酒類(lèi)發(fā)酵機(jī)理

3.1酵母生長(zhǎng)周期3.2酒精發(fā)酵（AF）C6H12O6一2CH3CH2OH+2CO2+Q葡萄糖 乙醇 二氧化碳除乙醇外，在酒精發(fā)酵也會(huì)產(chǎn)生，其他幾個(gè)化合物如高級(jí)醇、酯、甘油、丁二酸、雙乙酰、乙偶姻、2,3-丁二醇。3.3甘油丙酮酸發(fā)酵甘油是干葡萄酒的第三個(gè)主要成分（次于水和乙醇）。它的濃度通常是6-10g/L,提高葡萄酒的質(zhì)量，因?yàn)樗鼛?lái)甜蜜和口感的感覺(jué)。甘油主要產(chǎn)生在酒精發(fā)酵的第一步，當(dāng)酵母的增長(zhǎng),他們需要大量的丙酮酸增加生物量。每次使用丙酮酸分子anabolically,NAD+赤字產(chǎn)生，必須通過(guò)甘油丙酮酸途徑恢復(fù)。此外，酵母生產(chǎn)甘油作為對(duì)高滲透壓力的保護(hù)者。甘油生產(chǎn)可能是由兩個(gè)主要機(jī)制：（1）最初的乙醇脫氫酶缺乏，導(dǎo)致減少的不平衡的等價(jià)物（2）必須的初始糖含量高（20%）,導(dǎo)致滲透壓力和甘油生產(chǎn)的反應(yīng)。甘油含量的增加經(jīng)常需要，但酒菌株構(gòu)建通常為此也生成醋酸，使其濃度增加。3.4氮代謝釀酒酵母只能使用氨和AA。脯氨酸可以吸收釀酒酵母只有在有氧條件下。可同化氮（EAN）：所有的氨和氨基酸、脯氨酸除外。這種EAN可以簡(jiǎn)單地利用甲醛指數(shù)決定的。EAN<130mg/l嚴(yán)重影響酒精發(fā)酵的正確發(fā)展，過(guò)量的氮會(huì)導(dǎo)致不可吸收殘留氮的存在（微生物不穩(wěn)定、氨基甲酸乙酯&生物胺）。迄今為止，釀酒酵母中的15運(yùn)輸AA系統(tǒng)已利用原子吸收光譜法確定，耦合的進(jìn)入一個(gè)質(zhì)子。這種質(zhì)子必須送到細(xì)胞外部以維持細(xì)胞自動(dòng)調(diào)節(jié)。銨和氨基酸的吸收:主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，因?yàn)樗ㄟ^(guò)H+-ATP酶消耗ATP。缺乏足夠的EAN可以使酵母使用硫原子吸收光譜法（半胱氨酸和蛋氨酸），釋放出氫亞硫酸鹽和硫醇。建議補(bǔ)充鹽銨不僅避免發(fā)酵停滯和緩慢發(fā)酵,也減少異味。AA組成之間的關(guān)系描述了葡萄和葡萄酒的最終的芳香成分5氧氣和脂類(lèi)的生物合成然而,有一些重要的生物合成途徑，使用氧氣作為基質(zhì)，例如植物固醇和不飽和脂肪酸在第一階段的酒精發(fā)酵(發(fā)展階段)，酵母細(xì)胞增殖活躍，需要建立新的等離子體膜。因此，酵母必須合成大量的植物固醇，脂肪酸和磷脂。固醇的合成甲羥戊酸途徑：這個(gè)途徑的關(guān)鍵階段由角鯊烯單氧酶催化，它使用氧氣作為酶作用物，將角鯊烯轉(zhuǎn)換成角鯊烯2、3、環(huán)氧化物。之后，角鯊烯環(huán)氧羊毛甾醇環(huán)化酶催化作用第一固醇的合成途徑，羊毛甾醇。后來(lái)，羊毛甾醇是用來(lái)獲得麥角固醇(釀酒酵母主要固醇)。這個(gè)復(fù)雜的過(guò)程是由多酶復(fù)合體,脂肪酸合成酶催化的。這種酶用作基質(zhì)乙酰輔酶A和丙二酰輔酶A生產(chǎn)棕櫚酸。后來(lái)，棕櫚酸,16個(gè)碳原子的飽和脂肪酸，可用于生產(chǎn)其他脂肪酸。脂肪酸與更多的碳單位，比如estearic酸由棕櫚酸通過(guò)伸長(zhǎng)得到。不飽和脂肪酸(UFA)需要氧氣合成。在釀酒酵母，不飽和脂肪酸生產(chǎn)由脫飽和酶催化產(chǎn)生。這種酶在低溫和氧氣的存在時(shí)合成。后來(lái),脂肪酸用于合成磷脂，插入到原生質(zhì)膜。缺乏氧氣有時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵停滯和緩慢的發(fā)酵。發(fā)酵時(shí)葡萄汁建議在指數(shù)增長(zhǎng)階段進(jìn)行通氣。為了鼓勵(lì)酵母來(lái)構(gòu)建他們的膜，避免微生物發(fā)酵，所有微生物都需要保持足夠的流動(dòng)性的膜。血漿的膜的流動(dòng)性明顯受溫度和乙醇濃度的影響。白葡萄酒低溫發(fā)酵(14?18oC)，發(fā)酵過(guò)程為保留果實(shí)香氣而不通氧。為保持細(xì)胞膜的流動(dòng)性，細(xì)胞合成中分子飽和脂肪酸(作用同長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸)。后者有毒性，分泌到胞外后降低酵母活力、終止酵母發(fā)酵。紅葡萄酒發(fā)酵溫度高(28?30oC)，前期醪液循環(huán)以加強(qiáng)色度浸提，期間氧進(jìn)入醪液，所以不影響酵母生長(zhǎng)代謝。乙醇大幅改變膜的流動(dòng)性。在這種情況下，釀酒酵母必須增加固醇和不飽和脂肪酸的比例來(lái)彌補(bǔ)這種效應(yīng),從而增強(qiáng)其耐乙醇。紅色釀酒,這些變化可以做沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)樵诠嘌b過(guò)程中引入了氧氣。然而，如前所述，白葡萄酒通常不曝氣，在這種情況下，缺氧可能很難適應(yīng)乙醇酵母。3.5發(fā)酵停滯和緩慢發(fā)酵1。非常高的糖濃度：原因:過(guò)度糖濃度、乙醇的過(guò)度集中。 解決方案:建議使用高耐乙醇的酵母。2、極端溫度：原因:溫度過(guò)低，酵母數(shù)量不足；溫度過(guò)高(>30C)發(fā)酵面臨停止的危險(xiǎn)。解決方案:保持溫度。3、完整的乏氧生活：建議通氣，至少在指數(shù)增長(zhǎng)階段。3.6其他酒精發(fā)酵的發(fā)酵產(chǎn)物1、 雙乙酰、乙偶姻、2、3-丁二醇由丙酮酸和乙醛的冷凝一乙酰乳酸（脫碳酸基）：一雙乙酰（氧化）一乙偶姻（還原）乙偶姻，特別是雙乙酰散發(fā)一種黃油氣味，可能導(dǎo)致葡萄酒的香氣。2、 乙醛：酒精發(fā)酵的中產(chǎn)物，通過(guò)丙酮酸進(jìn)行脫羧反應(yīng)。乙醛主要是減少乙醇，但小數(shù)量的可能釋放到葡萄酒。乙醛可以通過(guò)乙醇的化學(xué)或生物氧化產(chǎn)生。香味:老化、氧化3、 乙酸:酒中主要揮發(fā)酸。 它的高濃度散發(fā)醋氣味和一種不愉快的感覺(jué)。醋酸可能由酵母、乳酸菌（實(shí)驗(yàn)室）和醋酸菌（AAB）產(chǎn)生。通常釀酒酵母在酒精發(fā)酵中生產(chǎn)少量的醋酸（0.1--0.3g/1）。發(fā)酵停滯&緩慢發(fā)酵可以生成大量的這種酸一一實(shí)驗(yàn)室或酵母產(chǎn)生更多的醋酸通過(guò)水解乙酰輔酶a（正常）。4、 高級(jí)醇：通過(guò)氨基酸的代謝分離產(chǎn)生。通過(guò)氨基酸脫羧和減少，相應(yīng)的酮酸的碳骨架不同時(shí)產(chǎn)生高級(jí)醇。高級(jí)醇通常低于檢測(cè)極限但他們是一些酯的前體，這有很大的感官?zèng)_擊。5、 酯類(lèi)：由?；o酶a和醇與醇間的?；D(zhuǎn)移酶合成有兩種類(lèi)型的葡萄酒中酯類(lèi):醋酸纖維素較高的醇類(lèi)和脂肪酸酯和乙醇。第一組：由乙酰輔酶a和不同高級(jí)醇合成。這些酯散發(fā)不同的氣味:膠水（乙酸乙酯），香蕉（乙酸異戊酯）或玫瑰（醋酸苯乙醇）。另一組的酯是合成不同?；o酶a和乙醇。不同的脂肪酸酯和乙醇給水果香氣。所有的酯類(lèi),除了乙酸乙酯，給了一個(gè)令人愉快的氣味和積極貢獻(xiàn)葡萄酒香氣。其他酯類(lèi)：如乳酸乙酯和琥珀酸二乙酯濃度在正常沒(méi)有任何感覺(jué)的影響。6琥珀酸:琥珀酸定量第三酒精發(fā)酵的產(chǎn)物。一些作者認(rèn)為琥珀酸是合成通過(guò)檸檬酸循環(huán)盡管其功能?chē)?yán)重限制。然而，其他作者認(rèn)為這個(gè)周期在發(fā)酵條件無(wú)效。在任何情況下，琥珀酸存在于酒的濃度在0.6和1.2g/1,這大大有助于葡萄酒的酸度。釀酒酵母也釋放到酒中其他酸如乳酸，異戊酸和異丁酸，脂肪酸，等等，但只有在低濃度。4-乙烯基愈創(chuàng)木酚當(dāng)阿魏酸在阿魏酸脫羧酶作用下脫羧基，產(chǎn)品4-VG,丁香的獨(dú)特香味。啤酒菌株的酶不存在和大多數(shù)啤酒酵母菌菌株，但存在于野生酵母，所以4-VG在大多數(shù)啤酒的存在肯定受野生酵母污染的跡象。4、 營(yíng)養(yǎng)不良： 缺乏某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，氮、維生素、礦物質(zhì)等。酵母催化劑的添加，鹽銨(磷酸和/或硫酸)，硫胺素。催化劑從酵母準(zhǔn)備并提供其他幾個(gè)有趣的物質(zhì)，如植物固醇，不飽合脂肪酸，礦物質(zhì)，泛酸等等。這些催化劑在發(fā)酵后期非常有用。5、 抗真菌物質(zhì)的存在：原因:含有殺蟲(chóng)劑殘留嚴(yán)重影響酒精發(fā)酵。 解決方案:葡萄園的治療必須密切檢查。6、 中鏈脂肪酸的存在：原因：中鏈脂肪酸減少酵母生存能力，甚至阻止酒精發(fā)酵。這個(gè)問(wèn)題在白色的釀酒更為普遍，因?yàn)榫凭l(fā)酵通常是在低溫和無(wú)通氣。解決方案:酵母外殼從外界吸附中鏈脂肪酸和提供固醇&不飽和脂肪酸。他們