酒精发酵原理

酒精发酵的反应式如下。

C6H12O6 + 2NAD+ + 2pi-至2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ +2H2O。

2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+至2CH3CH2OH + 2CO2 + 2NAD+。

酒精发酵反应要点

糖质变成磷酸酯，分割为2分子的丙糖磷酸，与其氧化相关连，生成2个ATP而产生丙酮酸，放出二氧化碳后转化为乙醛，依靠补偿以上氧化的还原，以产生酒精而告完成。

根据上式放出的约50卡的自由能释放出来，可产生4个ATP，其中2个ATP被用于第一步的糖的磷酸化，因此1mol葡萄糖酒精发酵产生2molATP。酒精发酵的检测，通常是通过测压计、发酵管等对放出的二氧化碳的测定，或是利用蒸气蒸馏收集的酒精定量进行的。

同型乙醇发酵（homoalcholic fermentation）：

酿酒酵母能够通过EMP途径进行同型酒精发酵,即由EMP途径代谢产生的丙酮酸经过脱羧放出CO2,同时生成乙醛,乙醛接受糖酵解过程中释放的NADH+H+被还原成乙醇.这是一个低效的产能过程,大量能量仍然贮存于乙醇中,其总反应为：

葡萄糖 ＋ 2ADP + 2Pi ----- 2乙醇 + 2 CO2 + 2ATP

运动发酵单胞菌能通过ED途径进行同型乙醇发酵,但只产生1个ATP.

葡萄糖 ＋ ADP + Pi 2乙醇 + 2 CO2 +ATP

缺乏完整EMP途径的少数细菌（假单胞菌,根瘤菌,农杆菌,粪肠球菌）利用ED途径替代EMP途径产能.

异型乙醇发酵（heteroalcoholic fermentation）：

一些细菌能够通过HMP途径进行异型乳酸发酵产生乳酸、乙醇和CO2等,我们也可以称其为异型乙醇发酵,例如Leuconostoc mesenteroides（肠膜明串珠菌）进行的异型乙醇发酵总反应式为：

葡萄糖 ＋ ADP + Pi ----- 乳酸 + 乙醇 + CO2 + ATP

答：一、乙醇发酵的生物学意义   

乙醇发酵的主要代表菌为酵母菌，工业上主要用于酿酒和酒精生产。   

二、乙醇发酵的原理   

在厌氧条件下，微生物通过糖酵解过程（又称EM途径）将葡萄糖转化为丙酮酸，丙酮酸进一步脱羧形成乙醛，乙醛最终被还原成乙醇的过程。   

(一)间歇式发酵法

间歇式发酵法就是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行.由于发酵罐容量和工艺操作不同,在间歇发酵工艺中,又可分为如下几种方法：

1．一次加满法 此法是将粉浆或糖化醪冷却到27-30℃后,接入糖化醪量10％的酒母,混合均匀后,经60～72小时发酵,即成熟.

2．分次添加法 生产时,先打入发酵罐容积三分之一糖化醪,接种发酵,隔2—3小时后,加第二次糖化醪,再隔2—3小时,加第三次糖化醪.如此,直至加到发酵罐容积的90％为止.从第一次加糖化醪直至加满发酵罐为止,其总时间不应超过l0小时.

3．连续添加法 此法适用于采用连续蒸煮、连续糖化的酒精生产工厂.先将一定量的酒母打入发酵罐,然后流加.一般从接种酵母后,应于6-8小时内将罐装满.

4．分割主发酵醪法 此法适用于卫生管理较好的酒精工厂,其无菌要求较高.将处于旺盛主发酵阶段的发酵醪分出1/3—1/2至第二罐,然后两罐同时补加新鲜糖化醪至满,继续发酵.

(二)半连续发酵法

半连续发酵是指在主发酵阶段采用连续发酵,而后发酵则采用间歇发酵的方式.在半连续发酵中,由于醪液的流加方式不同,又可分为两种：

一种是将一组数个发酵罐连接起来,使前三个罐保持连续发酵状态.第三罐满后,流入第四罐.第四罐施加满后,则由第三罐改流至第五罐,依次类推.第四、五罐发酵结束后,送去蒸馏.洗刷罐体后再重复以上操作.

第二种方法是由7—8个罐组成一组罐,各罐用管道从上部通入下-罐底部相串连.第一只罐加入1/3体积的酒母发酵,随后在保持主发酵状态下,流加糖化醪.满罐后,流入第二罐,第二罐醪液加至1/3容积时,糖化醪转流加至第二罐.第二罐加满后,流入第三罐,然后重复第二罐操作,直至末罐.最后从首罐至末罐逐个将发酵成熟醪蒸馏.

（三）连续发酵

1、连续发酵工艺 由于具体操作方法的不同,连续发酵工艺可分为如下三种：

(1)循环连续发酵法

(2)多级连续发酵法

(3)双流糖化和连续发酵

2、连续发酵的优点

(1)提高了设备利用率

(2)提高了淀粉利用率

(3)省去了酒母工段

(4)便于实现自动化