Спиртовым брожением называют процесс превращения микроорганизмами сахара в этиловый спирт и углекислый газ:
С6Н12О6 = 2 СН3СН2ОН + 2 СО2
Возбудителями спиртового брожения являются дрожжи, но его могут вызывать и некоторые мицелиальные грибы, образуя при этом значительно меньше спирта (5-7%). Окончательно был установлен факт участия дрожжей в брожении Л.Пастером в 1857 г.
Любое брожение протекает в две стадии. Первая – окислительная, включает превращение глюкозы до пировиноградной кислоты с образованием двух молекул восстановленного НАД·Н2 – промежуточного акцептора водорода:
С6Н12О6 → 2 СН3СОСООН + НАД·Н2,
а во второй стадии – восстановительной - НАД·Н2 передает водород конечному акцептору, который превращается в основной конечный продукт брожения.
Дрожжи образуют фермент пируватдекарбоксилазу, которая катализирует реакцию декарбоксилирования пировиноградной кислоты с отщеплением СО2 и образованием уксусного альдегида:
2 СН3СОСООН → 2 СН3СНО + 2 СО2.
Углекислый газ является одним из конечных продуктов брожения. Уксусный альдегид играет роль конечного акцептора водорода. Вступая во взаимодействие с НАД·Н2 , он при участии фермента алкогольдегидрогеназы восстанавливается в этиловый спирт, а НАД·Н2 регенерируется (окисляется) в НАД:
2 СН3СНО + НАД·Н2 → 2 СН3СН2ОН + 2 НАД
Реакция восстановления уксусного альдегида в этиловый спирт завершает спиртовое брожение.
Спиртовое брожение – процесс малоэкономичный; при сбраживании грамм молекулы глюкозы синтезируется всего 2 моля АТФ. Недостаток выделяющейся при брожении энергии дрожжи возмещают за счет переработки большого количества сахара.
При спиртовом брожении образуются побочные продукты: глицерин (1-3%), уксусный альдегид, уксусная и янтарная кислоты, сивушные масла -смесь высших спиртов – изоамилового, изобутилового, амилового, н-пропилового и др. и некоторые другие вещества. Высшие спирты участвуют в формировании аромата и вкуса напитков спиртового брожения.