酒精發酵

葡萄酒的釀製過程

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。因为酵母是在缺氧的情况下进行这种转换，所以酒精发酵被认为是一种厌氧过程。

酒精发酵发生在生产酒精饮料和燃料乙醇，还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。 一說仪狄发明了酿酒。 一則傳說認為釀酒始于杜康。。《周礼》有“ 五齐” 、 “ 三酒” 等酒名。 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

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, 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

第一段階的二磷酸腺苷(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。

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

第二段階的發是糖的裂解, 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

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

应用

面包烘烤

酒精发酵的副产品 - - 二氧化碳的形成导致面包发起来。

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（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。

• 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
• 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
• 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。

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。

在酒精發酵中使用的微生物

• 酵母 (Yeast)
• Zymomonas mobilis
• schizosaaharomyces

参看

• 呼吸作用
• 纤维素
• 发酵 (葡萄酒)