乙醇发酵

乙醇发酵，也称为酒精发酵，是将糖、葡萄糖、果糖和蔗糖等糖类转化为细胞能量，产生乙醇和二氧化碳的副产物的生物过程。因为酵母在没有氧气的情况下执行此转换，所以酒精发酵被认为是一个厌氧过程。它也发生在某些鱼类中（包括金鱼和鲤鱼）（在乳酸发酵过程中）在氧气不足时提供能量。

乙醇发酵有许多用途，包括酒精饮料和乙醇燃料的生产以及面包面团的发酵。

发酵不需要氧气。如果存在氧气，某些酵母菌（例如乳酸克鲁维酵母或解脂克鲁维酵母）会在称为细胞呼吸的过程中将丙酮酸完全氧化为二氧化碳和水，因此，这些酵母菌仅在厌氧环境（而非细胞）中才会产生乙醇呼吸）。这种现象被称为巴斯德效应。

但是，许多酵母菌，例如常用的面包酵母、酿酒酵母或裂殖酵母裂殖酵母在一定条件下，即使在有氧条件下也发酵而不是呼吸。在葡萄酒酿造中，这被称为反巴斯德效应。这些酵母即使在有氧条件下也会产生乙醇条件，如果提供了正确的营养。在分批发酵过程中，在此过程的早期，每毫克细胞蛋白的乙醇生产速率xxx，随着乙醇在周围肉汤中的积累，乙醇生产速率逐渐下降。研究表明，除去这种积聚的乙醇并不能立即恢复发酵活性，并且它们提供了证据，表明代谢率下降是由于生理变化（包括可能的乙醇破坏）而不是乙醇的存在。已经研究了导致发酵活性下降的几种潜在原因。活力保持在90％或以上，内部pH保持接近中性，在整个分批发酵过程中，糖酵解和产醇酶的比活（体外测量）仍然很高。这些因素似乎都与分批发酵过程中发酵活性的下降没有因果关系。

乙醇发酵会导致面团变硬。酵母生物消耗面团中的糖，并产生乙醇和二氧化碳作为废品。二氧化碳在面团中形成气泡，使其膨胀为泡沫。烘烤后残留的乙醇少于2％。

酒精饮料中所含的所有乙醇（包括碳浸渍产生的乙醇）都是通过酵母发酵产生的。

• 葡萄酒是通过葡萄中天然糖的发酵生产的。苹果酒和梨酒分别通过苹果和梨中天然糖的类似发酵而产生；其他水果酒则是通过糖在任何其他种类的水果中发酵而产生的。白兰地和生命之水德VIE（例如slivovitz）所生产的蒸馏这些水果发酵饮料。
• 米德是通过蜂蜜中天然糖的发酵产生的。
• 啤酒、威士忌和伏特加酒是通过谷物淀粉的发酵生产的，这些淀粉已经被淀粉酶转化为糖，而淀粉酶存在于已发芽（即发芽）的谷粒中。可以将其他来源的淀粉（例如土豆和未发芽的谷物）添加到混合物中，因为淀粉酶也将作用于这些淀粉。在某些国家/地区，它也可能被淀粉酶诱导并唾液发酵。威士忌和伏特加酒也经过蒸馏；杜松子酒和相关饮料是通过在蒸馏过程中向伏特加类原料中添加调味剂来生产的。
• 米酒（包括清酒）是由米曲霉（Aspergillus oryzae）霉菌将谷物淀粉转化为糖的发酵产生的。白酒、烧酒和烧酒由这样发酵产物蒸馏。
• 朗姆酒和其他一些饮料是通过甘蔗的发酵和蒸馏生产的。朗姆酒通常是由甘蔗糖蜜制成的。

在所有情况下，发酵都必须在允许二氧化碳逸出但防止外部空气进入的容器中进行。这是为了减少有害细菌或霉菌污染啤酒的风险，并且因为二氧化碳的积累会产生风险容器将破裂或发生故障，可能会造成人身伤害或财产损失。

各种碳水化合物产品的酵母发酵也可用于生产添加到汽油中的乙醇。

在温暖地区，乙醇的主要原料是甘蔗。在温带地区，使用玉米或甜菜。

在欧洲的某些地区，尤其是法国和意大利，通过蒸馏多余的葡萄酒，葡萄已事实上成为燃料乙醇的原料。也可以使用多余的含糖饮料。在日本，已经提出使用通常制成清酒的大米作为乙醇源。

乙醇可由矿物油或糖或淀粉制成。淀粉最便宜。每英亩能量含量最高的淀粉作物是木薯，生长在热带国家。

泰国在1990年代就已经拥有大量的木薯产业，用作牛饲料和廉价的小麦粉混合物。尼日利亚和加纳已经在建立木薯制乙醇工厂。当原油价格高于每桶120美元时，从木薯生产乙醇目前在经济上是可行的。

木薯的新品种正在开发中，因此未来的前景仍然不确定。目前，每公顷木薯产量为25-40吨（使用灌溉和肥料），从一吨木薯根中，大约可生产200升乙醇（假设木薯淀粉含量为22％）。一升乙醇含有大约21.46 MJ的能量。木薯根转化为乙醇的总能源效率约为32％。

用于加工木薯的酵母是细皮内生菌，有时与运动发酵单胞菌一起使用。

乙醇发酵会产生未收获的副产品，例如热量、二氧化碳、牲畜食品、水、甲醇、燃料、肥料和酒精。发酵过程中未发酵的谷物固体残留物，可用作牲畜饲料或生产沼气，被称为酒糟，并以WDG，湿酒糟和DDGS的形式出售，即干酒糟和豆油。