【文章內容簡介】 1,4葡萄糖苷鍵，但不水解纖維二糖；β葡萄糖苷酶水解纖維二糖生成2個葡萄糖?！　∮卸喾N細菌、放線菌和真菌能夠產生纖維素酶。目前研究和應用較多的纖維素酶是真菌纖維素酶，如木霉、曲霉和青霉等產生的纖維素酶。纖維素酶能夠水解植物細胞壁中的纖維素，使細胞中的淀粉、蛋白質等充分游離和釋放出來。利于提高原料的利用率；同時還可降低醋醅的黏度，促進酶和細胞的擴散，加快濾醋速度。因此，在釀醋過程中應注意應用纖維素酶?！。?）半纖維素的降解 半纖維素是植物細胞壁的另一主要成分。能分解纖維素的微生物大多能分解半纖維素，一般黑曲霉具有較高的半纖維酶活力。釀醋原料中的半纖維素的降解，同樣有利于提高原料的利用率和降低醋醅的黏度。　　4. 植酸的降解　 植酸是一種存在于植物體內的酯類物質，由環(huán)己六醇與磷酸縮合而成，分子式C6H6[OPO(OH)2]6，植酸在谷物中的含量比較高，在小麥、高粱、%、%、%%。植酸是一種很強的螯合劑，它通過磷酸基團可牢固地結合許多而二價或多價金屬離子以及蛋白質分子，從而大大降低原料中Ca、Zn、P、Cu、Fe、Mg等礦物質元素的溶解量以及蛋白質的利用率，影響原料的利用率和出品率。另外，植酸及其不完全水解產物還能抑制蛋白質、淀粉水解酶和脂肪酶等一系列水解酶的活性。　 多種微生物，包括細菌、放線菌、酵母菌、霉菌等，可以產生植酸酶，水解植酸生成肌醇和磷酸。研究表明，在酒精發(fā)酵中與糖化劑一起加入少量的植酸酶，可顯著提高酒精產量。原因是植酸酶能水解植酸或植酸鹽生成無機磷或磷酸鹽及肌醇，將植酸結合的多種礦物質元素及蛋白質等釋放出來，并消除植酸對水解酶類的抑制作用。植酸分解產生的肌醇和磷酸，前者呈醇甜味，后者可促進酵母菌形成甘油?！　?. 單寧的降解　 在高粱和一些野生植物果實中含有較多的單寧。單寧帶有澀味，遇鐵呈藍黑色，能凝固蛋白質，對糖化酶、酵母菌和醋酸菌產生有害作用。單寧還能與鐵離子結合生成鞣酸鐵黑色沉淀，從而引起食醋渾濁。所以，在用含單寧的原料釀醋時，一定要考慮采用含單寧酶的曲霉菌生產的糖化劑，以分解單寧。　?。ǘ┚凭l(fā)酵作用　淀粉水解后所生成的大部分葡萄糖，被酵母菌細胞吸收后，在細胞內受己糖激酶、己糖異構酶、醛縮酶、磷酸三碳糖異構酶、磷酸三碳糖脫氫酶、輔酶A、甘油酸激酶、烯醇化酶、磷酸烯醇丙酮酸變位酶等一系列酶的催化作用，進行酒精發(fā)酵?！　? CH3COCOOH→CH3CHO+CO2　 丙酮酸 乙醛　 CH3CHO+2H→CH3CH2OH　 乙醛 乙醇（酒精）　簡單的化學反應式：　 C6H12O6=2C2H5OH+2CO2　1. 酒精發(fā)酵　　 酒精發(fā)酵，就是酵母菌把可發(fā)酵性的糖經過細胞內一系列酶的作用，生成酒精和二氧化碳，并放出熱量?！∫粋€酵母細胞的直徑只有5~8 181。m，表面積為5105 mm2 。在液體發(fā)酵工藝中，正常發(fā)酵醪中酵母細胞數約為1~∕mL，它們的細胞總表面積約為7 m2∕L。在發(fā)酵過程中有如此巨大的細胞表面積參與物質代謝，可見其發(fā)酵作用是十分強烈的?！　≡诎l(fā)酵過程中產生的酒精可以任何比例與水混合。產生的二氧化碳則因其溶解度較小而逸出液面?！　【凭l(fā)酵過程從外觀現象可以將其分為以下三個不同的階段：?。?）發(fā)酵前期 　 在接入酒母后，醪液中的酵母細胞數還不多，由于醪液中含有少量的溶解氧和適量的營養(yǎng)物，所以酵母菌就迅速繁殖，達到一定數量。這一時期醪液中的糊精繼續(xù)被糖化酶作用，生成糖分，但由于溫度較低，故糖化作用較為緩慢。從外觀看，發(fā)酵作用不強，酒精和二氧化碳產生得很少，發(fā)酵醪表面顯得比較平靜，糖分消耗也較慢?！∏鞍l(fā)酵階段時間長短，與酵母的接種量有關。量大則短，反之則長。同時由于前發(fā)酵期間酵母量不多，發(fā)酵作用不強，品溫上升也不快，在接種時為26~28 ℃ ，前發(fā)酵期品溫一般不超過30 ℃。如果溫度太高，會造成酵母早期衰老；如溫度太低，又會使酵母生長緩慢?！」蕬訌姺乐刮廴敬胧┘败囬g的衛(wèi)生管理?！〈穗A段酵母細胞已大量形成，數可達1億個∕mL以上，由于發(fā)酵醪中氧氣已接近消耗殆盡，故酵母菌基本停止繁殖而主要進行酒精發(fā)酵作用。表現為醪液中糖分迅速下降，酒精逐漸增多，產生大量的二氧化碳，醪液溫度上升較快。生產上應加強這一階段的溫度控制。根據酵母菌的性能，主發(fā)酵溫度最好能控制在30~34 ℃（酒精酵母最適發(fā)酵溫度），如太高，易使酵母早期衰老，減低酵母活力，另外高溫較易造成細菌污染。一般生產食醋的酒精發(fā)酵容器并不完全密閉，高溫時更溶液污染雜菌?！　≈靼l(fā)酵期長短，取決于醪液中的營養(yǎng)狀況，如果糖分高，則發(fā)酵時間長，反之則短。采用新工藝（如酶法液化通風回流工藝）的酒精發(fā)酵主發(fā)酵時間為12 h左右?！。?）后發(fā)酵期 　　酵母品種不同，耐酒精度也不一致，%（體積分數）的酒精濃度時，即顯著阻礙其發(fā)芽能力，10%則完全停止繁殖，在液體中，由于許多條件如溫度、糖度、酵母品種不同，酒精的生成量也不相同。一般酒精酵母可以發(fā)酵到12~14%酒精，低溫長時間發(fā)酵可達到15~16%酒精。但通常酒精發(fā)酵時，醪液內一般達7~8%的酒精濃度， 如在固體發(fā)酵中，酒醅按水分70%，酒精濃度6%計算，∕100%=%，說明酒醅中6%的酒精濃度還大于酒精醪中8%的酒精濃度。但固態(tài)發(fā)酵的填充材料能起到沖淡酒精含量的作用，減少對酵母的危害，同時在防止酒精和漿水流失上也起到重要作用。　2. 酵母菌的酶　　 目前已知酵母細胞中含有30多種酶，但直接參與酒精發(fā)酵的只有10多種。它不含分解淀粉的酶，所以不能直接利用淀粉，必須利用其他微生物或酶先將淀粉轉化成可發(fā)酵性糖后，再由酵母利用，以進行酒精發(fā)酵?！? 在無氧條件下，酵母菌將葡萄糖經糖酵解途徑（EMP途徑）降解為丙酮酸，丙酮酸經脫羧酶的作用分解成乙醛和二氧化碳，然后乙醛在酒精脫氫酶的作用下還原成酒精。還原乙醛所需的氫來自EMP途徑中的3磷酸甘油醛脫氫的這一步反應。　　 酒精發(fā)酵不需要氧氣，所以要求發(fā)酵在密閉條件下進行。如有空氣存在，酵母不僅進行酒精發(fā)酵，而且部分進行呼吸作用，而使酒精產量降低，糖的消耗速率也減慢。這種有氧氧化抑制無氧氧化的現象就是巴斯德效應?！　≡谟醒跚闆r下酒精發(fā)酵率的降低，是由酵母細胞內的ADP和Pi含量限制引起的?！≡跓o氧情況下，1分子葡萄糖經酵母酒化酶系的催化作用，最終生成2分子的酒精、2分子ATP、2分子二氧化碳，同時在酒精發(fā)酵中進行底物水平磷酸化。每發(fā)酵1分子葡萄糖產生2分子ATP的同時，需要用去2分子ADP和2分子磷酸?！?2ADP+2Pi→2ATP　　而在有氧的情況下進行電子傳遞磷酸化，每消耗1分子葡萄糖產生38分子ATP，因此需要38個分子的ADP和磷酸：　　 當有氧的情況下進行電子傳遞磷酸化時，生成了大量的ATP，因而消耗了大量的ADP和Pi，而酵母細胞內ADP及Pi量是有限的。這有限的ADP和Pi用來進行有氧發(fā)酵時，就會感到不足，從而降低了發(fā)酵速度。因此，在有氧情況下酒精發(fā)酵的效應會降低。由此可見，酒精發(fā)酵宜在密閉的發(fā)酵罐內進行?！?. 酒精發(fā)酵中副產物的生成?。?）甘油的生成 　 正常發(fā)酵只有少量甘油生成，%~%。本來酒精是由乙醛獲得了氫而形成的，如果改變條件使乙醛在反應中消失，酒精即無法形成。例如：發(fā)酵醪如果保持在堿性條件（），則發(fā)酵產生的乙醛起歧化作用，二分子乙醛相互氧化還原，生成等量的酒精和乙酸：　 CH3CHO+H2O → CH3COOH　 CH3CHO → CH3CH2OH　 此時已無乙醛作為受氫體，乃由磷酸二羥丙酮代之作為受體，生成3磷酸甘油，再經酯酶催化，生成甘油。反應式如下：　　　 CH2OP CH2OP　　 ∣ ∣　　 C＝O + NADH2 → HCOH + NAD　　　CH2OP CH2OH　∣ ∣　　HCOH +H2O→ HCOH +H3PO4　原料中蛋白質或菌體蛋白在發(fā)酵過程中被水解生成氨基酸，氨基酸進一步分解放出氨及脫羧基后即生成雜醇油，氨基被酵母菌利用合成菌體。雜醇油的化學反應式如下：　C2H5CH(CH3)CHCOOH+H2O→C2H5CH(CH3)CH2OH+NH3+CO2　　 ∣　　 NH2　 異亮氨酸 活性戊醇　　 ∣　　 ∣ ‖　 NH2 NH?。–H3）2CHCH2CHCOOH+NH3→(CH3)2CHCH2CHO+CO2→(CH3)2CHCH2CH2OH　　 異戊醛 異戊醇　　 雜醇油生成量和組成與所用原料有關，與酵母菌種及營養(yǎng)物質組成有關。發(fā)酵醪中如有易于利用的氮源存在時，即能阻止或延遲氨基酸的分解。%~%。　　 雜醇油具有一定毒性，酒精工業(yè)中蒸餾時分離除去，但在醋酸發(fā)酵過程中某些醇能與有機酸組合成有芳香的酯類，例如食醋中已經測得乙酸異戊醇的存在，故食醋生產中雜醇油不需除去?！　。?）琥珀酸的生成 　　琥珀酸的生成與發(fā)酵醪中氨基酸的存在有關。如果向發(fā)酵醪中添加谷氨酸，則會增加琥珀酸的產量。其生成機理是：　 C6H12O6+COOHCH2CH2CHNH2COOH+2H2O→COOHCH2CH2COOH+　 葡萄糖 谷氨酸 琥珀酸　2CH2OHCHOHCH2OH+NH3+CO2?。?）乳酸的生成 　某些乳酸菌具有乳酸脫氫酶，能以丙酮酸作為受氫體而生成乳酸：　　丙酮酸 乳酸　　 乙醛進一步合成，或由于細菌污染，都會引起丁酸的生成?！?C6H12O6→CH3CH2CH2COOH+2CO2+2H2+　由此可知，酒精發(fā)酵過程中副產物的生成，有些是由于酵母菌的生命活動引起的，如甘油、雜醇油、琥珀酸的生成，有些則是細菌活動所致，如乳酸、丁酸、醋酸的生成。副產物中有些對酒精發(fā)酵是不利的，有些則是有益的，對不利的副產物應特別加強控制?！? 現將幾種化學物質對酵母菌的生長和發(fā)酵的影響列表如下：　 各種化學物品對酵母菌的影響 單位：%　化學物品　　　抑制濃度　　　死亡　　濃度　　　促進發(fā)酵濃度　　　備 注　　繁 殖　發(fā) 酵　乙酸　　　　　~　　　　　　　草酸　　　　　7以上　　　　　　　　乳酸　　　　~　　　　　　　酒石酸　　1以下　　　　　　　　　　　檸檬酸　　　1以下　　　　　　　　　鹽酸　　　－　?。　　　　×蛩帷。　　。　　　　×姿帷　1　　　　　　　水楊酸　　　　　　　　　　汞　　　　　　　　　　　　甲醛　　　　　　　　　雙氧水　　　?。　　　　　　u2+　－　　2mg/kg　　　　　　　　雜醇油　　?。　　　　　　　　《〈肌　　　　　　　　　　　”肌　　。　　　　【凭?2　　　10　　　　　　　　　　　?。ㄈ┚凭趸纱姿岬难趸饔谩♂勗焓炒椎拇姿岚l(fā)酵階段，就是利用醋酸菌分泌的氧化酶，將酒精發(fā)酵所生成的酒精氧化成大量的醋酸，其反應如下：　　酒精 氧 乙醛 水　　CH3CHO+H2O→CH3CH(OH)2　　乙醛 水 乙醛水化物　CH3CH(OH)2+[O] →CH3COOH+H2O　　乙醛水化物 醋酸　 C2H5OH+O2=COOH+H2O+　　 酒精 醋酸　醋酸發(fā)酵時1分子酒精能生成1分子醋酸，故其收得量應為46g酒精能生成60g醋酸?？墒菍嶋H上其值常低于理論數，理論上1份酒精，而實際上1份酒精僅產1份醋酸左右。收得量減低的原因是：一部分醋酸在生產過程中揮發(fā)掉；一部分醋酸因受再氧化而變成二氧化碳和水；還有一部分則被醋酸菌作為碳源合成菌體所消耗；另有少部分酒精與有機酸合成酯類。因此，如能進一步掌握生產規(guī)律，提高收得率尚有很大潛力可挖。酒精氧化成醋酸的氧化作用，是食醋制造過程中的主要環(huán)節(jié)，直接影響到產量和食醋的滋味?！? 山西老陳醋以含淀粉質較多的高粱作為原料，其中也有一些蛋白質成分。這些蛋白質經蒸熟后，由曲霉所分泌的蛋白酶的作用，在糖化、酒精發(fā)酵及醋酸發(fā)酵各個階段中，逐漸分解成各種氨基酸。氨基酸是食醋鮮味的來源，也是部分色素生成的基礎。國家專業(yè)標準中就對某些食醋制定了氨基態(tài)氮的含量標準?！　。ㄎ澹┦褂袡C酸與醇類結合成芳香酯類的酯化作用　　酵母菌在酒精發(fā)酵中，產生一些有機酸。醋酸菌在醋酸發(fā)酵中，還能氧化葡萄糖酸，分解谷氨酸為琥珀酸。這些有機酸與醇類結合產生的有芳香氣味的酯，使食醋具有特殊的清香，尤其是經陳釀的食醋，其酯類更為增多。此外，醋酸菌還能氧化甘油而產生二酮，二酮具有淡薄的甜味，它使醋酸更為濃厚?！?. 食醋中芳香酯的形成　　酯類是構成食醋芳香的主要成分之一。因原料、菌種和工藝條件的不同，使各種食醋中酯的種類和含量也有差異，芳香酯在食醋制造上很有價值，一般名醋和