酒精發酵：修订间差异

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2024年6月5日 (三) 06:51的最新版本

酒精发酵是指微生物通过发酵过程产出酒精的化学过程。酵母以及其它微生物经过发酵作用，反应物中的糖，如葡萄糖、果糖和蔗糖转化成能量、乙醇和二氧化碳，但根据反应物的不同，微生物发酵的具体过程各异。由于该过程大多在缺氧条件下完成，酒精发酵一般被认为是厌氧过程。酒精发酵被广泛地应用于酒精饮料、燃料、食品加工等方面。在利用石油气成分合成酒精之前，发酵是唯一的大规模工业生产酒精的方法，到现在仍然占有重要地位。

化學反應

糖酵解途径又称EMP(Embden-Meyerhof Parnas)途径， ^[1] 过一系列步骤，降解成三碳化合物（即丙酮酸，2 CH₃COCOOH）。在无氧状态下，丙酮酸可转化为乳酸或者乙醇。

酒精发酵的总体化学式为：

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

第一階段的二磷酸腺苷(ADP)转化成三磷酸腺苷(ATP)、2分子的NAD⁺與NADH產生變換。谷氨酸代谢途径，它们能催化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途径的关键酶。

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

第二階段的發酵是糖的裂解，丙酮酸分解为乙醛和二氧化碳。

CH₃COCOOH → CH₃CHO + CO₂

第三階段使用还原剂 NADH。經由巯基酶催化，可被碘乙酸 (ICH2COOH)不可逆地抑制。NAD+还原成 NADH。

CH₃CHO + NADH + H⁺ → C₂H₅OH + NAD⁺

图片

葡萄酒的釀製過程。

葡萄糖在哈沃斯投影式的描绘
丙酮酸(Pyruvate)
乙醛(Acetaldehyde)
乙醇

应用

面包烘烤

酒精发酵导致面包面团发起。酵母微生物食用在生面团中的糖，并产生乙醇和二氧化碳作为废弃产物。二氧化碳在生面团中形成气泡，泡沫扩大将面团发起来。面包中的几乎所有乙醇都在进行烘烤生面团时蒸发。

酒精饮料

所有酒精饮料含有的乙醇是通过酵母发酵生产（包括二氧化碳浸漬法）。

葡萄酒是用葡萄中的天然糖分发酵；苹果酒是用苹果中的天然糖分发酵
蜂蜜酒是用蜂蜜中的天然糖分发酵
啤酒，威士忌（whiskey），伏特加（vodka）是谷物中的淀粉被淀粉酶转化为糖，然后用糖发酵
米酒（包括日本清酒）是谷物中的淀粉被米曲菌转化为糖，然后用糖发酵
兰姆酒是用甘蔗中的天然糖分发酵

乙醇必须在容器中发酵。该容器应允许二氧化碳逸出，但阻止外部空气进入，因为暴露于氧气会阻止乙醇的生成，并增加细菌和霉菌繁殖风险，而二氧化碳的积累会造成容器破裂。

发酵的副产品

酒精發酵产生的未收获的副产品，如热量，二氧化碳，牲畜饲料，和水。^[2]

在酒精發酵中使用的微生物

酵母 (Yeast)
Zymomonas mobilis
schizosaccharomyces

参看

呼吸作用
纤维素
发酵 (葡萄酒)
食品發酵（英语：Fermentation in food processing）

参考文献

^ 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.

[stryer-1] Stryer, Lubert. Biochemistry. W. H. Freeman and Company. 1975. ISBN 0-7167-0174-X.

[afh-2] Lynn Ellen Doxon. The Alcohol Fuel Handbook. InfinityPublishing.com. 2001. ISBN 0-7414-0646-2.

[1]

[2]

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+{{NoteTA|G1=Chemistry}}
-[[Image:Mthomebrew must.JPG|right|thumb|500px|葡萄酒的釀製過程]]
+[[File:Ethanol fermentation-1.svg|thumb|upright=1.5|酒精发酵总览。在酒精发酵时，一个葡萄糖分子分解成两个丙酮酸 (1). The energy from this exothermic reaction is used to bind inorganic phosphates to ADP and convert NAD+ to NADH. The two pyruvates are then broken down into two acetaldehydes and give off two CO2 as a waste product (2). The two acetaldehydes are then converted to two ethanol by using the H- ions from NADH; converting NADH back into NAD+ (3).]]
-'''酿酒'''是指利用[[微生物]][[发酵]]的手段生产含有一定[[酒精]]浓度的[[饮料]]的过程。根据原料的不同，酿酒用的微生物以及酿酒的过程也不同。它是一种生物方法，其中的糖，如[[葡萄糖]]，[[果糖]]和[[蔗糖]]转化成[[三磷酸腺苷|细胞能量]]，从而产生[[乙醇]]和[[二氧化碳]]作为代谢废物。因为[[酵母]]在缺[[氧]]的情况下执行这种转换，酒精发酵被认为是一种[[厌氧生物|厌氧]]过程。
+'''酒精发酵'''是指[[微生物]]通过[[发酵]]过程产出[[酒精]]的[[化学]]过程。[[酵母]]以及其它微生物经过发酵作用，反应物中的糖，如[[葡萄糖]]、[[果糖]]和[[蔗糖]]转化成[[三磷酸腺苷|能量]]、[[乙醇]]和[[二氧化碳]]，但根据反应物的不同，微生物发酵的具体过程各异。由于该过程大多在缺氧条件下完成，酒精发酵一般被认为是[[厌氧法|厌氧]]过程。酒精发酵被广泛地应用于[[酒|酒精饮料]]、[[燃料乙醇|燃料]]、[[食品加工]]等方面。在利用[[石油气]]成分合成酒精之前，发酵是唯一的大规模工业生产酒精的方法，到现在仍然占有重要地位。
-酒精发酵发生在生产[[酒|酒精饮料]]和[[燃料乙醇]]，并发生在[[面包]][[生面团]]的发起。
-==历史==
-酿酒在夏朝或者夏朝以前就存在，世界最早的酒可能是天然酒。<ref>江统在《酒诰》载：“酒之所兴，肇自上皇……，有饭不尽，委余空桑，郁积成味，久蓄气芳。本出于此，不由奇方。”</ref> 一說[[仪狄]]发明了酿酒。<ref>《战国策》：“帝女令仪狄造酒，进之于禹。”《吕氏春秋》云:“仪狄作酒”。宋代《酒譜》提出質疑，認為“皆不足以考據，而多其贅說也”。</ref> 一則傳說認為釀酒始于[[杜康]]。<ref>《說文解字》解釋“酒”字:“杜康作秫酒。”</ref>。《周礼》有“ 五齐” 、 “ 三酒” 等酒名。<ref>《周礼》卷五《天官冢宰下》</ref> 現在所發現最早的酒是1987年12月在河南东南部罗山蟒张乡天湖商代墓地的古酒，装在青铜卣容器内，每100毫升酒内含有8239毫克[[甲酸乙醋]]。周代，酿酒已发展出规模，并设置有专门管理酿酒的“酒正”、“酒人”、“郁人”、“浆人”、“大酋”等管职。《黃帝內經》中還提到[[醴酪]]。
-《西京雜記》中載有[[菊花酒]]的釀法：“菊花舒時，并采莖葉，雜黍米釀之，到來年九月九日始成熟就飲焉。故謂之菊花酒。”南宋[[朱翼中]]《北山酒經》是一部制曲釀酒的專著。
 ==化學反應==
 [[File:Gæring.png|thumb|right|200px|实验室器皿被用于[[秸秆]]的发酵。]]
-[[糖酵解]]途径又称[[EMP]](Embden-Meyerhof Parnas)途径, <ref name="stryer">{{cite book|title=Biochemistry|author=Stryer, Lubert|year=1975|publisher=W. H. Freeman and Company|isbn=0-7167-0174-X}}</ref> 过一系列步骤，降解成三碳化合物（即[[丙酮酸]]，2 CH<sub>3</sub>COCOOH）。在无氧状态下，[[丙酮酸]]可转化为[[乳酸]]或者[[乙醇]]。
+[[糖酵解]]途径又称[[EMP]](Embden-Meyerhof Parnas)途径， <ref name="stryer">{{cite book|title=Biochemistry|url=https://archive.org/details/biochemistry00stry_1|author=Stryer, Lubert|year=1975|publisher=W. H. Freeman and Company|isbn=0-7167-0174-X}}</ref> 过一系列步骤，降解成三碳化合物（即[[丙酮酸]]，2 CH<sub>3</sub>COCOOH）。在无氧状态下，[[丙酮酸]]可转化为[[乳酸]]或者[[乙醇]]。
 酒精发酵的总体化学式为：
-::C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + [[:en:Zymase|Zymase (酶)]] → 2 C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH + 2 CO<sub>2</sub>
+::C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + [[发酵酶|Zymase (酶)]] → 2 C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH + 2 CO<sub>2</sub>
-第一段階的[[二磷酸腺苷|二磷酸腺苷(ADP)]]转化成[[三磷酸腺苷|三磷酸腺苷(ATP)]]、2分子的NAD<sup>+</sup>與[[NADH]]產生変換。谷氨酸代谢途径，它们能催化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途径的关键酶。
+第一階段的[[二磷酸腺苷|二磷酸腺苷(ADP)]]转化成[[三磷酸腺苷|三磷酸腺苷(ATP)]]、2分子的NAD<sup>+</sup>與[[NADH]]產生變換。谷氨酸代谢途径，它们能催化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途径的关键酶。
 ::C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + 2 ADP + 2 H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> + 2 NAD<sup>+</sup> → 2 CH<sub>3</sub>COCOOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H<sub>2</sub>O + 2 H<sup>+</sup>
-第二段階的発酵是糖的裂解, 丙酮酸分解为[[乙醛]]和[[二氧化碳]]。
+第二階段的發酵是糖的裂解，丙酮酸分解为[[乙醛]]和[[二氧化碳]]。
 ::CH<sub>3</sub>COCOOH → CH<sub>3</sub>CHO + CO<sub>2</sub>
-第三階段使用还原剂 NADH。經由巯基酶催化，可被碘乙酸 (ICH2COOH)不可逆地抑制。NAD+还原成 NADH.
+第三階段使用还原剂 NADH。經由巯基酶催化，可被碘乙酸 (ICH2COOH)不可逆地抑制。NAD+还原成 NADH。
 ::CH<sub>3</sub>CHO + NADH + H<sup>+</sup> → C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH + NAD<sup>+</sup>
 ==图片==
+<gallery widths=320px>
+Image:Mthomebrew must.JPG|葡萄酒的釀製過程。
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 Image:Alpha-D-Glucopyranose.svg|[[葡萄糖]]在[[哈沃斯投影式]]的描绘
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 ===酒精饮料===
-所有[[酒|酒精饮料]]（包括碳酸浸渍生产的乙醇）含有的乙醇是通过酵母引起的发酵的方法生产。
+所有[[酒|酒精饮料]]含有的[[乙醇]]是通过[[酵母]]发酵生产（包括[[二氧化碳浸漬法]]）。
 * [[葡萄酒]]是用葡萄中的天然糖分发酵；[[苹果酒]]是用苹果中的天然糖分发酵
 * [[蜂蜜酒]]是用[[蜂蜜]]中的天然糖分发酵
-* [[啤酒]], [[威士忌]](whiskey), [[伏特加]](vodka )用谷物中的淀粉被[[淀粉酶]]转化为糖，然后用糖发酵
+* [[啤酒]]，[[威士忌]]（{{lang|en|whiskey}}），[[伏特加]]（{{lang|en|vodka}}）是谷物中的淀粉被[[淀粉酶]]转化为糖，然后用糖发酵
-* [[米酒]]（包括[[日本清酒]]）是把谷物中的淀粉被[[米曲菌]]转化为糖，然后用糖发酵
+* [[米酒]]（包括[[日本清酒]]）是谷物中的淀粉被[[米曲菌]]转化为糖，然后用糖发酵
 * [[兰姆酒]]是用[[甘蔗]]中的天然糖分发酵
-在所有的情况下，发酵必须发生在一个容器中，它允许二氧化碳逸出，但阻止外部空气从进来。这是因为暴露于氧气会阻止乙醇的生成，而二氧化碳的积累会造成容器将破裂或灾难性失败的危险，造成人身伤害和财产损失。
+乙醇必须在容器中发酵。该容器应允许二氧化碳逸出，但阻止外部空气进入，因为暴露于氧气会阻止乙醇的生成，并增加[[细菌]]和[[霉菌]]繁殖风险，而二氧化碳的积累会造成容器破裂。
 ==发酵的副产品==
-乙醇发酵产生的未收获的副产品，如热量，二氧化碳，牲畜饲料，和水。<ref name="afh">{{cite book|title=The Alcohol Fuel Handbook|author=Lynn Ellen Doxon|publisher=InfinityPublishing.com|isbn=0-7414-0646-2}}</ref>
+酒精發酵产生的未收获的副产品，如热量，二氧化碳，牲畜饲料，和水。<ref name="afh">{{cite book|title=The Alcohol Fuel Handbook|year=2001|url=https://archive.org/details/alcoholfuelhandb0000doxo|author=Lynn Ellen Doxon|publisher=InfinityPublishing.com|isbn=0-7414-0646-2}}</ref>
-==在乙醇发酵中使用的微生物==
+==在酒精發酵中使用的微生物==
 * [[酵母]] (Yeast)
 * Zymomonas mobilis
+* schizosaccharomyces
-* schizosaaharomyces
 ==参看==
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 * [[纤维素]]
 * [[发酵 (葡萄酒)]]
+*{{Link-en|食品發酵|Fermentation in food processing}}
-== 注釋 ==
+== 参考文献 ==
-{{reflist}}
+{{Reflist}}
+{{Authority control}}
 [[Category:酿造]]
-[[Category:發酵]]
+[[Category:化学术语]]
+[[Category:化学工程]]
 [[Category:乙醇]]
-{{Link FA|de}}