ノイベルグの発酵形式

ノイベルグの発酵形式の概要

ノイベルグの発酵形式（Neuberg's scheme of fermentation）は、ドイツの科学者カール・ノイベルグによって提唱された酵母を利用したグルコースの発酵プロセスの分類です。これは、酵母による発酵のメカニズムを五つの異なる形式に分けて説明したものです。それぞれの形式には異なる化学反応が関与しており、糖から様々な生成物が得られます。以下では各形式について詳しく解説します。

第1形式: エタノールと二酸化炭素の生成

最初の発酵形式は、グルコース（C₆H₁₂O₆）がエタノール（C₂H₅OH）と二酸化炭素（CO₂）に変わる反応です。これは、古くから知られているゲイ＝リュサックの式に基づいています。この反応は、特にアルコール飲料の製造において重要です。

式で表すと、次のようになります:

$$C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2$$

この反応において、1モルのグルコースから2モルのエタノールと2モルの二酸化炭素が生成されます。

第2形式: グリセリン生成する発酵

第2形式では、発酵液に亜硫酸ナトリウムを加え、アルデヒドと付加化合物を生成し、さらにグリセリンが生成されます。この形式も、発酵中間体を利用する形で行われます。具体的な反応式は次のようになります:

$$C6H12O6 → C3H5(OH)3 + CH3CHO + CO2$$

ここでは、グルコースがアルコールとグリセリンに変化しつつ、必要な副産物が生成されます。

第3形式: アルカリ性環境での発酵

第3形式では、糖液をアルカリ性にして発酵を促進させます。このプロセスではグリセリンに加え、エタノールと酢酸も生成されることから、広く「グリセリン発酵」と称されることもあります。反応式は次の通りです:

$$2C6H12O5 → 2C3H5(OH)3 + C2H5OH + CH3COOH + 2CO2$$

このプロセスにより、様々な有用な産物が得られます。

第4形式: ヘキソース二リン酸エステルの利用

次に、第4形式ではアーサー・ハーデンとウィリアム・ヤングによって、糖類の発酵中間体としてヘキソース二リン酸エステルを使用します。この形式では、酵母とトルエンを加えて発酵させることで、グリセリンとピルビン酸が生成されます。反応は次のように示されます:

$$C6H12O6 → C3H5(OH)3 + CH3COCOOH$$

これは、糖が発酵する過程で得られる化合物に依存しています。

第5形式: メチルグリオキサールの生成

最後に、第5形式では少量の酵母とトルエンを加えることでメチルグリオキサールが生成されます。ノイベルグはこの形式を認識しましたが、現在では一般的には認められていないようです。反応式は以下のとおりです:

$$C6H12O6 → 2CH3COCHO + 2H2O$$

中でも、生成されるメチルグリオキサールは少量であり、他の形式と比べてその重要性は限定的です。

まとめ

ノイベルグの発酵形式は、酵母による糖の発酵メカニズムを理解するための重要なフレームワークです。それぞれの形式は異なる生成物をもたらし、農業や食品工業など幅広い分野に応用されています。発酵プロセスの理解を深めることで、新しい発酵技術の発展や、より効率的な製品開発が期待されます。

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