分析比较酵母菌酒精发酵三种类型特点

葡萄糖作为碳源时,微生物重要的发酵类型有三种，如下

①一型发酵：在酵母菌的乙醇发酵中，酵母菌可将葡萄糖经EMP途径降解为两分子丙酮酸，然后丙酮酸脱羧生成乙醛，乙醛作为氢受体是NAD+再生，发酵产物最终为乙醇。②二型发酵：磷酸二羟丙酮代替乙醛作为受氢体，生成α—磷酸甘油进一步水解脱磷酸而生成甘油，称为酵母的二型发酵。

③三型发酵：氢受体为磷酸二羟丙酮，发酵终产物为甘油、乙醇和乙酸，称为酵母的三型发酵。

对富含有机物的物料进行发酵，可分为好氧性发酵和厌氧性发酵两类。

1、好氧性发酵。

指的是由利用空气或者水中游离的氧气进行繁殖的好氧性微生物进行的发酵类型。

在好氧条件下，

淀粉在淀粉酶的作用下转化成为麦芽糖，再在麦芽糖酶的作用下，转化成葡萄糖，进而转化成酒精和醋酸，最终变成二氧化碳和水，放出大量能量。

对于蛋白质，是在蛋白酶的作用下转化成氨基酸，进而转化成硝酸盐；

对于脂肪，是在酯酶的作用下，转化成甘油和脂肪酸，进而氧化分解成二氧化碳和水；

对于纤维素、半纤维素和多糖，则在纤维素分解酶的作用下，转化成多糖、低分子糖或有机酸，进而最终分解转化成二氧化碳和水。

好氧性发酵属于氧化过程，发酵温度高，一般可达55-60度，有时可达70度以上。

此方式发酵产生的热量大，物质转化快，所以，利用好氧性微生物所制造的有机肥料称为高温堆肥。

由好氧性菌沤制的高温堆肥生成的腐殖质呈中性，对培肥土壤十分有利

但在发酵时要注意，严防过度发酵导致养分的损失。

2、厌氧性发酵

指的是在缺氧状态下，由厌氧性发酵微生物参与的发酵类型。

它是通过夺取氧化物中的氧进行呼吸的微生物种类。

在厌氧条件下，

对于淀粉，被转化成乳酸，进而转化成甲烷等气体；

对于蛋白质类物质被还原成氨基酸、氨态氮、吲哚，最终转化成硫化氢等气体。

厌氧性发酵生产的肥料中的腐殖质呈酸性，酸性的腐殖质是由氢离子与木质素、蛋白质复合体构成的络合物，若使用不当，可使耕作层土壤酸性化，造成地力下降。

广义的生物乙醇不是指生物方法制备的乙醇。而是指原料是生物质（包括纤维素，半纤维素，木质素）而制备的乙醇。从生物质到乙醇有两种方法，

一种就是发酵，这个基本上是从葡萄糖（葡萄糖是纤维素的单体）开始的，在酶的体内发生一系列循环反应生成乙醇，这个比较复杂，但是也是研究的比较清楚的，可以在书上看到）

另一种是化学方法，用催化剂，催化纤维素在氢气下还原，或者半纤维素生成乙醇。木质素的转化比较难，也基本上不能直接得不到乙醇。具体的过程现在还没有研究清楚。

玉米湿法是发酵的方法，因为玉米中含有大量的糖。

A、实验结束时，甲发酵罐的酒精产量是18mol，无氧呼吸消耗的葡萄糖为9mol，有氧呼吸消耗的葡萄糖是1mol，共10mol，乙发酵罐产生的酒精是15mol，无氧呼吸消耗的葡萄糖是7.5mol，因此实验结束时，消耗葡萄糖较多是甲发酵罐，A错误；

B、分析题图可知，甲发酵罐从第2小时开始生成酒精，因此从第2小时开始进行无氧呼吸，B正确；

C、分析题图可知，酵母菌既可以进行有氧呼吸也可以进行无氧呼吸，为兼性厌氧微生物，C正确；

D、该实验证明向发酵罐中连续通入大量的氧气可以降低酒精的产量，D正确．

故选：A．

当今，石油、煤等化石能源正以很快的速度被消耗，估计在儿十年内将被耗尽。因此乙醇、甲烷、氢气等代替能源成为人们关注的重点。

国外的研究状况

传统的酒精生产采用酵母间歇式发酵，而酵母不能耐受高浓度乙醇，因此有必要寻找一种耐受高浓度乙醇的新菌种。运动发酵单胞菌被认为是较好的候选品种。它是由I_indne于1928年从墨西哥Pulgue酒中首先分离得到。它属于革兰氏阴性兼性厌氧杆菌，弧菌科，发酵单胞菌属。经过实验室及中试规模的发酵动力学比较研究，人们公认利用运动发酵单胞菌制酒精与酵母相比有以下一些优点1)糖的吸收速度要比酵母高l - 2倍。(2)酒精得率比酵母高。(3)生长过程完全不要氧气。(4)比酵母容易进行遗传工程处理，以获得耐高温、耐酒精和能利用多种碳源的优良工程菌。缺点是:现有菌株所能发酵底物局限于葡萄糖、果糖、蔗糖。

国外的研究分以下几方面:（1）菌种的改良。(2)工艺的研究。间隙式发酵、连续式发酵、混合发酵等。(3)底物的研究。木薯、小麦、玉米、西米、大米等。(4)工艺控制研究。如底物浓度、pH,氮源、温度等参数。

研究重点及研究方法：

当前发酵法制乙醇研究工作的重点是筛选优良的菌种，选择低成本的发酵底物和最适的发酵控制条件。通过诱变或基因工程选育优良菌株。把其它生物细胞的基因转移进运动发酵单胞菌。把运动发酵单胞菌的基因转移进其它生物细胞。间隙式发酵、连续式发酵、混合发酵等。

酵母菌的一般特性

子囊菌纲酵母属；单细胞微生物；圆形、椭圆形、细长或柠檬形；饱满、细胞壁薄、细胞质均一、透明无色为活性强的细胞；衰老和不良条件下的细胞壁厚、细胞质呈颗粒状。

酵母的特性：产酒精能力、产酒精效率、抗SO2能力。

酵母菌的生长周期

经典的微生物生长曲线:缓慢，对数，稳定，衰亡

繁殖阶段：2－5天，达107个/mL，很少超过2(5)×108

平衡阶段：持续8天左右，动态平衡

衰减阶段：持续几周，活细胞降至105

(1)温度。液态酵母的活动最适温度为20～30℃，当温度达到20℃时，酵母菌的繁殖速度加快，在30℃时达到最大值，而当温度继续升高达到35℃时，其繁殖速度迅速下降，酵母菌呈疲劳状态，酒精发酵有停止的危险。只要保持l～1.5h 40～45℃或保持10～15min60～65℃的温度就可杀死酵母菌。但干态酵母抗高温的能力很强，可忍受5min 115～120℃的高温。

①发酵速度与温度：在20～30℃的温度范围内，每升高l℃，发酵速度就可提高10％。因此，发酵速度(即糖的转化)随着温度的升高而加快。但是，发酵速度越快，停止发酵越早，因为在这种情况下，酵母菌的疲劳现象出现较早。

②发酵温度与产酒精效率：在一定范围内，温度越高，酵母菌的发酵速度越快，产酒精效率越低，而生成的酒度就越低。因此，如果要获得高酒度的葡萄酒，必须将发酵温度控制在足够低的水平；当温度＜35时，温度越高，开始发酵越快；温度越低，糖分转化越完全，生成的酒度越高。

③发酵临界温度：当发酵温度达到一定值时，酵母菌不再繁殖，并且死亡，这一温度就称为发酵临界温度。如果超过临界温度，发酵速度就迅速下降，并引起发酵停止。由于发酵临界温度受许多因素如通风、基质的含糖量、酵母菌的种类及其营养条件等的影响，所以很难将某一特定的温度确定为发酵临界温度。在实践中常用“危险温区”这一概念来警示温度的控制，在一般情况下，发酵危险温区为32～35℃。

对于红葡萄酒，发酵最佳温度为25～30℃，而对于白葡萄酒和桃红葡萄酒，发酵的最佳温度为18～20℃左右。

(2)通风。酵母菌繁殖需要氧，在完全的无氧条件，酵母菌只能繁殖几代，然后就停止。这时，只要给予少量的空气，它们又能出芽繁殖。如果缺氧时间过长，多数酵母菌就会死亡。

在进行酒精发酵以前，对葡萄的处理(破碎、除梗、泵送以及对白葡萄汁的澄清等)保证了部分氧的溶解。在发酵过程中，氧越多，发酵就越快、越彻底。因此，在生产中常用倒罐的方式来保证酵母菌对氧的需要。

(3)酸度。酵母菌在个性或微酸性条件下，发酵能力最强，如在pH4.0的条件下，其发酵能力比在pH3.0时更强。在pH很低的条件下，酵母菌活动生成挥发酸或停止活动。可见，酸度高并不利于酵母菌的活动，但却能抑制其他微生物(如细菌)的繁殖。

发酵原本指在厌氧条件下葡萄糖经酵解途径生成乳酸或乙醇等的分解代谢过程。同时广义的发酵是微生物把一些原料养分在合适的发酵条件下经特定的代谢转变成所需产物的过程。微生物发酵过程可分为分批、补料-分批、半连续和连续等几种。不同的培养技术各有优缺点，了解菌种在不同工艺条件下的细胞生长、代谢和产物合成的变化规律有助于发酵生产的控制。常规的发酵条件有罐温、罐压、搅拌转速、空气流量、液位、补料、通氨速率等的设定和控制。表征过程性质的状态参数有pH、DO、溶解CO2、氧化还原电位、尾气氧和二氧化碳含量、基质或产物浓度、菌浓等。发酵工艺是一门艺人，需凭借多年的经验才能掌握。祝你早日成功!

乳酸发酵,如植物乳酸杆菌进行的酸泡菜发酵.

乙醇发酵：如酵母菌进行的酒清发酵.

丙酮丁醇发酵：如利用丙酮丁醇梭菌进行丙酮丁醇的发酵生产.

丁酸发酵：如由丁酸细菌引起的丁酸发酵.

有氧呼吸：

葡萄糖+氧气+水——二氧化碳+水+大量能量。

反应过程分3个阶段：1.葡萄糖在细胞质基质，生成丙酮酸，还原氢，少量能量；

2.丙酮酸和水，在线粒体中，生成二氧化碳，还原氢，少量能量；

3.前面生成的还原氢，和氧气，生成水，大量能量。

无氧呼吸：

葡萄糖——酒精+二氧化碳+少量能量；（绝大多数植物，酵母菌等）

或者：葡萄糖——乳酸+少量能量；（动物，乳酸菌等）

就是说，由于氧气的有和无， 就算有机物一样，最终生成的产物也不同

生物乙醇通过发酵的微生物是指生物质到燃料酒精品种的转化。它可以单独使用或混合使用汽油作为由乙醇和汽油的汽车燃料。

体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇，用玉米、甘蔗、薯类、秸秆等生物质原料生产而成。是环保高辛烷值燃料，也是可再生清洁能源。

燃料乙醇并非普通酒精或者无水乙醇，而是混配“变性剂”并适量加入乙醇汽油专用抗腐蚀剂之后成为“变性燃料乙醇”，经过检测符合变性燃料乙醇国家标准（GB-18350-2013）才能出厂按照一定比例与汽油“组分油”调和成为合格的车用乙醇汽油。

扩展资料

燃料乙醇可以单独或者与汽油混配成为燃料，是一种优良的燃油品质改善剂。燃料乙醇是燃油氧化处理的增氧剂，能够使汽油增加内氧燃烧充分，从而降低PM2.5，减少一氧化碳等污染物的排放，达到节能与环保目的。

并且，乙醇还具有极好的抗爆性能，辛烷值在 120 左右，作为提高汽油的高辛烷值的组分可以替代传统具有对地下水有污染的 MTBE。燃料乙醇目前已经美国、巴西、欧盟等部分国家以及我国部分省份得到广泛的推广使用。

通常以发酵产物命名，下面介绍几种发酵类型：

（1）酵母酒精发酵

第一型的发酵： 酵母菌在中性或偏酸性、无氧条件下，利用葡萄糖经EMP途径产生乙醇的代谢。

第二型的发酵

在酵母酒精发酵中，加入亚适量NaHSO3，产物除了乙醇还有甘油。

第三型的发酵

在酵母酒精发酵中，发酵液pH值控制在碱性（pH7.6），产物除了乙醇还有甘油和乙酸。

（2）细菌酒精发酵

细菌例如林氏发酵单胞菌、嗜糖假单胞菌，经ED途径，降解葡萄糖生成丙酮酸，然后生成乙醇的代谢。

（3）同型乳酸发酵

乳酸杆菌属的一些种、链球菌科的某些属，利用葡萄糖经EMP途径，产生以乳酸为主产物（1.8mol 乳酸/mol G)的发酵。

（4）异型乳酸发酵

肠膜状明串珠菌、双歧乳杆菌等利用葡萄糖经PK途径，产生乳酸（0.8mol 乳酸/mol G)外，还有乙醇、乙酸、甘油和甘露醇等产物的发酵。

◆PK途径：肠膜状明串珠菌、 短乳杆菌等；产物除乳酸外还有乙醇等。

(5) 丁酸型发酵

◆梭状芽胞杆菌属；严格厌氧发酵；降解葡萄糖经EMP途径，产物除丁酸外还有其他一些产物：

◇ 丁酸－乙酸发酵：丁酸、乙酸、CO2和H2

◇ 丙酮－丁醇发酵：丙酮、丁醇、丁酸、CO2和H2

◇丁醇－异丙醇发酵：丁醇、丁酸、乙酸、异丙醇

★丁酸型发酵是发酵工业中生产丁酸、丙酮、丁醇等重要有机溶剂和化工原料的基础。

（6）甲酸发酵：

◆ 混合酸发酵：大肠杆菌等兼性厌氧菌利用葡萄糖经EMP途径，产生乳酸、甲酸、乙酸、琥珀酸、CO2和H2等产物，次外还产生少量的2，3－丁二醇的发酵。

◆ 2，3－丁二醇的发酵：产气肠杆菌等；产生大量的2，3－丁二醇、CO2、H2和少量的乳酸、甲酸、乙酸、琥珀酸等产物的发酵。

甲酸发酵在鉴定肠杆菌科中的细菌时非常有用

（7）丙酸发酵

丙酸发酵：丙酸杆菌、丙酸羧菌等厌氧菌利用葡萄糖，经EMP途径产生丙酸的代谢。