白酒糖化發(fā)酵機(jī)理

第四章白酒糖化發(fā)酵機(jī)理第一節(jié)與白酒生產(chǎn)有關(guān)的酶類本節(jié)主要介紹白酒生產(chǎn)中有關(guān)酶類的來源、作用方式及作用條件，以便白酒釀造工作者在實(shí)際工作中參考。一、淀粉酶類淀粉酶也稱淀粉水解酶，它是能分解淀粉糖苷鍵的一類酶的總稱。包括a-淀粉酶、糖化酶、異淀粉酶、麥芽糖酶等。（一）偌淀粉酶1、來源產(chǎn)生a-淀粉酶的主要菌類是細(xì)菌和霉菌。例如枯草芽孢桿菌、馬鈴薯?xiàng)U菌、溶淀粉芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌、假單胞桿菌、巨大芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、以及米曲霉、白曲霉、黑曲霉、根霉等。在以麩皮為主要原料進(jìn)行固態(tài)曲的培養(yǎng)時(shí)，碳氮比對(duì)產(chǎn)酶的影響不大明顯；在微酸性條件下產(chǎn)酶較穩(wěn)定，就枯草芽孢桿菌而言，產(chǎn)酶的最適品溫為37r，品溫達(dá)45r時(shí)，產(chǎn)酶能力就降低。若使用枯草芽孢桿菌生產(chǎn)a-淀粉酶酶制劑時(shí)，則通常采用液態(tài)發(fā)酵法。2、別名及作用方式a-淀粉酶，因其生成產(chǎn)物的還原末端葡萄糖單位的C］為a-構(gòu)型，故名；又稱液化淀粉酶，因它能使淀粉糊化物的粘度迅速降低；因其能快速將淀粉切割為大、小糊精，故又名淀粉糊精酶或淀粉糊精化酶；由于它很容易將淀粉長鏈從內(nèi)部切成短鏈的糊精，而對(duì)外側(cè)的a-1,4鍵不易切割，故又名內(nèi)切型淀粉酶；由于它不能切割a-1,6鍵，也不能分解緊靠于a-1,6鍵的a-1,4鍵，故又名淀粉-1,4-糊精酶。a-淀粉酶作用于直鏈淀粉（鏈淀粉），將a-1,4鍵不規(guī)則地切割為短鏈糊精后，糊精被繼續(xù)酶解，最終產(chǎn)物為13%的葡萄糖及87%的麥芽糖。但實(shí)際上若單靠a-淀粉酶的作用，則從糊精轉(zhuǎn)化為糖的過程是非常緩慢的，在它還未將糊精全部變成糖之前，糊精早已污染雜菌而變質(zhì)了。因此，通常由a-淀粉酶與葡萄糖淀粉酶及異淀粉酶等酶共同作用，或采取“接力”的方式將淀粉進(jìn)行分解，則可達(dá)到預(yù)期的目的。而實(shí)際上白酒生產(chǎn)中各種曲所含的淀粉酶多為復(fù)合酶，因而能較好地完成糖化作用。a-淀粉酶作用于支鏈淀粉（膠淀粉）時(shí)，同樣任意切割a-1,4鍵，而留下含a-1,6鍵的所謂界限糊精，最終產(chǎn)物為界限糊精、麥芽糖和葡萄糖。由于a-淀粉酶作用于以氧橋連結(jié)的糖苷鍵C1—O—C4的裂解是在C1—O之間進(jìn)行的，故生成產(chǎn)物的還原末端葡萄糖單位C1碳原子為a-構(gòu)型。還有一類a-淀粉酶的作用結(jié)果是生成較多的還原糖，對(duì)淀粉水解率達(dá)75%，故稱為糖化型一淀粉酶。3、?淀粉酶的作用條件a-淀粉酶的作用機(jī)制及條件等特性如表4-1所示。表4-1a-淀粉酶的作用機(jī)制及條件作用機(jī)制作用條件酶的來源淀粉水碘反應(yīng)消失耐熱性適宜?TTCa2+解限度主要水解產(chǎn)物點(diǎn)分解限度/°C(15min保護(hù)/%/%)pH作用枯草芽抱桿菌35糊精、30%麥芽糖、1365~805.4?6.0+（液化型）6%葡萄糖枯草芽抱桿菌（糖化型）7041%葡萄糖、58%麥芽糖、麥芽三糖、糊精2555~704.8?5.2—枯草芽抱桿菌35糊精、麥芽糖、葡1375~90+（耐熱型）萄糖米曲霉4850%麥芽糖1655~704.9?5.2+一般黑曲霉4850%麥芽糖1655~704.9?5.2+黑曲霉（耐酸型）4850%麥芽糖1655~704.0—根霉4850%麥芽糖1650~603.6+擬內(nèi)孢霉9696%葡萄糖5035~505.4+卵孢霉37糊精、麥芽糖1450~705.6+注：枯草芽抱桿菌（液化型）及擬內(nèi)抱霉對(duì)麥芽糖有分解力，其余菌無分解能力；卵抱霉、擬內(nèi)抱霉、枯草芽抱桿菌（耐熱型）及枯草芽抱桿菌（液化型）對(duì)淀粉有吸附性，其余菌無吸附性。（二）糖化酶1、別名及作用方式糖化酶是習(xí)慣上的簡稱，其系統(tǒng)名為淀粉a-1,4-葡聚糖葡萄糖水解酶；或稱作a-1,4-葡萄糖苷酶、糖化型淀粉酶、葡萄糖淀粉酶。該酶能自淀粉的還原性末端將葡萄糖單位一個(gè)一個(gè)地切割下來。在水解到支鏈淀粉的分支點(diǎn)時(shí)，一般先將a-1,4鍵斷開，可再繼續(xù)水解。即糖化酶對(duì)底物的專一性不很強(qiáng)，它除了能切開a-1,4鍵外，也能切開a-1,6鍵和a-1,3鍵，只是對(duì)這3種鍵的水解速度不同，如表

4-2所示。故此酶在理論上能將支鏈淀粉全部分解為葡萄糖，并在水解過程中也能起轉(zhuǎn)位作用，產(chǎn)物為0-葡萄糖。表4-2用黑曲霉糖化酶水解雙糖速度雙糖麥芽糖雙糖麥芽糖黑曲霉糖異麥芽糖a-鍵水解速度/mg葡萄糖?(u?h)-1相對(duì)速度/%1,4-2.3x10-11001,3-2.3x10-16.61,6-8.3x10-13.62、來源產(chǎn)生糖化酶的微生物幾乎全部是霉菌，其中主要為黑曲霉、根霉、內(nèi)孢霉及紅曲霉。比較而言，米曲霉的a-淀粉酶活力較強(qiáng)，而糖化酶活力較弱。黑曲霉則a-淀粉酶活力較低，而糖化酶活力較強(qiáng)；由于黑曲霉的轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶的活力也較強(qiáng)，故作用的結(jié)果往往殘留較多異麥芽糖等非發(fā)酵性糖。根霉、擬內(nèi)孢霉及紅曲霉的a-淀粉酶活力弱，糖化酶活力強(qiáng)，轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶活力弱，故幾乎能100%地水解淀粉。當(dāng)固態(tài)培養(yǎng)根霉時(shí)，麩皮是最好的原料。根霉喜濕，例如根霉菌AS3042以麩皮為原料，加水130%，使含水量在64%以上，曲室相對(duì)濕度為90%時(shí)，在30°C下培養(yǎng)30h，則糖化酶活力可達(dá)最高值：1g絕干麩曲，可糖化20g淀粉生產(chǎn)葡萄糖，DE值達(dá)97%3、作用條件各個(gè)菌株所產(chǎn)糖化酶的作用條件略有區(qū)別。例如AS3.4309黑曲霉產(chǎn)的糖化酶，其最適作用溫度為60C；在該溫度下，最適作用pH為3.5?5.0是耐酸型的。異淀粉酶1、別名及其作用方式異淀粉酶的最初含義是指一種能分解淀粉分子中“異麥芽糖”鍵的特殊淀粉酶。其特點(diǎn)是能切開支鏈淀粉型多糖的a-1,6-葡萄糖苷鍵，故又名脫支鏈淀粉酶或淀粉a-1,6-糊精酶。它能將支鏈淀粉的整個(gè)側(cè)鏈切下變?yōu)榉肿虞^小的直鏈淀粉。很明顯，異淀粉酶也是屬于作用淀粉分子內(nèi)部鍵的酶。它也能作用界限糊精的a-1,6鍵。2、來源產(chǎn)生該酶的多為細(xì)菌類的桿菌。例如產(chǎn)氣桿菌、蠟狀芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌，以及某些假單胞桿菌。霉菌、酵母菌、某些放線菌也能產(chǎn)異淀粉酶，但產(chǎn)酶的能力差異很大。3、作用條件異淀粉酶的作用適溫為45?50°C，適宜pH為6?7。由于支鏈淀粉被切端多具有還原能力，故開始作用時(shí)淀粉的還原性能也增加。但隨著切支作用的進(jìn)行，淀粉對(duì)碘的呈色反應(yīng)則由紅變藍(lán)，這種呈色反應(yīng)的變化，呈現(xiàn)了直鏈淀粉的特性，這與其他淀粉酶分解淀粉時(shí)的變化正好相反，因此不能誤認(rèn)為該酶有合成淀粉的作用。該酶也不能單獨(dú)作用于淀粉而水解成單糖或二糖，而只有與a-淀粉酶及糖化酶等共同作用時(shí)才能將淀粉轉(zhuǎn)化為較多量的糖。（四）8淀粉酶1、別名及其作用方式該酶從淀粉分子的非還原性末端，作用于1,4糖苷鍵依次切下一個(gè)個(gè)麥芽糖。但它不作用于支鏈分支點(diǎn)的1,6鍵，也不能繞過1,6鍵去切去分支點(diǎn)內(nèi)側(cè)的1,4鍵。故此酶若單獨(dú)作用于支鏈淀粉的結(jié)果，除產(chǎn)生麥芽糖外，還產(chǎn)生0-界限糊精。所以，0-淀粉酶又名外切型淀粉酶或淀粉-1,4-麥芽糖苷酶。該酶在切下麥芽糖的同時(shí)，發(fā)生瓦爾登轉(zhuǎn)位反應(yīng)（Wadeninversion），將a-構(gòu)型的麥芽糖轉(zhuǎn)位變?yōu)?-構(gòu)型，故名0-淀粉酶。因此，0-淀粉酶不能使淀粉分子迅速變小，不易使淀粉的粘度下降，糊精化得程度也參差不齊；作用過程中的碘顯色反應(yīng)也只能由深藍(lán)變淺藍(lán)，通常不會(huì)變?yōu)榧t色或無色。2、來源0-淀粉酶廣泛存在于高等植物中，如大麥、麩皮、甘薯等；也存在于巨大芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌、吸水鏈霉菌及某些假單胞桿菌中。3、作用條件0-淀粉酶是一種耐熱性能較差、作用較緩慢的糖化型淀粉酶。其作用的適溫為60?62C，適宜pH為5.0?5.3。（五）麥芽糖酶1、別名及作用方式麥芽糖酶又名a-葡萄糖苷酶。此酶能將麥芽糖迅速分解為2個(gè)葡萄糖。通常認(rèn)為，麥芽糖酶對(duì)酒精發(fā)酵影響較大，麥芽糖酶活力越高，則酒精發(fā)酵率越高。2、來源存在于大麥芽中，酵母菌及大多曲霉中也均含有此酶，其含量高低按菌種而異。3、作用條件酵母菌的麥芽糖酶的最適作用溫度為40°C，最適pH為6.75?7.25；曲霉的麥芽糖酶的最適作用溫度為47?55C，最適pH為4.0。（六）轉(zhuǎn)移葡萄糖昔酶此酶又稱葡萄糖背轉(zhuǎn)移酶，簡稱轉(zhuǎn)昔酶。這是一種不利于白酒發(fā)酵的酶，因其作用是將由麥芽糖等水解下來的一分子的葡萄糖，轉(zhuǎn)移給作為“受體”的另一分子葡萄糖或麥芽糖，生成通常被認(rèn)為非發(fā)酵性的異麥芽糖或潘糖，致使出酒率下降。該酶大多由黑曲霉產(chǎn)生。因此，在篩選制取麩曲等的糖化酶菌種時(shí)，應(yīng)盡可能地挑選產(chǎn)這種酶最少的菌株。（七）磷酸酯酶該酶能將磷酸于醇式羥基結(jié)合成酯的磷酸糊精，水解成葡萄糖，并釋放出磷酸，使原來不能被酵母菌等直接利用的有機(jī)磷得以利用。此酶還具有極明顯的液化力。磷酸酯酶的最適作用溫度為57C左右，最適pH為5.5-6.00黑曲霉等微生物能產(chǎn)此酶。二、蛋白酶類蛋白酶按其作用的不同pH值可分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶及堿性蛋白酶。與白酒生產(chǎn)有關(guān)的為酸性蛋白酶、中性蛋白酶及介于兩者之間的酸性一中性蛋白酶。（一）酸性蛋白酶因該酶的作用最適pH在2~5內(nèi)，故名。該酶與動(dòng)物的胃蛋白酶和凝乳酶的性質(zhì)相似，在pH升高時(shí)酶活力很快喪失。能產(chǎn)該酶的微生物主要為米曲霉、黑曲霉和根霉等。（二）中性蛋白酶該酶的最適作用pH為7左右，45-50C時(shí)酶活力最高。不少細(xì)菌和霉菌都能產(chǎn)中性蛋白酶。如枯草芽孢桿菌、嗜熱溶骯芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌及米曲霉、灰色鏈霉菌、棲土曲霉及轉(zhuǎn)化微白色鏈霉菌等。最適作用pH為5~7之間的酸性一中性蛋白酶，其主要產(chǎn)生菌為曲霉菌。三、纖維素酶類纖維素酶類包括纖維素酶和半纖維素酶。（一）纖維素酶1、作用方式纖維素酶是指能水解纖維素的P-1,4-葡萄糖苷鍵的酶，使纖維素變?yōu)槔w維二糖和葡萄糖。微生物產(chǎn)生的纖維素酶是幾種酶的混合物，包括C1酶、Cx酶和P-1,4-葡萄糖苷酶等。C1酶能將天然纖維素分解為短鏈纖維素；Cx酶則能將直鏈纖維素內(nèi)部切斷，水解為纖維二糖和纖維寡糖，它也能把羧甲基纖維素水解為纖維二糖；P-葡萄糖苷酶能將纖維二糖水解為葡萄糖。纖維素的酶解機(jī)理如圖所示。天然纖維素T酶-短鏈纖維素vCx酶經(jīng)處理而變型的纖維素Cx酶>纖維二糖"P-葡萄糖苷酶葡萄糖纖維素酶將纖維素分解至葡萄糖，在理論上是可以實(shí)現(xiàn)的，但由于纖維素與果膠、半纖維素等成分交織在一起，處于高度不溶于水的狀態(tài)，故很難被纖維素酶接觸而分解。另外，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的某些纖維素酶，大多含有半纖維素酶，當(dāng)其作用于細(xì)胞壁時(shí)，會(huì)使細(xì)胞裂解，因?yàn)闀r(shí)報(bào)內(nèi)容物得以被重發(fā)地利用，故提高了出酒率。通常，制酒的谷類、麩皮、薯干等原料，經(jīng)纖維素酶處理后，由于細(xì)胞破裂，易于蒸煮，原料利用率得以提高。2、來源能產(chǎn)生纖維素酶的微生物有細(xì)菌、放線菌、霉菌等，以霉菌為主，尤其是綠色木霉、黑曲霉、青霉及根霉。木霉產(chǎn)生的纖維素酶活力最強(qiáng)，其中包括^酶、Cx酶、纖維二糖酶及淀粉酶等酶；黑曲霉產(chǎn)的纖維素酶中，尚含有較多的淀粉酶、果膠酶和蛋白酶。市售的商品纖維素酶制劑中，一般含有半纖維素酶等酶類。纖維素酶也是一種誘導(dǎo)酶，可采用固態(tài)麩曲法培養(yǎng)、產(chǎn)酶。3、作用條件纖維素酶作用的適溫為40~50°C，高于60°C時(shí)，酶會(huì)迅速鈍化；最適pH為4.0~5.0。纖維素酶的反應(yīng)物，包括纖維二糖，都是酶作用的抑制劑；Cu2+及Hg2+會(huì)抑制某些纖維素酶的活力；醌也是抑制劑。（二）半纖維素酶所謂半纖維素，是一種雜聚多糖化合物。它與纖維素一樣，同屬于多糖類。但纖維素由葡萄糖苷組成，是由P-D-葡萄糖以P-1,4-葡萄糖苷鍵相聯(lián)的（不同于淀粉和糖原），無支鏈；半纖維素則由2種或2種以上的單糖構(gòu)成，且具有支鏈。其相對(duì)分子質(zhì)量低于纖維素，化學(xué)穩(wěn)定性也小于纖維素；水解產(chǎn)物為木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、糖醛酸等。半纖維素酶包括昆布多糖酶、內(nèi)一木聚糖酶、外一木聚糖酶、木二糖酶及阿拉伯糖苷酶等0-葡聚糖酶和戊聚糖酶。如昆布多糖酶，可由霉菌產(chǎn)生，可內(nèi)切水解0-葡聚糖的1,3鍵或1,4鍵。其作用溫度在低于60°C時(shí)，很穩(wěn)定，短時(shí)間內(nèi)作用可達(dá)70?80°C；最適pH為4?5。四、脂肪酶脂肪酶是分解脂肪的酶，這里所說的脂肪是指生物產(chǎn)生的天然油脂，即三脂肪酸甘油酯。分解的部位是油脂的酯鍵。該酶是一種特殊的酯鍵分解酶，其底物的醇部是甘油，即丙三醇；酸部是不溶于水的12個(gè)碳原子以上的長鏈脂肪酸，即通常所說的高級(jí)脂肪酸。能產(chǎn)生脂肪酶的微生物有黑曲霉、白地霉、毛霉、熒光假單胞菌、無根根霉、圓柱形假絲酵母、耶爾氏球擬酵母、德氏根霉、多球菌及粘質(zhì)色桿菌等。脂肪酸分解三脂肪酸甘油酯所得的部分甘油酯、脂肪酸及甘油等，除供給生物體所需的能量外，也是合成磷脂等具有重要生理功能的類脂的主鏈和前體。五、酵母菌胞內(nèi)酶酵母菌細(xì)胞內(nèi)的酶有二三十種，直接參與白酒發(fā)酵的有十幾種。其中最主要的胞內(nèi)酶有3種，即酒化酶、雜醇油生成酶及酯化酶。酒化酶是指參與自葡萄糖到酒精和CO2的各種酶和輔酶的總稱，主要包括己糖磷酸化酶、氧化還原酶、烯醇化酶、脫羧酶、磷酸酶及乙醇脫氫酶等。酒化酶的作用溫度為30C左右，最適pH為4.5?5.5。雜醇油生成酶包括脫氨酶、脫羧酶及還原酶等。酯化酶包括?；o酶A及醇酸縮合酶等。六、其他酶類（一）單寧酶單寧酶即單寧?；饷福址Q鞣酸酶。這是一種對(duì)帶有2個(gè)苯酚基地酸（如鞣酸）具有分解作用的酶。其分解產(chǎn)物為沒食子酸及葡萄糖。產(chǎn)生單寧酶的微生物大多為霉菌，如黑曲霉及米曲霉等。（二）果膠酶1、分類及作用方式果膠酶是分解果膠質(zhì)的多種酶的總稱?？煞譃榻饩勖讣肮z酯酶兩大類。而解聚酶又可按如下三點(diǎn)進(jìn)一步分類：即對(duì)底物作用的專一性，是對(duì)高度酯化的果膠作用還是作用于果膠酸；對(duì)D—半乳糖醛酸間的糖苷鍵的作用機(jī)理，是水解作用還是反式消去作用；切斷糖苷鍵的方式，是無規(guī)則地切斷還是順序逐個(gè)加以切斷，即采取外切式還是內(nèi)切式，可用比較粘度的降低、還原力增加等方法予以區(qū)分。果膠酶的具體分類如下。（1）果膠質(zhì)解聚酶主要對(duì)果膠作用的解聚酶聚甲基半乳糖醛酸酶：按作用方式，又分為以下2種酶。內(nèi)聚甲基半乳糖醛酸酶：經(jīng)水解作用，無規(guī)則地切斷果膠分子（先于對(duì)高度酯化果膠）的a-1,4糖苷鍵。外聚甲基半乳糖醛酸酶：經(jīng)水解作用，順次切斷果膠分子非還原性末端的a-1,4糖苷鍵。聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）：內(nèi)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶：經(jīng)反式消去作用，無規(guī)則地切斷果膠分子的a-1,4糖苷鍵，生產(chǎn)在非還原性末端的C4和C5之間具有不飽和鍵的半乳糖醛酸酯。外聚甲基半乳糖醛酸裂解酶：經(jīng)反式消去作用順次切斷果膠分子的a-1,4糖苷鍵，生產(chǎn)具有不飽和鍵的半乳糖醛酸酯。對(duì)果膠酸作用的解聚酶聚半乳糖醛酸酶（PG）：內(nèi)聚半乳糖醛酸酶：經(jīng)水解作用無規(guī)則地切斷果膠酸分子的a-1,4糖苷鍵。外聚半乳糖醛酸酶：經(jīng)水解作用順次切斷果膠酸分子的a-1,4糖苷鍵。聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）：內(nèi)聚半乳糖醛酸裂解酶：經(jīng)反式消去作用無規(guī)則地切斷果膠酸分子a-1,4糖苷鍵，生產(chǎn)具有不飽和鍵的半乳糖醛酸酯。外聚半乳糖醛酸裂解酶：經(jīng)反式消去作用順次切斷果膠分子的a-1,4糖苷鍵，生產(chǎn)具有不飽和鍵的半乳糖醛酸酯。（2）果膠酯酶（PE）這類酶使果膠分子中的甲酯水解，最終生成果膠酸。2、來源果膠酶廣泛存在于植物果實(shí)和微生物中，通常動(dòng)物細(xì)胞不能合成這類酶。霉菌能產(chǎn)生多種解聚酶，大多可產(chǎn)內(nèi)聚半乳糖醛酸酶；少數(shù)酵母菌也能產(chǎn)果膠酶；假單胞菌能產(chǎn)生內(nèi)聚半乳糖醛酸裂解酶。在少數(shù)霉菌和細(xì)菌中，也有果膠酶存在。3、作用條件由曲霉菌屬產(chǎn)生的聚半乳糖醛酸酶，可隨機(jī)分解果膠及其它聚半乳糖醛酸中的a-1,4糖苷糖醛酸鍵。該酶在40^以下作用時(shí)，性能穩(wěn)定；最適pH為4.0?4.8，低于3.0時(shí)酶迅速失活。高濃度的可溶性成分對(duì)該酶有抑制作用，當(dāng)可溶性干物質(zhì)濃度達(dá)50%時(shí)，則酶幾乎全部失活；酚類化合物也是該酶的抑制劑。與該酶并存的，可能還有甲基半乳糖醛酸裂解酶，作用的最終產(chǎn)物為單半乳糖醛酸或雙半乳糖醛酸。（三）氧化還原酶催化兩分子間發(fā)生氧化還原反應(yīng)的一類酶的總稱。其代表性反應(yīng)式為A-2H+BA+B-2H。式中A-2H為氫的供體，B為氫受體。按供氫體的性質(zhì)，通常可分為氧化酶和脫氫酶兩類。1、氧化酶類（1）催化底物脫氫，氧化生成h2o2。其通式為：A?2H+O2A+H2O2這類酶需要FAD（黃素腺嘌吟二核苷酸）或FMN（黃素單核苷酸）為輔基。該酶作用時(shí)，底物脫下的氫先交給FAD，使之成為FAD-2H；FAD-2H再與氧作用，生成H2O2，放出FAD。例如葡萄糖氧化酶等。（2）催化底物脫氫，氧化生成水。其通式為：A?2H+1/2OA+H2O例如多酚氧化酶，先催化酚基地化合物氧化成醍，再經(jīng)一系列脫水、聚合等反應(yīng)，最終可生成黑色物質(zhì)。2、脫氫酶類這類酶能直接從底物上脫氫。例如脫氫酶、谷氨酸脫氫酶等。氧化還原酶是已知數(shù)量最多的一類酶。按所作用的供體類別可分為17個(gè)亞類，分別作用于供體的CH—OH基團(tuán)、CH—NH2基團(tuán)、CH—NH基團(tuán)、NADH或NADPH、其他含氮化合物、含硫基團(tuán)、血紅素基團(tuán)、二酚類各亞類中，又按受體的類別分亞亞類。七、綜合認(rèn)識(shí)綜上所述，我們不難得出如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。（一）酶的分類易統(tǒng)一，酶的命名不易統(tǒng)一酶的種類很多，以研究的約2000種，但是國內(nèi)外應(yīng)用于生產(chǎn)的約120種。與白酒生產(chǎn)有關(guān)的酶系非常復(fù)雜，涉及到各大酶系，所以有必要對(duì)酶的總的常識(shí)作簡要的介紹。關(guān)于酶的命名，絕大多數(shù)酶是以其底物命名的，如淀粉酶是指分解淀粉的酶；某些酶是按底物和所催化的反應(yīng)性質(zhì)命名的，如乳酸脫氫酶是指催化乳酸分子脫酸的酶；某些酶則以其來源物命名，如枯草芽孢桿菌蛋白酶；某些酶則冠以特性，如酸性蛋白酶、液化型淀粉酶、外切型淀粉酶、0-淀粉酶等等。這些均為習(xí)慣命名，或稱常用名，比較簡單，但缺乏系統(tǒng)性。往往出現(xiàn)1酶數(shù)名或1名數(shù)酶的混亂現(xiàn)象。例如前面提到的a-淀粉酶，1酶有7名。但這些酶名都是經(jīng)學(xué)者們根據(jù)酶的特x性提出的，得到公認(rèn)而沿用至今的，具有形象化和生命力，因此一時(shí)都難以取消。1972年，國際生物化學(xué)協(xié)會(huì)酶學(xué)會(huì)委員會(huì)提出了酶的系統(tǒng)命名和分類規(guī)則，并開列了當(dāng)時(shí)所知的全部酶的完整目錄。這個(gè)新的系統(tǒng)，按酶的催化反應(yīng)的類型，將酶分成六大類，再根據(jù)更具體的作用方式和性質(zhì)進(jìn)一步分成亞類、亞亞類。這六大酶類為：氧化還原酶類，轉(zhuǎn)移酶類，水解酶類，裂和酶類，異構(gòu)酶類，合成酶類。每1種酶還指定1個(gè)推薦名稱，系統(tǒng)名稱和分類編號(hào)。推薦名稱簡短，適于日常應(yīng)用，即如前所述的常用名。系統(tǒng)名稱則按其所催化的作用命名，要求列入底物及作用類型，即xx底物xx反應(yīng)類型酶；若為雙分子反應(yīng)則2種底物的名稱均須列入，并在兩者間加冒號(hào)。分類編號(hào)用4個(gè)數(shù)字表示。編號(hào)的前面為EC，表示酶學(xué)委員會(huì)；第1個(gè)數(shù)字（1至6）表示它屬于六大酶類的哪一類；第2和第3個(gè)數(shù)字表示它屬于哪個(gè)亞類和亞亞類；第4個(gè)數(shù)字表示該酶的序號(hào)。很明顯，系統(tǒng)名稱較復(fù)雜，難以記憶，古至今未普遍應(yīng)用。（二）一酶產(chǎn)自多菌，一菌產(chǎn)多酶任何一種微生物甚至是某一菌株，不可能只產(chǎn)一種酶，往往產(chǎn)幾種或幾類酶，但各菌株所產(chǎn)的各種酶必有主次之分。例如黑曲霉與米曲霉相比，黑曲霉產(chǎn)糖化酶漸多，而產(chǎn)a-淀粉酶及蛋白酶較少，黑曲霉也產(chǎn)較多的果膠酶；而米曲霉則與此相反。同樣，一酶可產(chǎn)自多菌。如果膠酶可產(chǎn)自霉菌、細(xì)菌等較多類微生物。因此，在白酒生產(chǎn)中如何按產(chǎn)品的成分要求，結(jié)合酶學(xué)和微生物學(xué)，合理地組合應(yīng)用各類微生物，是釀造工作者們須經(jīng)?？紤]和研究的課題?，F(xiàn)將與白酒生產(chǎn)有關(guān)的若干主要酶的作用條件及相關(guān)的微生物歸納于表4-3中。（三）酶的協(xié)同作用各種酶的協(xié)同作用，猶如“接力賽”。譬如淀粉在a-淀粉酶的作用下，生成大量的糊精，須由糖化酶及0-淀粉酶進(jìn)行分解，否則影響發(fā)酵的速度。有的廠在添加酶制劑時(shí)，沒有仔細(xì)分析醅中各種淀粉酶的狀況，使a-淀粉酶的用量過大，不但未能達(dá)到加速糖化的目的，反而阻礙了發(fā)酵。其表面現(xiàn)象是發(fā)酵溫度下降了，但因不知各種機(jī)理之間的聯(lián)系，故不能解

釋這種現(xiàn)象必采取改進(jìn)措施。表4-3與白酒生產(chǎn)有關(guān)的若干主要酶的作用條件及相關(guān)微生物酶大類酶名酶來源最適作用條件pH溫度/°c氧化還原酶乙醇脫氫酶過氧化氫酶葡萄糖氧化酶酵母菌黑曲霉等黑曲霉等6.06.85.6302530?38轉(zhuǎn)移酶胱丙轉(zhuǎn)氨酶酵母菌——水解酶a-淀粉酶糖化酶枯草芽抱桿菌、黑曲霉、米曲霉等黑曲霉、紅曲霉等6.24.59062蛋白酶枯草芽抱桿菌、米曲霉、黑曲霉、白曲霉、灰色鏈球菌等6.8?7.040?45脂肪酶假絲酵母、類酵母、米根霉等7.540纖維素酶半纖維素酶木霉、根霉、黑曲霉等木霉、黑曲霉等4.54.54540果膠酶黑曲霉、黃曲霉、米曲霉、枯草芽抱桿菌、馬鈴薯芽抱桿菌等3.0?3.550單寧酶黑曲霉等——裂解酶脫羧酶脫氨酶脫水酶醛縮酶酵母菌等——異構(gòu)酶葡萄糖異構(gòu)酶酵母菌等6.0?9.065合成酶酯化酶酵母菌等——白酒的固態(tài)和半固態(tài)發(fā)酵均為并行復(fù)式發(fā)酵，或稱為同步發(fā)酵，即糖化與發(fā)酵是同時(shí)進(jìn)行的，在不同的發(fā)酵階段，要求糖化和發(fā)酵的速度相對(duì)平衡。譬如添加活性干酵母，實(shí)際上等于加入酒化酶等酶?？傊磺猩磻?yīng)都是酶的作用，酶則來源于微生物。因此，只有在對(duì)各種微生物的生理及各類酶的生化特性基本了解的基本上，才能理清錯(cuò)綜復(fù)雜的各種關(guān)系，進(jìn)而掌握白酒制曲、發(fā)酵過程中的規(guī)律。酶則貫穿與全過程中。白酒生產(chǎn)中的黑曲霉能產(chǎn)生很多種酶；某些酵母菌也含有多種酶。但由于白酒成分的復(fù)雜性，因此單靠這些酶往往還不能達(dá)到預(yù)期的目的。但也絕不是酶越多越好，應(yīng)予以深入地研究和探究。（四）未知的酶還有很多前面介紹的與白酒生產(chǎn)有關(guān)的酶，僅僅是全部酶中的一部分。由于認(rèn)識(shí)的局限，目前還不能展示全貌；即使在若干年后，也只能說是在這方面的認(rèn)識(shí)有所相對(duì)的擴(kuò)展。黑曲霉等霉

菌大多產(chǎn)胞外酶、誘導(dǎo)酶；酵母多產(chǎn)胞內(nèi)酶，也產(chǎn)胞外酶。所謂誘導(dǎo)酶，又稱適應(yīng)酶，是微生物適應(yīng)于底物或底物的類似物（誘導(dǎo)物）而產(chǎn)生的一類酶；酶的反應(yīng)產(chǎn)物和產(chǎn)物的類似物也可作為酶的誘導(dǎo)物。如纖維素酶為誘導(dǎo)酶，該酶只有在纖維素及纖維二糖等存在時(shí)才能產(chǎn)生。所謂胞外酶，是指由微生物的細(xì)胞在胞內(nèi)合成后分泌至胞外，在胞外進(jìn)行作用的酶。主要為水解酶，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、果膠酶、單寧酶等。目前工業(yè)生產(chǎn)的酶制劑，大多為胞外酶。胞內(nèi)酶是由細(xì)胞合成后并不分泌到胞外而在胞內(nèi)作用的酶。這類酶的種類很多，如氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、裂解酶、異構(gòu)酶及合成酶等。不同胞內(nèi)酶在細(xì)胞內(nèi)都將各自有一定的區(qū)域，大多在細(xì)胞的原生質(zhì)內(nèi)活動(dòng)，有些在細(xì)胞表面的質(zhì)膜上活動(dòng)。在原生質(zhì)中作用的酶，呈可溶性的游離狀態(tài)存在；或與原生質(zhì)的特定成分結(jié)合在一起。因各種胞內(nèi)酶有嚴(yán)格的作用區(qū)域劃分，故使胞內(nèi)的許多物質(zhì)代謝活動(dòng)得以有規(guī)則地進(jìn)行。目前市售的酶制劑，僅有少數(shù)是胞內(nèi)酶。因胞內(nèi)酶受反饋?zhàn)瓒舻挠绊?，在胞?nèi)的數(shù)量基本上恒定；正因?yàn)榘麅?nèi)酶存在于細(xì)胞內(nèi)，雖易與培養(yǎng)液分開，但要將其從細(xì)胞分離出來并與其他酶分開，則較為困難。另外，對(duì)未知的酶如何進(jìn)行定性和定量分析，均須有理論指導(dǎo)和必要的儀器、藥品及方法等條件作保證。但隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，白酒生產(chǎn)中的酶系狀況，將會(huì)越來越清晰。第二節(jié)糖化與發(fā)酵火第二節(jié)糖化與發(fā)酵火N"Ml蒸煮后原料中的淀粉已經(jīng)糊化，為接下來的糖化和發(fā)酵步驟奠定了基礎(chǔ)。向蒸煮糊化后的原料中加入酒曲等糖化發(fā)酵劑，就進(jìn)入了糖化發(fā)酵的關(guān)鍵工藝階段。在白酒生產(chǎn)中，除了液態(tài)法白酒是先糖化、后發(fā)酵外，固態(tài)或半固態(tài)發(fā)酵的白酒，均是糖化和發(fā)酵同時(shí)進(jìn)行的。一、淀粉的糖化淀粉經(jīng)酶的作用生成糖及其中間產(chǎn)物的過程，稱為糖化。淀粉酶解生成糖的總的反應(yīng)式如下:（CHO）+nHO淀粉酶―nCHO6105n26126淀粉水葡萄糖在理論上，100kg淀粉可生成111.12kg葡萄糖。但是實(shí)際上，淀粉酶包括a-淀粉酶、糖化酶、異淀粉酶、。-淀粉酶、麥芽糖酶、轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶等多種酶。這些酶同時(shí)在起作用，產(chǎn)物除葡萄糖等單糖外，還有二糖、低聚糖及糊精等成分。實(shí)際上，除了液態(tài)發(fā)酵法白酒外，酷和醪中始終含有較多的淀粉。淀粉濃度的下降速度和幅度受曲的質(zhì)量、發(fā)酵溫度和生酸狀況等因素的制約。若酒醅的糖化力高且持久、酵母發(fā)酵力強(qiáng)且有后勁，則酒醅升溫及生酸酸度穩(wěn)定、淀粉濃度下降快，出酒率也高。通常在發(fā)酵的前期和中期，淀粉濃度下降較快；發(fā)酵后期，由于酒精含量及酸度較高、淀粉酶和酵母活力減弱，故淀粉濃度變化不大。在扔糟中，仍然含有相當(dāng)濃度的殘余淀粉。糊精糊精是介于淀粉和低聚糖之間的酶解產(chǎn)物。無一定的分子式，呈白色或黃色無定形，能溶于水成膠狀溶液，不溶于乙醚。淀粉酶解時(shí)，能產(chǎn)生不同的糊精，通常遇碘呈紅棕色（或稱櫻桃紅色），生成的無色糊精遇碘后不變色。低聚糖人們對(duì)低聚糖的定義說法不一。有說其分子組成為2?6個(gè)葡萄糖單位的，或說2?10個(gè)、2?20個(gè)葡萄糖單位的；也有人認(rèn)為它是二、三、四糖的總稱；還有稱其為寡糖的。但一般認(rèn)為的寡糖是非發(fā)酵性的三糖或四糖。低聚糖以二糖和三糖為主。凡是直鏈淀粉酶解至分子組成少于6個(gè)葡萄糖苷單位的低聚糖，都不與碘液起呈色反應(yīng)。因?yàn)槊?個(gè)葡萄糖殘基的鏈形成一圈螺旋，可以束縛1個(gè)碘分子。二糖又稱雙糖，是相對(duì)分子量最小的低聚糖，由2分子單糖結(jié)合而成。重要的二糖有蔗糖和麥芽糖，均為可發(fā)酵性糖。1分子麥芽糖經(jīng)麥芽糖酶水解時(shí)，生成2分子葡萄糖；1分子蔗糖經(jīng)蔗糖酶水解時(shí)，生成1分子葡萄糖、1分子果糖。單糖是不能再繼續(xù)被淀粉酶類水解的最簡單的糖類。它是多羥醇的醛或酮的衍生物，如葡萄糖果糖等。單糖按其含碳原子的數(shù)目又可分為丙糖、丁糖、戊糖和己糖。每種單糖都有醛糖和酮糖、如葡萄糖，也稱右旋糖，是最為常見的六碳醛糖。果糖也稱左旋糖，是一種六碳酮糖，是普通糖類中最甜的糖。葡萄糖經(jīng)異構(gòu)酶的作用，可轉(zhuǎn)化為果糖。通常，單糖和雙糖能被一般酵母利用，是最為基本的可發(fā)酵性糖類。白酒醅中還原糖的變化，微妙的反應(yīng)出了糖化與發(fā)酵速度的平衡程度。通常在發(fā)酵前期，尤其是開頭幾天，由于發(fā)酵菌數(shù)量有限，而糖化作用迅速，故還原糖含量很快增長至最高值；隨著發(fā)酵時(shí)間的延續(xù)，因酵母等微生物數(shù)量已經(jīng)相對(duì)穩(wěn)定，發(fā)酵力增強(qiáng)，故還原糖含量急劇下降；到了發(fā)酵后期時(shí)，還原糖含量基本不變。發(fā)酵期間還原糖含量的變化，主要是受曲的質(zhì)量及酒醅酸度的制約。發(fā)酵后期醅中的殘?zhí)堑暮慷嗌?，表明發(fā)酵的程度和酒醅的質(zhì)量。不同大曲酒醅的殘?zhí)且灿胁町?。二、糖化過程中其他物質(zhì)的變化（一）蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)在蛋白酶類的作用下，水解為胨、多肽及氨基酸等中、低分子量含氮物，為酵母菌等提供營養(yǎng)。（二）脂肪脂肪由脂肪酶水解為甘油和脂肪酸。一部分甘油為微生物的營養(yǎng)源；脂肪酸的一部分受曲霉及細(xì)菌的阡氧化作用，除去2個(gè)碳原子而生成各種低級(jí)脂肪酸。（三）果膠果膠在果膠酶的作用下，水解生成果膠酸和甲醇。（四）單寧單寧在單寧酶的作用下生成丁香酸。OHHCO-^^'TOCHCH2O(CHOR)5單寧？單寧酶3如CH2O(CHOR)5單寧？單寧酶COOH丁香酸（五）有機(jī)磷化合物在磷酸酯酶的作用下，磷酸自有機(jī)酸化合物中釋放出來，為酵母等微生物的生長和發(fā)酵提供了磷源。（六）纖維素、半纖維素部分纖維素、半纖維素在纖維素酶及半纖維素酶的催化下，水解為少量的葡萄糖，纖維二糖及木糖等糖類。（七）木質(zhì)素木質(zhì)素在白酒原料中也存在，它是一種含苯丙烷鄰甲氧基苯酚等以不規(guī)則方式結(jié)合的高分子芳香族化合物。在木質(zhì)素酶的作用下，可生成酚類化合物，如香草醛、香草酸、阿魏酸及4-乙基阿魏酸等。若糧糟在加曲后、入窖前采用堆積升溫的方法，則可增加阿魏酸等成分的生成量。此外，在糖化過程中，氧化還原酶等酶類也在起作用；加之發(fā)酵過程也在同時(shí)進(jìn)行，故物質(zhì)變化是錯(cuò)綜復(fù)雜的，很難說得非常清楚。三、酒精發(fā)酵淀粉被糖化為可發(fā)酵性糖后，就可為發(fā)酵微生物利用而進(jìn)入了發(fā)酵階段。酒精是白酒中的主要成分，因而酒精發(fā)酵也是白酒發(fā)酵過程中的主要生化反應(yīng)過程。除了酒精發(fā)酵，在發(fā)酵過程中還生成白酒風(fēng)味物質(zhì)，這些物質(zhì)雖然量少，但對(duì)于白酒的風(fēng)味來說必不可少。酵母菌、細(xì)菌及根霉都能將葡萄糖發(fā)酵生成酒精（乙醇），但發(fā)酵機(jī)理不同。（一）酵母菌的酒精發(fā)酵機(jī)理酵母菌在酒化酶作用下將葡萄糖發(fā)酵生成酒精和二氧化碳。這一過程包括葡萄糖酵解（簡稱EMP途徑或EM途徑）和丙酮酸的無氧降解兩大生化反應(yīng)過程，但通常將它們總稱為葡萄糖酵解。簡言之，由1mol葡萄糖生成2mol丙酮酸；丙酮酸先由丙酮酸脫羧酶脫羧生成乙醛，再由乙醇脫氫酶還原生成乙醇。總的反應(yīng)式為：C6H12O6+2ADP+2H3PO4酒化酶>2C2H5OH+2CO2+2ATP+10.6kJ葡萄糖酒精酒化酶是指從葡萄糖到酒精一系列生化反應(yīng)中的各種酶及輔酶的總稱，主要包括己糖磷酸化酶、氧化還原酶、烯醇化酶、脫羧酶及磷酸酶等。這些酶均為酵母的胞內(nèi)酶。從上式可看出，100kg葡萄糖在理論上可生成51.1kg酒精。在實(shí)際生產(chǎn)中，理論值與實(shí)際產(chǎn)率總有差距。如在發(fā)酵過程中，酒精僅是主產(chǎn)物，伴生的副產(chǎn)物很多；菌體繁殖和維持生命，以及生成酶類、各工段損失和發(fā)酵殘留的糖分等，都要消耗糖分。在發(fā)酵后期，還會(huì)發(fā)生很多化學(xué)反應(yīng)和酒精揮發(fā)而使酒精損失。各種白酒因生產(chǎn)工藝不同，實(shí)際出酒率存在著較大差異。一般情況下，液態(tài)法白酒的淀粉出酒率可達(dá)理論出酒率的80%?90%，小曲酒為65%?80%，麩曲白酒為60%?75%，而大曲白酒只有40%?65%。在正常條件下，酒酷中的酒精含量隨著發(fā)酵時(shí)間的推移而不斷增加。在發(fā)酵前期，因酷中含有一定量的氧，故酵母菌得以大量繁殖，而酒精發(fā)酵作用微弱;發(fā)酵中期，因酵母菌已經(jīng)達(dá)到足夠的數(shù)量，酒酷中的空氣也已經(jīng)基本耗盡，故酒精發(fā)酵作用較強(qiáng)，酷的酒精含量迅速增長；發(fā)酵后期，因酵母菌逐漸衰老或死亡，故酒精發(fā)酵基本停止，酒酷中的酒精含量增長甚微，甚至略有下降。通?；煺衾m(xù)法大曲酒的大-哇酒酷出窖時(shí)的酒精含量約為6%，高者達(dá)到7%?8%；清蒸清嘖法大曲酒大冷酉酷出缸時(shí)酒精含量為11%?12%，但二遺酒酷出缸時(shí)酒精含量僅為5%左右。（二）細(xì)菌的酒精發(fā)酵機(jī)理細(xì)菌由ED（EntnerDoudoroff）途徑將葡萄糖發(fā)酵成酒精。即葡萄糖被磷酸化后，再氧化成6—磷酸葡萄糖酸。這時(shí)，因脫水而形成2一酮一3一脫氧葡萄糖酸一6一磷酸（KDPG）后，再經(jīng)KDPG縮酶的分解作用，可由1mol的葡萄糖生成2mol的丙酮酸，并生成1molATP。ED途徑的具體過程如圖3-1所示。

葡萄糖葡萄糖—6一磷酸葡萄糖酸—6一磷酸2一酮一3一脫氧葡萄糖酸一6一磷酸可!丙酮酸乙醛中乙醇甘油醛一3一磷酸甘油酯一1,3一二磷酸甘油酯一3一磷酸甘油酯禎2—磷酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸一＞乙醛-*乙醇圖丙酮酸乙醛中乙醇ED途徑與上述EMP途徑相比，EMP途徑由1mol葡萄糖生成2molATP；而ED途徑只生成ImolATP。通常，ATP的生成量與菌體量成正比，故利用細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)酒精時(shí)，生成的菌體量也約為酵母菌的一半。因細(xì)菌菌體生成量較少，故酒精產(chǎn)率較高。但能產(chǎn)酒精的細(xì)菌，大多同時(shí)生成一些副產(chǎn)物，諸如丁醇、2,3一丁二醇等醇類，甲酸、乙酸、丁酸、乳酸等有機(jī)酸，阿糖醇、甘油和木糖醇等多元醇，以及甲烷、二氧化碳、氫氣等氣體。因而細(xì)菌發(fā)酵時(shí)酒精的實(shí)際得率比釀酒酵母要低。在白酒生產(chǎn)中，酒精發(fā)酵過程主要是由各種酵母菌來完成的。第三節(jié)白酒風(fēng)味物質(zhì)的形成白酒中除了水和酒精外，還含有多種微量成分，這些微量成分雖然含量少，但卻對(duì)白酒風(fēng)味起著決定性作用，故稱其為風(fēng)味物質(zhì)。白酒風(fēng)味物質(zhì)主要有酸、醇、酯、醛（酮）、芳香族化合物等幾大類物質(zhì)。這些風(fēng)味物質(zhì)主要是在制曲和發(fā)酵過程中由微生物代謝產(chǎn)生的，有些可由蒸糧、蒸酒和老熟過程中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，有些則直接來自于釀酒和制曲原料。一、酸類物質(zhì)白酒酷（醪）中形成的有機(jī)酸種類很多，酸類產(chǎn)生的途徑也很多。酵母菌在產(chǎn)酒精時(shí)，產(chǎn)生多種有機(jī)酸，根霉等霉菌產(chǎn)乳酸等有機(jī)酸，但大多有機(jī)酸是由細(xì)菌生成的。（一）乙酸（醋酸）的生成1、酵母菌酒精發(fā)酵產(chǎn)乙酸25Q+HO——>CHOH+CHCOOH+2CHOHCHOHCHOH+2CO.61262253222葡萄糖水酒精乙酸甘油二氧化碳2、醋酸菌將酒精氧化為乙酸CH3CH2OH［或〉CH3COOH+H2O酒精乙酸水3、糖經(jīng)發(fā)酵生成乙醛，再經(jīng)歧化作用生成乙酸2CH3CHO+H2O——>C2H5OH+CH3COOH乙醛酒精乙酸通常，在酵母菌的生長及發(fā)酵條件較好時(shí)，乙酸生成量較少。若酒酷中進(jìn)入枯草芽孢桿菌，則乙酸的生成量較多。4、異型乳酸菌也產(chǎn)乙酸。見下述。（二）乳酸的生成乳酸是含有羥基的有機(jī)酸，它也可由多種微生物產(chǎn)生。1、由乳酸菌發(fā)酵生成乳酸（1）正常型乳酸菌發(fā)酵又稱同型或純型乳酸發(fā)酵，即發(fā)酵產(chǎn)物全為乳酸。C6H12O6—*2CH3CHOHCOOH葡萄糖乳酸（2）異型乳酸發(fā)酵亦稱異常型乳酸發(fā)酵。其產(chǎn)物因菌種而異，除了生成乳酸外，還同時(shí)生成乙酸、酒精、甘露醇等成分。大體有以下3條途徑。C6H12O6——>CH3CHOHCOOH+C2H5OH+CO2葡萄糖乳酸酒精二氧化碳2CH.O+HO——,2CHCHGHCGGH+C，HQH+CH.COOH+2CO+2H61262325322葡萄糖水乳酸酒精乙酸二氧化碳?xì)錃?CHoa+HO——%2CHnfi+CHCHGHCGGH+CHCGGH+CO.612626146332葡萄糖水甘露醇乳酸乙酸二氧化碳2、由霉菌產(chǎn)乳酸毛霉、根霉等也能產(chǎn)生L一型乳酸。（三）琥珀酸的生成琥珀酸又稱丁二酸。主要由酵母菌于發(fā)酵后期產(chǎn)生，通常延長發(fā)酵期可增加其生成量。反應(yīng)途徑有如下兩條。由酵母菌作用于葡萄糖和谷氨酸而生成琥珀酸，生成的氨被酵母利用合成自身的菌體蛋白。CH.a+COOHCHCHCHNHCOOH+2HO——>COGHCHCHCOGH6126222222葡萄糖谷氨酸水琥珀酸+NH3+CG2+2ch2ghchghch2gh氨二氧化碳甘油由乙酸轉(zhuǎn)化為琥珀酸。2CH3CGGH+NAD+ATPCGGHCH2CH2CGGH+NADH2+AMP乙酸琥珀酸紅曲霉等霉菌也能生成極微量的琥珀酸。（四）丁酸（酪酸）的生成1、由丁酸菌將葡萄糖、氨基酸、乙酸和酒精轉(zhuǎn)化生成丁酸C6H12O6——>CH3CH2CH2CGGH+2H2+2CG2葡萄糖丁酸氫氣二氧化碳RCHNH2COOH[HCH3CH2CH2COOH+NH3+CO2氨基酸丁酸氨二氧化碳CHCOOH+CHOH[HCHCH'CHCOOH+HO乙酸酒精丁酸水2、丁酸菌將乳酸發(fā)酵為丁酸有以下2條途徑：CHCHOHCOOH+CHCOOH——>CHCHCHCOOH+HO+CO.乳酸乙酸丁酸水二氧化碳CH3CHOHCOOH+H2O~2H2CH3COOH+CO2乳酸水乙酸二氧化碳再由乙酸變?yōu)槎∷?CH3COOH+2H2——>CH3CH2CH2COOH+2H2O乙酸丁酸水己酸的生成克拉瓦氏梭菌(ClostridiumKluyvBr與甲烷菌共棲，能將低級(jí)脂肪酸合成為較高級(jí)的脂肪酸。該菌能將乙酸和酒精合成丁酸和己酸；也可由丁酸和酒精結(jié)合成己酸；還能將丙酸和酒精合成戊酸，進(jìn)而合成庚酸。1、由酒精和乙酸合成丁酸和己酸當(dāng)酒酷中乙酸多于酒精時(shí)，主要產(chǎn)物為丁酸。CHCOOH+CHOH>CHCHCHCOOH+HOTOC\o"1-5"\h\z。4O。444乙酸酒精丁酸水當(dāng)酒酷中乙醇多于乙酸時(shí)，主要產(chǎn)物為己酸。CHCOOH+2CHOH>CHCHCHCHCHCOOH+2HO。4O。44444乙酸酒精己酸水克拉瓦氏梭菌中的這一反應(yīng)過程極為復(fù)雜，經(jīng)研究有11步反應(yīng)之多。2、由酒精和丁酸合成己酸巴克等認(rèn)為，己酸菌將酒精和丁酸合成己酸時(shí)，必須先由丁酸菌將酒精和乙酸合成丁酸。CHCOOH+C2HOH>CHCH2CH.CH.CH.COOH+H2O丁酸酒精己酸水3、由丁酸和乙酸合成己酸先生成丙酮酸，丙酮酸再變?yōu)槎∷?，丁酸再與乙酸合成己酸。各反應(yīng)式如下：C6H12O6—■2CH3COCOOH+2H2葡萄糖丙酮酸2CH3COCOOH+2H2O>CH3CH2CH2COOH+CH3COOH+2O2丙酮酸水丁酸乙酸CHCHCHCOOH+2CHCOOH+2H——>C.H“COOH+CHCOOH+2HO3223261132丁酸乙酸己酸乙酸二、高級(jí)醇碳原子數(shù)在2個(gè)以上的一元醇總稱為高級(jí)醇。白酒中的高級(jí)醇以異戊醇為主，包括正丙醇、異丁醇、異戊醇、活性戊醇等。因其溶于高濃度的乙醇而不溶于低濃度乙醇及水并呈油狀，故名雜醇油。雜醇油主要是由酵母菌利用糖及氨基酸的代謝而形成的，其中L酮酸及醛為重要的中間產(chǎn)物，如下圖4-1所示。RCH(NH2)COOH氨基酸_+NH」"—糖代謝卜RCOCOOH2aRCHO*RCH2OHa一酮酸醛雜醇油ttt蛋白質(zhì)酶解成氨基酸圖4-1高級(jí)醇生成的代謝途徑1、脫氨作用由氨基酸脫氨、脫羧(去CO2)，生成比氨基酸分子少1個(gè)碳原子的高級(jí)醇。這種反應(yīng)在酵母細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行，其反應(yīng)通式為：RCH(NH2)COOH+H2O>RCH2OH+NH3+CO2例如：CH(CH)CHCHCH(NH)COOH+HO>CHJCHJCHCHCH^OH+NH+CO.JJ^-1^-1匕JJJz-i亮氨酸異戊醇CH(CH)CHCH(NH)COOH+HO>CH(CH)CHCHOH+NH+CO.JJ匕匕JJJ纈氨酸異丁醇CH3(C2H5)CHCH(NH2)COOH+H2O>CH3(C2H5)CHCH2OH+nh3+co2異亮氨酸活性戊醇正丙醇可由蘇氨酸生成，也可由糖代謝中a一酮丁酸生成。2、由糖代謝生成由糖代謝生成丙酮酸，丙酮酸與氨基酸作用，生成另一種氨基酸和另一種有機(jī)酸（a一酮酸）；該有機(jī)酸脫羧變?yōu)槿?，再還原成高級(jí)醇。例如:—，丙氨酸丙酮酸+胱氨酸—*a一酮基異己酸脫羧’異戊醛還原、異戊醇酵母菌生成雜醇油的組分和含量，與原料、菌種、種量、酒酷成分及發(fā)酵條件等有關(guān)。若原料的蛋白質(zhì)含量高，曲的蛋白酶活力強(qiáng)，則雜醇油的生成量也較多；乙醇發(fā)酵能力弱的酵母菌，產(chǎn)雜醇油量較少，尤其是戊醇的生成量少；酒母用量大時(shí)，會(huì)迅速將糖分消耗，而對(duì)氨基酸的作用不充分，也可大大降低雜醇油的生成量；若酒酷中含有比氨基酸更容易被酵母菌利用的無機(jī)氮等氮源時(shí)，則能阻止或延遲酵母菌對(duì)氨基酸的分解，但蔗糖的存在，卻可促進(jìn)雜醇油的生成；發(fā)酵溫度及pH值高、酷中含氧量多，均有利于雜醇油的生成；發(fā)酵后期，酵母菌自溶時(shí)也會(huì)產(chǎn)生雜醇油。三、多元醇多元醇是指羥基數(shù)多于1個(gè)的醇類，白酒甜味及醇厚感的重要成分。如2,3一丁二醇、丙三醇（甘油）、丁四醇（赤蘚醇）、戊五醇（阿拉伯醇）、己六醇（甘露醇）、環(huán)己六醇（肌醇）等。其中甘油和甘露醇在白酒中含量較多。（一）甘油的生成酵母菌在產(chǎn)酒精的同時(shí)，生成部分甘油。酒酷中的蛋白質(zhì)含量越多，溫度及pH值越高，則甘油的生成量也越多。甘油主要產(chǎn)于發(fā)酵后期。其反應(yīng)式為：C6H12O6——>C3H5（OH）3+CH3CHO+CO2葡萄糖甘油乙醛二氧化碳或2CHoa+HO——>2CH（OHL+CH.CH，OH+CHCOOH+2CO.612623533232葡萄糖水甘油酒精乙酸二氧化碳或糖代謝羥基磷酸丙糖+2H?甘油磷酸磷酸酯酶,甘油某些細(xì)菌在有氧條件下也產(chǎn)甘油。（二）甘露醇的生成許多霉菌能產(chǎn)生甘露醇，故大曲中含量較多。甘露醇在大曲名酒、麩曲酒及小曲酒中都有檢出。某些混合型乳酸菌也能利用葡萄糖生成甘露醇，并生成2,3一丁二醇、乳酸及乙酸。（三）2,3—丁二醇的生成除了前述由混合型乳酸菌可生成該醇外，還有如下4條途徑。1、由雙乙酰生成分兩步進(jìn)行，先由雙乙酰生成醋翁及乙酸，再由醋翁如下式生成2,3一丁二醇。CH3COCHOHCH3+AH2——>CH3CHOHCHOHCH3+輔酶A醋翁還原型輔酶A2,3一丁二醇2、由多粘菌及產(chǎn)氣桿菌生成c6h12o6——ch3chohchohch3+h2+CO2葡萄糖2,3一丁二醇?xì)錃舛趸?、由賽氏桿菌（Serratiap）生成反應(yīng)式同上。4、由枯草芽抱桿菌生成同時(shí)生成甘油。3C6H12O6——>2CH3CHOHCHOHCH3+2C3H5(OH)3+4CO2葡萄糖2,3一丁二醇甘油二氧化碳四、酯類物質(zhì)白酒中的酯主要是乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯及己酸乙酯，稱之為四大酯類。酯是由醇和酸的酯化作用而生成的。其途徑有二：一是通過有機(jī)化學(xué)反應(yīng)生成酯，但這種反應(yīng)在常溫條件下極為緩慢，往往需經(jīng)幾年時(shí)間才能使酯化反應(yīng)達(dá)到平衡，且反應(yīng)速度隨碳原子數(shù)的增加而下降。二是由微生物的生化反應(yīng)生成酯，這是白酒生產(chǎn)中產(chǎn)酯的主要途徑。存在于酒酷中的漢遜酵母、假絲酵母等微生物，均有較強(qiáng)的產(chǎn)酯能力。在啤酒酵母等微生物的生化反應(yīng)過程中，酸必須先被活化為相應(yīng)的?；o酶A，才能與乙醇合成相應(yīng)的乙酯，如下面的通式所示。RCO?SCoA+R’OH——>RCOOR’+CoASH酰基輔酶A醇酯輔酶A催化上述反應(yīng)的酶稱為酯化酶，為胞內(nèi)酶。(一)乙酸乙酯的產(chǎn)生由丙酮酸脫羧為乙醛，再氧化為乙酸，并在轉(zhuǎn)?；缸饔孟律梢阴］o酶A;或由丙酮酸氧化脫羧為乙酰輔酶A。乙酰輔酶A在酯化酶的作用下與酒精合成乙酸乙酯。C°*CH3CHO——O2~*CH3COOHCoASH轉(zhuǎn)?；窤TpCH3COCOOH>CH3CO?SCoA酯化酶CH3CH2OHch3cooc2h5（二）乳酸乙酯的產(chǎn)生乳酸乙酯的合成，符合一般脂肪酸乙酯的共同途徑。即乳酸經(jīng)轉(zhuǎn)?；富罨扇轷］o酶A,再在酯化酶的作用下與乙醇合成乳酸乙酯。CHCHOHCOOHCoA$HATP.CHCHOHCO?SCoAC2H5OH?CHCHOHCOOCHs3轉(zhuǎn)?；?酯化酶325（三）丁酸乙酯和己酸乙酯的產(chǎn)生丁酸乙酯及己酸乙酯的合成途徑，可用如下的反應(yīng)式表示。丁酸乙酯的生成。r>口LCC口一CqASHATP3八口lcCzHgOH■口LCCL口CqHCOOHCqHCO?SCOA5C^HCOOC^Hq3轉(zhuǎn)?；?酯化酶35己酸乙酯的生成。?？贚CC口一CqASHATP.八口lcC2H5OH■口LCCL口C「H]jCOOHC「H]〔CO?SCOA5C^H^[COOC^Ha511轉(zhuǎn)?；?11酯化酶51125五、醛酮化合物醛酮類化合物的生成途徑很多。如醇經(jīng)過氧化、酮酸脫酸、氨基酸脫氨、脫羧等反應(yīng)，均可生成相應(yīng)的醛、酮。（一）乙醛的生成1、由葡萄糖酵解生成的丙酮酸脫羧而成C6H12O6—2CH3COCOOH2CH3CHO葡萄糖丙酮酸乙醛2、由酒精氧化而成2C2H5OH+O2——>2CH3CHO+2H2O酒精氧乙醛水3、由丙氨酸脫氨、氧化而成的丙酮酸脫羧而成CH3CH（NH2）COOH-NH3，+[0],CH3COCOOH—C°2■CH3CHO丙氨酸丙酮酸乙醛

4、水解、脫氨、脫酸而成的乙醇氧化而成CH3CH（NH2）COOH—±H2QCH3CH2OH—CH3CHO-CO,-NH丙氨酸23酒精乙醛（二）丙烯醛的形成丙烯醛又名甘油醛。酒酷中含有甘油，當(dāng)酒酷或醪中感染大量雜菌時(shí)，則可產(chǎn)生多量的丙烯醛。其反應(yīng)途徑如下。TOC\o"1-5"\h\zCH2OH-H2OCHO-H2OCHO^HOH2Ch22CHCH2OHCH2OHCH2甘油丙烯醇丙烯醛（三）糠醛、縮醛、高級(jí)醛酮的形成1、糠醛的形成CHOICHOICHOHICHOHICHOHICH2OH戊糖HC——CHHC、,C-CHO+3H2O糠醛白酒中含有糠醛、醇基糠醛（糠醇）基甲基糠醛等呋喃衍生物?？啡┛蛇M(jìn)一步轉(zhuǎn)化為甲基醛和羥基醛；白酒中可能還存在以呋喃為分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的更復(fù)雜的物質(zhì)。他們也許均為焦香或醬香的成分之一。2、縮醛的形成縮醛由醛與醇縮合而成。其反應(yīng)通式為：RCHO+2R'OHRCH(OR')2+H2O醛醇縮醛水例如CHCHO+C2HOH>CHCH(OC2H)2±H2O乙醛酒精己酸水白酒中的縮醛主要是乙縮醛，其含量高者幾乎接近于乙醛。3、高級(jí)醛、酮的形成高級(jí)醛、酮是指分子中含3個(gè)碳以上的醛、酮。白酒酷或醪中的高級(jí)醛、酮，由氨基酸分解而成。結(jié)合前述的有關(guān)醇、酸的生成機(jī)理，可將由氨基酸分解而生成的產(chǎn)物歸納如下式。JRCH2OH