生物化學(xué)工程基礎(chǔ)(第三章代謝作用與發(fā)酵)課件

第三章代謝作用與發(fā)酵fermentation:廣義的講就是利用微生物或生物化學(xué)的手段，將各種物質(zhì)加以改變，然后利用由此取得的能量及代謝中間體，而得到各種有用的物質(zhì)。第一節(jié)生物體內(nèi)的糖類一、糖的概念糖即碳水化合物，是多羥基醛與多羥基酮及其衍生物或多聚物.它主要是由綠色植物經(jīng)光合作用形成的,主要是由C、H、O構(gòu)成的。二、糖的分類根據(jù)水解后產(chǎn)生單糖殘基的多少分為四大類單糖寡糖多糖結(jié)合糖1.單糖：不能再水解的糖D-葡萄糖1234566-磷酸葡萄糖

D-果糖1234566-磷酸果糖核糖321455-磷酸核糖核酮糖321455-磷酸核酮糖核酮糖

——戊酮糖甘油醛1233-磷酸甘油醛甘油醛

——丙醛糖葡萄糖在體內(nèi)的作用葡萄糖是體內(nèi)糖代謝的中心（1）葡萄糖是食物中糖(如淀粉)的消化產(chǎn)物（2）葡萄糖在生物體內(nèi)可轉(zhuǎn)變成其它的糖，如核糖、果糖、半乳糖、糖原等；（3）葡萄糖是哺乳動(dòng)物及胎兒的主要供能物質(zhì)（4）葡萄糖可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被岷椭舅岬奶脊羌?1214α-D-葡萄糖苷-（1→2）-β-D-果糖β-D-半乳糖苷-（1→4）-β-D-葡萄糖乳糖蔗糖淀粉(starch)藍(lán)色:α-1,4-糖苷鍵紅色:α-1,6-糖苷鍵直鏈淀粉支鏈淀粉糖原(glycogen)非還原端還原端糖原在體內(nèi)的作用糖原是體內(nèi)糖的貯存形式

糖原貯存的主要器官是肝臟和肌肉組織肝糖原：含量可達(dá)肝重的5%(總量為90-100g)肌糖原：含量為肌肉重量的1-2%(總量為200-400g)

人體內(nèi)糖原的貯存量有限，一般不超過500g.肝細(xì)胞中的糖原顆粒糖原顆粒4.結(jié)合糖糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物常見的結(jié)合糖有：糖脂：是糖與脂類的結(jié)合物糖蛋白：是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物（2）厭氧性發(fā)酵(anaerobicfermentation)：在發(fā)酵過程中不需要供給無菌空氣。

e.g.lacticacidbacteria--------lacticacid

Bacillusclostridium-------acetone-butanol（3）兼性發(fā)酵(facultativefermentation)：

在有氧、無氧條件下均能生活。如酒精酵母，在缺氧條件下進(jìn)行厭氣性發(fā)酵積累酒精，而在有氧條件下則進(jìn)行好氧發(fā)酵，大量繁殖菌體細(xì)胞。好氧發(fā)酵罐厭氧發(fā)酵罐1.

動(dòng)物、植物、微生物細(xì)胞中G分解產(chǎn)生能量的共同途徑

2.EMP的每一步都是由酶催化的。己糖激酶；磷酸果糖激酶（該酶受ATP、檸檬酸的抑制，為AMP所激活）；丙酮酸激酶；3-磷酸甘油醛脫氫酶（受碘乙酸抑制）；烯醇化酶（受氟化物抑制）。

3.當(dāng)以其他糖類作為碳源和能源時(shí)，先通過少數(shù)幾步反應(yīng)轉(zhuǎn)化為糖酵解途徑的中間產(chǎn)物，然后沿著糖酵解途徑進(jìn)行降解。

4.丙酮酸的不同去路。反應(yīng)中生成的NADH2不能積存，必須被重新氧化為NAD后，才能繼續(xù)不斷地推動(dòng)全部反應(yīng)。

在無氧條件下：

在乳酸菌中受乳酸脫氫酶的作用，丙酮酸作為受氫體而被還原為乳酸，即同型乳酸發(fā)酵；

在酵母菌中，丙酮酸受丙酮酸脫羧酶的作用生成乙醛，乙醛在乙醇脫氫酶的作用下作為受氫體被還原為乙醇，即酒精發(fā)酵；

在梭狀芽孢桿菌中，丙酮酸脫羧生成乙酰COA，然后經(jīng)一系列變化生成丁酰COA、丁醛，兩者作為受氫體被還原生成丁醇，生成物中還有丙酮、乙醇，所以稱為丙酮-丁醇發(fā)酵。

在有氧條件條件下：

丙酮酸進(jìn)入線粒體，脫氫和脫羧生成乙酰COA，在TCA循環(huán)中脫氫，并氧化形成CO2和H2O，或者各種代謝物，NADH2經(jīng)呼吸鏈將氫傳遞給氧生成水。另外，乙酰輔酶A在生物合成過程中作為C2化合物加以利用，形成脂肪等。在好氧條件下

丙酮酸進(jìn)入TCA環(huán)，進(jìn)行代謝，產(chǎn)生各種好氧代謝產(chǎn)物如檸檬酸、氨基酸、酶制劑、抗生素等，或完全氧化獲得能量。淀粉葡萄糖丙酮酸CO2+H2OATP生物體內(nèi)氧化分步驟進(jìn)行

三羧酸循環(huán)一定需要氧才能進(jìn)行。在三羧酸循環(huán)中脫下的氫，形成NADH和FADH2，然后再逐步傳遞給氧。返回丙酮酸三個(gè)二氧化碳三羧酸循環(huán)

微生物的代謝途徑：

淀粉葡萄糖

丙酮酸完全氧化CO2+H2O

不完全氧化不定向代謝

產(chǎn)物TCAO2-O2乙醇（酵母、細(xì)菌）、甘油（酵母）乳酸（乳酸菌）、己酸（細(xì)菌）丁醇（梭狀芽孢桿菌）、丙酸丁酸（細(xì)菌）控制EMP

微生物發(fā)酵過程即為生物反應(yīng)過程，是指由微生物在生長繁殖過程中所引起的生化反應(yīng)過程。一、酵母菌的酒精發(fā)酵

Q：酒精酵母的呼吸作用？第一節(jié)厭氧發(fā)酵機(jī)制與代謝調(diào)控巴斯德(LouisPasteur)曲頸瓶實(shí)驗(yàn)

1.無生命的水浸液能產(chǎn)生微生物

2.產(chǎn)生微生物需要種子，空氣才能產(chǎn)生微生物(一)自然發(fā)酵學(xué)說1、否定了生命“自然發(fā)生”學(xué)說；2、解決了當(dāng)時(shí)工、農(nóng)、醫(yī)方面提出的許多難題，推動(dòng)了生產(chǎn)的發(fā)展：3、奠定了微生物學(xué)的理論基礎(chǔ)，4、創(chuàng)造了一些微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法

水浸液燒開后不會(huì)腐敗，不燒開會(huì)腐?。蝗绻サ羝咳?，燒開后也會(huì)腐敗。

說明：無生命的水浸液不能產(chǎn)生微生物,產(chǎn)生微生物需要種子，空氣才能產(chǎn)生微生物(二)酒精發(fā)酵是生物化學(xué)現(xiàn)象

酒精發(fā)酵是純化學(xué)的現(xiàn)象(不同的觀點(diǎn))A“酵母的作用并不是由于它的生命活動(dòng)，相反恰恰是由于它的分解”

B“酵母體內(nèi)含有一種酶，它能使糖變成酒精和二氧化碳”

C“酒精發(fā)酵并不是非有活酵母參加不可”

巴士德試驗(yàn)證明酒精發(fā)酵是生物與化學(xué)相結(jié)合的現(xiàn)象。

巴士德試驗(yàn)A：將可發(fā)酵性的汁液放在燒瓶中，用棉塞塞好，加入煮沸滅菌，任何情況下沒有酒精發(fā)酵。B：加入少量的酵母到汁液中，很快引起酒精發(fā)酵，而且酵母數(shù)量增加。C：將酵母燒成灰，然后加入到燒瓶的汁液中，則不起發(fā)酵現(xiàn)象。

說明：發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。發(fā)酵現(xiàn)象是由微生物引起的。

結(jié)論

發(fā)酵是能量來源的過程，是在缺氧條件下新陳代謝的主要方式，是酵母菌、乳酸菌等微生物固有的呼吸作用的方式。

酒精發(fā)酵是生物與化學(xué)相結(jié)合的一種現(xiàn)象，也就是說生物體是化學(xué)反應(yīng)的所在地，在生物體內(nèi)將糖轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭投趸?，另一方面，這種化學(xué)反應(yīng)必須有生物體酵母參加。

Q:發(fā)酵作用和呼吸作用有何區(qū)別？(三)空氣對酵母菌作用的影響1.在敞口玻璃容器盛有液層很薄的可發(fā)酵性糖液

L/S＝1／4

（L—酵母的干重，S是耗糖量）2.在長頸玻璃瓶盛有半瓶可發(fā)酵性汁液L/S＝1／203.在2中將瓶的開口拉成曲頸細(xì)玻璃管L/S＝1／254.同3，將液體裝滿L/S＝1／755.將可發(fā)酵的汁液加熱煮沸，驅(qū)逐所含的空氣，見入酵母，用抽氣的方式將容器裝滿，于側(cè)管放一發(fā)酵栓，在無氧的條件下發(fā)酵，L/S＝1／175

酵母培養(yǎng)液中的空氣越少，則分解的糖越多，而酵母自然繁殖的數(shù)量越少，酵母在分解糖的過程中起著向催化劑的作用。即酵母進(jìn)行嫌氣性生活，分解許多糖變成酒精，而它得到的能量卻很少，自由繁殖的數(shù)量很少。在釀造酒的生產(chǎn)中，必須控制

通風(fēng)，使酵母發(fā)芽繁殖，生成

的酵母細(xì)胞，能夠在一定的

時(shí)間內(nèi)，將

全部發(fā)酵成

。如果通風(fēng)過渡，就會(huì)由于酵母的

生活而損失酒精。

(四)酒精生成機(jī)制

(1)葡萄糖（glucose）

EMP

丙酮酸（pyruvicacid）

己糖磷酸化作用

EMP六碳糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿继橇姿岜潜?/p>

(2)丙酮酸乙醇丙酮酸（pyruvicacid）脫羧乙醛（acetaldehyde）乙醛還原

乙醇（alcohol）

酵母菌在無氧的條件下，通過以上12步反應(yīng)，1分子G生成２分子的乙醇，２分子的CO2和2分子ATP。

2CH3COCOOH4ATPMg2+2ATP2CO22CH3CHONADH+H+NAD+C6H12O62C2H5OH1.從Ｇ－－乙醇，無氧氣參與，是無氧呼吸過程。

2.有脫氫反應(yīng)，脫下的氫有輔酶１攜帶。還原型

NADH+H+通過與乙醛反應(yīng)而重新被氧化的。

3.從Ｇ－－乙醇，凈得２ATP。

4.發(fā)酵過程的某些反應(yīng)需輔酶和輔助因子。返

(五)酒精發(fā)酵中付產(chǎn)物的形成

主產(chǎn)物（product）：酒精（alcohol）副產(chǎn)物（byproduct）：二氧化碳（carbondioxide）甘油（glycerol）乙醛（acetaldehyde）瑚珀酸（succinicacid）乙酸（aceticacid）酯（ester）高級醇（higheralcohol）

雙乙酰（diacetyl）(1)雙乙酰（diacetyl）合成途徑直接由乙酰輔酶Ａ和活性乙醛縮合而成。由-乙酰乳酸的非酶分解產(chǎn)生雙乙酰CH3CHO-TPP+CH3SCOA

CH3COCOCH3+COA

雙乙酰是酵母合成纈氨酸時(shí)派生出來的，雙乙酰是啤酒的重要風(fēng)味指標(biāo)，啤酒中的雙乙酰的含量取決于生成量與排除量之間的平衡（風(fēng)味閾值為為0.1ppm

）CH3CHO-TPPCH3COCOOH-乙酰乳酸纈氨酸雙乙酰2,3-丁二醇非酶氧化酵母還原降低啤酒中雙乙酰的措施:１.提高麥汁中氨基氮的含量；２.利用酵母的還原作用，將雙乙酰轉(zhuǎn)變成2,3-丁二醇；３.利用二氧化碳的洗滌作用，排除雙乙酰。+4.加入-乙酰乳酸脫羧酶;5.使用基因工程構(gòu)建的含有-乙酰乳酸脫羧酶的酵母菌株（2）酯類物質(zhì)啤酒的香味果酒的香味酒花香麥芽香發(fā)酵過程形成的各種酯類的香味果香發(fā)酵香陳釀香形成途徑：通式：R-CO-SCOA+ROHRCOOR+COA-SHR-CO-SCOA脂肪酸的激活作用酮酸的氧化作用在ATP的作用下，使脂肪酸活化酮酸的氧化作用R-COOH+ATP+COA-SH

RCO－SCOA+AMP+PPi

RCOCOOH+NAD+COASHRCO-SCOA+NADH2+CO2

影響因素:不同的酵母菌種，發(fā)酵時(shí)形成的酯量是不同的；發(fā)酵溫度高，有利于酯類的形成；接種量大，酯類的形成量低。

（3）含硫化合物

麥芽制造、麥汁制備都能生成揮發(fā)性的含硫化合物，但這些物質(zhì)在煮沸時(shí)被消除掉了，因此，啤酒中的含硫化合物大都是在發(fā)酵過程中形成的。非揮發(fā)性的，揮發(fā)性含硫化合物的來源含硫化合物揮發(fā)性的（硫醇）：影響啤酒的風(fēng)味含量低時(shí)（8-10ppb），對啤酒的風(fēng)味起加成作用；含量高時(shí)，構(gòu)成啤酒的生青味和氧化味。一般含硫化合物的閾值很低，如H2S,為５ppb。

二甲基硫是啤酒中重要的含硫化合物，它的含量因啤酒的類型不同而不同，它超過一定量，啤酒的風(fēng)味就失去了典型性。英國上面啤酒（Ale）DMS

14ppb

英國底面啤酒DMS

60~27ppb歐洲大陸底面啤酒DMS

44~114ppb

Q：含硫化合物的來源?二、細(xì)菌的酒精發(fā)酵（alcoholicfermentationofbacteria)

菌種為運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單孢菌（ZymomonasMobilis），少數(shù)假單胞桿菌（Pseudomonas），如林氏假單胞菌（Ps.lindneri）也能利用G經(jīng)ED途徑進(jìn)行酒精發(fā)酵?？偡磻?yīng)式為

C6H12O6+ADP+H3PO4→2C2H5OH+2CO2+ATP產(chǎn)物和酵母菌的酒精發(fā)酵相同，但產(chǎn)能水平各異。

在末端假單胞菌中能使2分子丙酮酸脫羧，然后還原乙醛生成2分子乙醇和2分子CO2；而在其他假單胞菌中氫載體再氧化后，生成1分子的乙醇、1分子乳酸和1分子CO2。

ED途徑------脫氧酮糖酸途徑由部分EMP途徑、部分HMP途徑組成。

ED途徑的三個(gè)階段

1、G氧化分解

6--磷酸葡萄糖酸+NADP·H（HMP）

2、6--磷酸葡萄糖酸三碳糖

6---P--葡萄糖酸脫水酶

6---P--葡萄糖酸2--酮--3--脫氧--6--P--葡萄糖酸

2--酮--3--脫氧--6--P--葡萄糖酸丙酮酸+3--P--甘油醛

3、氧化產(chǎn)能階段

3--P--甘油醛EMP丙酮酸

總反應(yīng)式C6H12O6+NADP++NAD++ADP+Pi2CH3COCOOH+NAD·2H++NADP·2H+ATP

轉(zhuǎn)

細(xì)菌酒精發(fā)酵的特點(diǎn)代謝速度快；發(fā)酵周期短，比酵母菌的酒精產(chǎn)率高；厭氧且耐高溫；能利用多種糖類發(fā)酵工藝技術(shù)要求高優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：三、乳酸發(fā)酵機(jī)制

1.

同型乳酸發(fā)酵：進(jìn)行乳酸發(fā)酵的主要是細(xì)菌。它們利用糖經(jīng)糖酵解途徑生成丙酮酸，丙酮酸還原產(chǎn)生乳酸。發(fā)酵產(chǎn)物中只有乳酸的稱為同型乳酸發(fā)酵，如乳鏈球菌（Streptococcuslactics）、乳酪鏈球菌（Streptococcuscremoris）、干酪乳桿菌（lactobacilluscasei）、保加利亞乳桿菌（Lac.bulgaricus）等。同型乳酸發(fā)酵的特點(diǎn)：1mol的G產(chǎn)生2mol乳酸，理論轉(zhuǎn)化率是100%。另外有很少量的乙醇、乙酸和二氧化碳等。2.異型乳酸發(fā)酵

發(fā)酵產(chǎn)物中除乳酸外同時(shí)還有乙酸、乙醇、二氧化碳等，稱為異型乳酸發(fā)酵。如一些明串菌株（Leuconostoc）及乳酸桿菌（Lactobacillus）。6-磷酸葡萄糖酸途徑：

1mol的G產(chǎn)生1mol的乳酸，理論轉(zhuǎn)化率是50%。另外有比例較高的乙醇、乙酸和二氧化碳等。

C6H12O6PK-OH2C-CHOH-CHOEMPCH3CHOHCOOHpBifidus途徑（雙歧途徑）：

雙歧桿菌（Bifidobacterium

）進(jìn)行的乳酸發(fā)酵有兩個(gè)磷酸酮解酶參與。在沒有氧化作用和脫氫作用下，2分子G分解為3分子乙酸和2分子3-磷酸甘油醛，轉(zhuǎn)化為乳酸，轉(zhuǎn)化率為50%。蘋果酸－乳酸發(fā)酵也是由乳酸菌引起的，它是一種生物降酸作用。

在水果酒的生產(chǎn)中，除進(jìn)行酒精發(fā)酵外，還必須進(jìn)行蘋果酸－乳酸發(fā)酵作用，只有在這種情況下，葡萄酒才能獲得成熟。四、甘油合成機(jī)制1.亞硫酸鹽法甘油發(fā)酵

酵母菌在酒精發(fā)酵時(shí)，如加入亞硫酸氫鈉等鹽類，它能與乙醛起加成作用，生成難溶的結(jié)晶狀亞硫酸納加成物，這樣就使乙醛不能作為受氫體，而迫使磷酸二羥丙酮作為受氫體，在α-磷酸甘油脫氫酶（NAD為輔酶）催化下生成α-磷酸甘油，后者在α-磷酸甘油磷酸酯酶催化下生成α-甘油。

CH2OHOHC6H12O6+NaHSO3→CHOH+CH3-

C-HOSO2Na+CO2

CH2OH

1mol葡萄糖只產(chǎn)生1mol甘油，不產(chǎn)生ATP，整個(gè)過程無ATP積余，可見在甘油發(fā)酵過程中亞硫酸鹽不能加得太多，否則會(huì)使酵母菌因得不到能量而終止發(fā)酵，必須留一部分酒精發(fā)酵，以使獲得一些能量，供生命活動(dòng)所需。

2ATPCO2NaHSO33-磷酸甘油醛→→丙酮酸→乙醛→乙醛亞硫酸鈉加成物葡萄糖→1.6-二磷酸果糖Pi2H

磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油→甘油該過程也稱酵母菌的II型發(fā)酵。Pi

Q:為什么果酒中的甘油含量較高？2.堿法甘油發(fā)酵

酒精酵母的發(fā)酵液在保持堿性（pH7.6以上）的條件下，乙醛不能作為正常的受氫體，乙醛在堿性溶液里２分子乙醛之間發(fā)生歧化反應(yīng)，相互氧化還原，生成等量的乙醇和乙酸。此時(shí)，由３－磷酸甘油醛脫氫生成的NADH+H+用來還原磷酸二羥丙酮，并進(jìn)而生成甘油．

CH2OH2C6H12O6+H2O2CHOH+C2H5OH+CH3COOH+2CO2CH2OH

堿法甘油發(fā)酵的產(chǎn)品有甘油、乙醇、乙酸，也不產(chǎn)生ATP，所以此法只能在酵母的非生長情況下進(jìn)行發(fā)酵。五、丙酸丁酸發(fā)酵1.丙酸發(fā)酵機(jī)制自1923年以來，微生物發(fā)酵生產(chǎn)丙酸的專利很多，所用的微生物集中在丙酸桿菌屬(Propionibacterium)。丙酸生產(chǎn)的代謝途徑一般認(rèn)為經(jīng)EMP途徑：葡萄糖

↓EMP

↓乳酸←丙酮酸→草酰乙酸→蘋果酸→富馬酸→琥珀酸→丙酸乙酸+CO2丙酸和乙酸的生成比例，以菌種、培養(yǎng)條件而變化。

以葡萄糖為基質(zhì)發(fā)酵丙酸和乙酸的生成比大多在2：1左右。問題：（1）丙酸桿菌生產(chǎn)丙酸受終產(chǎn)物（丙酸和乙酸）抑制，故難以使產(chǎn)物積累到較高程度，是一條較難進(jìn)行的代謝途徑。（2）同時(shí)由于發(fā)酵液中丙酸濃度低，大量副產(chǎn)物存在使產(chǎn)物分離提取較困難。由于近年來丙酸供不應(yīng)求，石油價(jià)格原因，合成法成本上升，人們對發(fā)酵法備受重視，如乳清滲透液、纖維素水解液和其他廉價(jià)原料。一批新型有效的發(fā)酵工藝和反應(yīng)器的出現(xiàn)使人們對在不久將來發(fā)酵法大規(guī)模生產(chǎn)丙酸充滿信心。2.丁酸發(fā)酵機(jī)制丁酸發(fā)酵是丁酸梭狀芽孢桿菌（Clostridiumbutylricum）所進(jìn)行的一類發(fā)酵，是專性厭氧性發(fā)酵。丁酸是其特征性發(fā)酵產(chǎn)物。丁酸型發(fā)酵的產(chǎn)物有：丁醇、丙酮、乙醇、CO2、H2、乙酸和丁酸等。它們利用糖經(jīng)糖酵解途徑產(chǎn)生丙酮酸，由丙酮酸產(chǎn)生乙酰輔酶Ａ縮合進(jìn)而還原成丁酸。２分子的丙酮酸產(chǎn)生２分子的乙酰CoA，縮合成乙酰乙酰輔酶Ａ，后者被還原成－羥丁酰CoA，脫水生成乙烯基乙酰CoA，再還原成丁酰CoA，最后生成丁酸。

丙酮-丁醇梭狀芽孢桿菌（Clostridiumacetobutylicum）的發(fā)酵產(chǎn)物中除丁酸外，有丁醇、丙酮、乙酸、CO2與H2等。發(fā)酵產(chǎn)物丙酮由乙酰乙酸脫羧而生成。丁醇則由丁酸還原而成。根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)物的不同有丙酮-丁醇發(fā)酵；丁醇-異丙醇發(fā)酵；丁酸發(fā)酵；丙酮-乙醇；丙酮-丁醇發(fā)酵化學(xué)反應(yīng)式如下2CH3COCOOH2CH3COSCoACH3COCH2COSCoACH3COCH2COSCoA

CH3COCH2COOHCH3COCH3

CH3CH2CH2COOH+2HCH3CH2CH2CHO+H2OCH3CH2CH2CHO+2HCH3CH2CH2CHOH（丁醇）六、己酸的發(fā)酵機(jī)制濃香型：己酸乙酯和丁酸乙酯；清香型：乙酸乙酯和乳酸乙酯；醬香型：一般認(rèn)為是4--乙基愈瘡木酚；兼香型：如西鳳酒。

己酸乙酯是濃香型大曲酒的主體香氣成分，是由已酸和乙醇酯化形成的。己酸的形成屬于合成發(fā)酵。在發(fā)酵過程中，乙醇和乙酸結(jié)合生成丁酸，丁酸再與乙醇結(jié)合生成己酸。若乙醇和乙酸的比率不同，則丁酸和已酸形成的比率也不同。

乙酸多時(shí)主要產(chǎn)物為丁酸：

CH3CH2OH+CH3COOH→

CH3CH2CH2COOH+H2O

乙醇多時(shí)主要產(chǎn)物為己酸：

2CH3CH2OH+CH3COOH→

CH3CH2CH2CH2CH2COOH+2H2O在乙醇含量遠(yuǎn)高于乙酸的酒醅（fermentinggrains）中，這個(gè)過程實(shí)際上是及其復(fù)雜的代謝過程。

酒醅（fermentinggrains）：固體發(fā)酵法釀造白酒時(shí)在窖內(nèi)發(fā)酵的固體物料。從配料、入窖溫度來控制其發(fā)酵條件。

在大曲酒發(fā)酵過程中，淀粉質(zhì)原料首先被糖化，然后有己酸菌將糖轉(zhuǎn)化成己酸、乙酸、CO2和H2O

。己酸與乙醇酯化主要通過?；o酶A的形式進(jìn)行，如下：

CH3CH2CH2CH2CH2COOH+ATP+CoASH→CH3CH2CH2CH2CH2COSCoA+AMP+Pi+H2OCH3CH2CH2CH2CH2COSCoA+CH3CH2OH→

CH3CH2CH2CH2CH2COOC2H5+CoASH己酸乙酯

但在大曲發(fā)酵中，通過上述途徑生成的己酸乙酯只是一部分，另一部分則是通過芽孢桿菌利用乙酸乙酯為接受體，加入乙醇生成丁酸乙酯，然后再與乙醇反應(yīng)生成己酸乙酯：

CH3COOC2H5+CH3CH2OH→

CH3CH2CH2COOC2H5+H2OCH3CH2CH2COOC2H5+CH3CH2OH→CH3CH2CH2CH2CH2COOC2H5+H2O

可以看出，乙醇、乙酸和乙酸乙酯是成香的前體物質(zhì)，其含量變化會(huì)導(dǎo)致酒質(zhì)量的波動(dòng)。

七、沼氣發(fā)酵機(jī)制

沼氣（biogas）(甲烷，methane)

甲烷發(fā)酵屬于厭氧消化(anaerobicdigestion)處理，是有機(jī)物厭氧分解過程中的主要過程。利用厭氧菌將工廠廢水、下水污泥中所含有的有機(jī)物進(jìn)行分解，不用對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌和純種培養(yǎng)和接種操作。它可以作為好氧處理的前階段處理。甲烷氣體（沼氣）是生物燃?xì)獾闹饕蓡T

（一）甲烷發(fā)酵機(jī)理

甲烷發(fā)酵是厭氧菌將碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等復(fù)雜的有機(jī)物最分解成甲烷和CO2，其反應(yīng)機(jī)理可分以下兩個(gè)階段：

第一個(gè)階段：是有機(jī)聚合物先被一群產(chǎn)酸菌分解成各種脂肪酸。第二個(gè)階段：是在甲烷菌的作用下的產(chǎn)氣過程稱為甲烷發(fā)酵。

有機(jī)物的甲烷發(fā)酵是許多厭氧菌同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)酸和產(chǎn)氣的復(fù)合發(fā)酵。

復(fù)雜有機(jī)物

←發(fā)酵細(xì)菌

可溶性簡單有機(jī)物

←產(chǎn)酸菌

揮發(fā)性脂肪酸（丙酸，異丁酸，異戊酸）專性質(zhì)子還原菌醋酸H2+HCO3

純醋酸菌

CH4

甲烷菌CH4

HCO3H+HCO3H2CO3H2O+CO2