酵母菌一型、二型和三型发酵是什么,它们的最终产物各是什么?
其最终产物是乙醇。
二型发酵:当环境中存在亚硫酸氢钠时,它先与乙醛反应生成难溶的磺化羟基乙醛,迫使磷酸二羟丙酮代替乙醛作为受氢体,生成α—磷酸甘油,最后生成甘油的过程。其最终产物是甘油
三型发酵:在弱碱性条件下(PH7.6),乙醛因得不到足够的氢而积累,两个乙醛分子间会发生歧化反应,一分子乙醛被还原成乙醇,另一分子被氧化为乙酸,且需磷酸二羟丙酮担任氢受体,生成甘油的过程。
酵母菌通过细胞内主动运输的方式吸收外界发酵液中的元素,如
Na
Ca
Cl
O
H
C
P
等元素.
因为酒精发酵是无氧发酵,所以不能从空气中吸收任何元素.
一)发酵的目的要求
淀粉质原料经过蒸煮,使淀粉呈溶解状态,又经过曲霉糖化酶的作用,部分生成可发酵性
糖,这还不是酒精生产的终了,在.糖化醪中接入酵母菌在酵母的作用下,将糖分转变为酒精和CO2,获得了酒精产品,这才是酒精发酵的目的。
从表面上去观察酒精发酵,其过程十分简单,它只是将糖化醪打入发酵罐后,接入酒母,就可以进行发酵了。但是,在酒精发酵过程中却发生着十分复杂的生物化学变化过程:在这里既有糖化醪中的淀粉和糊精继续被糖化酶水解,生成糖分的作用(即后糖化作用),也还有蛋白质在曲霉蛋白酶进一步水解下生成低分子含氮化合物如是是视、动胨、肽和氨基酸的作用。生成的这些物质,有的被酵母吸收利用,合成酵母菌体细胞,另一部分则被发酵,生成酒精和CO2及其它副产物。
酒精生产,要求用最少的原料来生产尽可能多的酒精产品,并应尽量减少发酵损失,为了达到这一目的,必须创造如下有利条件来实现这一目的要求:
(1)在发酵前期,要创造条件,让酵母菌继续繁殖到一定数量。
(2)使糖化醪中的淀粉和糊精继续被分解,生成可发酵的糖分。
(3)发酵过程的中期和后期,要创造厌气条件,使酵母在无氧条件下将糖分发酵生成酒精。
(4)发酵过程中产生的CO2应设法排除,并注意加强对随CO2逸出时被带走酒精的捕集回收。
二)发酵设备
酒精发酵的工艺方式不同,发酵设备也赂有差异。从发酵形式来分,有开放式、半密闭式和密闭式三种。如果从材质上分,则可分为钢板和水泥制两种。
半密闭式发酵罐多采用钢板制成,罐顶设有顶盖,顶盖上设有能启闭的人孔。
密闭式发酵罐也用钢板制成,钢板厚度视发酵罐容积不同而异,一般采用4-8毫米厚钢板制成,罐身呈圆柱形,罐身直径与高之比为1:1.1盖及底为圆锥形成碟形罐内装冷却蛇管,蛇管数量一般取每立方米发酵醪用不少于0.25平方米的冷却面积。蛇管可分上下两组安装,并加以固定。也有采用在罐顶用淋水管或淋水围板使水沿罐壁流下,达到冷却发酵醪的目。对于容积较大的发酵罐,这两种冷却形式可同时采用。对地处南方的酒精厂,因气温较高,故应加强冷却措施。有的工厂在发酵罐底部设置吹泡器,以便进行搅拌醪液,使发酵均匀。罐顶设有CO2排出管和加热蒸汽管、醪液输入管。但管路设置应尽量简化,做到一管多用,这对减少管道死角,防止杂菌污染有重要作用。大的发酵罐的顶端及侧面还应设有人孔,以便于清洗。
水泥酵罐系采用钢筋水泥制成,形状可分为圆形或方形两种。有的制成密封式,也可制成敞口式。因水泥发酵罐有易腐蚀、逃酒和灭菌不彻底等缺点,所以一般厂多不采用。
五.酒精发酵醪成熟
酒精发酵醪成熟指标的控制是生产中一项重要工作。如果控制恰到好处,不但可以提高设备利用率,增加酒精产量,而且可以大大降低原料消耗,提高淀粉出酒率。
发酵醪的成熟虽然与发酵时间、醪液浓度、发酵温度、酵母接种量和发酵方式等因素有关
酒精的另一部分副产物则是酒精发酵过程中醪液被杂菌污染反致,如乙酸、丁酸、乳酸等。
对于酒精发酵来说,酒精发酵的目的是将糖更多地转化为酒精,副产物的产生直接消耗了原料,降低了原料酒精的得率,因此副产物产生越少越好。控制好发酵条件,控制好不染菌是发酵的关键技术之一。
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可将酵母菌利用葡萄糖进行的发酵分为三种类型。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加再生,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。
酵母是一种单细胞真菌,并非系统演化分类的单元。一种肉眼看不见的微小单细胞微生物,能将糖发酵成酒精和二氧化碳,分布于整个自然界,是一种典型的异养兼性厌氧微生物,在有氧和无氧条件下都能够存活,是一种天然发酵剂。
生物进行的一种无氧糖酵解,从糖或多糖生成乙醇和二氧化碳,如下式:
C6H12O6——2CH3CH2OH+2CO2
它和乳酸发酵同是具有代表性的发酵。微生物尤其是野生型微生物皆可进行这种发酵,在植物界相当普遍。进行这种发酵的最具特征的生物是酿酒酵母。把这种反应归于酵母作用的是巴斯德(L.Pasteus,1857—1858)。此后,E.Buchner(1897)用酵母压榨液实现了无细胞发酵,并对其酶系——酒化酶进行了分析。至1940年前后,糖的磷酸酯化、反应途径以及各阶段的反应,还有与这些相关的许多酶、辅助因子等几乎都已明确。其反应的要点是: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。在放出二氧化碳后变成乙醛,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,可产生4个ATP。其中2个被用于开始的糖的磷酸化。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。