乙醇發酵

乙醇發酵是指在厭氧條件下，微生物通過糖酵解過程（又稱EM途徑）將葡萄糖轉化為丙酮酸，丙酮酸進一步脫羧形成乙醛，乙醛最終被還原成乙醇的過程。乙醇發酵的主要代表菌為酵母菌，工業上主要用於釀酒和酒精生產。某些細菌，如運動發酵單胞菌也可以進行乙醇發酵。

基本介紹

• 中文名：乙醇發酵
• 外文名：Ethanol fermentation
• 原料：葡萄糖，
• 產物：乙醇
• 副產物：二氧化碳
• 原理：化學反應
• 使用生物：酵母菌
• 生活用途：釀酒

反應介紹

糖酵解途徑又稱EMP(Embden-Meyerhof Parnas)途徑，過一系列步驟，降解成三碳化合物（即丙酮酸，2 CH₃COCOOH）。在無氧狀態下，丙酮酸可轉化為乳酸或者乙醇。

酒精發酵的總體化學式為：

• C₆H₁₂O₆+Zymase (酶)→ 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

第一段階的二磷酸腺苷(ADP)轉化成三磷酸腺苷(ATP)、2分子的NAD與NADH產生變換。谷氨酸代謝途徑，它們能催化NADH和ATP，ADP與Pi結合形成ATP，此即葡萄糖的磷酸化過程， 磷酸果糖激酶是EMP途徑的關鍵酶。

• C₆H₁₂O₆+ 2 ADP + 2 H₃PO₄+ 2 NAD→ 2 CH₃COCOOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H₂O + 2 H

第二階段發生的是糖的裂解，丙酮酸分解為乙醛和二氧化碳。

• CH₃COCOOH → CH₃CHO + CO₂

第三階段使用還原劑 NADH。經由巰基酶催化，可被碘乙酸 (ICH2COOH)不可逆地抑制。NAD+還原成 NADH。

• CH₃CHO + NADH + H→ C₂H₅OH + NAD

乙醇發酵利用酵母菌進行厭氧代謝的過程。酵母菌在厭氧代謝中分解1mol葡萄糖，生成 2mol乙醇，乙醇發酵所需的原材料為糖質原料，它們均為農副產品，如糖蜜、穀類作物(玉米、小麥、大米等)由於酵母菌體內的澱粉酶，糖化酶活性不高故澱粉類原料必須經過水解，糖化過程分解成單糖，才能被利用發酵。要求發酵罐中氧壓力不高於(6.67一13.3Kpa)，pH值3.0一6.0，反應溫度2°C一35°C，轉化成酒精的轉化率可達90%一92%。

套用

麵包烘烤

酒精發酵的副產品——二氧化碳的形成導致麵包發起來。

酒精發酵導致麵包麵團發起。酵母微生物食用在生麵團中的糖，並產生乙醇和二氧化碳作為廢棄產物。二氧化碳在生麵團中形成氣泡，氣泡擴大將麵團發起來，但幾乎麵包中的所有乙醇都在進行烘烤生麵團時蒸發。

酒精飲料

所有酒精飲料（包括碳酸浸漬生產的乙醇）含有的乙醇都是使用通過酵母引起的酵的方法生產的。

• 葡萄酒是用葡萄中的天然糖分發酵；蘋果酒是用蘋果中的天然糖分發酵
• 蜂蜜酒是用蜂蜜中的天然糖分發酵
• 啤酒、威士忌(whiskey)、伏特加(vodka)是穀物中的澱粉被澱粉酶轉化為糖，然後用糖發酵
• 米酒（包括日本清酒）是穀物中的澱粉被米曲菌轉化為糖，然後用糖發酵
• 蘭姆酒是用甘蔗中的天然糖分發酵

在所有的情況下，發酵必須發生在一個容器中，它允許二氧化碳逸出，但阻止外部空氣從進來。這是因為暴露於氧氣會阻止乙醇的生成，而二氧化碳的積累會造成容器將破裂或災難性失敗的危險，造成人身傷害和財產損失。