酒精發酵

酒精發酵是指微生物通過發酵過程產出酒精的化學過程。酵母以及其它微生物經過發酵作用，反應物中的糖，如葡萄糖、果糖和蔗糖轉化成能量、乙醇和二氧化碳，但根據反應物的不同，微生物發酵的具體過程各異。由於該過程大多在缺氧條件下完成，酒精發酵一般被認為是厭氧過程。酒精發酵被廣泛地應用於酒精飲料、燃料、食品加工等方面。在利用石油氣成分合成酒精之前，發酵是唯一的大規模工業生產酒精的方法，到現在仍然佔有重要地位。

酒精發酵總覽。在酒精發酵時，一個葡萄糖分子分解成兩個丙酮酸 (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).

化學反應

實驗室器皿被用於秸稈的發酵。

糖酵解途徑又稱EMP(Embden-Meyerhof Parnas)途徑， 過一系列步驟，降解成三碳化合物（即丙酮酸，2 CH₃COCOOH）。在無氧狀態下，丙酮酸可轉化為乳酸或者乙醇。

酒精發酵的總體化學式為：

C₆H₁₂O₆ + Zymase (酶) → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

第一階段的二磷酸腺苷(ADP)轉化成三磷酸腺苷(ATP)、2分子的NAD⁺與NADH產生變換。穀氨酸代謝途徑，它們能催化NADH和ATP，ADP與Pi結合形成ATP，此即葡萄糖的磷酸化過程，磷酸果糖激酶是EMP途徑的關鍵酶。

C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 H₃PO₄ + 2 NAD⁺ → 2 CH₃COCOOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H₂O + 2 H⁺

第二階段的發酵是糖的裂解，丙酮酸分解為乙醛和二氧化碳。

CH₃COCOOH → CH₃CHO + CO₂

第三階段使用還原劑 NADH。經由巰基酶催化，可被碘乙酸 (ICH2COOH)不可逆地抑制。NAD+還原成 NADH。

CH₃CHO + NADH + H⁺ → C₂H₅OH + NAD⁺

圖片

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  葡萄酒的釀製過程。

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  葡萄糖在哈沃斯投影式的描繪
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  丙酮酸(Pyruvate)
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  乙醛(Acetaldehyde)
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  乙醇

應用

麵包烘烤

酒精發酵的副產品 - - 二氧化碳的形成導致麵包發起來。

酒精發酵導致麵包麵團發起。酵母微生物食用在生麵團中的糖，並產生乙醇和二氧化碳作為廢棄產物。二氧化碳在生麵團中形成氣泡，泡沫擴大將麵團發起來。麵包中的幾乎所有乙醇都在進行烘烤生麵團時蒸發。

酒精飲料

所有酒精飲料含有的乙醇是通過酵母發酵生產（包括二氧化碳浸漬法）。

• 葡萄酒是用葡萄中的天然糖分發酵；蘋果酒是用蘋果中的天然糖分發酵
• 蜂蜜酒是用蜂蜜中的天然糖分發酵
• 啤酒，威士忌（whiskey），伏特加（vodka）是穀物中的澱粉被澱粉酶轉化為糖，然後用糖發酵
• 米酒（包括日本清酒）是穀物中的澱粉被米曲菌轉化為糖，然後用糖發酵
• 蘭姆酒是用甘蔗中的天然糖分發酵

乙醇必須在容器中發酵。該容器應允許二氧化碳逸出，但阻止外部空氣進入，因為暴露於氧氣會阻止乙醇的生成，並增加細菌和黴菌繁殖風險，而二氧化碳的積累會造成容器破裂。

發酵的副產品

酒精發酵產生的未收穫的副產品，如熱量，二氧化碳，牲畜飼料，和水。

在酒精發酵中使用的微生物

• 酵母 (Yeast)
• Zymomonas mobilis
• schizosaccharomyces

參看

• 呼吸作用
• 纖維素
• 發酵 (葡萄酒)
• 食品發酵