中的染菌问题,应当“防重于治”,只有严防才能消除或减少杂菌的污染。防止染菌应严格工艺管理、防止空气带菌、培养基应彻底灭菌、合理消除管路、死角带菌等,另外要抓好菌种、原料和水的处理以及环境卫生从根本上切断污染源如果能有效防治杂菌感染不仅能提高酒精得率节省大量的人力物力而且能避免由于染菌而造成的经济损失。

    防菌固然重要但抑菌才是关键如同一个问题的两个方面目前抗生素是酒精企业广泛使用的杀菌剂。为了保持抗生素的有效性,应重视其合理使用。尽管理论上认为抗生素在蒸馏等处理后会分解而不残留在酒糟中,但大量证据显示,工业抗生素的滥用会污染地表水和地下水。巴西在酒精生产中使用抗生素控制细菌,现已从该甘蔗农业生态系统中分离出多抗性细菌。2005年底,欧盟内用于作为动物饲料的复合物,其发酵产物已经不允许有抗生素残留。随着在农业和技术领域应用抗生素而使病原菌产生多抗性的关注日益增长,应加强细菌抗药性的研究,寻找安全天然的杀菌剂替代品,在此基础上防抑结合标本兼治,才能促进酒精工业健康发展。

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