酒精酵母及其发酵机理
酒精发酵
七、酒母制备工艺展望：
1：液曲酒母：在液曲种子内接入酒母菌种，30-32℃通风培养32hr即成。
2：耐高温酵母：一般酵母不能超过34℃，耐高温酵母能在 40℃下正常发酵。
3：利用淀粉的酵母：若酵母能直接利用淀粉，糖化即可取
消，工艺大大简化，国内外有用：糖化锅、发酵罐容积相等的小酒精厂。
B：分次添加法： 先加入1/3罐糖化醪，接入8~10%酒母，经1~3h 发酵，在加入第二次糖化醪，再经1~3h发酵， 添加第三次，直到满罐为止，发酵成熟蒸馏。 优点：发酵旺盛，迟缓期短；酵母易优势生长， 有利于抑制杂菌；冷却水用量少。 缺点：加糖化醪满罐时间应控制在10h以内，否 则后加的醪液来不及转化为糖、发酵，造成出酒 率下降。 适用范围：适于锅小罐大的工厂。
2）拉斯12号（RassXⅡ）：圆形至卵圆形，细胞 间连接较多，能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、 半乳糖和1/3棉子糖，不能发酵乳糖。
3）K字酵母（日本）：细胞个头小，卵圆 形，但生长迅速，适于高粱、大米、暑类原 料生产酒精，有不少工厂使用。 4）1300（南阳五号）：细胞椭圆形，少数 腊肠性，能发酵葡糖、麦糖、蔗糖、1/3棉 子糖，不发酵乳糖。耐酒精13%以下。 5）1308（南阳混合酵母）：圆形少数卵圆 性，适于含单宁物质较多的原料，发酵速度 快，产酒精能力强。
5、酒精发酵机理：指葡萄糖在酵母酒化酶作用 下，经一系列反应转化成酒精的生化过程。共 分4个阶段，12步骤。
6、副产物的形成[醇、醛、酸、酯四大类]： 1]甘油：糖代谢产物，一般为醪量的0.3—0.5%。 若向发酵液中添加NaHSO3或使醪液呈碱性 pH7.6，则发酵向甘油方向转化，造成出酒率 降低。[主要发生在后酵期]
酿酒的化学反应原理
酿酒的化学反应原理
酿酒是一种利用酵母等微生物对糖类进行发酵而制成的饮品。
酿酒的化学反应涉及到多种化学物质的转化，包括糖类、酵母、酒精等。
下面将详细介绍酿酒的化学反应原理：
1. 糖类的发酵：酿酒的原料主要是含有大量糖类的葡萄、大米等。
在酵母的作用下，糖类会发生发酵反应，产生二氧化碳和乙醇。
该反应式如下：
C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2
2. 酵母的作用：酿酒中的酵母是发酵的关键，它能够将糖类转化为酒精。
酵母在发酵过程中会分泌多种酶，帮助糖类的分解和乙醇的合成。
3. 酒精的浓度：酒精的浓度是酿酒中一个非常重要的指标。
在酿造过程中，酒精的浓度不断增加，同时酵母也会受到其自身产生的酒精的影响，最终导致酵母死亡。
4. 酿酒中其他化学反应：在酿酒的过程中还会涉及到多种其他反应，比如氧化还原反应、酸碱反应等。
这些反应会影响酿酒的味道、色泽和质量等指标。
总之，酿酒的化学反应是一个复杂的过程，它涉及到多种化学物质的转化和作用。
只有在酿造过程中严格控制各种反应，才能保证酒的质量和口感。
酿酒原理及过程
酿酒原理及过程酿酒基本原理和过程主要包括:酒精发酵、淀粉糖化、制曲、原料处理、蒸馏取酒、老熟陈酿、勾兑调味等。
(酒精发酵酒精发酵是酿酒的主要阶段,糖质原料如水果、糖蜜等,其本身含有丰富的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等成分,经酵母或细菌等微生物的作用可直接转变为酒精。
酒精发酵过程是一个非常复杂的生化过程,有一系列连续反应并随之产生许多中间产物,其中大约有30多种化学反应,需要一系列酶的参加。
酒精是发酵过程的主要产物。
除酒精之外,被酵母菌等微生物合成的其他物质及糖质原料中的固有成分如芳香化合物、有机酸、单宁、维生素、矿物质、盐、酯类等往往决定了酒的品质和风格。
酒精发酵过程中会产生的二氧化碳会增加发酵温度,因此必须合理控制发酵的温度,当发酵温度高于30~34℃,酵母菌就会被杀死而停止发酵。
除糖质原料本身含有的酵母之外,还可以使用人工培养的酵母发酵,因此酒的品质因使用酵母等微生物的不同而各具风味和特色。
淀粉糖化：糖质原料只需使用含酵母等微生物的发酵剂便可进行发酵;而含淀粉质的谷物原料等,由于酵母本身不含糖化酶,淀粉是由许多葡萄糖分子组成,所以采用含淀粉质的谷物酿酒时,还需将淀粉糊化,使之变为糊精、低聚糖和可发酵性糖的糖化剂。
糖化剂中不仅含有能分解淀粉的酶类,而且含有一些能分解原料中脂肪、蛋白质、果胶等的其他酶类。
曲和麦芽是酿酒常用的糖化剂,麦芽是大麦浸泡后发芽而成的制品,西方酿酒糖化剂惯用麦芽;曲是由谷类、麸皮等培养霉菌、乳酸菌等组成的制品。
一些不是利用人工分离选育的微生物而自然培养的大曲和小曲等,往往具有糖化剂和发酵剂的双重功能。
将糖化和酒化这两个步骤合并起来同时进行,称之为复式发酵法。
制曲：酒曲亦称酒母,多以含淀粉的谷类(大麦、小麦、麸皮)、豆类、薯类和含葡萄糖的果类为原料和培养基,经粉碎加水成块或饼状,在一定温度下培育而成。
酒曲中含有丰富的微生物和培养基成分,如霉菌、细菌、酵母菌、乳酸菌等,霉菌中有曲霉菌、根霉菌、毛霉菌等有益的菌种,“曲为酒之母,曲为酒之骨,曲为酒之魂”。
乙醇发酵
乙醇•乙醇发酵的原理：•一、工业生产过程•二、发酵原理•三、酒精发酵机理•如何在生产中提高乙醇产量•一、原料•二、酵母菌的培养•三、糖化剂•四、其他发酵原理发酵乙醇根据其原料的不同，可分为淀粉质原料乙醇、糖原料乙醇和纤维原料乙醇三大类。
（一）淀粉质原料乙醇生产过称。
原料水预处理蒸汽蒸煮糖化剂糖化发酵酒母CO2蒸馏蒸汽成品乙醇杂醇油醛酯馏分乙醇工业生产过程酒精发酵机理工业生产过程发酵原理酒精发酵机理（二）糖质原料乙醇成产过称（以蜜糖为例）蜜糖水、酸、营养盐、防腐剂预处理（稀糖液制备）发酵酒母CO2蒸馏蒸汽成品乙醇杂醇油醛酯馏分乙醇工业生产过程发酵原理酒精发酵机理纤维素预处理酶或酸水解水解液处理发酵酒母CO2蒸馏蒸汽成品乙醇杂醇油醛酯馏分乙醇（三）纤维原料乙醇成产过称工业生产过程发酵原理酒精发酵机理原理：酵母菌在厌氧条件下把可发酵性糖，经过细胞内酒化酶的作用生成乙醇和CO 2,，在通过细胞膜把这些产物排出体外。
反应方程式：[C 6 H 10 O 5]n +n H 20 nC 6H 12O 6糖化酶C 6H 10O 6 2 CO 2 + 2 C 2H 5OH酒化酶工业生产过程发酵原理酒精发酵机理在酒精发酵过程中，主要要经过下述4个阶段、12步反应。
其中其中有葡萄糖生成丙酮酸的反应被称为EMP途径。
由葡萄糖发酵生成酒精的总反应式为：C6H12O6+ 2 ADP +2 H3PO42 CH3CH2OH + 2 CO2+ 2 ATP第一阶段葡萄糖酸化，生成活泼的1,6-二磷酸果糖。
这个阶段主要是磷酸化及异构化，是糖的活化过程。
第二阶段1,6-二磷酸果糖分裂为2分子磷酸丙糖第三阶段3-磷酸甘油醛经氧化（脱羧），并磷酸化，生成1,3-二磷酸甘油酸。
然后将高能磷酸键转移给ADP，以产生ATP。
在经磷酸基变位和分子内重排，又给出1个高能磷酸键，而后变成丙酮酸。
第四阶段酵母菌在无氧条件下，将丙酮酸继续降解，生成酒精。
糖化剂酵母菌的培养在工业生产中，为了提高乙醇的成产产量，一般选择淀粉质原料乙醇生产过称。
酵母菌的酒精发酵
2、碱法甘油发酵
酒精酵母 酵母的第Ⅲ型发酵
如果碱性（pH值7.6以上） 两分子乙醛发生歧化反应形成各一分子的乙酸和乙醇。 2C6H12O6+H2O 2C3H5(OH)3+CH3COOH+ C2H5OH + 2CO2
产物复杂
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五、甲烷（沼气）发酵
甲烷发酵的机理是厌氧菌将碳水化合物、脂肪、蛋白质 等复杂的有机物最终分解成甲烷和CO2。
乳酸对糖的转化率理论上只有50%。
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四、甘油发酵机制
H2C OHCH OH H2来自 OH甘油 （丙三醇）
良好溶剂，广泛用于化妆品和医药行业；炸药。
1、亚硫酸盐法甘油发酵 酵母菌 酵母的第Ⅱ型发酵
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乙醇脱氢酶
发酵液中加入亚硫酸氢钠(NaHSO3)
OH
亚硫酸钠加成物 ( CH3CHOSO2Na) ▲原理：阻遏乙醇的生物合成
2ATP 2ADP 3-磷酸甘油醛 2NAD 2NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 4ADP
1、同型乳酸发酵
乳酸菌 德氏乳杆菌
丙酮酸
4ATP
NADH+H+
大多数乳酸菌不具有脱羧酶
乳酸
乳酸脱氢酶
NAD
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总反应式为：
C6H12O6+2ADP+2H 3PO4 2CH3CHOCOOH+2ATP
理论转化率为：
复杂有机物 发酵细菌 可溶性简单有机物 产酸菌 低级脂肪酸 （醋酸、丙酸、丁酸等） 产气菌（严格嫌气菌） CO2等 甲烷、 产酸阶段（兼性厌氧）
三阶段
废物利用
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第二节
好氧发酵机制与代谢调控
一、柠檬酸发酵机制
酒精酵母及其发酵机理
五、酒母培养设备结构的特点
六胞数的关系：2.5立方米 酒母罐中只接入一只固体斜面试管酵母种子， 然后密闭静止培养24—28小时，或微量通风 (液面被无菌空气吹得微动)20—24小时，其酵 母数也可达l亿／毫升左右。
三、酵母所需营养物质及其数量
1．碳源：葡萄糖、麦芽糖等单糖及双糖。
2．氮源：小分子量的蛋白胨、眎或氨基酸后才能被酵 母所用。原料中含氮量少时，也可补加无机氮，供 给酵母生长。生产上多采用(NH4)2SO4为补充氮源。 硝酸盐因不易被酵母所利用，故不采用。
3．无机盐：酵母繁殖过程中需要的无机盐可从原料中 获得，一般不需另加。
3．K字酵母 是从日本引进来的菌种，细胞卵圆形， 细胞较小，生长迅速，适用于高梁、大米、薯干原 料生产酒精。
4．南阳五号酵母(1300) 固体培养时，菌落白色，表 面光滑，质地湿润，边缘整齐；培养一周，色稍暗。 细胞形态虽椭圆形，少数腊肠形(4.95×7.26— 3.3×5.94微米)。能发酵麦芽搪、葡萄糖、蔗糖、 1/3棉子糖，不发酵乳糖、菊糖、蜜二糖。耐酒精分 13％以下。
1．甘油的生成
酒精发酵宜在酸性条件下进行，如果使醪液呈碱性， 则会使发酵向生成甘油的方向进行。
甘油主要在酒精发酵后期产生，当发酵醪中的氮超过 某种限度或发酵温度高时，会使甘油产量增多。如向 发酵醪中加入NaF，会降低甘油的生成量， 但NaF的 加入，其酒糟做饲料时，对牲畜有害，故应控制使用。
2．杂醇油的生成
⑧3-磷酸甘油酸与2-磷酸甘油酸的互变： 在磷酸甘油 酸变位酶催化下，3-磷酸甘油酸与2，3-二磷酸甘油 酸互换磷酸基，生成2-磷酸甘油酸。
酒精酵母及其发酵机理
酒精酵母及其发酵机理1. 引言酒精酵母是一种单细胞真菌，可以在无氧条件下通过发酵代谢产生酒精和二氧化碳。
这种酵母菌被广泛应用于食品工业、酿酒业和酒精生产等领域。
本文将介绍酒精酵母的特点、发酵机理以及在实际应用中的重要性。
2. 酒精酵母特点酒精酵母的学名为Saccharomyces cerevisiae，属于真菌界酵母门酵母纲酵母目酵母科酵母属。
它是一种单细胞真菌，呈椭圆形或球形，大小约为5-10微米。
酒精酵母具有以下特点：•适应性强：酒精酵母可以在广泛的环境条件下生长和繁殖，能够适应不同的温度、pH值和营养条件。
•发酵能力强：酒精酵母可以在无氧条件下进行发酵代谢，将糖类转化为酒精和二氧化碳。
这种发酵能力是酒精酵母在酿酒和酒精生产中的重要特点。
•耐受性强：酒精酵母能够耐受高浓度的酒精和其他有害物质，对于酒精浓度高达12-15%的发酵液也能正常进行代谢。
3. 酒精酵母的发酵机理酒精酵母进行发酵的机理涉及多个代谢途径和酶的作用。
具体的发酵过程可以概括如下：1.糖类分解：酒精酵母首先通过糖激酶酶将葡萄糖转化为葡萄糖-6-磷酸。
然后，葡萄糖-6-磷酸经过一系列酶促反应，最终被转化为丙酮酸和乙醛。
2.丙酮酸代谢：丙酮酸在酒精酵母中被转化为乙酸和二氧化碳。
这个过程通过乙酸脱氢酶和丙酮酸激酶两种酶的作用完成。
3.乙酸代谢：乙酸在酒精酵母中被转化为乙醇和二氧化碳。
乙酸在细胞质中被乙酸脱氢酶氧化为乙醛，然后乙醛被乙醇脱氢酶还原为乙醇。
最终，通过这些发酵产物的代谢，酒精酵母将糖类转化为酒精和二氧化碳。
4. 酒精酵母的应用酒精酵母具有广泛的应用价值，并在多个领域被广泛应用。
以下是酒精酵母应用的几个典型例子：•酿酒业：酒精酵母是酿酒的重要微生物资源，通过发酵作用将果汁中的糖类转化为酒精，从而制造出各种不同风味的酒类产品。
•面包工业：酒精酵母通过发酵作用产生的二氧化碳使面团膨胀，从而制作出松软的面包。
•生化工业：酒精酵母生产的乙醇被广泛应用于化工工业，例如用于溶剂、燃料和化学品的制造。
实验一 固定化生长酵母发酵酒精
本实验载体的特点
材料 海藻酸钠凝胶 原理 优点 缺点 抗微生物分解能力弱， 机械强度较低（在高浓 度的单价金属离子和磷 酸盐缓冲液的作用下， 凝胶结构会破坏） 海藻酸钠是一种天然高分子多糖， 操作方便，毒 能够于Ca2+螯合形成不溶于水的 性小， 海藻酸钙凝胶。 调节海藻酸钠溶液的浓度可改变 固定化颗粒的机械强度和传质阻 力， 调节CaCl2溶液浓度可改变固定 化颗粒的机械强度。
三、材料和方法
• • • • • • • • （一）材料 1.菌种：酒精酵母（Saccharomyces erevisiae) . Rasses Ⅶ 2.海藻酸钠 3.淀粉水解糖液（10·BX）。 4.其他：注射器、针头、波美计等。 （二）培养基 1.斜面培养基：麦芽汁琼脂斜面 2.酵母细胞培养基 ：葡萄糖 20g,蛋白胨2g，酵母膏2g，硫酸镁0.05g ,自 来水1000毫升，pH5.0。 • 3.固定化酵母增殖培养基：葡萄糖50g, 蔗糖50g, 酵母膏2g, 蛋白胨3g, 硫酸二氢钾1.5g, 氯化铵1.5g, 硫酸镁0.5g, 二氯化锰0.02g, 含水氯化钙 5g, 自来水1000ml, pH5.0. • 4.乙醇发酵培养基：10 ·BX 淀粉水解糖液, 尿素0.2%, 磷酸二氢钾0.01%, pH 5.0.
包埋法载体的选择
• 包埋法较适合于固定化生长态的细胞，细胞可在凝胶网格或微囊中生 长繁殖，细胞大多聚集在载体内表面，提高了细胞密度、减少了传质 阻力。 但由于活细胞生长代谢，载体会受到物理、生物破坏。 • 要求：1、有一定的机械强度； 要求： 2、对酶、微生物、酸碱有耐受力； 3、固定化过程尽量温和，避免酶、细胞损伤； 4、凝胶网格通透性好，其孔径可调节； 5、廉价易得，无毒。 • 常用的载体：天然高聚物——卡拉胶、海藻酸钙、醋酸纤维素酯等； 常用的载体： 合成高聚物——聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等。
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