酵母是一种微生物,它的生长、繁殖、代谢酒精等一切生命活动,都需要营养物质的支撑,要想做好发酵,提供充足、高效的营养对于顺利发酵是必须的,其中,尤以提供合适、丰富的氮源最为重要。
研究表明,发酵液中游离氨基氮浓度低于100mg/L时,酵母菌的生长受到抑制(缓慢发酵),高于870mg/L时对酵母的生长并无有害的影响,在150—870mg/L范围内,游离氨基氮浓度与酒精发酵速度是有直接关系的,游离氨基氮浓度越高,发酵速度越快。
酒精工厂通常补加的是尿素、硫酸铵、磷胺盐等无机氮源,这些氮源在酵母代谢过程中是如何被酵母利用转化的呢?
真菌(酵母属于真菌门)做为一个类群能够利用许多不同的化合物做为氮源,已经用硝酸盐、亚硝酸盐、氨、氨基酸和尿素做了大量的实验。这些化合物之间是可以互相转换的,在下图中显示了氮源利用的一般途径和它们之间的转换关系。(来自《普通真菌学》)
如上图所示,酵母菌(真菌)利用硝酸盐、亚硝酸盐、氨、氨基酸和尿素作为氮源,都涉及到相应的酶和酶激活剂的参与,大多数氮源经酵母转换最终进入酵母的氨基酸库,由酵母氨基酸库统一协调进入不同的代谢途径。氨基盐和硝基盐在酵母体内经过多次转化才能够最终被酵母所利用形成酵母所需的氨基酸;而有机氮可直接被酵母利用,节省能量,提高利用率。
我们以尿素和安琪公司生产的发酵促进剂作为酒精发酵的有机氮源,对能量代谢做简单解析。
如图所示,酵母吸收尿素作为氮源时,需要经过尿素—铵根—谷氨酸—氨基酸库的转化,比之于直接使用发酵促进剂多了以上四个步骤,相对应的能量消耗主要在相关酶、NADPH的代谢等。
NADPH(还原型辅酶Ⅱ,供氢体)、ATP(三磷酸腺苷)主要是分解葡萄糖的呼吸作用(主要是有氧呼吸,即EMP途径)。安琪发酵促进剂作为一个氨基酸库,酵母直接以酵母浸出物为氮源,不消耗能量,即减少了葡萄糖的利用,葡萄糖更多的被用来发酵酒精。