1. 糖分转化
糖源处理:葡萄或谷物中的糖类(如葡萄糖、麦芽糖)直接参与发酵。谷物需先经糖化(淀粉酶水解淀粉为可发酵糖)。代谢途径:酵母通过糖酵解(EMP途径)将葡萄糖分解为丙酮酸,无氧条件下生成乙醇和CO₂(酒精发酵)。反应式为:C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂。2. 酵母动态
增殖阶段:初期有氧条件下,酵母通过呼吸作用快速繁殖,增加生物量。发酵阶段:缺氧时转为发酵代谢,糖分转化为乙醇。高糖环境可能触发克雷布特里效应,抑制有氧呼吸。3. 代谢副产物
风味物质:酯类:乙酸乙酯等赋予果香,由酰基辅酶A与醇类酯化形成。高级醇:异戊醇等由氨基酸脱氨或糖代谢副反应生成,过量可能产生杂醇油。有机酸:柠檬酸、琥珀酸等调节pH,影响口感。甘油:由磷酸二羟丙酮还原生成,增加酒体圆润感。4. 环境参数变化
温度:最佳范围18-30℃(依酒类而异)。高温加速发酵但增加副产物;低温减缓速度,提升纯净度。pH值:初始pH 4-5(抑制杂菌),随有机酸积累逐渐下降,进一步稳定微生物群落。5. 微生物相互作用
自然发酵:多种酵母(如非酿酒酵母属)和细菌(如乳酸菌)协同作用。后期可能发生苹果酸-乳酸发酵,降低酸度(如葡萄酒的二次发酵)。竞争抑制:酒精和酸度升高抑制病原菌,确保发酵安全。6. 发酵终点
终止标志:糖分耗尽、酒精度达15-16%(体积比,抑制酵母活性)或人为干预(降温、添加抑制剂)。酵母沉降:代谢活动停止后,酵母絮凝沉淀,酒液澄清。7. 酒类差异
葡萄酒:自然酵母主导,单次发酵,可能进行苹果酸-乳酸发酵。啤酒:麦芽糖化后接种专用酵母,低温发酵(拉格:8-15℃;艾尔:15-24℃)。白酒:固态发酵,混合霉菌、酵母和细菌,生成复杂风味物质。8. 后续影响
陈酿阶段:非生物变化(如酯化、氧化)持续进行,风味趋于柔和。质量控制:监测酒精浓度、残糖量及副产物比例,确保风味平衡与安全性。总结:酿酒发酵是糖类经微生物代谢转化为乙醇及风味物质的过程,受菌种、环境及工艺调控,形成各酒类的独特品质。精确控制参数与理解生化机制是优化酿造的关键。