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生理學上(狹義):指微生物厭氧或兼性厭氧微生物在厭氧的條件下以某些有機化合物作為末端氫(電子)受體,氧化降解有機物獲得能量的過程。工業上(廣義):泛指利用微生物生產各種產物的過程,即在人工控制的條件下,微生物通過本身新陳代謝活動,將不同的物質進行分解、轉化或合成,生成人們所需要的酶、菌體或各種代謝產物的生產工藝過程。微生物發酵作用的兩個共同點:(1)NADH被氧化成NAD+;(2)電子受體通常是丙酮酸或它的衍生物。在發酵過程中,底物僅被部分地氧化,ATP通過底物磷酸化的方式被合成,而且不需要氧。

1原理

依照衛蘭氏的呼吸原理,生物呼吸作用中最初期的反應就是特定的脫氫酶把呼吸基質的氫離子移去。

2作用

燃燒成水的作用也就是糖分經呼吸作用所放出能量的主要來源。 燃燒成水的作用也就是糖分經呼吸作用所放出能量的主要來源。 這些氫原子也能轉移給其他物質(也就是受氫物) 而與之結合。 這些氫原子也能轉移給其他物質(也就是受氫物)而與之結合。 此種不必與氧結合的呼吸作用完全不需要氧,也就是通常所稱的發酵作用。 發酵作用產生的能量不及有氧呼吸產生的多,但是已經足夠提供營發酵作用者所需要的能量。
他是食物發酵的關鍵。
根據氧化還原反應中電子受體的不同可分為:發酵作用和呼吸作用
發酵:沒有外源電子受體參加,電子受體為底物本身未完全氧化的中間產物,如丙酮酸,發酵過程通常在無氧條件下進行,但有時在氧氣存在時也可以發生。
在發酵條件下有機物只是部分地被氧化,因此只釋放出一小部分的能量。
發酵過程的氧化是與有機物的還原偶聯在一起的。被還原的有機物來自初始發酵的分解代謝,即不需要外界提供電子受體。
發酵底物:糖類、有機酸、氨基酸等,其中以微生物發酵葡萄糖最為重要。

3類型

通常以發酵產物命名,下面介紹幾種發酵類型:
(1)酵母酒精發酵
第一型的發酵: 酵母菌在中性或偏酸性、無氧條件下,利用葡萄糖經EMP途徑產生乙醇的代謝。
第二型的發酵
在酵母酒精發酵中,加入亞適量NaHSO3,產物除了乙醇還有甘油。
第三型的發酵
在酵母酒精發酵中,發酵液pH值控制在鹼性(pH7.6),產物除了乙醇還有甘油和乙酸。
(2)細菌酒精發酵
細菌例如林氏發酵單胞菌、嗜糖假單胞菌,經ED途徑,降解葡萄糖生成丙酮酸,然後生成乙醇的代謝。
(3)同型乳酸發酵
乳酸桿菌屬的一些種、鏈球菌科的某些屬,利用葡萄糖經EMP途徑,產生以乳酸為主產物(1.8mol 乳酸/mol G)的發酵。
(4)異型乳酸發酵
腸膜狀明串珠菌、雙歧乳桿菌等利用葡萄糖經PK途徑,產生乳酸(0.8mol 乳酸/mol G)外,還有乙醇、乙酸、甘油和甘露醇等產物的發酵。
◆PK途徑:腸膜狀明串珠菌、 短乳桿菌等;產物除乳酸外還有乙醇等。
(5) 丁酸型發酵
◆梭狀芽胞桿菌屬;嚴格厭氧發酵;降解葡萄糖經EMP途徑,產物除丁酸外還有其他一些產物:
◇ 丁酸-乙酸發酵:丁酸、乙酸、CO2和H2
◇ 丙酮-丁醇發酵:丙酮、丁醇、丁酸、CO2和H2
◇丁醇-異丙醇發酵:丁醇、丁酸、乙酸、異丙醇
★丁酸型發酵是發酵工業中生產丁酸、丙酮、丁醇等重要有機溶劑和化工原料的基礎。
(6)甲酸發酵:
◆ 混合酸發酵:大腸桿菌等兼性厭氧菌利用葡萄糖經EMP途徑,產生乳酸、甲酸、乙酸、琥珀酸、CO2和H2等產物,次外還產生少量的2,3-丁二醇的發酵。
◆ 2,3-丁二醇的發酵:產氣腸桿菌等;產生大量的2,3-丁二醇、CO2、H2和少量的乳酸、甲酸、乙酸、琥珀酸等產物的發酵。
甲酸發酵在鑒定腸桿菌科中的細菌時非常有用
(7)丙酸發酵
丙酸發酵:丙酸桿菌、丙酸羧菌等厭氧菌利用葡萄糖,經EMP途徑產生丙酸的代謝。
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