酒精發酵
外觀
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酒精發酵是指微生物通過發酵過程產出酒精的化學過程。酵母以及其它微生物經過發酵作用,反應物中的糖,如葡萄糖、果糖和蔗糖轉化成能量、乙醇和二氧化碳,但根據反應物的不同,微生物發酵的具體過程各異。由於該過程大多在缺氧條件下完成,酒精發酵一般被認為是厭氧過程。酒精發酵被廣泛地應用於酒精飲料、燃料、食品加工等方面。在利用石油氣成分合成酒精之前,發酵是唯一的大規模工業生產酒精的方法,到現在仍然占有重要地位。
化學反應
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糖酵解途徑又稱EMP(Embden-Meyerhof Parnas)途徑, [1] 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
第一階段的二磷酸腺苷(ADP)轉化成三磷酸腺苷(ATP)、2分子的NAD+與NADH產生變換。穀氨酸代謝途徑,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+
- 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+
圖片
[編輯]-
葡萄酒的釀製過程。
應用
[編輯]麵包烘烤
[編輯]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,泡沫擴大將麵團發起來。麵包中的幾乎所有乙醇都在進行烘烤生麵團時蒸發。
酒精飲料
[編輯]所有酒精飲料含有的乙醇是通過酵母發酵生產(包括二氧化碳浸漬法)。
- 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
乙醇必須在容器中發酵。該容器應允許二氧化碳逸出,但阻止外部空氣進入,因為暴露於氧氣會阻止乙醇的生成,並增加細菌和黴菌繁殖風險,而二氧化碳的積累會造成容器破裂。
發酵的副產品
[編輯]酒精發酵產生的未收穫的副產品,如熱量,二氧化碳,牲畜飼料,和水。[2]
在酒精發酵中使用的微生物
[編輯]- 酵母 (Yeast)
- Zymomonas mobilis
- schizosaccharomyces
參看
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ Stryer, Lubert. Biochemistry. W. H. Freeman and Company. 1975. ISBN 0-7167-0174-X.
- ^ Lynn Ellen Doxon. The Alcohol Fuel Handbook. InfinityPublishing.com. 2001. ISBN 0-7414-0646-2.
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