【文章內(nèi)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(gè)葡萄糖?！　∮卸喾N細(xì)菌、放線菌和真菌能夠產(chǎn)生纖維素酶。目前研究和應(yīng)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(chǎn)生的纖維素酶。纖維素酶能夠水解植物細(xì)胞壁中的纖維素，使細(xì)胞中的淀粉、蛋白質(zhì)等充分游離和釋放出來。利于提高原料的利用率；同時(shí)還可降低醋醅的黏度，促進(jìn)酶和細(xì)胞的擴(kuò)散，加快濾醋速度。因此，在釀醋過程中應(yīng)注意應(yīng)用纖維素酶?！。?）半纖維素的降解 半纖維素是植物細(xì)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?！　?. 植酸的降解　 植酸是一種存在于植物體內(nèi)的酯類物質(zhì)，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(qiáng)的螯合劑，它通過磷酸基團(tuán)可牢固地結(jié)合許多而二價(jià)或多價(jià)金屬離子以及蛋白質(zhì)分子，從而大大降低原料中Ca、Zn、P、Cu、Fe、Mg等礦物質(zhì)元素的溶解量以及蛋白質(zhì)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(chǎn)物還能抑制蛋白質(zhì)、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(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌等，可以產(chǎn)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(chǎn)量。原因是植酸酶能水解植酸或植酸鹽生成無機(jī)磷或磷酸鹽及肌醇，將植酸結(jié)合的多種礦物質(zhì)元素及蛋白質(zhì)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(chǎn)生的肌醇和磷酸，前者呈醇甜味，后者可促進(jìn)酵母菌形成甘油?！　?. 單寧的降解　 在高粱和一些野生植物果實(shí)中含有較多的單寧。單寧帶有澀味，遇鐵呈藍(lán)黑色，能凝固蛋白質(zhì)，對糖化酶、酵母菌和醋酸菌產(chǎn)生有害作用。單寧還能與鐵離子結(jié)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(shí)，一定要考慮采用含單寧酶的曲霉菌生產(chǎn)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(xì)胞吸收后，在細(xì)胞內(nèi)受己糖激酶、己糖異構(gòu)酶、醛縮酶、磷酸三碳糖異構(gòu)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(jìn)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(xué)反應(yīng)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(jīng)過細(xì)胞內(nèi)一系列酶的作用，生成酒精和二氧化碳，并放出熱量?！∫粋€(gè)酵母細(xì)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(xì)胞數(shù)約為1~∕mL，它們的細(xì)胞總表面積約為7 m2∕L。在發(fā)酵過程中有如此巨大的細(xì)胞表面積參與物質(zhì)代謝，可見其發(fā)酵作用是十分強(qiáng)烈的?！　≡诎l(fā)酵過程中產(chǎn)生的酒精可以任何比例與水混合。產(chǎn)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(xiàn)象可以將其分為以下三個(gè)不同的階段：　（1）發(fā)酵前期 　 在接入酒母后，醪液中的酵母細(xì)胞數(shù)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(dá)到一定數(shù)量。這一時(shí)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(qiáng)，酒精和二氧化碳產(chǎn)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(shí)間長短，與酵母的接種量有關(guān)。量大則短，反之則長。同時(shí)由于前發(fā)酵期間酵母量不多，發(fā)酵作用不強(qiáng)，品溫上升也不快，在接種時(shí)為26~28 ℃ ，前發(fā)酵期品溫一般不超過30 ℃。如果溫度太高，會(huì)造成酵母早期衰老；如溫度太低，又會(huì)使酵母生長緩慢?！」蕬?yīng)加強(qiáng)防止污染措施及車間的衛(wèi)生管理。　此階段酵母細(xì)胞已大量形成，數(shù)可達(dá)1億個(gè)∕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(jìn)行酒精發(fā)酵作用。表現(xiàn)為醪液中糖分迅速下降，酒精逐漸增多，產(chǎn)生大量的二氧化碳，醪液溫度上升較快。生產(chǎn)上應(yīng)加強(qiáng)這一階段的溫度控制。根據(jù)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(xì)菌污染。一般生產(chǎn)食醋的酒精發(fā)酵容器并不完全密閉，高溫時(shí)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(shí)間長，反之則短。采用新工藝（如酶法液化通風(fēng)回流工藝）的酒精發(fā)酵主發(fā)酵時(shí)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?jǐn)?shù)）的酒精濃度時(shí)，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(shí)間發(fā)酵可達(dá)到15~16%酒精。但通常酒精發(fā)酵時(shí)，醪液內(nèi)一般達(dá)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(jì)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?jīng)_淡酒精含量的作用，減少對酵母的危害，同時(shí)在防止酒精和漿水流失上也起到重要作用?！?. 酵母菌的酶　　 目前已知酵母細(xì)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(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖后，再由酵母利用，以進(jìn)行酒精發(fā)酵?！? 在無氧條件下，酵母菌將葡萄糖經(jīng)糖酵解途徑（EMP途徑）降解為丙酮酸，丙酮酸經(jīng)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(yīng)?！　? 酒精發(fā)酵不需要氧氣，所以要求發(fā)酵在密閉條件下進(jìn)行。如有空氣存在，酵母不僅進(jìn)行酒精發(fā)酵，而且部分進(jìn)行呼吸作用，而使酒精產(chǎn)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(xiàn)象就是巴斯德效應(yīng)?！　≡谟醒跚闆r下酒精發(fā)酵率的降低，是由酵母細(xì)胞內(nèi)的ADP和Pi含量限制引起的?！≡跓o氧情況下，1分子葡萄糖經(jīng)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(shí)在酒精發(fā)酵中進(jìn)行底物水平磷酸化。每發(fā)酵1分子葡萄糖產(chǎn)生2分子ATP的同時(shí)，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(jìn)行電子傳遞磷酸化，每消耗1分子葡萄糖產(chǎn)生38分子ATP，因此需要38個(gè)分子的ADP和磷酸：　　 當(dāng)有氧的情況下進(jìn)行電子傳遞磷酸化時(shí)，生成了大量的ATP，因而消耗了大量的ADP和Pi，而酵母細(xì)胞內(nèi)ADP及Pi量是有限的。這有限的ADP和Pi用來進(jìn)行有氧發(fā)酵時(shí)，就會(huì)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(yīng)會(huì)降低。由此可見，酒精發(fā)酵宜在密閉的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行。　4. 酒精發(fā)酵中副產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)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(shí)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(jīng)酯酶催化，生成甘油。反應(yīng)式如下：　　　 CH2OP CH2OP　　 ∣ ∣　　 C＝O + NADH2 → HCOH + NAD　　　CH2OP CH2OH　∣ ∣　　HCOH +H2O→ HCOH +H3PO4　原料中蛋白質(zhì)或菌體蛋白在發(fā)酵過程中被水解生成氨基酸，氨基酸進(jìn)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(xué)反應(yīng)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(guān)，與酵母菌種及營養(yǎng)物質(zhì)組成有關(guān)。發(fā)酵醪中如有易于利用的氮源存在時(shí)，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(shí)分離除去，但在醋酸發(fā)酵過程中某些醇能與有機(jī)酸組合成有芳香的酯類，例如食醋中已經(jīng)測得乙酸異戊醇的存在，故食醋生產(chǎn)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(guān)。如果向發(fā)酵醪中添加谷氨酸，則會(huì)增加琥珀酸的產(chǎn)量。其生成機(jī)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(jìn)一步合成，或由于細(xì)菌污染，都會(huì)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(chǎn)物的生成，有些是由于酵母菌的生命活動(dòng)引起的，如甘油、雜醇油、琥珀酸的生成，有些則是細(xì)菌活動(dòng)所致，如乳酸、丁酸、醋酸的生成。副產(chǎn)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(chǎn)物應(yīng)特別加強(qiáng)控制。　 現(xiàn)將幾種化學(xué)物質(zhì)對酵母菌的生長和發(fā)酵的影響列表如下：　 各種化學(xué)物品對酵母菌的影響 單位：%　化學(xué)物品　　　抑制濃度　　　死亡　　濃度　　　促進(jìn)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(yīng)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(shí)1分子酒精能生成1分子醋酸，故其收得量應(yīng)為46g酒精能生成60g醋酸?？墒菍?shí)際上其值常低于理論數(shù)，理論上1份酒精，而實(shí)際上1份酒精僅產(chǎn)1份醋酸左右。收得量減低的原因是：一部分醋酸在生產(chǎn)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(jī)酸合成酯類。因此，如能進(jìn)一步掌握生產(chǎn)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(chǎn)量和食醋的滋味?！? 山西老陳醋以含淀粉質(zhì)較多的高粱作為原料，其中也有一些蛋白質(zhì)成分。這些蛋白質(zhì)經(jīng)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(gè)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(chǔ)。國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中就對某些食醋制定了氨基態(tài)氮的含量標(biāo)準(zhǔn)?！　。ㄎ澹┦褂袡C(jī)酸與醇類結(jié)合成芳香酯類的酯化作用　　酵母菌在酒精發(fā)酵中，產(chǎn)生一些有機(jī)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(jī)酸與醇類結(jié)合產(chǎn)生的有芳香氣味的酯，使食醋具有特殊的清香，尤其是經(jīng)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(chǎn)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(gòu)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(jià)值，一般名醋和