4.4 酒精发酵
4.4.1 酒精发酵的化学反应
酒精发酵是相当复杂的生物化学现象，有许多连续的反应和不少中间产物，而且需要一系列酶的作用。
4.4.1.1 糖分子的裂解
糖分子的裂解包括将己糖分解为丙酮酸的一系列反应，可以分为以下几个步骤：
(1)己糖磷酸化
己糖磷酸化是通过己糖磷酸化酶和磷酸己糖异构酶的作用，将葡萄糖和果糖转化为1，6二磷酸果糖的过程：
(2)１，６二磷酸果糖分裂为三碳糖
１，６二磷酸果糖在醛缩酶的作用下分解为磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮，由于磷酸甘油醛将参加下阶段的反应，磷酸二羟丙酮将转化为磷酸甘油醛，所以在这一过程中，好像只形成 磷酸甘油醛一样：
(3)３—磷酸甘油醛氧化为丙酮酸
３—磷酸甘油醛在氧化还原酶的作用下，转化为３—磷酸甘油酸，后者在变位酶的作用下转化为２—磷酸甘油酸；２—磷酸甘油酸在烯醇化酶的作用下，先形成烯醇式磷酸丙酮酸，然后转化为丙酮酸：
4.4.1.2 丙酮酸的分解
丙酮酸首先在丙酮酸脱羧酶和羧化辅酶的催化下脱去羧基，生成乙醛和二氧化碳；乙醛则在氧化还原酶的作用下还原为乙醇，同时将３—磷酸甘油醛氧化为３—磷酸甘油酸：
因此，可用下图简单地表示酒精发酵的整个过程：
4.4.1.3 甘油发酵
在酒精发酵开始时，参加３—磷酸甘油醛转化为３—磷酸甘油酸这一反应所必须的ＮＡＤ，是通过磷酸二羧丙酮的氧化作用（将ＮＡＤＨ２氧化为ＮＡＤ）来提供的，但这一氧化作用要伴随着甘油的产生。
每当磷酸二羧丙酮氧化一分子ＮＡＤＨ２，就形成一分子甘油，这一过程称为甘油发酵。 在这一过程中，由于将乙醛还原为乙醇所需的两个氢原子（由ＮＡＤＨ２提供）已被用于形成甘油，所以乙醛不能继续进行酒精发酵反应。因此，乙醛和丙酮酸形成其它的副产物（图４-５）。
实际上，在发酵开始时，酒精发酵和甘油发酵同时进行，而且甘油发酵占优势，以后酒精发酵则逐渐加强并占绝对优势，甘油发酵减弱，但并不完全停止。因此，在酒精发酵过程中，除产生乙醇外，还产生很多其它的副产物。
4.4.2 酒精发酵的主要副产物
4.4.2.1 甘油(CH2OH－CHOH－CH2OH)
甘油主要在发酵开始时由甘油发酵而形成。在葡萄酒中，其含量为6－10ｇ／Ｌ，葡萄酒中甘油的含量还受以下因素的影响：
①酵母菌种：一些菌种的产甘油能力强于其它菌种。
②基质：基质中糖含量高、SO2含量高则葡萄酒甘油含量高。
甘油具甜味，可使葡萄酒圆润。
4.4.2.2 乙醛（CH2CHO）
乙醛可由丙酮酸脱羧产生：
也可在发酵以外由乙醇氧化而产生。
在葡萄酒中乙醛的含量为20－60ｍｇ／Ｌ，有时可达300ｍｇ／Ｌ。乙醛可与ＳＯ２结合形成稳定的亚硫酸乙醛。这种物质不影响葡萄酒的质量，而游离的乙醛则使葡萄酒具氧化味，可用ＳＯ２处理，使这种氧化味消失。
4.4.2.3 醋酸（CH3COOH）
醋酸是构成葡萄酒挥发酸的主要物质，在正常发酵情况下，醋酸在葡萄酒中的含量为0.2－0.3ｇ／Ｌ，它是由乙醛经氧化还原作用而形成的：
葡萄酒中醋酸含量过高，就会具酸味。一般规定，白葡萄酒挥发酸含量不能高于0.88ｇ Ｈ２ＳＯ４／Ｌ，红葡萄酒不能高于0.98g H2SO4/L。
4.4.2.4 琥珀酸（COOH-CH2-CH2-COOH）
在所有的葡萄酒中都存在琥珀酸，但其含量较低，一般为0.6－1.5g/L。
4.4.2.5 乳酸（CH3-CHOH-COOH）
在葡萄酒中，其含量一般低于１ｇ／Ｌ，主要来源于酒精发酵和苹果酸—乳酸发酵。此外，在酒精发酵过程中，还产生很多其它副产物，它们都是由酒精发酵的中间产物—丙酮酸所产生的，并具有不同的味感。如：具辣味的甲酸，具烟味的延胡索酸，具酸白菜味的丙酸，具榛子味的乙酸酐，具巴旦杏仁味的3—羟丁酮等。
4.4.3 葡萄酒发酵的其它副产物
在葡萄酒发酵过程中，除酒精发酵的产物外，还有其它的副产物。
4.4.3.1 高级醇
在葡萄酒中的含量很低，但它们是构成葡萄酒二类香气的主要物质，在葡萄酒中的高级醇有异丙醇、异戌醇等，主要是由氨基酸形成的：
4.4.3.2 酯类
葡萄酒中含有有机酸和醇类，而有机酸和醇可以发生酯化反应，生成各种酯类化合物，葡萄酒中的酯类物质可分为两大类。
第一类为生化酯类，它们是在发酵过程中形成的。其中最重要的为乙酸脂，是乙醇和乙酸经酯化反应形成的，即使含量很少（0.15－0.20ｇ/Ｌ）也具有酸味。
第二类为化学酯类， 它们是在陈酿过程中形成的，其含量可达１ｇ／Ｌ。化学酯类的种类很多，是构成葡萄酒三类香气的主要物质。
表４－１列出葡萄发酵基质和葡萄酒的主要成分及其区别。
酒精发酵是相当复杂的生物化学现象，有许多连续的反应和不少中间产物，而且需要一系列酶的作用。
4.4.1.1 糖分子的裂解
糖分子的裂解包括将己糖分解为丙酮酸的一系列反应，可以分为以下几个步骤：
(1)己糖磷酸化
己糖磷酸化是通过己糖磷酸化酶和磷酸己糖异构酶的作用，将葡萄糖和果糖转化为1，6二磷酸果糖的过程：
(2)１，６二磷酸果糖分裂为三碳糖
１，６二磷酸果糖在醛缩酶的作用下分解为磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮，由于磷酸甘油醛将参加下阶段的反应，磷酸二羟丙酮将转化为磷酸甘油醛，所以在这一过程中，好像只形成 磷酸甘油醛一样：
(3)３—磷酸甘油醛氧化为丙酮酸
３—磷酸甘油醛在氧化还原酶的作用下，转化为３—磷酸甘油酸，后者在变位酶的作用下转化为２—磷酸甘油酸；２—磷酸甘油酸在烯醇化酶的作用下，先形成烯醇式磷酸丙酮酸，然后转化为丙酮酸：
4.4.1.2 丙酮酸的分解
丙酮酸首先在丙酮酸脱羧酶和羧化辅酶的催化下脱去羧基，生成乙醛和二氧化碳；乙醛则在氧化还原酶的作用下还原为乙醇，同时将３—磷酸甘油醛氧化为３—磷酸甘油酸：
因此，可用下图简单地表示酒精发酵的整个过程：
4.4.1.3 甘油发酵
在酒精发酵开始时，参加３—磷酸甘油醛转化为３—磷酸甘油酸这一反应所必须的ＮＡＤ，是通过磷酸二羧丙酮的氧化作用（将ＮＡＤＨ２氧化为ＮＡＤ）来提供的，但这一氧化作用要伴随着甘油的产生。
每当磷酸二羧丙酮氧化一分子ＮＡＤＨ２，就形成一分子甘油，这一过程称为甘油发酵。 在这一过程中，由于将乙醛还原为乙醇所需的两个氢原子（由ＮＡＤＨ２提供）已被用于形成甘油，所以乙醛不能继续进行酒精发酵反应。因此，乙醛和丙酮酸形成其它的副产物（图４-５）。
实际上，在发酵开始时，酒精发酵和甘油发酵同时进行，而且甘油发酵占优势，以后酒精发酵则逐渐加强并占绝对优势，甘油发酵减弱，但并不完全停止。因此，在酒精发酵过程中，除产生乙醇外，还产生很多其它的副产物。
4.4.2 酒精发酵的主要副产物
4.4.2.1 甘油(CH2OH－CHOH－CH2OH)
甘油主要在发酵开始时由甘油发酵而形成。在葡萄酒中，其含量为6－10ｇ／Ｌ，葡萄酒中甘油的含量还受以下因素的影响：
①酵母菌种：一些菌种的产甘油能力强于其它菌种。
②基质：基质中糖含量高、SO2含量高则葡萄酒甘油含量高。
甘油具甜味，可使葡萄酒圆润。
4.4.2.2 乙醛（CH2CHO）
乙醛可由丙酮酸脱羧产生：
也可在发酵以外由乙醇氧化而产生。
在葡萄酒中乙醛的含量为20－60ｍｇ／Ｌ，有时可达300ｍｇ／Ｌ。乙醛可与ＳＯ２结合形成稳定的亚硫酸乙醛。这种物质不影响葡萄酒的质量，而游离的乙醛则使葡萄酒具氧化味，可用ＳＯ２处理，使这种氧化味消失。
4.4.2.3 醋酸（CH3COOH）
醋酸是构成葡萄酒挥发酸的主要物质，在正常发酵情况下，醋酸在葡萄酒中的含量为0.2－0.3ｇ／Ｌ，它是由乙醛经氧化还原作用而形成的：
葡萄酒中醋酸含量过高，就会具酸味。一般规定，白葡萄酒挥发酸含量不能高于0.88ｇ Ｈ２ＳＯ４／Ｌ，红葡萄酒不能高于0.98g H2SO4/L。
4.4.2.4 琥珀酸（COOH-CH2-CH2-COOH）
在所有的葡萄酒中都存在琥珀酸，但其含量较低，一般为0.6－1.5g/L。
4.4.2.5 乳酸（CH3-CHOH-COOH）
在葡萄酒中，其含量一般低于１ｇ／Ｌ，主要来源于酒精发酵和苹果酸—乳酸发酵。此外，在酒精发酵过程中，还产生很多其它副产物，它们都是由酒精发酵的中间产物—丙酮酸所产生的，并具有不同的味感。如：具辣味的甲酸，具烟味的延胡索酸，具酸白菜味的丙酸，具榛子味的乙酸酐，具巴旦杏仁味的3—羟丁酮等。
4.4.3 葡萄酒发酵的其它副产物
在葡萄酒发酵过程中，除酒精发酵的产物外，还有其它的副产物。
4.4.3.1 高级醇
在葡萄酒中的含量很低，但它们是构成葡萄酒二类香气的主要物质，在葡萄酒中的高级醇有异丙醇、异戌醇等，主要是由氨基酸形成的：
4.4.3.2 酯类
葡萄酒中含有有机酸和醇类，而有机酸和醇可以发生酯化反应，生成各种酯类化合物，葡萄酒中的酯类物质可分为两大类。
第一类为生化酯类，它们是在发酵过程中形成的。其中最重要的为乙酸脂，是乙醇和乙酸经酯化反应形成的，即使含量很少（0.15－0.20ｇ/Ｌ）也具有酸味。
第二类为化学酯类， 它们是在陈酿过程中形成的，其含量可达１ｇ／Ｌ。化学酯类的种类很多，是构成葡萄酒三类香气的主要物质。
表４－１列出葡萄发酵基质和葡萄酒的主要成分及其区别。
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