乙醇发酵的生物学意义是什么？
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。
多种微生物（如酵母菌,根霉,曲霉,某些细菌）能通过称为乙醇发酵的过程,将糖转变成乙醇和CO2.乙醇发酵也分为同型乙醇发酵（homoalcholic fermentation）和异型乙醇发酵（heteroalcoholic fermentation）两类.
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
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
在葡萄糖的自然发酵过程中，起作用主要是附着在皮上的野生型酵母菌。
乙醇是一种有机物，俗称酒精，化学式为CH3CH2OH(C2H6O或C2H5OH)或EtOH，是带有一个羟基的饱和一元醇，在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有酒香的气味，并略带刺激。有酒的气味和刺激的辛辣滋味，微甘。
1、大大增加了细胞浓度，增强了菌体对外部条件如温度和酸碱度的抵抗能力。
2、缩短了发酵周期，提高反应器单位体积的生物转化速率。
3、由于细胞被固定，减少了细胞流失，细胞可长时间反复使用，并有利于产物分离等。
酒精发酵生产过程中需要的知识：
1、更好的耐酸性能
酒精生产过程中，会产生大量的酒精糟液，这些酒精糟液酸度较大，若全部用来代替清水进行配料，则酵母发酵会受到严重的抑制，同时酒精生产作为染菌大户，极易被一些不耐酸微生物所污染。
耐酸型酒精酵母的面世将能够很好的解决料液酸度过高对发酵环境的影响，同时能够在料液染菌情况下，通过调节pH值，抑制不耐酸微生物的生长而不影响酒精发酵的正常进行。
2、更高的耐乙醇能力
当酒精成分达到10%左右时，酵母菌就停止繁殖，发酵过程也随之放慢，造成了原料的浪费，同时由于发酵液中酒精含量低，使得酒精后期的分离纯化过程复杂，从而大大增加了生产成本。
3、耐受更高的糖浓度
利用玉米作为原料酒精发酵时，玉米醪中葡萄糖的含量是影响糖代谢的因素之一。如果葡萄糖的含量大于0.4%（w/v），那么无论是不是有氧的存在，糖代谢都通过糖酵解途径来进行。
也就是通过发酵而不是通过呼吸代谢进行产生乙醇和二氧化碳，这种现象便是葡萄糖效应或葡萄糖产物抑制作用。葡萄糖产物抑制效应还影响麦芽糖和麦芽三糖的有效利用，因为参与麦芽糖和麦芽三糖吸收的渗透酶和麦芽糖酶的合成受到抑制。
葡萄糖浓度越高，这种作用就会越显著。只有当葡萄糖浓度下降到小于0.4%（w/v）时，这两种糖的利用才开始。另外，果糖和蔗糖（蔗糖迅速被胞外转化酶分解）也具有产物抑制作用。
浓醪发酵是酒精工业生产的新趋势，这种发酵工艺生成的酒精浓度较高，同时醪液中的糖度也高。因此醪液中的渗透压也较高。酒精生产过程中，酒精度的提高可以降低蒸馏时的能耗，发酵时应尽可能地提高成熟醪的酒精度。
而酒精含量对酵母菌的正常生长影响很大，普通酵母在乙醇浓度达10%左右时，发酵完全受到抑制。不能在高糖条件下良好发酵（即不能耐高渗透压）的菌株，其产酒率必然大受影响。所以有必要筛选出渗透压耐性相对较高的菌株，这样可以很好地为酒精工业的生产服务。
增强酒精发酵后发酵能力
酒精发酵是一个快速反应过程，企业效益和设备利用率决定了它要求在最短的发酵周期内产生最多的乙醇，这就要求用于酒精发酵的酵母尽可能有高的发酵强度，能够快速将糖转化为酒精。
市场上的酒精酵母的特性主要分为两大类，一类是发酵强度不高，但耗糖较彻底另一类是发酵强度高，但后发酵能力不足，导致发酵终了耗糖速度慢。提高发酵后期酵母的活细胞率，使酵母在发酵后期具有较高的发酵活性是平衡发酵终了残糖的有效措施之一。
工业制备乙醇的方法：
1、发酵法
糖质原料（如糖蜜、亚硫酸废液等）和淀粉原料（如甘薯、玉米、高梁等）发酵。发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的，在相当长的历史时期内，曾是生产乙醇的唯一工业方法。发酵液中的质量分数约为6%~10%，并含有其他一些有机杂质，经精馏可得95%的工业乙醇。
2、乙烯水化法
乙烯直接水化法，就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下，是乙烯与水直接反应。此法中的原料乙烯可大量取自石油裂解气，成本低，产量大，这样能节约大量粮食，因此发展很快。
3、煤化工
以煤基合成气为原料，经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇的工艺路线。
4、联合生物加工
利用生物能源转化技术生产乙醇能缓解非再生化石能源日渐枯竭带来的能源压力。来源广泛的纤维素将是很有潜力的生产乙醇原料。
制备原料有淀粉、乙烯、磷酸、硫酸、葡糖淀粉酶，衍生产品为盐酸乙醇液、二硫化硒、环氧乙烷、对二乙基苯、联苯、6-甲氧基-2-乙酰萘、戊基氰基三联苯、乙醛、甲醛、乙醇钠、乙醚、乙酸乙酯、乙醇（无水）、复盆子酮等。
扩展资料：
应用领域
溶剂；有机合成；各种化合物的结晶；洗涤剂；萃取剂。
食用酒精可以勾兑白酒；用作粘合剂；硝基喷漆；清漆、化妆品、油墨、脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料、还可以做防冻剂、燃料、消毒剂等。
70%～75%的酒精用于消毒。这是因为，过高浓度的酒精会在细菌表面形成一层保护膜，阻止其进入细菌体内，难以将细菌彻底杀死。若酒精浓度过低，虽可进入细菌，但不能将其体内的蛋白质凝固，同样也不能将细菌彻底杀死。其中75%的酒精消毒效果最好。
参考资料：百度百科—乙醇
