6.2. Quá trình lên men yếm khí

Sự lên men trong điều kiện không có sự tham gia của oxy phân tử gọi là lên men yếm khí

Ví dụ: lên men rượu, lên men lactic, aceton, butanol...

6.2.1. Lên men rượu

Cơ chế sinh hóa xảy ra trong quá trình lên men rượu:

Lên men rượu là quá trình yếm khí chuyển hóa đường mà chủ yếu là glucose và fructose thành ethanol và carbon dioxide.

Quá trình lên men rượu được tóm tắt bởi phản ứng tổng quát như sau:

Tuy nhiên, lên men rượu là quá trình phức tạp. Nhiều quá trình hóa lý, hóa học và sinh hóa xảy ra đồng thời với phản ứng tổng quát này.

Diễn biến sinh lý của quá trình lên men rượu 

Đường cùng các chất dinh dưỡng khác  được hấp phụ vào trên bề mặt của tế bào nấm men->khuếch tán vào trong tế bào
Trong tế bào, đường bị chuyển hóa qua một chuỗi phản ứng enzyme -> rượu ethanol + CO2
Rượu ethanol + CO2 thoát ra khỏi tế bào và khuếch tán vào môi trường xung quanh.

Giai đoạn chính của quá trình lên men rượu 

Quá trình đường phân: glucose/fructose->pyruvate

Pyruvat có thể được chuyển hóa thành acetaldehyde và CO2 dưới tác dụng xúc tác bởi enzyme pyruvat decarboxylase. Sau đó, acetaldehyde (ethanal) được khử để tạo thành ethanol. 

Yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men rượu

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men như: Nồng độ đường, độ acid của mỗi trường, nhiệt độ...

• Nồng độ đường thích hợp cho đa số nấm men là 12-16%. Khi nồng độ đường quá cao hoặc quá thấp thì hiệu lực lên men đều bị giảm thấp.
• Độ acid của môi trường cũng giữ vai trò quan trọng. Quá trình lên men xảy ra bình thường khi pH = 4-4,5. Trong môi trường kiềm, sự lên men tiến triển theo đường hướng đặc biệt, tạo sản phẩm chính là glycerin.
• Nhiệt độ có ảnh hưởng tới vận tốc lên men. Thường vận tốc lên men lớn nhất vào khoảng 29-32°C. Trong thực tế, tùy yêu cầu, quá trình lên men cũng có thể tiến hành trong khoảng nhiệt độ từ 24-28°C.

6.2.2. Lên men lactic

Tác nhân VSV: Các loài vi khuẩn lactic thuộc chi Lactobacillus, Streptococcus và Leuconostoc có khả năng lên men sinh lactic acid một cách đáng kể trong môi trường. 

Cơ chế: Trong quá trình lên men này, pyruvat được chuyển hóa thành lactate dưới tác dụng xúc tác bởi lactate dehydrogenase:

Quá trình lên men chỉ tạo ra lactic acid gọi là lên men đồng hình.
 Trong quá trình lên men dị hình, rượu ethanol và CO2 được tạo ra đồng thời với lactic acid

Điều kiện thích hợp cho lên men lactic:  điều kiện yếm khí, nhiệt độ thích hợp ở 50 độ C, pH=5.5-6