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酿酒的化学原理有哪些

酿酒的化学原理主要涉及糖的转化、酵母发酵、酒精生成及风味物质的形成等过程,以下是关键化学步骤的详细解析:

1. 糖化(Saccharification)

核心反应:将淀粉或多糖转化为可发酵的单糖(如葡萄糖)。

酿酒的化学原理有哪些-图1
(图片来源网络,侵删)
  • 酶的作用
  • 淀粉酶(Amylase):将淀粉分解为麦芽糖(如大麦发芽时产生)。
  • [

    ext{淀粉} xrightarrow{alpha-

    ext{淀粉酶}}

    酿酒的化学原理有哪些-图2
    (图片来源网络,侵删)

    ext{糊精} xrightarrow{beta-

    ext{淀粉酶}}

    ext{麦芽糖}

    酿酒的化学原理有哪些-图3
    (图片来源网络,侵删)

    ]

  • 糖化酶(Glucoamylase):进一步将糊精水解为葡萄糖。
  • 应用场景:啤酒酿造中麦芽的糖化、白酒生产中谷物处理。
  • 2. 发酵(Fermentation)

    核心反应:酵母通过无氧呼吸将糖转化为乙醇和二氧化碳。

  • 反应式
  • [

    ext{C}_6

    ext{H}_{12}

    ext{O}_6 xrightarrow{

    ext{酵母}} 2

    ext{C}_2

    ext{H}_5

    ext{OH} + 2

    ext{CO}_2 +

    ext{能量}

    ]

  • 关键因素
  • 酵母种类:酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是主力菌种。
  • 温度:20–30°C(过高导致杂醇油生成,过低抑制活性)。
  • pH:酸性环境(pH 4–5)抑制杂菌。
  • 氧气控制:初期需少量氧气促进酵母增殖,后期严格厌氧。
  • 3. 副产物的形成(风味来源)

    发酵过程中会产生多种化合物,赋予酒类独特风味:

  • 高级醇(杂醇油):异戊醇、异丁醇等,由氨基酸代谢产生,过量可能引发头痛。
  • 酯类:乙酸乙酯(果香)、己酸乙酯(菠萝香)等,由醇与酸酯化反应生成。
  • 醛类:乙醛(青草味)、糠醛(焦糖香),部分来自糖的热分解。
  • 酸类:乳酸、乙酸等,由细菌(如乳酸菌)或酵母代谢产生,影响口感平衡。
  • 4. 陈酿与熟成(Aging)

  • 酯化反应:乙醇与有机酸(如乙酸、乳酸)缓慢反应生成酯类,提升香气。
  • [

    ext{R-OH(醇)} +

    ext{R'-COOH(酸)} rightarrow

    ext{R'-COOR(酯)} +

    ext{H}_2

    ext{O}

    ]

  • 氧化反应:单宁等酚类物质氧化,使酒液颜色变深,口感更柔和(如葡萄酒)。
  • 挥发物质逸散:硫化物、醛类等***性物质减少,酒体更纯净。
  • 5. 蒸馏(仅白酒、威士忌等烈酒)

  • 物理分离原理:利用乙醇(沸点78°C)与水(100°C)的沸点差异,通过蒸馏提纯酒精。
  • 分馏控制
  • “酒头”:含低沸点物质(甲醇、醛类),通常弃用。
  • “酒心”:乙醇浓度高,杂质少。
  • “酒尾”:含高沸点杂醇油,影响口感。
  • 6. 微生物的协同与抑制

  • 有益菌:乳酸菌(产酸)、某些霉菌(如米曲霉用于清酒)。
  • 杂菌污染:醋酸菌(产乙酸)、野生酵母(产异味),需通过灭菌(巴氏杀菌)、调节pH或SO₂(葡萄酒中)抑制。
  • 不同类型酒的化学差异

    | 酒类 | 原料糖来源 | 关键化学特点 |

    |-|-|--|

    | 啤酒 | 麦芽中的淀粉 | 低温发酵,高级醇和酯类较少,CO₂保留。 |

    | 葡萄酒 | 葡萄中的果糖/葡萄糖 | 单宁氧化、苹果酸-乳酸发酵降低酸度。 |

    | 白酒 | 高粱/大米中的淀粉 | 高温发酵生成更多酯类,蒸馏提纯酒精。 |

    酿酒的本质是通过生物催化(酶和酵母)化学反应将糖转化为乙醇,同时通过控制条件(温度、pH、微生物等)调控风味物质的生成。每一步骤的化学变化共同决定了成酒的香气、口感和品质。

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