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もっと発酵を語ろう | 酸素は酵母に必要なのか

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注意

この記事では説明の都合上、学術用語としての“発酵”と一般的なアルコール生成手段としての意味での“発酵”が同一文章内に特に断りなく混在して使用されています

以前から何度か発酵については書いていますが、今回はもう少し踏み込んだ発酵と酸素の関係を見ていきたいと思います。

 

ワインを学んでいるとどうしても酸化という言葉に敏感になりますし、発酵時を含め酸素を極力排除するのが正義!と思ってしまいがちです。実際に我々造り手にも酸素の存在に異常なまでに神経質になる人もいます (筆者もどちらかというとこちらに側に近いところにいます)。

 

しかし実際には醸造の過程、特に発酵の過程で酸素を必要以上に排除してしまうとかえってトラブルが多くなることは以前にも「発酵に酸素は必要か」という記事で書きました。

発酵に酸素は必要か?

以前の記事”二酸化硫黄、正しく理解していますか? 2”で酸化は酸素と結合することではない、という内容のことを書きました。この内容自体は正しいことなのですが、この一方で、酸素の存在が”酸化”という現象を ...

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ここで問題になるのが、具体的にどのような理由でどの程度の酸素が必要なのか、ということです。

 

今回はこのような疑問について解説していきます。

 

そもそも発酵とはなにか

発酵について語ろう」などの記事では発酵を糖からアルコールと二酸化炭素を作り出す酵母による反応、としました。これは発酵の中でもアルコール発酵と呼ばれる発酵の種類の一つです。

 

一方でより学術的な意味で発酵というものを定義すると、

 

(微生物が行う)酸素の影響を受けずに行われるエネルギー獲得のための有機物の分解プロセス

 

となります。

ちなみにこれは以前から言われている、いわば古い発酵の定義です。現在はその後に発見された新たなエネルギー獲得手段を持った微生物などの発見に伴い次のように改定されています。

 

基質レベルのリン酸化によるエネルギー (Adenosintriphosphat / ATP) の生成

 

この定義を厳密に理解しようとするとかなり難しい話になりますので、それは一端横に置きます。

ここで重要なことは、“発酵=エネルギーの獲得”ということです。

 

以前の記事では主にアルコール発酵のことを“エタノール(アルコール)と二酸化炭素を獲得する手段”と定義していました。しかしこれは実際には人間の側から見た都合のいい解釈で、実際にはエタノールも二酸化炭素も単なる副産物に過ぎない、というのがより厳密にみた発酵における解釈になります。

 

発酵の目的はエネルギーの獲得

もう一度アルコール発酵というものを厳密に見直してみます。

アルコール発酵の過程を化学式を用いて表すと以下のようになります。

 

C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP

 

この式は1molのグルコース(glucose)に2molのADP(Adenosindiphosphat)と2molのPi(Phosphat)が反応することで2molのエタノール(アルコール)と2molの二酸化炭素、そして2molのATP、つまりエネルギーが生成されることを意味しています。

このATPこそが本来的に微生物が発酵の結果として求めている目的物となります。

 

発酵の対極にある呼吸

発酵は定義上、酸素の影響を受けないものとされています。

基質レベルでのリン酸化過程においても酸素は介在しませんのでこの前提は上記の新旧いずれの定義においても有効です。

 

一方で酸素を用いてエネルギーを獲得する手段のことを“呼吸”と呼んでいます

 

発酵が電子の移動が行われない還元的(嫌気的)な反応であるのに対して呼吸は電子の移動が生じる酸化的(好気的)な反応です。

 

ちなみに例えば我々ヒトはこの呼吸によってエネルギーを獲得しています。動物などの大型の生物はいずれもエネルギーの獲得手段は呼吸です。これは大型の生物はその生体活動において多量のエネルギーが必要になるためです。

一方で微生物のような代謝のための消費エネルギー量が少なくて済む生物は発酵によってエネルギーを獲得します。

 

このことから明らかですが、エネルギーの獲得手段としては呼吸の方が圧倒的に有利です。

 

酵母が酸素を必要とする理由

発酵過程において酸素が必要となるタイミングは多くはありません。



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