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米酒的发酵实验原理

米酒的发酵实验原理主要涉及微生物的代谢作用,特别是酵母菌根霉(或米曲霉)的协同作用,通过糖化酒精发酵两个阶段将糯米中的淀粉转化为酒精和风味物质。以下是具体原理:

1. 原料处理与淀粉糊化

  • 原料选择:糯米中的主要成分为淀粉(多糖),是发酵的底物。
  • 蒸煮糊化:通过高温蒸煮,破坏淀粉的晶体结构(糊化),使其更容易被酶分解。
  • 2. 糖化阶段(淀粉→葡萄糖)

  • 酒曲的作用:酒曲中含有根霉(Rhizopus)或米曲霉(Aspergillus oryzae),其分泌的α-淀粉酶糖化酶将淀粉分解为葡萄糖(单糖)。
  • 化学反应
  • (

    米酒的发酵实验原理-图1
    (图片来源网络,侵删)

    ext{淀粉} xrightarrow{

    ext{淀粉酶}}

    ext{麦芽糖} xrightarrow{

    米酒的发酵实验原理-图2
    (图片来源网络,侵删)

    ext{糖化酶}}

    ext{葡萄糖} )

    3. 酒精发酵阶段(葡萄糖→酒精)

  • 酵母菌的代谢:酵母菌(如Saccharomyces cerevisiae)在无氧条件下,通过无氧呼吸将葡萄糖转化为酒精和二氧化碳。
  • 化学反应
  • (

    米酒的发酵实验原理-图3
    (图片来源网络,侵删)

    ext{C}_6

    ext{H}_{12}

    ext{O}_6 xrightarrow{

    ext{无氧呼吸}} 2

    ext{C}_2

    ext{H}_5

    ext{OH} + 2

    ext{CO}_2 +

    ext{能量} )

    4. 风味物质的形成

  • 副产物积累:除了酒精,发酵过程中还会产生少量有机酸(如乳酸)、酯类(果香物质)和氨基酸,赋予米酒独特风味。
  • 微生物共生:酒曲中的乳酸菌等微生物可调节pH,抑制杂菌生长。
  • 关键控制因素

    1. 温度

  • 糖化阶段:30°C左右(促进根霉生长)。
  • 酒精发酵阶段:20-25°C(避免高温抑制酵母活性)。
  • 2. 氧气控制

  • 糖化阶段需少量氧气(促进根霉繁殖);酒精发酵需无氧环境。
  • 3. 灭菌操作

  • 蒸煮糯米和容器消毒可避免杂菌污染。
  • 实验现象验证

  • 产气:发酵容器中产生气泡(CO₂)。
  • 液体变化:糯米逐渐变软,渗出甜味液体(糖化阶段),后转为微酸并有酒香(酒精生成)。
  • pH变化:发酵液pH下降(有机酸积累)。
  • 总结原理

    米酒发酵是淀粉酶解(糖化)与酵母无氧发酵共同作用的结果,通过微生物代谢将碳水化合物转化为酒精和风味物质。整个过程体现了酶催化反应微生物发酵的生物技术应用。

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