乙醇甘油发酵过程
乙醇甘油发酵过程.
发酵平衡
发酵时，发酵底物（如葡萄糖）能产生许多不同的末端产 物，这些末端产物有些是具有更高氧化态的，而有些是具 有更高还原态的，末端产物的平均氧化水平与底物的氧化 水平相平衡，这表明发酵过程是能够保持氧化-还原平衡 的。如从葡萄糖的乙醇发酵就可看出底物与产物的氧化还原平衡。对发酵过程的氧化-还原平衡要求限制了发酵 降解的有机化合物种类，即底物既不能有太高的氧化水平， 也不能有太高的还原水平，碳水化合物是主要的发酵底物。
第二节
甘油发酵工艺
厌氧条件下，酵母大量的将葡萄糖转 变成乙醇，而产物中只有很少的甘油，在 酵母菌的其他厌氧发酵产品中（白酒、葡 萄酒、黄酒等），甘油的含量也很少。
酒精发酵（酵母的第Ⅰ型发酵） alcoholic fermation
甘油发酵（酵母的第Ⅱ型发酵）
CH3CHO
NADH++H+
CH3COOH
CH3CH2OH NAD+ CH3CHO 在此型发酵中，乙醛不能作为正常的氢受体，氢受体也由 磷酸二羟丙酮担任，生成甘油。发酵终产物为甘油、乙醇 和乙酸，总反应式是 2C6H12O6+H2O CH3COOH+CH3CH2OH+2CO2+2CH2OHCHOHCH2OH 这种发酵方式不能产生能量，只能在非生长的情况下进行。 由于此型发酵中有乙酸产生，如果不注意发酵过程中的pH 控制，会因乙酸的积累而导致pH下降，使得甘油发酵重新 回到乙醇发酵。可添加碳酸钠以保持pH值，产生更多的甘 油。
发酵类型
发酵类型：在上述途径中均有还原型氢供体—— NADH+H+和NADPH+H+产生，但产生的量并不多，如不 及时使它们氧化再生，糖的分解产能将会中断，这样微生 物就以葡萄糖分解过程中形成的各种中间产物为氢（电子） 受体来接受NADH+H+和NADPH+H+的氢（电子），于是 产生了各种各样的发酵产物。根据发酵产物的种类有乙醇 发酵、乳酸发酵、丙酸发酵、丁酸发酵、混合酸发酵、丁 二醇发酵及乙酸发酵等。
糖酵解的反应过程
糖酵解的反应过程糖酵解是一种重要的生物化学反应，它在生物体内起着至关重要的作用。
本文将从糖酵解的定义、过程、产物等方面进行详细介绍。
一、糖酵解的定义糖酵解是一种将糖分子分解成为能量和代谢产物的过程。
这个过程通常发生在细胞质中的细胞器中，被称为胞质酵素系统。
糖酵解是细胞内最重要的能量来源之一，不仅可以产生大量的ATP（三磷酸腺苷），还能产生其他重要的代谢产物。
二、糖酵解的过程糖酵解的过程可以分为三个阶段：糖分解、三碳糖氧化和乳酸或乙醇发酵。
1. 糖分解：在糖酵解开始阶段，葡萄糖（一种常见的糖分子）首先被分解成两个分子的三碳糖，即丙酮酸和甘油醛。
这一过程需要消耗两个ATP分子，称为糖分解的投入阶段。
2. 三碳糖氧化：在糖分解之后，丙酮酸和甘油醛进一步被氧化成为丙酮酸酸和乙醛酸。
这个过程中，每个三碳糖分子产生一个ATP和一个NADH，同时释放出大量的能量。
这一过程被称为产能阶段。
3. 乳酸或乙醇发酵：在乳酸发酵中，丙酮酸被进一步氧化成为乳酸，同时NADH被重新氧化为NAD+。
而在乙醇发酵中，丙酮酸被还原为乙醇，同时NADH也被重新氧化为NAD+。
这个过程能够在缺氧条件下继续产生ATP，但产能较低。
三、糖酵解的产物糖酵解的主要产物是ATP、NADH、乳酸或乙醇。
ATP是细胞内的主要能量储备物质，能够提供细胞进行各种生物活动所需的能量。
NADH则是一种重要的辅酶，参与细胞内的氧化还原反应。
乳酸或乙醇则是糖酵解的最终产物，它们在细胞中也有一定的功能。
四、糖酵解与细胞呼吸的关系糖酵解是细胞呼吸的一个重要组成部分。
细胞呼吸是指将食物中的营养物质转化为能量的过程，其中糖酵解是产生ATP的第一步。
在糖酵解之后，产生的丙酮酸酸进一步进入线粒体中，参与三羧酸循环和氧化磷酸化反应，进一步产生ATP。
总结：糖酵解是一种将糖分子分解成能量和代谢产物的生物化学反应。
它分为糖分解、三碳糖氧化和乳酸或乙醇发酵三个阶段。
糖酵解的产物包括ATP、NADH、乳酸或乙醇。
第五章 糖蜜发酵制甘油
制取甘油的方法有三种： （1）从油脂经水解生产硬脂酸或经皂化生 产肥皂的废液中提取。 （2）由淀粉或糖质原料经微生物发酵制取。 （3）以丙烯为原料通过合成，制造合成甘 油。
甘油的理化指标必须符合 GBI3206 一91的规油发酵机理
甘油发酵机理: 酒精、甘油发酵分为三型：
发酵罐内接入的种母量宜多不宜少， 一般为醪液量的10％ 。 亚硫酸钠应采用少量多次的添加方 法。另外，添加NaHSO3之前应将醪液 pH调至7，以避免因产生亚硫酸而给酵母 带来更强的毒害性。从国内生产情况来看， 亚硫酸钠添加的总量大约为原糖蜜耗用量 的 20％左右。 在一定的甘油产量范围内，甘油产 量随亚硫酸钠添加量的增加而增加，但达 到一定数量之后，再继续加入亚硫酸钠对 甘油产量的增加甚微。
一、菌种的选择和培养
As· 2· 1190酵母菌较适合于甘蔗糖蜜发酵 生产甘油。 以 As· 2· 1190 菌种为例，其种母的培养条 件如下：
二、亚硫酸盐法发酵
将糖蜜加水稀释至10％～12％的浓 度，补充足够的氮源和磷源并以适量的 碳酸钙调整pH为7，通人蒸汽加热灭菌， 待冷却至30℃ ，便可作为培养液流加到 接有种母的发酵罐内进行发酵。当发酵 进入旺盛期时，开始添加亚硫酸钠，使 发酵过程向着生成甘油的方向进行。
3．待熟阶段 糖液流加完毕，发酵进入待熟阶段。在此 阶段，还会有部分残糖分继续变成甘油，随着糖 分逐渐下降，发酵过程也逐渐趋向缓和，直至最 后趋于静止，即表示发酵成熟。
发酵流加过程主要技术条件见表1-5-3。
第四节 甘油的提取与精制
亚硫酸盐法发酵生产甘油，依靠乙醛固定 剂亚硫酸钠抑制酒精生成，使发酵向着生成甘 油方向进行，其作用是很不完全的。因此，在 成熟醪中除含有甘油外，还含有酒精和乙醛， 此外，还有未起加成作用的游离亚硫酸盐、残 余糖分和酵母菌体等。 提取甘油时，要先用普通蒸馏方法蒸出酒 精和乙醛，然后用特殊蒸馏方法蒸出甘油，最 后再对粗甘油进行精制。整个过程可分如下几 步进行：
乙醇发酵
乙醇•乙醇发酵的原理：•一、工业生产过程•二、发酵原理•三、酒精发酵机理•如何在生产中提高乙醇产量•一、原料•二、酵母菌的培养•三、糖化剂•四、其他发酵原理发酵乙醇根据其原料的不同，可分为淀粉质原料乙醇、糖原料乙醇和纤维原料乙醇三大类。
（一）淀粉质原料乙醇生产过称。
原料水预处理蒸汽蒸煮糖化剂糖化发酵酒母CO2蒸馏蒸汽成品乙醇杂醇油醛酯馏分乙醇工业生产过程酒精发酵机理工业生产过程发酵原理酒精发酵机理（二）糖质原料乙醇成产过称（以蜜糖为例）蜜糖水、酸、营养盐、防腐剂预处理（稀糖液制备）发酵酒母CO2蒸馏蒸汽成品乙醇杂醇油醛酯馏分乙醇工业生产过程发酵原理酒精发酵机理纤维素预处理酶或酸水解水解液处理发酵酒母CO2蒸馏蒸汽成品乙醇杂醇油醛酯馏分乙醇（三）纤维原料乙醇成产过称工业生产过程发酵原理酒精发酵机理原理：酵母菌在厌氧条件下把可发酵性糖，经过细胞内酒化酶的作用生成乙醇和CO 2,，在通过细胞膜把这些产物排出体外。
反应方程式：[C 6 H 10 O 5]n +n H 20 nC 6H 12O 6糖化酶C 6H 10O 6 2 CO 2 + 2 C 2H 5OH酒化酶工业生产过程发酵原理酒精发酵机理在酒精发酵过程中，主要要经过下述4个阶段、12步反应。
其中其中有葡萄糖生成丙酮酸的反应被称为EMP途径。
由葡萄糖发酵生成酒精的总反应式为：C6H12O6+ 2 ADP +2 H3PO42 CH3CH2OH + 2 CO2+ 2 ATP第一阶段葡萄糖酸化，生成活泼的1,6-二磷酸果糖。
这个阶段主要是磷酸化及异构化，是糖的活化过程。
第二阶段1,6-二磷酸果糖分裂为2分子磷酸丙糖第三阶段3-磷酸甘油醛经氧化（脱羧），并磷酸化，生成1,3-二磷酸甘油酸。
然后将高能磷酸键转移给ADP，以产生ATP。
在经磷酸基变位和分子内重排，又给出1个高能磷酸键，而后变成丙酮酸。
第四阶段酵母菌在无氧条件下，将丙酮酸继续降解，生成酒精。
糖化剂酵母菌的培养在工业生产中，为了提高乙醇的成产产量，一般选择淀粉质原料乙醇生产过称。
酵母菌的酒精发酵
2、碱法甘油发酵
酒精酵母 酵母的第Ⅲ型发酵
如果碱性（pH值7.6以上） 两分子乙醛发生歧化反应形成各一分子的乙酸和乙醇。 2C6H12O6+H2O 2C3H5(OH)3+CH3COOH+ C2H5OH + 2CO2
产物复杂
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五、甲烷（沼气）发酵
甲烷发酵的机理是厌氧菌将碳水化合物、脂肪、蛋白质 等复杂的有机物最终分解成甲烷和CO2。
乳酸对糖的转化率理论上只有50%。
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四、甘油发酵机制
H2C OHCH OH H2来自 OH甘油 （丙三醇）
良好溶剂，广泛用于化妆品和医药行业；炸药。
1、亚硫酸盐法甘油发酵 酵母菌 酵母的第Ⅱ型发酵
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乙醇脱氢酶
发酵液中加入亚硫酸氢钠(NaHSO3)
OH
亚硫酸钠加成物 ( CH3CHOSO2Na) ▲原理：阻遏乙醇的生物合成
2ATP 2ADP 3-磷酸甘油醛 2NAD 2NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 4ADP
1、同型乳酸发酵
乳酸菌 德氏乳杆菌
丙酮酸
4ATP
NADH+H+
大多数乳酸菌不具有脱羧酶
乳酸
乳酸脱氢酶
NAD
12
总反应式为：
C6H12O6+2ADP+2H 3PO4 2CH3CHOCOOH+2ATP
理论转化率为：
复杂有机物 发酵细菌 可溶性简单有机物 产酸菌 低级脂肪酸 （醋酸、丙酸、丁酸等） 产气菌（严格嫌气菌） CO2等 甲烷、 产酸阶段（兼性厌氧）
三阶段
废物利用
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第二节
好氧发酵机制与代谢调控
一、柠檬酸发酵机制
2003 7 微生物生理学- 产能 - 发酵类型
实质：丙酮酸的进一步转化。 微生物代谢的特点（与其他高等生物相比） ◎ 代谢产物类型多； ◎ 发酵类型多。 据葡萄糖发酵产物不同可将发酵分为不同类型 ◎酵母菌：乙醇发酵，甘油发酵； ◎细菌：乳酸发酵，丁酸发酵， 丙酮发酵，丁醇发酵， 琥珀酸发酵，混合酸发酵等
乙醇发酵
多种微生物可以发酵葡萄糖产生乙醇。酵母菌的 乙醇发酵（厌氧条件下，酵母菌将糖转化为酒精并 放出CO2的过程）是一种应用与研究最早、发酵机
关键酶：铁氧化还原酶；
能量：1G→丁酸发酵→ 1丁酸+3ATP；
转化：丁酸发酵→丙酮、丁醇发酵；
丁酸发酵过程中，当pH降低至pH= 4.5时， 丁酸发酵转化为丙酮、丁醇发酵。
葡萄糖
2NAD
+
2Pi 1 2ADP 2ATP
丁酸 Pi CoA 9 乙酰CoA
乙酰磷酸 ADP 乙酸 10 ATP 8
丙酸发酵： 琥珀酸-丙酸途径 丙酸细菌细胞中进行 产物：丙酸
L-乳酸
2
2-羟丙酰C oA
1
3 D-乳酸 丙烯酰CoA 5 2H 丙酮酸 CoA 6 CO 2 2H 丙酰 CoA 2 4
丙酸发酵： 丙烯酸途径 丙酸细菌细胞中进行 产物：丙酸，乙酸
CoA
乙酰 CoA P 7 ADP CoA
乙酸
ATP
2NADH
2 丙酮酸 2Fd
2H2
3 2FdH 2
丁酰CoA
丁酸发酵： 丁酸细菌， 专性厌氧
NAD
+
2 2 3丁烯酰CoA H2 O
2 乙酰CoA
CoA
4
6
乙酰乙酰CoA 5 L(+ )－ β －羟丁酰CoA
NADH
酒精发酵工艺学0
蒸煮
糖化酶
糖化 酵母培养液
回收CO2 废液
发酵
蒸馏
酒精
杂醇油
(二)糖蜜原料发酵生酒精 酒精生产所采用的糖蜜是糖厂生产糖后的一种副产物，含有能被酵终吸收利 用的可发酵性糖。在我国南方，由于盛产甘蔗，所以制糖业比较发达， 酒精生产主要采用甘蔗废糖蜜为生产原料。在东北地区，则以甜菜糖蜜 为生产酒精的主要原料。其生产原理与淀粉质原料生产酒精略有不同。 糖蜜原料在酒精发酵过程中，所采用的工艺流程主要有以下形式： C12H22O11+H2O 2C6H12O6
用蒸汽或空气吹出SO2等有害气体 石灰乳中和 硫酸铵 酵母培养液
澄清
发酵 蒸馏 工业酒精
除去沉淀物 过磷酸钙
酵母培养液 废液 糖蜜原料 连续稀释 发酵 蒸馏 酒精 加营养盐 CO2 杂醇油
水解
C6H蔗糖 12O6
葡萄糖
酵母菌
葡萄糖 2CH3CH 2OH+2CO2
30～32℃
乙醇
(三)纤维素原料发酵生产酒精 纤维素原料发酵生产酒精的工艺，主要包括纤维素的水解，在水解过程中要 去掉木质素和破坏纤维素的大分子结构，使之变成可被酵母利用的可发 原料 酵性糖。其工艺流程一般可表示如下：
6、食品工业 高纯度的食用酒精可用来配制酒精饮料，如汽酒、果酒、普通白酒等。 7、酒精副产物的利用 在酒精生产过程中，会生成一些副产物，这些副产物在工业上有许多用 途。酒精发酵过程中所生成的二氧化碳，可回收制成液体二氧化碳和干 冰，广泛应用于消防材料、清凉饮料、金属冶炼、焊接工业、冷冻剂、 医学上冷冻疗法等方面。二氧化碳还可作为纯碱和小苏打的生产原料。 酒精精馏过程中所提所的杂醇油，可作为油漆、香料的生产原料，也可 作为测定牛乳中脂肪含量的试刘和工业选矿时所需的浮选剂等。 目前酒精工业的生产方法，归结起来主要有两种类型：一种是利用产酒 酵母菌来发酵生产酒精，另一种是利用石油原料采用化学合成的方法生 产酒精。我国农副产品资源丰富，所以主要采用微生物发酵法，该方法 在我国应用已有四千多年的历史，生产工艺比较成熟。化学合成法主要 是采用石油裂解产生的乙烯或天然气来生酒精。其工业生产方法有直接 水合法和间接水合法。它与微生物发酵法相比，具有成本低、劳动生产
酒精发酵过程操作要点全套
酒精发酵过程操作要点全套酒精发酵过程操作要点。
酒精发酵工艺有间歇式、半连续式和连续式发酵。
①发酵前期，发酵前期在糖化醪进入发酵罐并与酒精酵母混合开始，酵母细胞密度还比较低，酵母经过短期适应后开始繁殖。
由于此时醪液中含有一定数量的溶解氧，醪液中各种营养成分比较充足，又不存在最终产品酒精的抑制，所以酵母繁殖迅速。
这一阶段，由于酵母菌细胞密度不高，发酵作用不强，酒精和C02产生量很少，糖分消耗比较慢，发酵醪表面显得比较平静。
发酵前期的长短与酵母菌的接种量有关。
如果接种量大,则发酵前期短；反之，则长。
实际生产时酵母菌的接种量一般可达10%左右。
发酵前期发酵作用并不强烈，故醪液温度上升不快。
发酵醪液的温度应控制在28~30°C,6~8h0超过30o C z容易引起酵母早衰，致使主发酵过程早结束，造成发酵不彻底。
②主发酵期，在主发酵期，酵母细胞已经完成了大量增殖，醪液中的酵母细胞数可达108个∕m1以上，主要进行酒精发酵。
间歇发酵时，发酵醪的酒精度大于12%（体积分数）以上，酵母细胞的繁殖基本停止。
在主发酵期，酵母代谢释放大量的热量，醪液的温度上升很快，应及时采取冷却措施。
一般酒精厂都控制发酵温度不超过34o C o主发酵期醪液中的糖分迅速下降，酒精含量逐渐增多。
从外观看，由于大量的C02产生，带动醪液上下翻动，并发出气泡破裂的响声。
在间歇发酵的主发酵阶段发酵醪液的糖度下降速度一般为每小时下降1%。
在理论上,这相当于每升醪液每小时发酵8.47g 二糖，生成5.58m1或4.43g酒精，释放出2.11C02和113kJ热量。
主发酵时间的长短取决于发酵醪液所含的糖分，糖分高则主发酵持续时间延长，反之则短。
主发酵期温度34。
C以下，12h左右。
③后发酵期，在后发酵期，醪液中的糖分大部分已被酵母菌发酵，所以酒精和C02的生成量要少得多。
从醪液表面看，虽然仍有气泡不断产生,但醪液不再上下翻动,醪液和固形物部分下沉。
酒精发酵原理
酒精发酵原理
酒精发酵是一种由微生物通过分解糖类而产生酒精和二氧化碳的过程。
它是一种常见的生物发酵过程，主要应用于酿造酒类、发酵食品和工业化学等领域。
在酒精发酵中，首先需要选择适宜的微生物菌种。
常用的酒精发酵菌种包括酵母菌，如酿酒酵母和面包酵母等。
这些微生物能够利用糖类作为它们的碳源，并通过发酵过程将糖类分解为酒精和二氧化碳。
酵母菌主要通过两个步骤来完成酒精发酵过程。
首先，它们将糖类通过糖酵解途径分解为小分子糖，如葡萄糖和果糖。
这些小分子糖进一步被酵母菌分解为乙醇和二氧化碳。
这个发酵过程主要依赖于酵母菌酶的作用。
酵母菌酶包括葡萄糖酶和乙醇脱氢酶等。
葡萄糖酶能够将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，并释放出能量。
而乙醇脱氢酶则能够将乙醇氧化为乙酸，并再次释放出能量。
酒精发酵过程中的反应方程式如下：
葡萄糖→ 2 乙醇 + 2 二氧化碳
通过酒精发酵过程，人们可以生产出各种各样的酒类产品，如啤酒、红酒和白酒等。
不同类型的酒类产品主要取决于使用的酿酒方法和酿制原料的不同。
此外，酒精发酵过程还有其他一些影响因素。
例如，温度和
pH值等环境条件对酵母菌的生长和发酵活性有着重要影响。
合理的温度和pH值能够提高酒精发酵效率和产量。
总之，酒精发酵是一种通过微生物菌种将糖类分解为酒精和二氧化碳的过程。
它是一种广泛应用于食品和化工领域的生物发酵过程，为人们提供了各种各样的酒类产品。
发酵过程
P
磷酸甘油醛
P
O
⑦产能
O C
H O ⑧异构
OH C C CH3
丙酮酸
⑨脱水
C C
O ⑩产能 O
O O
HCOH H2 C O
HCOH
HC O P
H2 COH OH
2-磷酸甘油酸
P
P
P H 2C O
3-磷酸甘油酸
CH2
磷酸烯醇 式丙酮酸
1，3-二磷酸 甘油酸
Glu
E1
G-6-P
F-6-P
E2
F-1, 6-2P
转向甘油发酵，这就是酵母菌的第三型发酵。
此时，乙醛因得不到足够的氢而积累，2个乙醛分子间
会发生歧化反应，1分子乙醛作为氧化剂被还原成乙
醇，另一个则作为还原剂被氧化为乙酸。
因此，第三型发酵除了有第二型发酵的甘油外，还有
乙醇和乙酸。
2．细菌的乙醇发酵
不同的细菌进行乙醇发酵时，其发酵途径也各不相同
。如运动发酵单胞菌(zymomonas mobilis)和
C6 C6
CO2
CO2
糖 的 分 解 代 谢
磷酸戊糖途径小结
反应部位： 胞浆 反应底物： 6-磷酸葡萄糖 重要反应产物： NADPH、5-磷酸核糖 限速酶： 6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)
磷酸戊糖途径的生物学意义
1、磷酸戊糖途径也是普遍存在的糖代谢的一种方式 2、产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原力 3、该途径的反应起始物为6-磷酸葡萄糖，不需要 ATP参与起始反应，因此磷酸 戊糖循环可在低ATP浓度下进行。 4、此途径中产生的5-磷酸核酮糖是辅酶及核苷酸生物合成的必需原料。 5、磷酸戊糖途径是机体内核糖产生的唯一场所。
大肠甘油 发酵原理
大肠甘油发酵原理英文回答：The fermentation principle of glycerol by Escherichia coli is a fascinating process that involves the conversion of glycerol into various valuable products. In this fermentation process, Escherichia coli, a type of bacteria commonly found in the human gut, utilizes glycerol as a carbon source to produce different metabolites.During fermentation, Escherichia coli utilizes the glycerol molecule as a substrate and breaks it down into smaller compounds through a series of enzymatic reactions. These reactions are catalyzed by specific enzymes produced by the bacteria. The glycerol molecule is first converted into dihydroxyacetone phosphate (DHAP), which is then further metabolized into pyruvate through the glycolysis pathway. Pyruvate can be further converted into various end products depending on the specific metabolic pathways present in the bacteria.One of the most well-known end products of glycerol fermentation by Escherichia coli is ethanol. The pyruvate produced from glycerol can be converted into acetaldehyde, which is then reduced to ethanol by the enzyme alcohol dehydrogenase. This process is commonly used in the production of bioethanol, a renewable and sustainable alternative to fossil fuels.In addition to ethanol, Escherichia coli can also produce other valuable products from glycerol fermentation. For example, it can produce succinate, a chemical compound used in the production of biodegradable plastics. By manipulating the metabolic pathways and enzyme activities, researchers have been able to enhance the production of succinate from glycerol fermentation.中文回答：大肠杆菌对甘油的发酵原理是一个非常有趣的过程，它将甘油转化为各种有价值的产物。
发酵工程过程
我们常说在全合成药物出现之前，人们主要依赖矿物和天然产物获取化学品。
在人类历史上还有一种比较独特的化学品获取方法那就是发酵技术，当然广义上来说发酵技术也可以算天然产物提取的一个分支。
上一期我们说过直到1859年人们才确定发酵过程与微生物的代谢有关，但这并不妨碍古人对发酵技术的利用。
一些考古发现表明在古埃人还在盖金字塔的时代，他们就已经会酿造啤酒了，而这个时间大概比我们传说中的三皇五帝的时代还早500年。
在巴斯德实验之后，人们也开始尝试利用微生物的代谢过程获取一些化工产品。
最基本最简单的就是酒精，虽然世界上各个文明技术水平差异很大，但都有酿酒技术流传下来。
发酵生产酒精只不过是在传统酿酒工艺的基础上再加上蒸馏提纯罢了。
而酒精的蒸馏技术可以直接借鉴现成的高度酒生产工艺，比如我国的二锅头，就已经可以将酒精提纯到40-50度，更不要提那些高度烈酒了。
除了酒精之外，早期的发酵工程，还有两个产品比较重要。
一个是甘油，一个是丙酮。
甘油的发酵直接脱胎于酒精生产，正常情况下葡萄糖在发酵过程中会先转变为乙醛，乙醛再转变为乙醇，这是常规路线。
如果在这个过程中加入亚硫酸钠，亚硫酸钠就会与乙醛结合，结合后的产物就无法接受氢继续转化为酒精，这等于将葡萄糖转化为酒精的道路堵死了。
为了维持正常代谢，此时微生物就会走另一条路线，将葡萄糖首先转化为磷酸二羟丙酮，然后以磷酸二羟丙酮为受体接受氢，最后转化为甘油。
发酵法甘油生产的工艺主要由德国人开发，在一战中被用于生产硝化甘油炸药。
而德国人的老对手英国人几乎在同一时间，开发出了发酵法生产丙酮的工艺，主要的目的是为了生产无烟火药。
用于丙酮生产的微生物被称为山梭状芽抱杆菌，这种微生物在厌氧状态下分解葡萄糖后产生一系列酸性产物，主要是乙酸和丁酸，二者在酸性条件下进一步经发酵还原生成丙酮和丁醇。
此时的发酵工艺还比较原始，一般采用所谓固态发酵或者是液体浅盘发酵。
固态发酵来源于古老的酿酒工艺，顾名思义就是培养基是固体，发酵过程中会逐渐产生发酵液，微生物的代谢产物就存在于这些发酵液中。
甘油和酒精的对应关系
甘油和酒精的对应关系
甘油和酒精都是常见的化学物质，它们之间有一些对应关系，
让我来详细解释一下。
首先，化学上来说，甘油和酒精都属于醇类化合物。
甘油的化
学名称是丙三醇，化学式为C3H8O3，而酒精通常指乙醇，化学名称
是乙醇，化学式为C2H5OH。
它们在化学结构上都含有羟基（-OH官
能团），这是醇类化合物的特征之一。
其次，在用途上，甘油和酒精也有一些对应关系。
甘油常用于
食品工业、药品工业和化妆品工业，作为溶剂、甜味剂、防腐剂等。
而酒精，特指乙醇，常用于酒类饮料的制作，也是常见的溶剂，在
医药、化工等领域有广泛的应用。
此外，从生物学角度看，甘油和酒精在人体内的作用也有一定
的对应关系。
甘油在人体内是三酯的组成部分，参与脂肪代谢，也
可作为能量来源。
而酒精（乙醇）在适量饮用时可被人体吸收并分解，但过量饮酒会对身体健康造成危害。
最后，从化学合成角度来看，甘油和酒精的生产也有一定的联
系。
甘油通常是从动植物油的水解过程中得到，而酒精则是通过发酵和蒸馏过程制备而成。
总的来说，甘油和酒精在化学结构、用途、生物学作用和生产过程等方面都有一定的对应关系，但它们又各自有着不同的特点和应用领域。
希望以上解释能够全面回答你关于甘油和酒精对应关系的问题。
发酵法生产甘油工艺路线的探讨
关键词
甘油
二步发酵法
产业化
! 概述
甘油是重要的基本轻化工原料，广泛用于涂 料、塑料、医药、国防、烟草、化妆品、食品、 纺织和印染等领域的 "$## 余种产品。随着国民 经济的发展和人民生活水平的提高，甘油的需求 量越来越大，而甘油的生产发展却相当缓慢，使 甘油的供需矛盾日益突出。据统计，进入 %" 世 纪后，我国甘油的年进口量将达 &#’(，每年需外 汇 &### 多万美元பைடு நூலகம் 甘油的生产方法目前主要有三种：一是从天 然油脂皂化、水解生产肥皂或脂肪酸的过程中回 收的副产品天然甘油，迄今仍是世界各国甘油的 主要工业来源；二是以石油化工产品为原料，用 化学方法合成甘油；三是以淀粉或糖蜜为原料， 通过微生物发酵的方法生产甘油。由于近年来我 国合成洗涤剂的使用日益广泛，肥皂产量下降， 天然甘油的产量受到限制。而合成法生产甘油由 于工艺路线复杂、操作条件苛刻，生产成本高等 原因，使我国引进的数套合成甘油装置基本上没 有正常生产。发酵法生产甘油则具有原料来源丰 富、设备要求简单等优点。因此，对发酵法生产 甘油进行深入研究具有现实意义。
! 二步发酵法新工艺
!"# 基本原理 二步发酵法生产甘油是根据微生物机理将甘 油发酵划分为前期的好氧发酵和后期厌氧发酵两 个阶段：!以淀粉质为原料，采用中科院化冶所
万方数据 研制的 4%5 6 ’. 酵母菌，在含糖 !." 左右条件
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发酵法生产甘油工艺路线的探讨
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发酵罐有明显改善，能耗明显降低。
# 问题探讨
#"$ 厌氧发酵过程的工艺控制 采用二步发酵法生产甘油，发酵过程的技术 关键及难点在于后期厌氧发酵的控制。仅仅通过 停止供氧来实现厌氧发酵，在小试、中试阶段尚 且可行，但在工业化生产上，这一控制方式的处 理结果就不容乐观了。根据发酵甘油的实际生产 经验，在停止供氧后的 ! . ’/ 内，耐高渗压酵母 仍会继续发酵，将产品甘油作为第二碳源迅速消 耗，使发酵液中甘油含量下降。因此，工业化生
乙醇甘油发酵过程
发酵平衡
发酵时，发酵底物（如葡萄糖）能产生许多不同的末端产 物，这些末端产物有些是具有更高氧化态的，而有些是具 有更高还原态的，末端产物的平均氧化水平与底物的氧化 水平相平衡，这表明发酵过程是能够保持氧化-还原平衡 的。如从葡萄糖的乙醇发酵就可看出底物与产物的氧化还原平衡。对发酵过程的氧化-还原平衡要求限制了发酵 降解的有机化合物种类，即底物既不能有太高的氧化水平， 也不能有太高的还原水平，碳水化合物是主要的发酵底物。
第一节
甘油发酵生产菌种
绝大多数为酵母菌。
1945年Nicherson等筛选出产酸结合酵
母，1958年Peterson发现柳氏结合酵母，
1960年报道木兰球拟酵母I2B2只产甘油而
无其他副产物，1960年Dawson研究了用耐 高渗透压酵母连续生产甘油的新工艺，受 到人们的高度重视。
第二节
甘油发酵工艺
发酵类型
发酵类型：在上述途径中均有还原型氢供体—— NADH+H+和NADPH+H+产生，但产生的量并不多，如不 及时使它们氧化再生，糖的分解产能将会中断，这样微生 物就以葡萄糖分解过程中形成的各种中间产物为氢（电子） 受体来接受NADH+H+和NADPH+H+的氢（电子），于是 产生了各种各样的发酵产物。根据发酵产物的种类有乙醇 发酵、乳酸发酵、丙酸发酵、丁酸发酵、混合酸发酵、丁 二醇发酵及乙酸发酵等。
甘油发酵
甘油发酵妆品、 食品加工和日常生活等诸多方面，约在2000多
种产品中含有甘油成分。
生产方法：天然油脂皂化和水解；丙烯氯 化法和丙烯氧化法 ；微生物发酵法
我国与国外差距
（1）残糖高，……
（2）规模化较少，…… 市场构成与西方发达国家差异 中国：涂料，49%；医药食品，10% 美国：涂料，10%；医药食品，＞ 54%
发酵法甘油
发酵法甘油
发酵甘油的生产工艺：
原料：谷物、玉米、红薯等淀粉类原料和糖蜜原料
生产过程：经微生物发酵而产生。
优点：原料易得、成本低。
缺点：质量达不到要求、不能完全代替精甘油。
目前大部分企业已经停产。
亚硫酸盐法
发酵法最早的生产工艺，第一次世界大战时候，缺乏油脂的德国领先发明并使用，主要向酿酒酵母发酵醪中添加亚硫酸盐生产甘油。
但该工艺对环境污染严重，战争停止后就停产了。
碱性法
在碱性的条件下用酿酒酵母对蔗糖和葡萄糖等精细厌氧发酵，生成甘油、乙醇、乙酸和二氧化碳。
只处于实验水平。
耐高渗压酵母法
酵母菌受高糖或高盐的不利环境胁迫而分泌出甘油，此
法与常规产品发酵过程相似，不会对环境造成无人，甘油含量高，在20世界50年代受欢迎。
此法生产工艺有两种：好氧发酵法和二步发酵法。
1.好氧发酵法
酵母从高于20%的初糖浓度下开始发酵并生产甘油，当葡萄糖浓度降至2%左右时，酵母将甘油作为第二碳迅速消耗，继续发酵，使甘油发酵液中甘油含量降低，所以此法的甘油提取非常困难。
2.二步发酵法
甘油发酵分为前期好氧发酵和后期厌氧发酵：。
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发酵作用
概念：发酵是指在没有外源电子受体时，微生物将有机物 氧化放出的电子直接交给底物本身未完全氧化的某一中间 产物，产生各种不同的代谢产物，同时放出能量。在发酵 工业上，发酵是指任何利用厌氧或好氧微生物来生产有用 代谢产物的一类生产方式。 在发酵条件下有机化合物氧化不彻底，发酵的结果仍积累 某些有机物，因此，发酵过程的氧化是与有机物的还原偶 联在一起的，主要通过底物水平磷酸化作用，其产能水平 低。在发酵过程中，有机物被氧化时生成的NAD(P)H不经 过呼吸链传递直接将电子和氢交给丙酮酸或其衍生物，使 NAD(P)H+H+重新氧化为NAD(P)+，就可以进入新一轮的糖酵 解过程。
CH3CHO
NADH++H+
CH3COOH
CH3CH2OH NAD+ CH3CHO 在此型发酵中，乙醛不能作为正常的氢受体，氢受体也由 磷酸二羟丙酮担任，生成甘油。发酵终产物为甘油、乙醇 和乙酸，总反应式是 2C6H12O6+H2O CH3COOH+CH3CH2OH+2CO2+2CH2OHCHOHCH2OH 这种发酵方式不能产生能量，只能在非生长的情况下进行。 由于此型发酵中有乙酸产生，如果不注意发酵过程中的pH 控制，会因乙酸的积累而导致pH下降，使得甘油发酵重新 回到乙醇发酵。可添加碳酸钠以保持pH值，产生更多的甘 油。
C6H12O6+NaHSO3
CH2OHCHOHCH2OH + CH3CHOH+CO2
SO3Na
由上述反应式可以看出，利用亚硫酸盐发酵生产甘油时， 每分子葡萄糖只产生1分子甘油，不产生ATP，为了提供 维持菌体生长所需的能量，必须控制亚硫酸氢钠的加入量 （亚适量水平），以保证一部分的糖可以进行乙醇发酵， 否则酵母菌将因为得不到能量而停止生长。 （3）酵母菌的第三型发酵（甘油发酵） 在弱碱性条件下（pH7.6），酵母菌的乙醇发酵也会转向 甘油发酵，这就是酵母菌的第三型发酵。此时，乙醛因得 不到足够的氢而积累，2个乙醛分子间会发生歧化反应，1 分子乙醛作为氧化剂被还原成乙醇，另一个则作为还原剂 被氧化为乙酸，即
种类和配比，金属盐的选择，发酵温度，pH
及通风量的确定等。
两种方法
亚硫酸盐法:
将亚硫酸氢钠(NaHSO3)加入发酵液中，能与乙醛发 生加成反应，生成难溶的结晶状产物，使乙醛不能再 作为受氢体，迫使NADH+H+ 用于磷酸二羟丙酮的还 原，生成甘油 碱法甘油发酵: 酵 母 酒 精 发 酵 的 发 酵 液 pH 值 调 至 碱 性 ， 保 持 在 pH7.6以上，则2分子乙醛之间发生歧化反应，1分 子被还原成乙醇，1分子被氧化成乙酸。乙醛失去 了作为受氢体的作用，NADH+H+ 只好用于还原磷 酸二羟丙酮，并生成甘油
第一节
甘油发酵生产菌种
绝大多数为酵母菌。
1945年Nicherson等筛选出产酸结合酵
母，1958年Peterson发现柳氏结合酵母，
1960年报道木兰球拟酵母I2B2只产甘油而
无其他副产物，1960年Dawson研究了用耐 高渗透压酵母连续生产甘油的新工艺，受 到人们的高度重视。
第二节
甘油发酵工艺
厌氧甘油发酵缺点
菌体死亡率较高，碱性条件；无能量产生；
转化率较低，按照上述能量平衡计算，糖与
甘油的转化率不可能超过50%，加上酵母增殖需 要消耗一部分糖，发酵液中残留一部分糖，实 际转化率远低于50%，导致了厌氧发酵生产甘油 的成本较高。
好氧发酵
适当好氧条件下，糖酵解产生的丙酮酸可以通过 TCA循环来增加其产能水平，一方面减少3—磷酸甘油 醛向乙醛方向进行，增加底物向产物转化的比例；另
磷酸二羟丙酮
α-磷酸甘油
甘油
二、碱法甘油发酵(酵母菌的Ⅲ型发酵)
三、发酵法甘油生产过程
1、原料
淀粉质、糖质和纤维质 。
2、工艺路线
（1）厌氧亚硫酸盐法
所用原料为淀粉质或糖蜜、亚硫酸钠及其 他营养盐。培养基灭菌后冷却降温接入酿酒酵 母，于30～32℃控温发酵2～3d，发酵液即可 进入提取阶段回收甘油。
一方面，增加了细胞能量水平，减少了细胞的死亡率， 有利于提高发酵的速率，缩短发酵周期。但是，这种 有限的好氧发酵，使得丙酮酸进行TCA循环的同时， 也增加了TCA循环过程中的许多中间性产物的产生， 这对于甘油的提取带来了不利的影响。
（2）耐高渗透压酵母好氧发酵法
（3）影响发酵的因素
随生产菌种和原料的变化，影响甘油产率 和菌种发酵速度的因素可归纳为：C、N源的
2细菌的乙醇发酵
不同的细菌进行乙醇发酵时，其发酵途径也各不相同。如 运动发酵单细胞和厌氧发酵单胞菌是利用ED途径分解葡 萄糖为丙酮酸，丙酮酸脱羧生成乙醛，乙醛又被还原生成 乙醇。由于发酵是经ED途径，所以每分子葡萄糖只能产 生1分子ATP，产能是酵母乙醇发酵的一半，产生的乙醇 仍是2分子。对于某些生长在极端酸性条件下的严格厌氧 菌，如胃八叠球菌和兼性厌氧的肠杆菌则是利用EMP途径 进行乙醇发酵。
+
-磷酸甘油脱氢酶
磷酯酶
-磷酸甘油
磷酸二羟丙酮+NADH+H+
-磷酸甘油+NAD+
-磷酸甘油+H2O
甘油+Pi
当有了乙醛作为受氢体，代谢途径的流向就不再朝甘油方向了。 将受氢体乙醛除去，则势必造成发酵液中甘油的积累。
一、亚硫酸盐法甘油发酵(酵母菌的Ⅱ型发酵)
2ATP 2CO2 NaHSO3 2ATP 3-磷酸甘油醛 丙酮酸乙醛 乙醛加 成物 Pi G 1，6-二磷酸果糖 2H EMP途径
甘油合成机制 酵母在一定条件下培养，可以利用糖分生成甘油 酵母的第二型发酵 加入亚硫酸氢钠，与乙醛 起加成作用 生成难溶的乙 醛亚硫酸氢钠加成物
发酵平衡
发酵时，发酵底物（如葡萄糖）能产生许多不同的末端产 物，这些末端产物有些是具有更高氧化态的，而有些是具 有更高还原态的，末端产物的平均氧化水平与底物的氧化 水平相平衡，这表明发酵过程是能够保持氧化-还原平衡 的。如从葡萄糖的乙醇发酵就可看出底物与产物的氧化还原平衡。对发酵过程的氧化-还原平衡要求限制了发酵 降解的有机化合物种类，即底物既不能有太高的氧化水平， 也不能有太高的还原水平，碳水化合物是主要的发酵底物。
发酵类型
发酵类型：在上述途径中均有还原型氢供体—— NADH+H+和NADPH+H+产生，但产生的量并不多，如不 及时使它们氧化再生，糖的分解产能将会中断，这样微生 物就以葡萄糖分解过程中形成的各种中间产物为氢（电子） 受体来接受NADH+H+和NADPH+H+的氢（电子），于是 产生了各种各样的发酵产物。根据发酵产物的种类有乙醇 发酵、乳酸发酵、丙酸发酵、丁酸发酵、混合酸发酵、丁 二醇发酵及乙酸发酵等。
（2）酵母菌的第二型发酵（甘油发酵） 在进行乙醇发酵的酵母代谢时，若在培养基中加入亚硫酸 氢钠，则发酵就会从乙醇发酵转向甘油发酵。这是因为亚 硫酸氢钠可与乙醛发生加成反应生成难溶的磺化羟基乙醛， 即 CH3CHO+NaHSO3 CH3CHOH
SO3Na
致使乙醛不能作为NADH2的受氢体，所以不能形成乙醇， 而迫使用磷酸二羟丙酮代替乙醛作为受氢体，生成α-磷酸 甘油。α-磷酸甘油进一步在α-磷酸甘油酯酶作用下水解脱 磷酸而生成甘油，这称为酵母的第二型发酵。总反应式为
甘油发酵
甘油发酵生产现状
应用领域：广泛用于化工、医药、化妆品、 食品加工和日常生活等诸多方面，约在2000多
种产品中含有甘油成分。
生产方法：天然油脂皂化和水解；丙烯氯 化法和丙烯氧化法 ；微生物发酵法
我国与国外差距
（1）残糖高，……
（2）规模化较少，…… 市场构成与西方发达国家差异 中国：涂料，49%；医药食品，10% 美国：涂料，10%；医药食品，＞ 54%
厌氧条件下，酵母大量的将葡萄糖转 变成乙醇，而产物中只有很少的甘油，在 酵母菌的其他厌氧发酵产品中（白酒、葡 萄酒、黄酒等），甘油的含量也很少。
酒精发酵（酵母的第Ⅰ型发酵） alcoholic fermation
甘油发酵（酵母的第Ⅱ型发酵）
利用糖酵解途径进行甘油发酵
酒精发酵之初：
即：
CNADH +H
乙醇发酵和甘油发酵
来自1酵母菌发酵 （1）酵母菌的第一型发酵（乙醇发酵） 酵母菌的乙醇发酵是一种研究最早、发酵机制最清楚的发 酵类型。在厌氧条件下，酵母菌可将葡萄糖经EMP途径降 解为2个丙酮酸，然后在乙醇发酵的关键酶-丙酮酸脱羧酶 的催化下，丙酮酸脱羧生成乙醛，接着在醇脱氢酶的作用 下，EMP途径中生成的NADH将乙醛还原为乙醇。每分子 葡萄糖发酵生成2个乙醇和2个CO2，并净得2个ATP，即 C6H12O6+2ADP+2Pi 2C2H5OH+2CO2+2ATP 这是酵母菌的正常乙醇发酵，又称酵母的第一型发酵。当 发酵条件改变时，酵母菌进行第二型和第三型发酵，产生 甘油。