酒精发酵.pdf
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1、第三章第三章第三章第三章 酒精发酵酒精发酵酒精发酵酒精发酵教学要求:教学要求:教学要求:教学要求:了解并掌握啤酒、果酒、了解并掌握啤酒、果酒、了解并掌握啤酒、果酒、了解并掌握啤酒、果酒、黄酒的主要生产工艺及步黄酒的主要生产工艺及步黄酒的主要生产工艺及步黄酒的主要生产工艺及步骤。骤。骤。骤。主要内容:主要内容:主要内容:主要内容:第第第第1 1 1 1节节节节 酒精发酵酒精发酵酒精发酵酒精发酵第第第第2 2 2 2节节节节 白酒生产白酒生产白酒生产白酒生产第第第第3 3 3 3节节节节 啤酒酿造啤酒酿造啤酒酿造啤酒酿造第第第第4 4 4 4节节节节 果酒生产果酒生产果酒生产果酒生产第第第第5 5
2、 5 5节节节节 黄酒酿造黄酒酿造黄酒酿造黄酒酿造第第第第1 1 1 1节节节节 酒精发酵酒精发酵酒精发酵酒精发酵一、酒精发酵原料一、酒精发酵原料一、酒精发酵原料一、酒精发酵原料二、酒精发酵生化机制二、酒精发酵生化机制二、酒精发酵生化机制二、酒精发酵生化机制三、酒精发酵工艺三、酒精发酵工艺三、酒精发酵工艺三、酒精发酵工艺一、酒精发酵原料一、酒精发酵原料一、酒精发酵原料一、酒精发酵原料(一一一一)淀粉质原料淀粉质原料淀粉质原料淀粉质原料 是生产酒精的主要原料。是生产酒精的主要原料。是生产酒精的主要原料。是生产酒精的主要原料。我国我国我国我国80%80%80%80%的的的的发酵酒精发酵酒精发酵酒精
3、发酵酒精是用淀粉质原是用淀粉质原是用淀粉质原是用淀粉质原料生产的,其中甘薯干等薯类约占料生产的,其中甘薯干等薯类约占料生产的,其中甘薯干等薯类约占料生产的,其中甘薯干等薯类约占45%45%45%45%,玉米等谷物约占,玉米等谷物约占,玉米等谷物约占,玉米等谷物约占35%35%35%35%。1.1.1.1.薯类原料:薯类原料:薯类原料:薯类原料:包括:甘薯、木薯和马铃薯包括:甘薯、木薯和马铃薯包括:甘薯、木薯和马铃薯包括:甘薯、木薯和马铃薯 甘薯:北方俗称红薯、地瓜,甘薯:北方俗称红薯、地瓜,甘薯:北方俗称红薯、地瓜,甘薯:北方俗称红薯、地瓜,南方称为山芋、蕃薯南方称为山芋、蕃薯南方称为山芋、蕃
4、薯南方称为山芋、蕃薯 特点:固形物主要成分是淀粉,特点:固形物主要成分是淀粉,特点:固形物主要成分是淀粉,特点:固形物主要成分是淀粉,还含有少量的糖类和蛋白质还含有少量的糖类和蛋白质还含有少量的糖类和蛋白质还含有少量的糖类和蛋白质2.2.2.2.谷物原料谷物原料谷物原料谷物原料(粮食原料粮食原料粮食原料粮食原料):包括:包括:包括:包括:玉米、小麦、大麦、玉米、小麦、大麦、玉米、小麦、大麦、玉米、小麦、大麦、高梁、大米、豌豆高梁、大米、豌豆高梁、大米、豌豆高梁、大米、豌豆 、青稞、黑麦、燕麦等青稞、黑麦、燕麦等青稞、黑麦、燕麦等青稞、黑麦、燕麦等(二二二二)糖质原料糖质原料糖质原料糖质原料包括
5、:包括:包括:包括:糖蜜、甘蔗、甜菜和甜高梁糖蜜、甘蔗、甜菜和甜高梁糖蜜、甘蔗、甜菜和甜高梁糖蜜、甘蔗、甜菜和甜高梁等等等等 糖蜜又称糖蜜又称糖蜜又称糖蜜又称废糖蜜废糖蜜废糖蜜废糖蜜,它是制糖后的副产,它是制糖后的副产,它是制糖后的副产,它是制糖后的副产物,又称为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜,其产物,又称为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜,其产物,又称为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜,其产物,又称为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜,其产量分别为加工甘蔗和甜菜的量分别为加工甘蔗和甜菜的量分别为加工甘蔗和甜菜的量分别为加工甘蔗和甜菜的30%30%30%30%左右和左右和左右和左右和3.5%3.5%3.5%3.5%5%5%5%5%。糖蜜含糖量较高,
6、含糖分达到糖蜜含糖量较高,含糖分达到糖蜜含糖量较高,含糖分达到糖蜜含糖量较高,含糖分达到50%50%50%50%,所含主要成分为所含主要成分为所含主要成分为所含主要成分为蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖。(三三三三)纤维质原料纤维质原料纤维质原料纤维质原料 是自然界中的是自然界中的是自然界中的是自然界中的可再生资源可再生资源可再生资源可再生资源,含量十分丰富。含量十分丰富。含量十分丰富。含量十分丰富。天然纤维原料由天然纤维原料由天然纤维原料由天然纤维原料由纤维素、半纤维素、半纤维素、半纤维素、半纤维素和木质素纤维素和木质素纤维素和木质素纤维素和木质素组成。组成。组成。组成。纤维素和半纤维已成为很有纤维素和半纤
7、维已成为很有纤维素和半纤维已成为很有纤维素和半纤维已成为很有潜力的酒精生产原料。潜力的酒精生产原料。潜力的酒精生产原料。潜力的酒精生产原料。可用于酒精生产的纤维质原料包括:可用于酒精生产的纤维质原料包括:可用于酒精生产的纤维质原料包括:可用于酒精生产的纤维质原料包括:农作物纤维质下脚料:稻草、麦草、农作物纤维质下脚料:稻草、麦草、农作物纤维质下脚料:稻草、麦草、农作物纤维质下脚料:稻草、麦草、玉米秆、玉米芯、花生壳、稻壳、棉玉米秆、玉米芯、花生壳、稻壳、棉玉米秆、玉米芯、花生壳、稻壳、棉玉米秆、玉米芯、花生壳、稻壳、棉籽壳等;籽壳等;籽壳等;籽壳等;森林和木材加工工业的下脚料:树枝、森林和木材
8、加工工业的下脚料:树枝、森林和木材加工工业的下脚料:树枝、森林和木材加工工业的下脚料:树枝、木屑等;木屑等;木屑等;木屑等;工厂纤维素和半纤维素下脚料:甘蔗工厂纤维素和半纤维素下脚料:甘蔗工厂纤维素和半纤维素下脚料:甘蔗工厂纤维素和半纤维素下脚料:甘蔗渣、废甜菜丝、废纸浆等;渣、废甜菜丝、废纸浆等;渣、废甜菜丝、废纸浆等;渣、废甜菜丝、废纸浆等;城市废纤维垃圾等。城市废纤维垃圾等。城市废纤维垃圾等。城市废纤维垃圾等。(四四四四)其它原料其它原料其它原料其它原料主要指亚硫酸盐纸浆废液、甘主要指亚硫酸盐纸浆废液、甘主要指亚硫酸盐纸浆废液、甘主要指亚硫酸盐纸浆废液、甘薯和马铃薯淀粉渣、各种野生薯和马
9、铃薯淀粉渣、各种野生薯和马铃薯淀粉渣、各种野生薯和马铃薯淀粉渣、各种野生植物和乳清等。植物和乳清等。植物和乳清等。植物和乳清等。用这些原料生产酒精目前还不用这些原料生产酒精目前还不用这些原料生产酒精目前还不用这些原料生产酒精目前还不多见。多见。多见。多见。二、与酒精发酵有关的微生物二、与酒精发酵有关的微生物二、与酒精发酵有关的微生物二、与酒精发酵有关的微生物1 1 1 1、糖化菌:、糖化菌:、糖化菌:、糖化菌:能产生淀粉酶类水解淀粉的微生物种能产生淀粉酶类水解淀粉的微生物种能产生淀粉酶类水解淀粉的微生物种能产生淀粉酶类水解淀粉的微生物种类很多,但它们不是都能作为糖化菌类很多,但它们不是都能作为
10、糖化菌类很多,但它们不是都能作为糖化菌类很多,但它们不是都能作为糖化菌用于生产糖化曲,用于生产糖化曲,用于生产糖化曲,用于生产糖化曲,在实际生产中主要在实际生产中主要在实际生产中主要在实际生产中主要用的是曲霉和根霉用的是曲霉和根霉用的是曲霉和根霉用的是曲霉和根霉。二、与酒精发酵有关的微生物二、与酒精发酵有关的微生物二、与酒精发酵有关的微生物二、与酒精发酵有关的微生物 历史上曾用过的曲霉包括历史上曾用过的曲霉包括历史上曾用过的曲霉包括历史上曾用过的曲霉包括黑曲霉黑曲霉黑曲霉黑曲霉、白白白白曲霉曲霉曲霉曲霉、黄曲霉黄曲霉黄曲霉黄曲霉、米曲霉米曲霉米曲霉米曲霉等。等。等。等。黑曲霉群中应用最广的是:
11、黑曲霉群中应用最广的是:黑曲霉群中应用最广的是:黑曲霉群中应用最广的是:宇佐美氏曲霉、泡盛曲霉、甘薯曲霉宇佐美氏曲霉、泡盛曲霉、甘薯曲霉宇佐美氏曲霉、泡盛曲霉、甘薯曲霉宇佐美氏曲霉、泡盛曲霉、甘薯曲霉 我国的糖化菌种发展历程是:我国的糖化菌种发展历程是:我国的糖化菌种发展历程是:我国的糖化菌种发展历程是:米曲霉米曲霉米曲霉米曲霉黄曲霉黄曲霉黄曲霉黄曲霉 黑曲霉黑曲霉黑曲霉黑曲霉二、与酒精发酵有关的微生物二、与酒精发酵有关的微生物二、与酒精发酵有关的微生物二、与酒精发酵有关的微生物 根霉和毛霉也是常用的糖化菌。根霉和毛霉也是常用的糖化菌。根霉和毛霉也是常用的糖化菌。根霉和毛霉也是常用的糖化菌。著
12、名的著名的著名的著名的阿米诺法阿米诺法阿米诺法阿米诺法,即是以根霉为,即是以根霉为,即是以根霉为,即是以根霉为糖化菌的酒精生产方法。糖化菌的酒精生产方法。糖化菌的酒精生产方法。糖化菌的酒精生产方法。著名的根霉菌有著名的根霉菌有著名的根霉菌有著名的根霉菌有东京根霉东京根霉东京根霉东京根霉(又叫河又叫河又叫河又叫河内根霉内根霉内根霉内根霉)、鲁氏毛霉鲁氏毛霉鲁氏毛霉鲁氏毛霉和和和和爪哇根霉爪哇根霉爪哇根霉爪哇根霉等等等等2 2 2 2、酒精发酵菌、酒精发酵菌、酒精发酵菌、酒精发酵菌许多微生物都能利用许多微生物都能利用许多微生物都能利用许多微生物都能利用已糖已糖已糖已糖化进行酒精发酵,化进行酒精发酵
13、,化进行酒精发酵,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但在实际生产中用于酒精发酵的几乎全是但在实际生产中用于酒精发酵的几乎全是但在实际生产中用于酒精发酵的几乎全是酒酒酒酒精酵母精酵母精酵母精酵母,俗称,俗称,俗称,俗称酒母酒母酒母酒母。利用淀粉质原料的酒母在分类上叫利用淀粉质原料的酒母在分类上叫利用淀粉质原料的酒母在分类上叫利用淀粉质原料的酒母在分类上叫啤酒酵母啤酒酵母啤酒酵母啤酒酵母(SaccharomycesSaccharomycesSaccharomycesSaccharomyces cerevisiaecerevisiaecerevisiaecerevisiae),是属
14、于,是属于,是属于,是属于子囊子囊子囊子囊菌亚门酵母属菌亚门酵母属菌亚门酵母属菌亚门酵母属的单细胞微生物。的单细胞微生物。的单细胞微生物。的单细胞微生物。该种酵母菌繁殖速度快,发酵能力即产酒精该种酵母菌繁殖速度快,发酵能力即产酒精该种酵母菌繁殖速度快,发酵能力即产酒精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。能力强,并具有较强的耐酒精能力。能力强,并具有较强的耐酒精能力。能力强,并具有较强的耐酒精能力。2 2 2 2、酒精发酵菌、酒精发酵菌、酒精发酵菌、酒精发酵菌 常用的酵母的菌株:常用的酵母的菌株:常用的酵母的菌株:常用的酵母的菌株:南阳酵母南阳酵母南阳酵母南阳酵
15、母(1300(1300(1300(1300及及及及1308)1308)1308)1308)拉斯拉斯拉斯拉斯2 2 2 2号酵母号酵母号酵母号酵母(RasseRasseRasseRasse )拉斯拉斯拉斯拉斯12121212号酵母号酵母号酵母号酵母(RasseRasseRasseRasse )K K K K字酵母、字酵母、字酵母、字酵母、M M M M酵母酵母酵母酵母(HefeHefeHefeHefe M)M)M)M)日本发研日本发研日本发研日本发研1 1 1 1号、卡尔斯伯酵母号、卡尔斯伯酵母号、卡尔斯伯酵母号、卡尔斯伯酵母 利用糖质原料的酒母除啤酒酵母外,利用糖质原料的酒母除啤酒酵母外,利用
16、糖质原料的酒母除啤酒酵母外,利用糖质原料的酒母除啤酒酵母外,还有还有还有还有粟酒裂殖酵母粟酒裂殖酵母粟酒裂殖酵母粟酒裂殖酵母和和和和克鲁维酵母克鲁维酵母克鲁维酵母克鲁维酵母等等等等 2 2 2 2、酒精发酵菌、酒精发酵菌、酒精发酵菌、酒精发酵菌 可利用葡萄糖进行发酵生产乙醇可利用葡萄糖进行发酵生产乙醇可利用葡萄糖进行发酵生产乙醇可利用葡萄糖进行发酵生产乙醇的细菌类:的细菌类:的细菌类:的细菌类:森奈假单胞菌森奈假单胞菌森奈假单胞菌森奈假单胞菌 嗜糖假单胞菌嗜糖假单胞菌嗜糖假单胞菌嗜糖假单胞菌 总状毛霉等总状毛霉等总状毛霉等总状毛霉等 细菌生产的工业化还在研究细菌生产的工业化还在研究细菌生产的工
17、业化还在研究细菌生产的工业化还在研究酵母图片酵母图片酵母图片酵母图片三、酒精发酵生化机制三、酒精发酵生化机制三、酒精发酵生化机制三、酒精发酵生化机制 不同生产原料,酒精发酵生化过程不同不同生产原料,酒精发酵生化过程不同不同生产原料,酒精发酵生化过程不同不同生产原料,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对糖质原料,可直接利用酵母将糖转化对糖质原料,可直接利用酵母将糖转化对糖质原料,可直接利用酵母将糖转化成乙醇。成乙醇。成乙醇。成乙醇。对于淀粉质和纤维质原料,首先要进行对于淀粉质和纤维质原料,首先要进行对于淀粉质和纤维质原料,首先要进行对于淀粉质和纤维质原料,首先要进行淀粉和纤维
18、质的水解淀粉和纤维质的水解淀粉和纤维质的水解淀粉和纤维质的水解(糖化),再由酒(糖化),再由酒(糖化),再由酒(糖化),再由酒精发酵菌将糖发酵成乙醇。精发酵菌将糖发酵成乙醇。精发酵菌将糖发酵成乙醇。精发酵菌将糖发酵成乙醇。三、酒精发酵生化机制三、酒精发酵生化机制三、酒精发酵生化机制三、酒精发酵生化机制1.1.1.1.淀粉质和纤维质原料的水解:淀粉质和纤维质原料的水解:淀粉质和纤维质原料的水解:淀粉质和纤维质原料的水解:淀粉的糊化、液化淀粉的糊化、液化淀粉的糊化、液化淀粉的糊化、液化:淀粉在水中经加热会吸收一部分水而发淀粉在水中经加热会吸收一部分水而发淀粉在水中经加热会吸收一部分水而发淀粉在水中
19、经加热会吸收一部分水而发生生生生溶胀溶胀溶胀溶胀。如果继续加热至一定温度(一。如果继续加热至一定温度(一。如果继续加热至一定温度(一。如果继续加热至一定温度(一般般般般6060606080808080),淀粉粒即发生破裂淀粉粒即发生破裂淀粉粒即发生破裂淀粉粒即发生破裂,造成造成造成造成黏度迅速增大黏度迅速增大黏度迅速增大黏度迅速增大,体积也随之迅速变大体积也随之迅速变大体积也随之迅速变大体积也随之迅速变大,这这这这种现象称为淀粉的糊化种现象称为淀粉的糊化种现象称为淀粉的糊化种现象称为淀粉的糊化,经糊化的淀粉经糊化的淀粉经糊化的淀粉经糊化的淀粉称为称为称为称为-淀粉淀粉淀粉淀粉。三、酒精发酵生化
20、机制三、酒精发酵生化机制三、酒精发酵生化机制三、酒精发酵生化机制 淀粉水解淀粉水解淀粉水解淀粉水解糖化糖化糖化糖化:通过添加通过添加通过添加通过添加酶制剂酶制剂酶制剂酶制剂或或或或糖化曲糖化曲糖化曲糖化曲来完成。来完成。来完成。来完成。糖化曲中含有并起作用的淀粉酶类糖化曲中含有并起作用的淀粉酶类糖化曲中含有并起作用的淀粉酶类糖化曲中含有并起作用的淀粉酶类 包括:包括:包括:包括:-淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶、-淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶、葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶和和和和 异淀粉酶异淀粉酶异淀粉酶异淀粉酶(脱支酶)。(脱支酶)。(脱支酶)。(脱支酶)。三、酒精发酵生化机制三、
21、酒精发酵生化机制三、酒精发酵生化机制三、酒精发酵生化机制2.2.2.2.酵母菌的乙醇发酵酵母菌的乙醇发酵酵母菌的乙醇发酵酵母菌的乙醇发酵 酵母菌在厌氧条件下可发酵己糖形成乙醇,其酵母菌在厌氧条件下可发酵己糖形成乙醇,其酵母菌在厌氧条件下可发酵己糖形成乙醇,其酵母菌在厌氧条件下可发酵己糖形成乙醇,其生化过程主要由两个阶段组成:生化过程主要由两个阶段组成:生化过程主要由两个阶段组成:生化过程主要由两个阶段组成:第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段己糖己糖己糖己糖通过通过通过通过糖酵解糖酵解糖酵解糖酵解途径途径途径途径(EMPEMPEMPEMP途径途径途径途径)分解成分解成分解成分解成丙酮酸丙酮酸丙酮酸
22、丙酮酸。第二阶段第二阶段第二阶段第二阶段丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸由由由由脱羧酶脱羧酶脱羧酶脱羧酶催化生成催化生成催化生成催化生成乙醛乙醛乙醛乙醛和二氧和二氧和二氧和二氧化碳,乙醛进一步被还原成化碳,乙醛进一步被还原成化碳,乙醛进一步被还原成化碳,乙醛进一步被还原成乙醇乙醇乙醇乙醇。葡萄糖发酵成乙醇的总反应式为:葡萄糖发酵成乙醇的总反应式为:葡萄糖发酵成乙醇的总反应式为:葡萄糖发酵成乙醇的总反应式为:C C C C6 6 6 6HHHH12121212OOOO6 6 6 62C2C2C2C2 2 2 2HHHH5 5 5 5OH+2COOH+2COOH+2COOH+2CO2 2 2 2+能量能量
23、能量能量 2.2.2.2.酵母菌的乙醇发酵酵母菌的乙醇发酵酵母菌的乙醇发酵酵母菌的乙醇发酵发酵过程中除主要生成乙醇外,还生发酵过程中除主要生成乙醇外,还生发酵过程中除主要生成乙醇外,还生发酵过程中除主要生成乙醇外,还生成少量的其塔成少量的其塔成少量的其塔成少量的其塔副产物副产物副产物副产物,包括:,包括:,包括:,包括:甘油、有机酸(主要是琥珀酸)、甘油、有机酸(主要是琥珀酸)、甘油、有机酸(主要是琥珀酸)、甘油、有机酸(主要是琥珀酸)、杂醇油(高级醇)、醛类、酯类等。杂醇油(高级醇)、醛类、酯类等。杂醇油(高级醇)、醛类、酯类等。杂醇油(高级醇)、醛类、酯类等。2.2.2.2.酵母菌的乙醇发
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