Fermentation

발효는 산소 없이 당을 분해하여 에너지를 얻는 대사 과정을 말한다.

발효란? #

효소 작용을 통해 유기 물질에 화학적인 변화를 일으키는 대사 과정이다. 혐기성 환경에서 탄수화물로부터 에너지를 얻는 대사 과정으로 좁게 정의되기도 한다. 발효의 생성물로는 유기산, 알코올, CO2가 존재하는데 더 이상 대사될 수 없으므로 노폐물로 간주한다. 발효는 NADH를 내인성 유기 전자 수용체와 반응시키는데 이때 내인성 유기 전자 수용체는 보통 해당과정을 통해 생성되는 피루브산이다. 모든 세균과 진핵생물에서 공통적인 대사 방식으로 혐기성 환경에 적합한 가장 오래된 대사 경로로 간주한다. 예외로 효모는 산소가 충분히 존재하더라도 호기성 호흡보다 발효를 더 좋아하는 경향이 있다.

미생물 발효의 종류 #

젖산 발효 (Lactic acid fermentation) #

세균(젖산균, 간균), 조류, 원생동물, 동물의 골격근육에서 이루어진다.

(1) 동종 젖산 발효 생물

해당 과정을 이용한 후 젖산 탈수소효소 (Lacctate dehydrogenase)로 피루브산 대부분을 젖산으로 환원시킨다.

(2) 이종 젖산 발효 생물

젖산 이외의 많은 양의 다른 산물을 만든다. (젖산+에탄올, CO2)

알코올 발효 (Alcohol fermentation) #

곰팡이류, 세균, 조류 등은 이 과정을 통해 당을 에탄올과 CO2로 발효한다. 피루브산은 탈카복실화되어 아세트알데하이드가 되고 이는 다시 NADH를 전자공여체로 하여 알코올 탈수소효소에 의해 알코올로 환원된다. 알코올음료 생산에 이용되며 알코올발효 과정에서 나오는 CO2는 빵을 부풀리는 데 사용된다.

혼합 산 발효 (Mixed acid fermentation) #

Enterobacteriaceae 과에 속하는 세균은 여러 과정을 동시에 이용하여 피루브산으로부터 많은 다른 생성물을 만든다. 에탄올과 복잡한산 혼합물(Acetate, Lactate, Succinate, Formate)의 혼합물을 배출한다. E. coli, Salmonella, Proteus 속에 속하는 세균이 혼합 산 발효를 수행한다.

(1) 폼산 (Formate fermentation)

폼산은 폼산 수소절단효소 (Formic hydrogenlyase)에 의해 H2와 CO2로 분해될 수 있다.

(2)부탄다이올 발효 (Butanediol fermentation)

Enterobacter, Serratia, Erwinia 속과 몇몇 Bacillus 종에서 피루브산이 아세토인으로 전환되고, 이는 다시 NADH를 이용해 2,3-부탄다이올로 환원된다.