II- Cơ chế lên men rượu
1-Cơ chế hĩa sinh học của quá trình lên men
1. Do xúc tác của glucokinase, glucose kết hợp với gốc phosphat của phân tử ATP (adenoxintriphosphat) trong tế bào nấm men để tạo thành glucose-6-phosphat và ADP:
C6H12O6 +ATP CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO + ADP 2. Gluco-6-phosphat do tác dụng của enzyme đồng phân gluco phosphat isomerase sẽ biến thành fructo phosphat:
CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO CH2O(H2PO3) (CHOH)3COCH2OH
3. Dưới tác dụng của enzime phosphofructokinase, phân tử ATP thứ hai sẽ đính thêm một gốc phosphat nữa vào fructo-6-phosphat để tạo thành fructo-1,6-diphosphat và phân tử ADP thứ hai:
CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH + ATP
CH2O(H2PO3) (CHOH)3COCH2O(H2PO3) +ADP
[Giai đoạn thực hiện các nối liên kết cao năng thành dạng dễ biến đổi dưới tác dụng của các enzime].
4. Mạch cacbon của fructodiphosphat thành hai phân tử triose: aldehyde phosphoglyceric và phosphodioxyacetone (xúc tác: aldolase):
CH2O(H2PO3)CO(CHOH)3CH2O(H2PO3) CH2O(H2PO3)COCH2OH
+CH2O(H2PO3)CHOHCHO
5. Sản phẩm của quá trình trước là aldehyde phosphoglyceric nhưng trong dịch lên men chúng chứa rất ít do hiện tượng đồng phân dưới tác dụng của enzime triphosphat isomerase:
CH2O(H2PO3)COCH2OH CH2O(H2PO3)CHOHCHO 6. Hai phân tử aldehyde phosphoglyceric bị oxi hĩa. Phản ứng này cĩ sự tham gia của acid phosphoric trong canh trường nhờ xúc tác của enzyme triphosphatdehydronase, coenzime của nĩ là NAD (Nicotinamid-Adenin- dinucleotid). Phân tử 3-phosphoglyceroaldehyde kết hợp với phosphat, cịn hidro chuyển sang coenzime NAD:
2CH2O(H2PO3)CHOHCHO + 2H3PO4 +2NAD 2CH2O(H2PO3)CHOHCOO~H2PO3 + 2NADH2
[Năng lượng được giải phĩng do oxy hĩa 3-phosphoglyceroaldehyde sễ tiĩch tụ trong liên kết cao năng của acid 1,3-diphosphoglyceric mới tạo thành].
7. Với sự tham gia của phosphoglyceratkinase, gốc phosphat chứa cao năng của acid 1,3-diphosphoglyceric sẽ chuyển vào phân tử. Kết quả 3- phosphoglyceric được tạo thành , cịn Adp nhận thêm năng lượng và biến thành, cịn ADP nhận thêm năng lượng và biến thành ATP:
2CH2(H2PO3)CHOHCOO~(H2PO3) + 2ADP
2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH + 2ATP 8. Dưới tác dụng của enzime phosphoglyceromutase, gốc acid phosphoric sẽ chuyển từ vị trí cacbon thứ ba sang cacbon thứ hai. Kết quả là 3-phosphoglyceric biến thành acid 2-phosphoglyceric theo phản ứng:
2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH 2CH2OHCHO(H2PO3)COOH
9. Dưới tác dụngcủa enolase, acid 2-phosphoglyceric sẽ mất nước và biến thành acid phosphopyrovic:
2CH2OHCHO(H2PO3)COOH 2CH3CO(H2PO3)COOH + 2H2O
10. Acid phosphopyrovic rất khơng bền nên dễ bị mất gốc acid phosphoric do enzime pyrovatkinase và do đĩ acid pyrovic được tạo thành:
2CH2=CO~(H2PO3)COOH + 2ADP 2CH3CO-COOH + 2ATP
11. Acid pyrovic bị decacbocyl để tạo thành aldehyde acetic: 2CH3CO-COOH 2CO2 + 2CH3CHO
12. Aldehyde acetic bị khử bởi NADH2: 2CH3CHO + 2NADH2 2CH3CH2OH + 2NAD Tĩm lại, Phương trình tổng quát của quá trình lên men như sau:
C6H12O6 2CO2 + 2CH3CH2OH
Trong quá trình lên men rượu, mỗi phân tử gam glucose sẽ giải phĩng ra khoảng 50 kcal. Năng lượng này được nấm men sử dụng chừng 20 kcal. Số cịn lại sẽ thải ra canh trường do đĩ làm tăng nhiêt độ dịch lên men. Theo Euler, nhiệt này chiếm 28 kcal/ trên phân tử glucose.