Спиртовое брожение и его химизм

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.