酒精生产中常见的杂菌种类及其特性

酒精生产中杂菌的分析

一、酒精生产中常见的杂菌种类及其特性

1、杂菌定义

酒精发酵不是纯培养发酵，属于开放式发酵。因此，发酵醪中除酵母菌外，还存在相当数量的其他微生，它们会对酒精发酵产生不良的影响，这些其他微生物通称为杂菌。

2、杂菌种类

常见的杂菌主要有两大类：细菌、野生酵母。

1细菌

这类杂菌对酒精发酵危害最大是杂菌中的“主要矛盾”。

革兰氏阳性细菌：乳酸杆菌、小球菌、葡萄球菌、明串珠菌、丁酸菌、枯草杆菌。

革兰氏阴性细菌：醋酸杆菌、大肠杆菌。

2野生酵母——假丝酵母、嗜杀酵母。

3、杂菌的形态与特性

1乳酸杆菌：形状为棒杆状、单生或呈短链状、不运动、不产孢子、厌气性、部分微需氧或耐氧、最适温度35—50℃，耐酸，最终产物主要是乳酸。

2小球菌：形状为卵球状，大部分互相连接成串球状或链球状、不运动不、产孢子、厌气性、部分耐氧、最适温度30—45℃、耐酸，终产物主要是乳酸、能产生不愉快的味道，具有与酵母粘连成团的性能。

3明串珠菌：形状为园柱状或球状、成对、成短或长链、微好氧或兼性厌氧、最适温

度30—45℃，终产物为葡聚糖，具有与酵母粘连成团的性能。

4丁酸菌：形状为杆状、能运动和产生孢子、专性厌氧、最适温度30—40℃，不耐酸，以下停止繁殖、终产物为丁酸和少量醋酸、乳酸、丁醇。

5枯草杆菌：形状椭圆、圆柱状、好氧、最适温度35—50℃、终产物为淀粉酶和蛋白酶。

6醋酸杆菌：形状椭园或杆状、单生、成对或成链、有鞭毛、好氧菌、最适温度30—45℃、能耐10—13%V/V的酒精度，能将乙醇转化为乙酸。

7大肠杆菌：杆状、细胞短而直、无芽孢、以周毛运动兼性厌氧、最适温度30—35℃耐低pH，终产物为多种有机酸：包括乙酸、乳酸等。

8假丝酵母：细胞为圆形、卵形或长形、无性繁殖为多边芽殖、形成假菌丝、也有真

菌丝、无孢子、好氧、最适温度30—40℃，有产生酒精的能力，但主要是产菌丝体蛋白质和其他付产物。

9嗜杀酵母：嗜杀酵母能杀死同族及亲缘酵母、而不被同族酵母杀死、主要是分泌嗜

杀毒素、杀死酵母、形状与其他酵母无区别，其生活特性也相似，终产物是能致蛋白质变性的毒素。

二、杂菌的来源

1、原料污染

淀粉质原料：木薯（鲜、干）、玉米、红薯等带来大量杂菌，而部分生产厂家又采用低温液化工艺，蒸煮不彻底（夹生），淀粉糊保护了部分耐温杂菌。

影响工段：预糊化工段、糖化工段、发酵工段。

废糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、甜高粱糖浆由于贮存和运输与输送等环节造成污染。

影响工段；配料工段、发酵工段。

2、辅料污染

淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、尿素或硫酸铵等。

淀粉酶、糖化酶、蛋白酶在生产过程中都是采取常温生产，杂菌感染又无法消毒，带来大量的杂菌，尿素或硫酸铵主要在使用过程中感染杂菌。

影响工段：液化糖化工段、发酵工段。

3、水源

大多酒精厂水源不干净，又不进行消毒处理，带来大量杂菌。

影响工序：配料工段、液化糖化工段、发酵工段、蒸馏工段、水冷却工段等。

4、空气

空气中存在大量的微生物，每立方米大约有五千至十万个微生物，是微生物的混合体。

酒精生产酵母繁殖阶段，需进行通风培养，如无进行空气过滤将会带来大量的杂菌。

影响工段：发酵工段。

5、生产过程中进入或增殖

在生产过程中，如不注意控制生产工艺或设备条件不好，将会使外源杂菌进入或系统中存在的杂菌迅速繁殖造成严重后果。

影响工段：配料工段、液化糖化工段、发酵工段等。

6、设备及管道

设备或管道设计、安装不合理、设备和管道不定期灭菌、设备或管道损坏不及时维修

会带来杂菌。

影响工段：配料工段、液化糖化工段、发酵工段等。

7、清液回配

有部分工厂采用废醪液澄清后回配发酵。虽然回配清液温度较高：70—90℃，但有些耐温杂菌还生存，清液贮罐和管道又不定期杀菌，将带来杂菌。

三、杂菌感染的危害性

1、竞争性争夺营养源，使糖酒转化率下降。

乳酸菌和酵母菌对营养的需求是非常相似的，它们的存在将互相争夺发酵醪中有限数量的必需营养物和生长因子，如糖源、氮源、磷源等，特别是消耗了大量的糖源，使产率降低。研究证明，醪液挥发酸升高1度，相当于损失发酵性糖—%，生产一吨酒精产量下降

20-23升。

2、竞争性地争夺生存环境，抑制酵母的生长繁殖。

醋酸菌是需氧菌，在酒精发酵初期，酵母的生长和增殖绝对需氧，而醋酸菌生长繁殖也需要氧，并分泌醋酸和其他副产物，使pH下降，挥发酸升高，造成酵母的生产环境变得恶劣。而乳酸菌一般被认为是耐氧的厌氧微生物，它虽然在完全缺氧时生长速度比有氧情况下慢，但它们能存活和生长。所以在厌氧环境下，酵母和乳酸菌是相互竞争生存的，酵母合成乙醇，抑制乳酸菌生存，而乳酸菌则生成乳酸，使pH降低，挥发酸升高，反过来抑制酵母的生存，它们互们排斥，创造有利于自己的生存环境。

另外，由于酵母和细菌的繁殖方式不同，即酵母为发芽繁殖，增殖一代需2-3h，细菌为分裂繁殖，增殖一代只需12-30min。因此，在相当条件下，酵母竞争生长明显处于劣势。

3、杂菌会分泌多种有害物质，毒素抑制或杀死酵母。

细菌的产物有机酸、醋酸、乳酸、丁酸等，对酵母有较强的抑制作用。发酵醪中醋酸浓度达%时，酵母的生命活动受到影响%时，则全部被抑制。乳酸的抑制浓度为1—4%。而且醋酸和乳酸可协同作用抑制酵母的生长，这种协同作用所需的抑制浓度更低。丁酸的抑制浓度更明显，%的丁酸就会抑制酵母的增殖。

嗜杀酵母能向体外分泌嗜杀毒素，致死蛋白或嗜杂因子，能杀死工业上常用的敏感酵母。另外，研究表明，乳酸和醋酸的产生，达到一定浓度后，将对淀粉酶和糖化酶的活性起到抑制作用，造成残总糖升高引起间接损失。细菌感染后其副产物还会使酒精产品产生令人不愉快的气味。

4、杂菌的感染会消耗乙醇，导致酒精生产量的实际损失。

醋酸菌代谢的碳源和能量主要来自于乙醇，随着醋酸菌代谢产物醋酸的不断积累

乙醇会大量地消耗造成损失。

四、酒精生产中杂菌感染的异常现象

原因分析及检查方法

1、淀粉质原料：配料罐（预热罐）、杂菌感染。

1现象：淀粉乳pH下降、挥发酸较高。

2原因分析：淀粉乳配料罐连续长时间运行不清洗，加上预热温度较低50-70℃，淀粉乳糊化时又对微生物起保护作用，耐高温的细菌还在继续繁殖，分泌有机酸，使发酵醪挥发酸升高，pH下降。

3检查方法：镜检、检测淀粉乳的挥发酸和pH。

2、糖化醪杂菌感染。

1现象：镜检有杂菌，挥发酸升高。

2原因分析：①糖化酶带来杂菌、②间歇糖化时、糖化罐清洗消毒不够彻底，连续糖化时，设备运转时间过长不清理、③糖化温度太低。

3检查方法镜检检测糖化醪的挥发酸。

3、酒母或1#发酵罐杂菌感染。

1现象：酵母数少、酵母变形结团、镜检视野杂菌多，挥发酸≥%。

2原因分析：①糖化液或糖蜜原料已感染杂菌、②发酵醪酒份低，小于%V/V、

③生产运行周期太长、发酵罐、酒母罐、没清理、④发酵醪pH偏高、⑤空气没有过滤、⑥设备和管道有死角、⑦水源污染带来、⑧罐温过高，34℃以上。

3检查方法：镜检发酵醪和水源杂菌情况，检测罐内酒份温度和发酵醪挥发酸、酸度、pH等，检查和检修设备死角。

4、主发酵罐杂菌感染。

1现象：酵母数少、酵母变形结团、杂菌多、挥发酸高≥%。

2原因分析：①糖化醪或糖蜜原料已感染杂菌、②酒母感染杂菌、③发酵醪酒份过低、④生产运行周期太长发酵罐没有清理、⑤设备和管道有死角灭菌不彻底、⑥罐温过高：36℃以上、⑦产生泡沫，使CO2排出管和过料管物料倒流。

3检查方法：镜检发酵醪和糖化醪或糖蜜高位罐的酸化糖蜜杂菌情况、检测罐内酒份、温度和发酵醪挥发酸、酸度，检查和检修设备死角。

5、发酵成熟醪杂菌感染。

1现象：镜检杂菌多、酵母死亡率高≥90%、挥发酸高≥%、升酸差高≥、残总糖和残还糖高。

2原因分析：①发酵过程感染杂菌、②主发酵温度过高≥36℃、③酵母提前衰老、④设备和管道有死角、⑤工艺控制不当、⑥成熟醪在罐内保留时间太长、⑦糖化酶和淀粉酶过快失活。

6、糖蜜生产酒精时低蜜罐和高蜜罐杂菌感染。

1现象：镜检有杂菌、挥发酸高≥%，产生白膜或蔗饭。

2原因分析：①糖蜜在贮运过程中感染杂菌、②糖蜜受到明串珠菌的感染，产生葡聚糖、③配料存放时间过长、④pH太高。