酒精发酵

酒精发酵是指微生物通过发酵过程产出酒精的化学过程。酵母以及其它微生物经过发酵作用，反应物中的糖，如葡萄糖、果糖和蔗糖转化成能量、乙醇和二氧化碳，但根据反应物的不同，微生物发酵的具体过程各异。由于该过程大多在缺氧条件下完成，酒精发酵一般被认为是厌氧过程。酒精发酵被广泛地应用于酒精饮料、燃料、食品加工等方面。在利用石油气成分合成酒精之前，发酵是唯一的大规模工业生产酒精的方法，到现在仍然占有重要地位。

酒精发酵总览。在酒精发酵时，一个葡萄糖分子分解成两个丙酮酸 (1). The energy from this exothermic reaction is used to bind inorganic phosphates to ADP and convert NAD+ to NADH. The two pyruvates are then broken down into two acetaldehydes and give off two CO2 as a waste product (2). The two acetaldehydes are then converted to two ethanol by using the H- ions from NADH; converting NADH back into NAD+ (3).

化学反应

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， ^[1] 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

第一阶段的二磷酸腺苷(ADP)转化成三磷酸腺苷(ATP)、2分子的NAD⁺与NADH产生变换。谷氨酸代谢途径，它们能催化NADH和ATP，ADP与Pi结合形成ATP，此即葡萄糖的磷酸化过程，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⁺

第二阶段的发酵是糖的裂解，丙酮酸分解为乙醛和二氧化碳。

CH₃COCOOH → CH₃CHO + CO₂

第三阶段使用还原剂 NADH。经由巯基酶催化，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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  葡萄酒的酿制过程。

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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

所有酒精饮料含有的乙醇是通过酵母发酵生产（包括二氧化碳浸渍法）。

• 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）是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

乙醇必须在容器中发酵。该容器应允许二氧化碳逸出，但阻止外部空气进入，因为暴露于氧气会阻止乙醇的生成，并增加细菌和霉菌繁殖风险，而二氧化碳的积累会造成容器破裂。

发酵的副产品

酒精发酵产生的未收获的副产品，如热量，二氧化碳，牲畜饲料，和水。^[2]

在酒精发酵中使用的微生物

• 酵母 (Yeast)
• Zymomonas mobilis
• schizosaccharomyces

参看

• 呼吸作用
• 纤维素
• 发酵 (葡萄酒)
• 食品发酵（英语：Fermentation in food processing）

参考文献

1. Stryer, Lubert. Biochemistry. W. H. Freeman and Company. 1975. ISBN 0-7167-0174-X.
2. Lynn Ellen Doxon. The Alcohol Fuel Handbook. InfinityPublishing.com. 2001. ISBN 0-7414-0646-2.