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酿酒过程化学原理是什么样的

酿酒过程的化学原理涉及多个生物化学和有机化学反应,主要分为糖化、发酵、蒸馏(部分酒类)和陈酿四个阶段。以下是各阶段的化学机制:

1. 糖化(淀粉转化为糖)

适用酒类:啤酒、黄酒、白酒等以谷物为原料的酒。

酿酒过程化学原理是什么样的-图1
(图片来源网络,侵删)

化学反应

谷物中的淀粉(多糖)在酶的作用下水解为可发酵的糖类(单糖、双糖)。

  • 关键酶
  • α-淀粉酶:将淀粉分解为短链糊精(温度约65-75℃)。
  • β-淀粉酶:进一步将糊精分解为麦芽糖(温度约55-65℃)。
  • 反应式
  • [

    酿酒过程化学原理是什么样的-图2
    (图片来源网络,侵删)

    (

    ext{C}_6

    ext{H}_{10}

    酿酒过程化学原理是什么样的-图3
    (图片来源网络,侵删)

    ext{O}_5)_n xrightarrow{

    ext{酶}}

    ext{C}_{12}

    ext{H}_{22}

    ext{O}_{11} , (

    ext{麦芽糖}) +

    ext{葡萄糖}

    ]

    原理

    通过控制温度和pH,激活谷物发芽或外源添加的酶,将淀粉转化为酵母可利用的糖。

    2. 发酵(糖转化为酒精)

    关键微生物:酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。

    反应类型:无氧呼吸(酒精发酵)。

  • 主反应(以葡萄糖为例):
  • [

    ext{C}_6

    ext{H}_{12}

    ext{O}_6 xrightarrow{

    ext{酵母}} 2

    ext{C}_2

    ext{H}_5

    ext{OH} , (

    ext{乙醇}) + 2

    ext{CO}_2 +

    ext{能量(ATP)}

    ]

  • 副反应:生成少量甘油、高级醇(杂醇油)、酯类、有机酸等,影响风味。
  • 条件控制

  • 厌氧环境:防止酵母进行有氧呼吸(生成水而非酒精)。
  • 温度:15-30℃(不同酒类要求不同)。
  • pH:弱酸性(pH 4-5)抑制杂菌生长。
  • 3. 蒸馏(提高酒精度,仅限蒸馏酒)

    适用酒类:白酒、威士忌、伏特加等。

    原理:利用乙醇(沸点78℃)与水(沸点100℃)的沸点差异,通过加热和冷凝分离酒精。

  • 分馏:去除初馏分(含甲醇等有害物质)和尾馏分(含杂醇油),保留中段酒精。
  • 甲醇控制:果胶酶分解果胶可能生成甲醇,需通过工艺控制其含量。
  • 4. 陈酿(风味优化)

    化学变化

  • 酯化反应:乙醇与有机酸生成酯类(果香、花香来源)。
  • [

    ext{RCOOH} +

    ext{R'OH} rightarrow

    ext{RCOOR'} +

    ext{H}_2

    ext{O}

    ]

  • 氧化反应:醇类缓慢氧化为醛、酸,进一步参与酯化。
  • 木质素分解:橡木桶陈酿时释放香草醛、丁香酚等风味物质。
  • 结果:酒体更柔和,风味复杂化。

    5. 副产物与安全性

  • 杂醇油:过量可能引起头痛,需控制发酵条件。
  • 甲醇:毒性强,需通过原料处理(如水果去皮)和蒸馏工艺去除。
  • 酿酒本质是酵母代谢糖类生成乙醇的过程,同时伴随复杂的副反应塑造风味。不同酒类的差异源于原料处理(如糖化与否)、是否蒸馏及陈酿方式。化学原理与微生物活动的协同作用,使得酿酒兼具科学性与艺术性。

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