第10章 酒精发酵
酒精发酵的基本过程
酒精发酵的基本过程请问酒精发酵的基本过程是什么？酒精发酵作用，是酵母菌把可发酵性的糖，经过细胞内酒化酶的作用，生成了酒精与CO2，然后通过细胞膜将这些产物排出体外．酵母菌就是通过这种形式进行酒精发酵作用。
一个酵母细胞大小其直径只有5-8微米，表面积为5x-万次平方毫米。
正常发酵醪中酵母细胞数含量约为1400亿／升，它的细胞表面积约为7平方米，在发酵过程中有如此巨大的细胞表面积参与物质代谢，可见其发酵作用是十分强烈的。
在发酵过程中产生的酒精可以通过酵母细胞渗出到体外。
因为酒精发酵是在水溶液中进行，酒精是可以任何比例与水混合的，所以由酵母体内排出的酒精便溶于周围的醪液中。
发酵中产生的CO2，由于其溶解度较小，所以发酵醪很快就会被其饱和。
当CO2饱和之后，便被吸附在酵母细胞表面，直至其超过细胞吸附能力，这时CO2变为气态，形成小的气泡上升。
又由于CO2的气泡相互碰撞，形成较大气泡而逸出液面。
CO2气泡的上升，也带动了醪液中的酵母细胞上下游动，从而使酵母细胞能更充分地与醪液中糖分接触，使得发酵作用更充分和彻底。
通常，CO2易在罐壁或细胞表面逸出。
随着CO2的上升，带动了发酵醪中的酵母细胞和物料上升，有时也能使底层的物料浮于醪液表面，这种类型的发酵称作被动式发酵。
如果发酵醪液较粘稠，则气泡到达液面后并不破裂，且形成的泡沫持久不散，有时泡沫还可能由罐顶溢出，造成糖分损失，这种类型的发酵称做泡抹发酵。
从上述可知，发酵过程中产生的CO2，应及时予以排除，否则对发酵会产生不利影响。
产生泡沫的原因有两种，一是由于酵母的性质或介质的性质引起的，如强有力的酵母(如拉斯2号酵母) 在营养条件好，介质中又饱和了氧时，会发生泡沫发酵现象。
这主要是由于酵母过分强烈繁殖与过分强烈发酵所致。
减少酒母用量，可以防止泡沫发酵。
二是由于发酵醪用新鲜薯干做原料，或曲子质量不好所造成。
发酵时，醪液粘稠，产生的气泡到达液面并不破裂，也会造成泡沫上溢，使发酵受损失。
酒精发酵
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发酵技术（2008-2009上学期)
杨志远
长沙环境保护职业技术学院生物技术及应用教研室
(二)酒精发酵微生物
发酵技术
• 许多微生物都能利用已糖化进行酒精发酵，但在
实际生产中用于酒精发酵的几乎全是酒精酵母，俗称
酒母。利用淀粉质原料的酒母在分类上叫啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)，是属于子囊菌亚门
酵母属的一种单细胞微生物。该种酵母菌繁殖速度快，
发酵能力即产酒精能力强，并具有较强的耐酒精能力。 常用的酵母的菌株有南阳酵母(1300及1308)、拉斯2 号酵母(Rasse Ⅱ)、拉斯12号酵母(Rasse ⅪⅠ)、K 字酵母、M酵母(Hefe M)、日本发研1号、卡尔斯伯
1. 淀粉质和纤维质原料的水解
发酵技术
• 淀粉持原料的水解
• ⑴淀粉分子 淀粉是多糖中最易分解的一种，由 许多葡萄糖基团聚合而成。天然淀粉具有直链淀 粉和支链淀粉两种结构，它们在性质和结构上有 差异。
• 直链淀粉是α-D葡萄糖通过α－1，4糖苷键连接
而成的聚合物。一般认为，直链淀粉的聚合度在
200～1000范围内，分子量32400～162000，近来
三、酒精发酵生化机制
发酵技术
• 不同生产原料，酒精发酵生化过程不同。 对糖质原料，可直接利用酵母将糖转化 成乙醇。对于淀粉质和纤维质原料，首 先要进行淀粉和纤维质的水解（糖化）， 再由酒精发酵菌将糖发酵成乙醇。
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发酵技术（2008-2009上学期)
杨志远
长沙环境保护职业技术学院生物技术及应用教研室
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发酵技术（2008-2009上学期)
杨志远
长沙环境保护职业技术学院生物技术及应用教研室
酒精发酵
七、酒母制备工艺展望：
1：液曲酒母：在液曲种子内接入酒母菌种，30-32℃通风培养32hr即成。
2：耐高温酵母：一般酵母不能超过34℃，耐高温酵母能在 40℃下正常发酵。
3：利用淀粉的酵母：若酵母能直接利用淀粉，糖化即可取
消，工艺大大简化，国内外有用：糖化锅、发酵罐容积相等的小酒精厂。
B：分次添加法： 先加入1/3罐糖化醪，接入8~10%酒母，经1~3h 发酵，在加入第二次糖化醪，再经1~3h发酵， 添加第三次，直到满罐为止，发酵成熟蒸馏。 优点：发酵旺盛，迟缓期短；酵母易优势生长， 有利于抑制杂菌；冷却水用量少。 缺点：加糖化醪满罐时间应控制在10h以内，否 则后加的醪液来不及转化为糖、发酵，造成出酒 率下降。 适用范围：适于锅小罐大的工厂。
2）拉斯12号（RassXⅡ）：圆形至卵圆形，细胞 间连接较多，能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、 半乳糖和1/3棉子糖，不能发酵乳糖。
3）K字酵母（日本）：细胞个头小，卵圆 形，但生长迅速，适于高粱、大米、暑类原 料生产酒精，有不少工厂使用。 4）1300（南阳五号）：细胞椭圆形，少数 腊肠性，能发酵葡糖、麦糖、蔗糖、1/3棉 子糖，不发酵乳糖。耐酒精13%以下。 5）1308（南阳混合酵母）：圆形少数卵圆 性，适于含单宁物质较多的原料，发酵速度 快，产酒精能力强。
5、酒精发酵机理：指葡萄糖在酵母酒化酶作用 下，经一系列反应转化成酒精的生化过程。共 分4个阶段，12步骤。
6、副产物的形成[醇、醛、酸、酯四大类]： 1]甘油：糖代谢产物，一般为醪量的0.3—0.5%。 若向发酵液中添加NaHSO3或使醪液呈碱性 pH7.6，则发酵向甘油方向转化，造成出酒率 降低。[主要发生在后酵期]
酒精发酵工艺过程
酒精发酵工艺过程酒精发酵是一种将碳水化合物转化为乙醇和二氧化碳的过程。
这个过程在自然界中，例如在果实上或发酵食品中广泛存在。
然而，人类特别是酿酒师也能够利用这个过程来制作酒精饮料，如啤酒、葡萄酒和烈性酒。
酒精发酵是一种复杂的过程，它包括多种微生物的参与以及多个步骤的完成。
接下来，需要对原料进行加工。
对于葡萄酒来说，葡萄需要经过榨汁和过滤等过程，以获得干净的葡萄汁。
对于啤酒来说，麦芽需要经过磨碎、糊化和酶解等步骤，以释放出可发酵的淀粉。
在发酵开始之前，还需要添加酵母。
酵母是一个单细胞真菌，可以利用底物中的碳水化合物进行代谢产生乙醇和二氧化碳。
最常用的酵母菌株是Saccharomyces cerevisiae，也被称为酿酒酵母。
酵母菌株通常在发酵前培养，以确保其健康和活跃。
一旦酵母添加到基质中，发酵过程开始。
酵母利用基质中的碳水化合物通过糖酵解产生乙醇和二氧化碳。
这个过程是无氧的，也就是说在没有氧气的情况下进行。
随着发酵的进行，酵母消耗碳水化合物并产生乙醇。
同时，酒液中的糖浓度逐渐减少，酵母菌也开始产生二氧化碳。
二氧化碳会从酒液中释放出来，而乙醇则会积累在酒液中。
发酵过程的持续时间取决于多种因素，包括温度、酒液的pH值和酵母菌的活性。
通常情况下，发酵过程会持续几个小时到几个星期不等。
一旦发酵结束，需要对酒液进行处理和储存。
这包括过滤、浊度和味道的调整等步骤。
然后，酒精饮料可以瓶装并储存，以确保其品质和稳定性。
总的来说，酒精发酵是一种复杂而精细的工艺过程。
这个过程需要合适的原料、酵母的参与以及适当的环境条件。
通过科学的控制和操作，酒精发酵可以生产出高质量的酒精饮料。
酒精发酵
4
有氧呼吸
指细胞彻底氧化分解有机物，产生 和水、 指细胞彻底氧化分解有机物，产生CO2和水、 释放大量能量的过程。主要在线粒体内， 释放大量能量的过程。主要在线粒体内，需要分子 氧参加。 氧参加。 有氧呼吸公式: 有氧呼吸公式 C6H12O6+6H2O+6O2＋酶→6CO2+12H2O+38ATP
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白酒生产与酒精生产的区别
酒精
生产乙醇， 目的 生产乙醇，酒精含量较高 原料 薯干 曲 高粱
白酒
要求色、 要求色、香、味，酒精含量较低
固体（液体）曲（根霉、曲霉） 固体曲（混合菌） 固体（液体） 根霉、曲霉） 固体曲（混合菌） 边糖化，边发酵， 边糖化，边发酵，周期长 酒头： 酒头：杂醇油 酒尾： 酒尾：甲醇
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酿造酒的分类
按酿造工艺分类：酿造酒、蒸馏酒、 按酿造工艺分类：酿造酒、蒸馏酒、配制酒 世界六大蒸馏酒：白兰地、威士忌、金酒、 世界六大蒸馏酒：白兰地、威士忌、金酒、 伏特加、朗姆酒和中国白酒。 伏特加、朗姆酒和中国白酒。 按商业习惯分类：白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、 按商业习惯分类：白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、 果露酒、药酒、其它酒（洋酒）。 果露酒、药酒、其它酒（洋酒）。
总时间： 总时间：60~72h
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发酵的生化过程
(1) 糖被酵母发酵生成酒精和二氧化碳。 糖被酵母发酵生成酒精和二氧化碳。 (2) 糖化作用在继续进行。 糖化作用在继续进行。 (3) 糖化醪中的蛋白质被蛋白酶进一步水解， 糖化醪中的蛋白质被蛋白酶进一步水解， 供酵母菌合成菌体细胞。 供酵母菌合成菌体细胞。
糖化力、 糖化力高， 糖化力、发酵力较高 糖化力高，发酵力高 清香（浓香） 清香（浓香） 米香
酒精发酵实验
酵母菌酒精发酵的条件研究一、实验目的1.了解酒精发酵的主要类型及其控制条件。
2.熟悉酒母的培养方法。
3.掌握酒精发酵的操作方法。
二、实验原理在厌氧条件下，己糖分解为乙醇并放出二氧化碳的作用，成为酒精发酵作用。
酒精发酵的类型有三种：1、通过EMP途径的酵母菌酒精发酵；2、通过HMP 途径的细菌酒精发酵；3、通过ED途径的细菌酒精发酵。
在工业酒精和各种酒类的生产中，酒精发酵作用主要是由酵母菌完成的，因此酵母菌的酒精发酵作用是它们的工艺基础。
酵母菌通过EMP途径分解己糖生成丙酮酸，在厌氧条件和微酸性条件下，丙酮酸继续分解为乙醇。
但是如果在碱性条件或培养基中加有亚硫酸盐时，产物就主要是甘油，这也就是工业上的甘油发酵。
因此，如果酵母菌要进行酒精发酵，就必须控制发酵液在微酸性条件。
三、实验材料3.1 试剂：酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌种，红糖、硫酸铵、磷酸二氢钾、黄豆芽、葡萄糖、琼脂、蒸馏水、无菌水。
仪器：铝锅、电炉、电子天平、摇床、水浴锅、培养箱、高压蒸汽灭菌锅、UV-754 紫外可见分光光度计。
3.2 培养基配方1、固体斜面培养基。
豆芽汁葡萄糖培养基的配制：黄豆芽10g、葡萄糖5g、琼脂1.5~2g、水100ml，pH自然2、液态发酵培养基。
红糖100g，硫酸铵2.0g，磷酸二氢钾1.0g，自来水1000ml,pH自然。
配好后的发酵培养基分装入250ml三角瓶中，每瓶100ml，湿热灭菌30min。
四、实验方案4.1 菌种活化把实验室保存的菌种在无菌室接种于固体斜面培养基中，于恒温箱37℃，培养2~3d，取出生长状况较好、齿状清晰的斜面为下一步接种的对象。
4.2 种子培养挑取菌种，接种于液体种子培养基中，种子液装液量为100ml，摇床培养37℃,24h，120r/min，对比培养24h的种子培养液，选取液体较为浑浊的接种对象。
4.3 发酵培养把选中的种子液用移液管按发酵液100ml10%的比例接种，恒温培养24h。
酒精发酵
常用仪器是手持式折光仪，也称糖镜、手持式糖度计，该 仪器的构造如下图所示。
操作步骤
打开手持式折光仪盖板，用干净的纱布或卷纸小心擦干棱镜玻璃面。在棱镜 玻璃面上滴2滴蒸馏水，盖上盖板，于水平状态，从接眼部处观察，检查视野 中明暗交界线是否处在刻度的零线上。若与零线不重合，则旋动刻度调节螺 旋，使分界线面刚好落在零线上。 打开盖板，用纱布或卷纸将水擦干，然后如上法在棱镜玻璃面上滴2待测液， 进行观测，读取视野中明暗交界线上的刻度，即为可溶性固形物含量(%)(糖的 大致含量)。重复三次。
仪器各连接处是否严密 ，接收瓶作好100ml刻度标记。 加样 100ml样品（容量瓶）+50蒸馏水及沸石加入到蒸馏烧瓶中 蒸馏 应先小火加热，待溶液沸腾后再慢慢用大火 ，蒸馏液体积 达到容量的90%左右时停止蒸馏 。定容酒精计测定。
计算100g原料的出酒率。
发酵过程中除主要生成乙醇外，还生成少量的其他副产物， 包括甘油、有机酸（主要是琥珀酸）、杂醇油（高级醇）、 醛类、酯类等。
理论上1mol葡萄糖可产生2mol乙醇；即180克葡萄糖产 生92克乙醇，得率为51.5%，可是实际得率没有这么高。
三、实验步骤
（1）调浆：玉米粉100g，加水400g（1：4的料水比），氯化钙（0.2%，占原料量）搅 拌均匀成淀粉悬浮液。
四、实验安排（6组）
调浆：500g/组（玉米粉100g，加水400g，氯化钙0.2% ）大烧杯或三 角瓶，搅拌均匀，制成淀粉悬浮液。 2%葡萄糖液：20ml/组 小三角瓶中，包扎 糊化、液化、糖化 ：保温（水浴）检验（液化碘检验浅红色或棕红色， 糖化无水酒精检验无白色絮状物）纱布过滤，测糖度（糖度仪），滤液 加入到带皮塞三角瓶中，胶管口用纱布包好。 调整pH值调整（5.0），灭菌121℃灭菌20min 冷却接种
初二生物酒精发酵的过程
初二生物酒精发酵的过程酒精发酵是一种常见的生物化学过程，通过这种过程，我们可以将碳水化合物转化为酒精和二氧化碳。
本文将详细介绍初二生物酒精发酵的过程，以及其中所涉及的主要步骤和微生物。
一、酒精发酵的起始物质酒精发酵的起始物质通常是含有大量碳水化合物的有机物，如果汁、酒糟、玉米浆等。
这些原料中的碳水化合物能够提供能量和碳源，是酒精发酵的基础。
二、酒精发酵的主要步骤1. 酵母的添加在酒精发酵的过程中，酵母起到了至关重要的作用。
酵母是一种单细胞真菌，具有强烈的分解能力，能够将碳水化合物分解为酒精和二氧化碳。
因此，在发酵过程中，我们需要将一定数量的酵母添加到发酵容器中。
2. 呼吸过程酵母菌在发酵过程中会进行呼吸，主要是通过氧气来转化碳水化合物为能量。
这一步骤主要发生在发酵容器中没有形成酒精的初期。
3. 发酵过程在呼吸过程之后，酵母菌开始进行发酵。
发酵是一种无氧过程，即在缺氧的条件下进行。
在这个过程中，酵母将碳水化合物分解成酒精和二氧化碳。
酒精作为有机溶剂溶解在液体中，而二氧化碳则以气体的形式释放出来。
4. 终止过程当发酵物质中的碳水化合物消耗殆尽时，酒精发酵过程会自动终止。
此时，发酵液会呈现出一定的酒精浓度，而且容器中的二氧化碳生成量也会逐渐减少。
三、酒精发酵的微生物酒精发酵过程中涉及到的微生物主要是酵母菌。
酵母菌属于真菌门，是一类单细胞生物。
常见的酵母菌有葡萄酒酵母、面包酵母等。
它们富含酵母菌细胞壁，可以将碳水化合物通过酵素作用转化为酒精和二氧化碳。
四、酒精发酵的应用酒精发酵是一种重要的工业过程，在生活中有着广泛的应用。
一方面，酒精是一种重要的工业原料，可以用于生产酸酐、醋酸乙酯等化学品。
另一方面，酒精也是一种常见的饮品，如啤酒、葡萄酒等，人们通过酒精发酵制作这些饮品，丰富了人们的生活。
总结：初二生物酒精发酵的过程包括起始物质的选择、酵母的添加、呼吸过程、发酵过程和终止过程。
酵母菌是在发酵过程中起到关键作用的微生物。
酒精发酵
• 淀粉 ，6葡萄糖苷酶（异淀粉酶） 淀粉-1， 葡萄糖苷酶 异淀粉酶） 葡萄糖苷酶（ 特点： 特点： 糖苷键→ （1） 作用α-1，6糖苷键→葡萄糖 ） 作用α ， 糖苷键 淀粉酶和β （2）能水解α-淀粉酶和β-淀粉酶作用后的产 ）能水解α 淀粉酶和 淀粉酶作用后的产 物
• 5.酒母制备 酒母制备 （1）实验室（营养和无菌要求较高） ）实验室（营养和无菌要求较高） 原菌→斜面试管 液体试管→三角瓶培养 斜面试管→液体试管 三角瓶培养→ 原菌 斜面试管 液体试管 三角瓶培养 卡氏罐 （2）酒母车间 ） 卡氏罐-→小酒母罐 大酒母罐-→送发酵车 卡氏罐 小酒母罐-→大酒母罐 送发酵车 小酒母罐 大酒母罐 间
• 3.糖化曲的制备 3.糖化曲的制备
• （1）菌种 木霉、 根霉、 木霉、曲霉 、根霉、芽孢杆菌ห้องสมุดไป่ตู้• （2）方法 ： 固体曲、液体曲 固体曲、
• 4.糖化 4.糖化
（1）纤维素的水解 ） （2）淀粉的水解 ）
• α-淀粉酶（液化型淀粉酶） 淀粉酶（ 淀粉酶 液化型淀粉酶） 特点： 从淀粉分子内部作用α 特点： 从淀粉分子内部作用α-1，4糖苷键不 作用α 糖苷键及其周围的α 作用α-1，6糖苷键及其周围的α-1，4糖苷 键 结果：产生麦芽糖、寡糖， 结果：产生麦芽糖、寡糖，使淀粉溶液的粘 度下降
二、酒精生产原料
1. 淀粉质原料
(1)薯类原料：甘薯、木薯和马铃薯等 薯类原料：甘薯、 薯类原料 (2)谷物原料：玉米、高梁、大米和小麦等 谷物原料：玉米、高梁、 谷物原料
2.糖类原料 废糖蜜、甘蔗、甜菜等 糖类原料: 废糖蜜、甘蔗、 糖类原料 3.纤维质原料 农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾 纤维质原料: 纤维质原料 农作物秸秆、甘蔗渣、 4.其他原料 : 亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等 其他原料 亚硫酸纸浆废液、
酒精发酵工艺过程.pptx
粉碎机
泵
糖 化
风机 蒸汽
3.糖化曲的制备
（1）菌种 木霉（Trichoderma spp.）、曲霉（Aspergillus spp.） 根霉（Rhizopus spp.）、芽孢杆菌（Bacillus spp.）
（2）方法 固体曲 液体曲
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4.糖化
（1）纤维素的水解 （2）淀粉的水解
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-淀粉酶（液化型淀粉酶） 特点：
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固体发酵蒸馏器
液体发酵蒸馏器
乙醇精馏器 34
8. 综合利用
（1）酒糟——沼气发酵，提取核苷酸，饲料 （2）CO2——
液体：清凉饮料，灭火。固体：冷冻剂，人工降雨
（3）酒精酵母——饲料 （4）杂醇油——香料工业
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酿造酒的分类
按酿造工艺分类：酿造酒、蒸馏酒、配制酒 世界六大蒸馏酒：白兰地、威士忌、金酒、
呼吸抑制发酵作用的现象
巴斯德效应的本质是能荷调节
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能荷（Energy charge）——细胞中的能量状态
系统中只有ATP时，EC值为1；只有AMP时，EC值等于 0。
细胞通过改变三者的比例调节其代谢活动——能荷调节
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二、酒精生产原料
1. 淀粉质原料 (1)薯类原料：甘薯、木薯和马铃薯等 (2)谷物原料：玉米、高梁、大米和小麦等
伏特加、朗姆酒和中国白酒。 按商业习惯分类：白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、 果露酒、药酒、其它酒（洋酒）。
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世界六大 蒸馏酒
原料
中国白酒 小麦、高梁、玉米等
白兰地酒 水果
威士忌酒 预处理过的谷物
伏特加 任何可发酵的原料，不具有明显的香气和味道
朗姆酒 甘蔗
金酒
又称杜松子酒，加入香料
初中生物酒精发酵教案
初中生物酒精发酵教案
目标：
1.了解酵母菌在酒精发酵中的作用。
2.理解酒精发酵的过程。
3.掌握酒精发酵对社会生产和生活的重要意义。
教学准备：
1.幻灯片或图表介绍酒精发酵的原理和过程。
2.实验用材料：酵母菌、糖水、温度计、发酵瓶、气球等。
3.教学辅助工具：黑板、粉笔、教科书等。
教学活动：
1.导入：通过展示幻灯片或图片介绍酒精发酵的概念和应用，引导学生对该主题产生兴趣。
2.讲解：讲解酵母菌在酒精发酵中的作用和影响因素，以及发酵过程中产生的酒精和二氧
化碳。
3.实验展示：进行一个简单的酒精发酵实验，让学生亲自操作观察发酵过程，并记录实验
结果。
4.讨论：引导学生分析实验结果，讨论酒精发酵对社会生产和生活的重要意义。
5.总结：总结本节课的教学内容，强调酒精发酵在食品工业和酒水制造中的应用，以及对
环境和人类社会的影响。
教学反馈：
1.布置作业：让学生整理酒精发酵的知识点，并回答相关问题。
2.课后复习：提醒学生查阅教科书或网上资料，加深对酒精发酵的理解。
3.下节课展示：鼓励学生带来自己感兴趣的酒精发酵实例，分享给全班同学。
教学反馈：
1.教师应随时观察学生的学习情况，及时纠正错误，引导学生深入学习。
2.鼓励学生主动提问，并根据问题进行针对性的解答，促进学生主动思考和学习。
教学评价：
测验：通过课后测验对学生的学习成果进行评价。
反馈：听取学生对本节课的反馈意见，做出相应改进。
教学效果：整理教学材料和学生作业，总结教学效果，为后续教学提供参考。
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。
酒精发酵
酒精发酵一、实验目的1．了解淀粉水解酶、糖化酶和活性干酵母活化的方法；2．掌握双酶法糖化淀粉的方法；3．掌握酵母发酵糖化液制取酒精的方法；4．了解糖浓度和酒精含量的测定方法。
5．通过实验让学生理解糖的无氧酵解途；二、实验原理1．在无氧的培养条件下，酵母菌(或细菌)利用葡萄糖发酵生成酒精和二氧化碳，此过程即为酒精发酵，反应式为：C6H12O6 2C2H5OH ＋2CO2通过对发酵醪液酒精含量的测定，可以判断酒精发酵的程度。
酵母菌在有氧和无氧条件下的糖代谢的产物不同（好氧条件下生成水和二氧化碳），无氧条件下产生酒精和CO2，所以在酒精发酵时要杜绝氧气，否则酒精产率下降。
三、实验材料及仪器1．实验材料：大米粉、玉米粉或甘薯粉等淀粉质原料，自来水，耐高温活性干酵母，耐高温α-淀粉酶，糖化酶，蔗糖，氯化钙，硫酸铜，亚甲基蓝，酒石酸钾钠，沸石。
2．实验仪器：铝锅，恒温培养箱，高压灭菌锅，酒精蒸馏装置，恒温水浴锅，蒸馏烧瓶，酒精计，糖度计，滴定管，温度计，pH计，三角瓶，容量瓶，石棉网等。
四、实验过程1、实验步骤（1）取自来水2000mL，按照1：4的料水比称取大米粉（500g），一起加入铝锅中，煮沸1h。
注意不要煮糊，可适当补水，不要骤然降温，避免“夹生饭”。
（2）用盐酸将醪液pH调节到5.5-6.0，加入CaCl2 5g（酶的保护剂）冷却到85℃，按10U/g大米粉的比例加入活化好的淀粉酶酶液，80℃-85℃恒温箱或水浴保温，用碘液检测其反应终点，达到终点时结束此反应过程。
（3）用盐酸调节上述醪液至pH4.0-4.5，将醪液冷却到60℃，按150U/g大米粉的比例加入活化好的糖化酶酶液，60℃恒温箱或水浴保温6h以上（可放置过夜）。
（4）用滤布过滤糖化好的醪液，弃去滤渣，滤液调节pH4.8-5.0，定容（加水或煮沸）到2000mL，冷却到20℃用糖度计测糖，取滤液测还原糖（方法见下文）。
测糖后，将滤液分装到250mL三角瓶中，每瓶装液量为150mL，每组10瓶，121℃灭菌20min。
第10章 酒精发酵
2.谷物原料(粮食原料)
• 谷物原料包括玉米、小麦、高梁、大米等。 • 谷物原料也是很好的酒精生产原料。国际上最
常用的谷物原料是玉米和小麦。 • 我国由于人多地少，粮食珍贵，以往除玉米外，
(二)糖质原料
• 甘蔗是一种良好的制糖原料。20世纪70年代起，国 外开始直接利用甘蔗生产酒精，即利用甘蔗压榨或 萃取后的蔗汁进行酒精发酵。甘蔗法中可发酵固形 物包括蔗糖、淀粉及其他碳水化合物。
• 甜菜和甘蔗一样是主要的制糖原料。国外(如前苏 联和东欧诸国)有用过剩的甜菜或受冻、变质的甜 菜生产酒精。甜菜所含主要糖分是蔗糖。此外还含 少量其他碳水合物和果胶质。
以利用葡萄糖进行发酵生产乙醇。总状毛霉深层 培养时也要产生乙醇。
• 利用细菌发酵酒精早在80年代初就引起了注意， 但此方法还未达到工业化，其中有许多问题有待 研究。
酒精发酵微生物
运动发酵单胞菌Zymomonas mobilis 啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)
(一)淀粉质原料酒精发酵工艺
• 生物质是以C、H为基本组成的有机化合物，生物能 属于化学能。
• 能源特征：洁净性、柴：直接燃烧，热效率低 • 生物质发电 • 燃料乙醇：燃料乙醇指以生物物质为原料通过生
物发酵等途径获得的可作为燃料用的乙醇。 • 生物柴油：生物油脂进行酯交换反应 • 生物油和合成气：生物质热化学转化 • 生物制氢：微生物发酵生物质制氢气 • 沼气：微生物发酵农作物秸秆、禽畜粪便等有机
• 历史上曾用过的曲霉包括黑曲霉、白曲霉、黄曲霉、 米曲霉等。
酒精发酵工艺过程全版.ppt
（3）酒精酵母——饲料 （4）杂醇油——香料工业0.0来自35酿造酒的分类
按酿造工艺分类：酿造酒、蒸馏酒、配制酒 世界六大蒸馏酒：白兰地、威士忌、金酒、
伏特加、朗姆酒和中国白酒。 按商业习惯分类：白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、 果露酒、药酒、其它酒（洋酒）。
0.0
米曲霉→米曲
固体试管酵母
•
↓
↓
•
米曲汁→试管培养→三角瓶培养 粉碎
三角瓶液体酵母
•
↓
↓
↓
•
曲种
蒸煮
卡式罐酒母
•
↓
↓
↓
•
糖化曲液 糖化→酒母糖化醪→小酒母
•
↓
↓
•
发酵
大酒母
•
↓
•
蒸馏
•
↓
•
•
酒糟废液 酒精 杂醇油
米曲汁
0.0
15
淀粉颗粒→淀粉分子→可发酵性糖→酒精→95％乙醇
(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6→2nC2H6O+2nCO2+2nATP
结果：产生麦芽糖与极限糊精
0.0
23
淀粉1，4葡萄糖苷酶（糖化酶） 特点：
➢ 从非还原性末端以葡萄糖为单位作用-1，4糖苷键 ➢ 能跃过-1，6糖苷键继续作用-1，4糖苷键
结果：
直链淀粉——葡萄糖 支链淀粉——葡萄糖、-1，6糖苷键的寡糖
0.0
24
淀粉-1，6葡萄糖苷酶（异淀粉酶） 特点：
➢ 作用-1，6糖苷键葡萄糖 ➢ 能水解-淀粉酶和-淀粉酶作用后的产物
0.0
3
0.0
4
有氧呼吸
酒精发酵工艺课件
一 前言
酒精发酵工业是一个大宗底物需求的工业
谷物类
玉米、大米、小麦等
淀粉类原料
薯类
木薯、甘薯、马铃薯等
发
酵
糖质原料
原
甘蔗、甜高粱、甜菜、糖蜜等
料
农业废弃物
秸秆、谷壳、牛粪等
纤维质原料 木材业副产物
木屑、刨花、枝叶等
城市废弃物
厨余垃圾、办公废纸等
二 酒精发酵基本过程
• 酒精发酵属于厌气性发酵，在发酵过程中进行无 氧呼吸，醪液中的一部分可发酵性糖和氮等营养 物质被酵母吸收合成菌体细胞，大部分糖则被发 酵生成酒精和CO2
检测条件
① pH的选择
0.35
0.30
0.25
0.20
A
0.15
0.10
0.05
0.00
0
100
pH4.5
200 300 400
时间 (h)
pH6.5
pH8.5
500 pH10.5
图1 pH对亚甲基蓝还原反应的影响
② 亚甲基蓝浓度与酵母浓度的选择
随着亚甲基蓝浓度的增加，体系的吸光度值增大，仪器误差增大，为了 使实验有较高的灵敏度，本实验选用亚甲基蓝的浓度为8 mg/L。酵母浓度 太大时导致亚甲基蓝的初始吸光度改变，且导致褪色速率增加，使实验具 有低的灵敏性，太低时导致活力与MB还原反应成非线性关系。本实验中 酵母浓度为2.5%。
40 50 60 70 80 90 100
新鲜细胞含量(%)
新鲜细胞含量(%)
图2 不同活力酵母的亚甲基蓝还原反应
T1/2(s)
培养过程中酵母活力的变化
OD600 AP
T (s) 1/2
35
酵母菌的酒精发酵PPT课件(模板)
酒母 水溶液中 连续发酵 pH4.5 左右 30~33℃ 60~72 h
酒母不含淀粉酶，主要含水解酶（如蔗糖酶、麦芽糖酶）和 酒化酶（指参与酒精发酵的各种酶和辅酶的总称，胞内酶）。 酒糟的利用
酒精是胞内产物
渗出体外 与H2O任比例混合
5
C6H12O6+2ADP+2H3PO4
2CH3CH2OH+2CO2+2ATP
22
3. 柠檬酸积累的代谢调节
（1）阻断柠檬酸的进一步代谢：使顺乌头酸酶失活
Fe2+是顺乌头酸酶的激活剂 （2）加强 EMP途径
加络合剂
增强3 个关键酶尤其是PFK的活力
PFK 受高水平的柠檬酸和ATP抑制； NH4+能解除此抑制 ∴氮源用NH4+盐（铵盐）
柠檬酸发酵时要求Mn2+、Fe2+、Zn2+的含量极低
1. 从能量守恒可知，要生成甘油则必须有等摩尔量的乙醛 生成。即 酵母进行甘油发酵时必须依靠部分酒精发酵 以获得能量（ATP和NADH + H+）。
2. 生成部分乙醇不可避免。 因为乙醛与NaHSO3复合反应 效率低于89%；且酵母体内有乙醇脱氢酶存在。
总反应式为：
C6H12O6
C3H5(OH)3 + CH3CHO + CO2
肠膜明串珠菌和葡聚糖明串珠菌等 。
（5）柠檬酸酯（三酯等）：树脂增塑剂（抗霉），化工原
料，药物等。
2. 柠檬酸的生物合成途径
菌种：黑曲霉和假丝酵母
好氧发酵
发酵原料：玉米、干薯、木薯、小麦、糖蜜等。
黑曲霉偏好于无机氮源。
无机氮源被利用后，对M的pH值有影响。
T：黑曲霉生长最适33℃~37℃，柠檬酸积累32℃。 pH值：黑曲霉生长最适pH3~7，柠檬酸积累pH< 2。
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。
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7
生物能源的主要形式
• 薪柴：直接燃烧，热效率低 • 生物质发电 • 燃料乙醇：燃料乙醇指以生物物质为原料通过生
物发酵等途径获得的可作为燃料用的乙醇。 • 生物柴油：生物油脂进行酯交换反应 • 生物油和合成气：生物质热化学转化 • 生物制氢：微生物发酵生物质制氢气 • 沼气：微生物发酵农作物秸秆、禽畜粪便等有机
第10章 酒精发酵
燃料乙醇内容
• 生物能源和燃料乙醇 • 燃料乙醇发展概况 • 燃料乙醇生产原料 • 燃料乙醇发酵生产机制 • 燃料乙醇发酵生产微生物 • 燃料乙醇发酵生产 • 淀粉质原料乙醇生产工艺
一、生物能源和燃料乙醇
1、世界能源概况
化石能源是主流， 但仅能支撑300年
的大规模开采
世界能源消耗趋势1970-2025
(二)糖质原料
• 甘蔗是一种良好的制糖原料。20世纪70年代起，国 外开始直接利用甘蔗生产酒精，即利用甘蔗压榨或 萃取后的蔗汁进行酒精发酵。甘蔗法中可发酵固形 物包括蔗糖、淀粉及其他碳水化合物。
• 甜菜和甘蔗一样是主要的制糖原料。国外(如前苏 联和东欧诸国)有用过剩的甜菜或受冻、变质的甜 菜生产酒精。甜菜所含主要糖分是蔗糖。此外还含 少量其他碳水合物和果胶质。
• 利用糖质原料的酒母除啤酒酵母外，还有粟酒裂殖酵 母(Schizosaccharomyces pombe)和克鲁维酵母 (Kluyveromyces.sp)等
(二)酒精发酵微生物
• 除上述酵母菌外，一些细菌如森奈假单胞菌
(Ps.Lindneri) 、 运 动 发 酵 单 胞 菌 (Zymomonas mobilis)和嗜糖假单胞菌(Ps.saccharophila)，可
H
2NAD+ 2(NADH+H+
COOH
CHOH
脱羧酶
CHO
CH3
CH3
乙醇脱氢酶CH2OH
+2H+
CH3
CH2O P
C=O CH2OH
CHO CHOH
CH2O P
O=CO P 2 HCOH
CH2O P
COOH
2 C=O
CH3
COOH
2 COH
CH2
COOH
2 CO P
CH2
COOH
2 HCO P
CH2OH
三、酒精发酵原料
一、酒精发酵原料
(一)淀粉质原料 淀粉质原料是生产酒精的主要原料。我国发
酵酒精的80%是用淀粉质原料生产的，其中以 甘薯干等薯类为原料的约占45%，玉米等谷物 为原料的约占35%。
•1.薯类原料 包括甘薯、木薯和马铃薯等
1.薯类原料
• 甘薯北方俗称红薯、地瓜，南方称为山芋，蕃薯。新 鲜甘薯可能直接作酒精生产原料，但一般将鲜甘薯制 成薯干，这样便于保存并能供工厂全年使用。
• 淀粉质原料生产酒精分为原料预处理、原料蒸 煮、糖化剂制备、糖化、酒母制备、乙醇发酵和蒸 馏等工艺，工艺流程如下图.
(一)淀粉质原料酒精发酵工艺
• 1.原料预处理 • 2.蒸料 • 3.糖化曲制备 • 4.糖化 • 5.酒母制备
世界燃料乙醇产量
来源：化工进展，2011，,3（1），137
世界燃料乙醇产量分布图
来源：化工进展，2011，,3（1），137
二、酒精发酵机理
酒精发酵的反应式
C6H12O6
2CH3CH2OH+2CO2
C6H12O6 + 2NAD+ + 2pi
2CH3COCOOH +
2NADH + 2H+ +2H2O 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+
十一五规划第十二章第四节里面提到
加快开发生物 质能，支持发 展秸秆、垃圾 焚烧和垃圾填 埋气发电，建 设一批秸秆和 林木质电站， 扩大生物质固 体成型燃料、 燃料乙醇和生 物柴油生产能 力。
全球酒精消费结构
Million liters / a
Rapidly Increasing demand spurs a sharply growth of bioethanol production from 2000. Most of them are used for fuel.
物，主产物是甲烷
8
3、燃料乙醇
主要内容
• 酒精概述 • 酒精发酵机理 • 酒精发酵原料 • 酒精发酵菌种 • 淀粉质原料酒精发酵工艺 • 糖质酒精发酵工艺 • 纤维质酒精生产工艺
一、酒精概述
• 乙醇是醇类的一种，是酒的主要成份，俗称酒精， 它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透 明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香 味，并略带刺激性。
其他粮食一般较少用于生产酒精，只有当其他原 料不足，或谷物受潮发热霉变的情况下才用谷物 原料（陈化粮）。
(二)糖质原料
• 常用的糖质原料有糖蜜、甘蔗、甜菜和甜高梁等。 • 糖蜜又称废糖蜜，它是干蔗或甜菜糖厂制糖过程
中形成的一种副产物，分别称为甘蔗糖蜜和甜菜 糖蜜，其产量分别为加工甘蔗和甜菜间的30%左 右和3.5%～5%。 • 糖蜜含糖量较高，一级甘蔗糖蜜含糖分50%以上， 甜菜糖蜜含糖量50%左右，所含主要成分为蔗糖。
45% 25%
半纤维素 Hemicellulose
5% 其他成分 25%
木质素 Lignin
(四)其他原料
• 主要指亚硫酸盐纸浆废液、甘薯和马铃薯淀 粉渣、各种野生植物和乳清等。用这些原料生 产酒精目前还不多见。
四、与酒清发酵有关的微生物
二、与酒清发酵有关的微生物
• (一)糖化菌 • 用淀粉质原料生产酒精时，在进行乙醇发酵之前，
(二)糖质原料
• 甜高粱是一种高秆作物，起源于美国。 其秆中含糖分10%～12%，所结的高粱 米富含淀粉，均可用于发酵酒精，是具 有潜在发展前途的糖质原料。
• 糖质原料生产酒精工序简单，成本比较 低，是酒精发酵的理想原料，只是制糖 和其他发酵工业也都需要糖质原料，能 用到酒精生产上的不太多，特别是我国 糖质原料用于酒精生产较为有限。
4
世界各国二氧化碳排放量：1950 年至今 的总排放量
5
可再生能源是未来发展的重点
依赖自然 条件
可再生、环 保、地域限
制小
高技术、危 险系数高
6
2、 生物质和生物能
• 生物质是指由光合作用而产生的各种有机体，人们 常将生物质所含有的能量简称为生物能。
• 生物质是以C、H为基本组成的有机化合物，生物能 属于化学能。
• 我国的糖化菌种经历了从米曲霉到黄曲霉，进而发 展到用黑曲霉的过程
(一)糖化菌
• 我 国 20 世 纪 70 年 代 选 育 出 黑 曲 霉 新 菌 株 As.3.4309(UV-11)，该菌株性能优良，目前的过 程。我国很多酒精厂和酶制剂厂都以该菌种生产 麸曲、液体曲以及糖化酶等，新的糖化菌株也都 是As.3.4309的变异菌株。
• 历史上曾用过的曲霉包括黑曲霉、白曲霉、黄曲霉、 米曲霉等。
– 黑曲霉群中以宇佐美氏曲霉(Aspergillus usamii)、泡盛曲 霉(Asp.awamori)和甘薯曲霉(Asp.batatae)应用最广。
– 白曲霉以河内白曲霉、轻研二号最为著名。酒精和白酒 生产中，不断更新菌种，是改进生产、提高淀粉利用率 的有效途径之一。
2CH3CH2OH +
2CO2 + 2NAD+
由于生物发酵的生化反应机理明了，同时具有高产、 稳产，操作简单，是制备酒精的完美选择。
CH2OH
O
H
OH OH
H
H OH
CH2O P O
H HH
OH
OH OH
H
H OH
P OCH
H
2
OH
HH
o
HO
OH
H
o OH P OCH2
H
HH
HO
OH
H
CH2O P
酵母菌的乙醇发酵
• 发酵过程中除主要生成乙醇外，还生成少量的其 他副产物，包括甘油、有机酸（主要是琥珀酸）、 杂醇油（高级醇）、醛类、酯类等，理论上1mol 葡萄糖可产生2mol乙醇；即180克葡萄糖产生92克 乙醇，得率为51.5%。
• 因酵母菌体的积累约需2% 的葡萄糖，另外2%的 葡萄糖用于形成甘油，0.5%用于形成有机酸， 0.2%用于形成杂醇油。因此实际上得率只有约47 ％。
目前的工业生产模式不可持续
• 化石资源－不可再生资源→资源危机 • 化石燃料－不可再生能源→能源危机 • 三废排放－生态环境污染→环境危机
可持续发展
可再生资源 清洁生产工艺 环境友好产品
生物质资源开发 生物加工工艺
木质纤维素
酶法有机转化
绿色生物产品 生物酒精
乙醇汽油
• 目前，巴西是世界上最用乙醇汽油中乙醇含量已 达到20%。
• 根霉和毛霉也是常用的糖化菌。著名的阿米诺法， 即是以根霉作糖化菌的酒精生产方法。著名的根 霉菌有东京根霉(又叫河内根
霉)(R.tonkinensis)、鲁氏毛霉(M.rouxii)和爪 哇根霉(R.javanicus)等。
(二)酒精发酵微生物
• 许多微生物都能利用已糖进行酒精发酵，但在实际生 产中用于酒精发酵的几乎全是酒精酵母，俗称酒母。
• 利用淀粉质原料的酒母在分类上叫啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 。繁殖速度快，发酵能力 即产酒精能力强，并具有较强的耐酒精能力。常用的 酵母的菌株有南阳酵母(1300及1308)、拉斯2号酵母 (Rasse Ⅱ)、拉斯12号酵母(Rasse ⅪⅠ)、K字酵母、M 酵母(Hefe M)、日本发研1号、卡尔斯伯酵母等。